專利名稱：引線接合互連的雙倍密度方法
技術領域：
0001本發(fā)明涉及用于集成電路管芯的引線接合。
背景技術：
0002對高性能集成電路設計的日益增加的需求，可能促使在一固定管芯尺寸上輸入/輸出(I/O)連接(即接合墊)數目的增加。I/O連接數目的增加目前可以利用至少兩種公知技術中的一種來提供。在第一種技術中，多行I/O連接交錯，其中每行的接合墊相對于另一行的接合墊偏移。交錯設計通常需要增加管芯尺寸，因此交錯設計會使不合需要的產品成本的增加。而且，附加的接合指可能需要提供附加功率和接地連接，以維持IC的功能性，由此進一步增加了制造成本。
0003用于增加I/O連接數目的第二種技術包括，減小接合墊尺寸，由此允許在管芯上形成數目更多的接合墊。但是，減小的接合墊尺寸需要直徑(即導線的橫截面積)減小的引線接合導線。更小的導線直徑帶來了多種不利情況。一種不利情況是，導線中的阻抗和電感增加，從而降低了IC的性能質量。另一種不利情況是由共同成型處理中導線“偏移”(即移出原來位置)效應引起的。為了克服導線偏移，必須減小導線長度，由此增加了制造復雜度。第三種不利情況是在具有交錯設計和減小的接合墊尺寸的管芯中出現的。由于密集的接合墊管腳間距，接合導線可能緊密放置在一起，由此增加了多條導線交叉的風險。
0004導線直徑的減小(其增加了導線的電感)，可帶來若干種額外的不利情況。例如，為使IC正確運行，增加的導線電感可能需要增加功率和接地連接的數目。而功率和接地連接數目的增加又會限制可用于I/O連接的管芯空間量。為了維持高性能級別，I/O連接可落于襯底上，由此使可用的襯底布線面積減少。

發(fā)明內容
0005利用多條導線來連接管芯接合墊和接合柱的方法可解決上面指出的大部分問題。一個示例性實施例可以包括，接合第一導線至單管芯接合墊以形成第一接合，接合第一導線至接合柱以形成第二接合，接合第二導線至第一接合，并耦合第二導線至接合柱。


0006圖1a-1d示出了根據本發(fā)明的實施例，在管芯和襯底接合指之間形成引線接合。
0007圖2a-2c說明了適合圖1a-1d所示的接合墊至管芯連接的各種工藝過程。
0008圖3a-3c說明了接合墊和接合柱之間導線連接的替代性實施例。
0009圖4說明了關于圖3a-3d的實施例的工藝過程。
0010圖5a-5c示出了在多個管芯之間的接合墊上形成引線接合連接的替代性實施例。
0011圖6示出了關于圖5a-5d的實施例的工藝過程。
0012圖7a-7c示出了在多個管芯之間的接合墊上形成引線接合連接的另一個實施例。
0013圖8示出了關于圖7a-7c的實施例的工藝過程。
0014某些術語在下文和權利要求書中用來指代特定的系統(tǒng)組件。本領域技術人員可意識到，各個公司可能會用不同的名字來指代同一組件。本文并無意區(qū)分名字不同而功能相同的組件。在下面的討論中，以及在權利要求中，術語“包括”和“包含”是以開放式的方式來使用的，因此應該被解釋為“包括但并不限于…”，同樣，術語“耦合”用來表示間接或直接的電連接。因此，如果第一設備耦合于第二設備，則這種連接可以通過直接電連接，或通過其他設備和連接來間接地電連接。術語“接合或焊點(bond)”和“引線接合或絲焊(wirebond)”用作名詞時表示兩個或更多實體的電連接。術語“接合(bond)”用作動詞表示上文定義的接合的實現。而且，術語“接合柱或焊柱(bondpost)”可以和術語“接合指或焊指(bond finger)”和/或任意通常使用的同義術語替換使用。術語“外部管芯墊(outer die pad)”，“接合墊或焊盤(bond pad)”，“管芯接合墊(die bond pad)”以及“外部管芯接合墊(outerdie bond pad)”也可以替換使用。
具體實施例方式
0015下面的討論涉及本發(fā)明的各個實施例。本領域技術人員應該理解，下面的描述具有廣泛的應用，并且對任何實施例的討論僅僅是那個實施例的示例。
0016這里給出的技術用來在現有接合的頂上建立多個球形接合，同時對IC可靠性僅有最小的影響。這些技術增加了管芯(die)上I/O連接的數目，而不會造成先前提到的一些或所有困難。根據本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例，通過利用支架型針腳引線接合技術(Stand Off StitchWirebond technology，SSB)(或者其他合適的接合技術)來連接多個接合，并增加在這些接合之間的導線總數，下面接著要給出的技術增加(相對于單導線連接的橫截面積)了每條導線連接的橫截面積。這種導線橫截面積的增加，減小了連接阻抗，改善了連接電感，并允許在不損失性能質量的情況下，在大小固定的管芯上增加I/O連接數目。
0017圖1a和1b示出了一個示例性實施例，圖2a示出了與這個實施例相關聯的工藝過程。圖1a和1b示出了包括一對管芯100和102的IC封裝件96。每個管芯包括一個或多個外部管芯墊98。外部管芯墊98和外部管芯墊88用來提供管芯上形成的電路與IC封裝件96外部的設備之間的電連通性。IC封裝件96還包括多個接合柱104。每個接合柱104可以電連接于一個或多個外部管芯墊98或一個或多個外部管芯墊88。接合柱的目的是幫助在外部設備和管芯的外部管芯墊之間建立連接。在圖1a的例子中，在IC封裝件96內的導線109將管芯墊98之一互連至接合柱104之一。這樣，導線109的一端接合于管芯墊98，導線109的另一端接合于接合柱104。在至少一些實施例中，外部管芯墊98的大小可以被設計成，使得可以在管芯102上形成所需數目的外部管芯墊98。
0018現在參考圖1a和2a，優(yōu)選的工藝過程開始于建立低環(huán)引線接合(low loop wirebond)(圖2a中的塊200)，其中導線109連接在接合柱104和外部管芯墊98之間。更具體地，楔形接合106形成于接合柱104上，由此電子聯接導線109至接合柱104。而且，球形接合108形成于外部管芯墊98上，由此電子聯接導線109的另一端至外部管芯墊98。因此，電流路徑在外部管芯墊98和接合柱104之間形成。在其他實施例中，任何類型的接合可以用于楔形接合106和/或球形接合108。例如，可根據需要用球形結合替代楔形結合。而且，許多環(huán)形輪廓中任意一個(即物理導線布置)可以用來實現根據需要改變角度和形狀的導線。
0019在如圖1a所示接合導線109就位后，如圖1b所示和圖2a的塊202中所描述的，使第二導線111接合就位。在至少一個實施例中，利用SSB技術或其他合適的接合技術，導線111被接合就位。更具體地，該工藝過程包括在接合柱104上形成球形接合110，以及在球形接合108的頂上形成楔形接合112。在圖1b的實施例中，導線109和111粘附于接合柱104上的兩個獨立位置上，同時導線109和111粘附于外部管芯墊98上的相同位置。而且，由于是用兩條導線將接合墊98連接至接合柱104，結合的導線109和111的橫截面積比僅用一條導線時大，這有效地減小了接合墊98和接合柱104之間的阻抗。因為管芯之間的低導線高度要求，所公開的技術可用于層疊管芯IC。
0020圖1c說明了一個替代性實施例，其中粘附于接合柱104的導線109和111的末端被粘附于接合柱104上的一個共同位置，而不是如圖1b所示的兩個獨立位置。在圖1c中描述的技術也在圖2b中描述，并且包括建立低環(huán)引線接合(塊250)，其中導線109在利用楔形接合106的接合柱104和利用球形接合108的外部管芯墊98之間接合就位，如上面所描述的以及如圖1a所示出的。在塊252中，球形接合或任意合適類型的接合可以如圖1c所示建立，其中導線111被接合就位。更具體地，通過在楔形接合106上形成的球形接合110，導線111的一端粘附于接合柱104。通過在球形接合108的頂上形成楔形接合112，導線111的另一端粘附于外部管芯柱98。
0021圖1d又說明了另一個替代性實施例，其與圖1c所示的實施例除了附加導線113接合于接合柱104和楔形接合112外，幾乎相同。圖1d所描述的技術也在圖2c中示出，并且包括建立低環(huán)引線接合(塊276)，其中導線109在利用楔形接合106的接合柱104和利用球形接合108的外部管芯墊98之間接合就位，如上面描述的和如圖1a所示出的。在塊278中，球形接合110或者類似的接合(例如，SSB技術)則可以如圖1c所示建立，其中導線111如上所述地接合就位。在塊280中，通過楔形接合116將導線113的一端粘附于結合柱104。通過在楔形接合112的頂上形成的球形接合114，導線113的另一端粘附于外部管芯墊98，如圖1d所示。以這種方式，連接外部管芯墊98和接合柱104的導線的橫截面積，比只有導線之一使用時的橫截面積更大，充分地減少了導線阻抗，增加了傳導率，并減少IC設計和制造成本。以這種方式，通過接合任意數目的導線至外部管芯墊98和接合柱104，可以提高性能。
0022圖3a-3c說明了另一種這樣的技術，其中圖3a與圖1a大致相同，以方便下文的討論。圖3a-3c每一個都示出了包括多個接合柱104的IC96，以及堆疊在包括多個外部管芯墊98的管芯102上面的管芯100。圖3a-3c所描述的技術也在圖4中說明，并且包括在外部管芯墊98上建立球形接合302，以及去除附連于球形接合302的導線(塊400)。在塊402中，球形接合304可以在接合柱104上形成，并且通過導線303，連接于在球形接合302的頂上形成的楔形接合310，如圖3b所示。在塊404中，通過楔形接合306，導線305可以粘附于接合柱104，并且通過形成于楔形接合頂上的球形接合308，粘附于外部管芯墊98。就像先前提到的，所公開的范圍并不僅限于上面描述的接合類型。接合類型可以自由的根據需要變換。例如，在另一個實施例中，通過利用球形接合而結合于接合柱104并且利用任意類型的接合(未示出)而接合于楔形接合310的導線305，塊404可以包括電連接接合柱104和接合墊98。
0023在一個例子中，外部管芯墊98是這樣的大小，使得最大0.8mm直徑導線可以接合于外部管芯墊98。具有比0.8mm更大的直徑的導線一般不會使用，因為這種導線會接觸附近導線或外部管芯墊98，造成短路電路，并危及IC 96的功能的完整性。因為1mm直徑導線被認為是標準尺寸導線，更小的0.8mm直徑導線比標準尺寸導線具有更大的電感。但是，實現上面描述的任意一種技術，會造成連接外部管芯墊98到接合柱104的導線的總橫截面積，比連接外部管芯墊98至接合柱104的單導線的橫截面積更大。因此，導線的總電感可能等于或高于0.8mm導線的電感，或者甚至1mm導線的電感。同樣地，導線的阻抗基本上可低于單導線的阻抗，由此允許更大量的電流在外部管芯墊98和接合柱104之間傳送。
0024這里公開的技術并不僅限于接合管芯墊至接合柱。這種多接合技術還可以用于連接管芯接合墊至其他管芯接合墊的導線，如圖5a-5c所示。圖5a-5c中每一個都示出了包括疊在管芯102頂上的管芯100的IC 96。管芯100包括多個外部管芯墊88，并且管芯102包括多個拉長的外部管芯墊99。圖5a-5c所圖示的技術也在圖6中說明，并且包括在外部管芯墊88上形成球形接合500，以及去除附連于球形接合500的導線(塊600)。在塊602，通過球形接合502，導線603粘附于外部管芯墊99，通過在球形接合500上形成的楔形接合504，粘附于外部管芯墊88，如圖5b所示。在塊604中，通過形成于外部管芯墊99頂上的球形接合506，導線605可以粘附于外部管芯墊99，通過形成于楔形接合504頂上的楔形接合508，粘附于外部管芯墊88，如圖5c所示。在至少一些實施例中，任意數目的導線可以接合或者以其它方式電連接至外部管芯墊88和外部管芯墊99。公開的范圍并不僅限于先前描述的接合的類型；根據需要，接合類型可以用多種接合類型中任意一些代替。
0025另一個管芯至管芯雙接合技術在圖7a-7c中說明。圖7a-7c中每一個都示出了IC 96，其包括堆疊在管芯102頂上的管芯100。管芯100包括多個外部管芯墊88，并且管芯102包括多個外部管芯墊98。圖7a-7c所示的技術也在圖8中說明，并且包括接合SSB球形接合700或其他合適的接合，至管芯102的外部管芯墊98，以及，去除導線，從而在接合墊98上只留下球形接合700(塊800)。然后第二球形接合702接合于管芯100的外部管芯墊88，并且通過導線706被電連接于形成于球形接合700頂上的楔形接合704(塊802)。最后，球形接合708接合于球形接合702，并且通過導線712電連接于一個楔形接合710，楔形接合710形成于楔形接合704的頂上(塊804)。
0026本文公開的主題內容可以應用于單導線或多導線。雖然上述實施例描述了特定類型的接合，任意類型的接合可以被特殊接合代替(例如，球形接合替代楔形接合)。上文描述的所有接合和雙接合，可以利用任意接合技術建立，諸如SD引線接合環(huán)和它的任意變形(例如，所有低環(huán)和超低環(huán)接合技術，其包括SSB接合，楔形接合，UL接合，蝸牛接合(escargot bonds)、FJ環(huán)接合，以及折疊環(huán)接合)。例如，上面描述的楔形接合可以用蝸牛接合替代。各種變形和改進對于本領域技術人員來說是明顯的。
權利要求
1.一種方法，包括接合第一導線至單管芯接合墊，以形成第一接合；接合所述第一導線至接合柱，以形成第二接合；接合第二導線至所述第一接合；以及耦合所述第二導線至所述接合柱。
2.根據權利要求1所述的方法，其中耦合所述第二導線包括接合所述第二導線至所述第二接合。
3.根據權利要求1所述的方法，其中接合包括利用支架型針腳引線接合技術SSB。
4.根據權利要求1所述的方法，其中耦合所述第二導線包括接合所述第二導線至所述接合柱。
5.根據權利要求4所述的方法，進一步包括，接合第三導線至所述接合柱以及通過接合所述第二導線至所述第一接合所形成的接合。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在接合所述第二導線之前，去除所述第一導線的至少一些；接合所述第二導線至所述第一接合，以形成第三接合；接合所述第二導線至所述接合柱；以及接合第三導線至所述接合柱以及所述第三接合。
7.根據權利要求6所述的方法，其中接合包括形成一組接合中的任意一種，其中這組接合包括楔形接合、球形接合、環(huán)接合、以及折疊環(huán)接合。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括利用三條和更多導線，電連接所述第一接合至所述接合柱，每條導線電連接于所述第一接合和所述接合柱。
9.一種方法，包括接合第一導線至第一管芯墊，以形成第一接合；去除所述導線的至少一部分；接合第二導線至所述第二管芯墊，以形成第二接合；以及接合所述第二導線至所述第一接合，以形成第三接合。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括接合第三導線至所述第二接合和所述第三接合。
11.根據權利要求9所述的方法，進一步包括利用三條或更多的導線電連接所述第二接合和所述第三接合，每條導線電連接于所述第二接合和所述第三接合。
12.根據權利要求9所述的方法，其中接合包括利用支架型針腳引線接合技術。
13.一種集成電路封裝件，包括接合指；以及管芯接合墊，其利用多條導線耦合于所述接合指，每條導線電連接于所述接合指和所述管芯接合墊。
14.根據權利要求13所述的封裝件，其中每條導線利用一組接合中的任意一種電連接于所述接合指和所述管芯接合墊，其中這組接合包括楔形接合、球形接合、環(huán)接合、以及折疊環(huán)接合。
15.根據權利要求13所述的封裝件，其中第一導線利用第一楔形接合被接合于所述接合指，并且利用第一球形接合被接合于所述管芯接合墊。
16.根據權利要求15所述的封裝件，其中第二導線利用第二球形接合被接合于所述接合指，并且利用第二楔形接合被接合于所述第一球形接合。
17.根據權利要求15所述的封裝件，其中第二導線利用第二球形接合被接合于所述第一楔形接合，并且利用第二楔形接合被接合于所述第一球形接合。
18.根據權利要求17所述的封裝件，其中第三導線利用第三楔形接合被接合于所述接合指，并利用第三球形接合被接合于所述第二楔形接合。
19.根據權利要求13所述的封裝件，其中第一導線利用球形接合被接合于所述接合指，并利用第一楔形接合被接合于在所述管芯接合墊頂上的現有接合。
20.根據權利要求19所述的封裝件，其中，第二導線利用第二楔形接合被接合于所述接合指，并利用球形接合被接合于所述第一楔形接合。
21.一種集成電路封裝件，其包括第一管芯，其包括第一接合墊；以及第二管芯，其包括第二接合墊，所述第二接合墊利用多條導線電連接于所述第一接合墊，每條導線接合于所述第一接合墊和所述第二接合墊。
22.根據權利要求21所述的封裝件，其中第一導線利用第一球形接合被接合于所述第一接合墊，并利用第一楔形接合被接合于所述第二接合墊頂上的現有接合。
23.根據權利要求22所述的封裝件，其中第二導線利用第二球形接合被接合于所述第一球形接合，并且利用第二楔形接合被接合于所述第一楔形接合。
24.根據權利要求21所述的封裝件，其中所述第二管芯被堆疊在所述第一管芯的頂上。
全文摘要
在一個集成電路封裝件(96)中，第一導線(109)接合于第一管芯接合墊(98)，以形成第一接合(108)，并且第一導線109接合于接合柱(104)，以形成第二接合(106)。第二導線(111)接合于第一接合(108)并且耦合于接合柱(104)。
文檔編號H01L23/52GK1957463SQ200580016114
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權日2004年5月20日
發(fā)明者M·A·格伯 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司