(57)【要約】半導体装置パッケージは、ランドグリッドアレイパッケージを含む。少なくとも１つの半導体ダイがインターポーザ基板に取り付けられ、半導体ダイのボンドパッドはインターポーザ基板の、少なくとも１つの半導体ダイと同じ側の端子パッドに接続される。インターポーザ基板の端子パッドは、周辺部のランドアレイパターンおよび中央の二次元パッドアレイパターンのどちらか一方または両方に電気的に接続しうる。両アレイパターンは、インターポーザ基板の、少なくとも１つの半導体ダイとは反対の側に配置される。追加の部品、すなわち能動部品、受動部品、またはこの両方、を二次元アレイのパッドに接続することによってＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ−Ｉｎ−ａ−Ｐａｃｋａｇｅ）を提供してもよい。リードフレームのリードフィンガをインターポーザ基板の反対側に重畳し、ランドグリッドアレイのランドに直接ボンディングすると共に、修理またはインターポーザ上のルーティングの問題を軽減するために望ましければパッドにもワイヤボンディングしうる。ランドグリッドアレイパッケージをキャリア基板に取り付け、ランドをキャリア基板上の導電性パッドにワイヤボンディングしてもよい。製造方法も複数開示される。【選択図】図１
2009506534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置パッケージであって、
インターポーザ基板であって、誘電体部材と、前記基板の一方の側に前記基板の少なくとも１つの周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在する複数の端子と、前記インターポーザ基板の反対側に前記少なくとも１つの周縁部と同じ周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在するランドのアレイと、を備え、前記複数の端子がそれぞれ、前記誘電体部材を貫通して延在する導電性ビア構造を介して、前記ランドアレイのランドに電気的に接続され、前記インターポーザ基板は前記インターポーザ基板の前記反対側のほぼ中央に配置された二次元パッドアレイをさらに備え、前記複数の端子がそれぞれ前記二次元パッドアレイのパッドに電気的に接続されるインターポーザ基板と、
少なくとも１つの半導体ダイであって、前記少なくとも１つの半導体ダイは、その裏面が前記インターポーザ基板の前記一方の側に取り付けられ、前記インターポーザ基板の前記少なくとも１つの周縁部に隣接する、前記少なくとも１つの半導体ダイの少なくとも１つの周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在する活性面に複数のボンドパッドを有し、前記複数のボンドパッドがそれぞれ前記複数の端子に電気的に接続される少なくとも１つの半導体ダイと、
前記少なくとも１つの半導体ダイおよび前記インターポーザ基板の前記一方の側の上に配設された封止構造と、を備える半導体装置パッケージ。
【請求項２】
前記二次元パッドアレイのパッドを介して前記インターポーザ基板に機械的および電気的に接続された少なくとも１つの電気部品をさらに備える請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電気部品が複数の受動部品と複数の能動部品とから成る群から選択される請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項４】
前記二次元パッドアレイの少なくとも一部のパッドの上に配設された複数の個別導電性バンプをさらに備え、前記少なくとも１つの電気部品が前記複数の個別導電性素子の一部を介して前記パッドに接続される請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項５】
前記二次元パッドアレイの少なくとも一部のパッド上に配設された複数の個別導電性バンプをさらに備える請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項６】
リードフレームをさらに備え、前記リードフレームが複数のリードフィンガを備え、前記複数のリードフィンガの内端が、それぞれ前記インターポーザ基板の前記反対側における前記ランドアレイの複数のランド上に配設され、前記複数のランドに機械的および電気的に接続される請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項７】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと少なくとも１つのリードフィンガの内端との間に延在するワイヤボンドをさらに備える請求項６に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項８】
少なくとも、前記複数のリードフィンガの前記内端と前記インターポーザ基板の前記反対側とが、誘電材料によって覆われる請求項６に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電気部品が誘電材料で覆われる請求項６に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１０】
前記インターポーザ基板とは反対の側に前記ランドグリッドアレイパッケージが固着さ
れるキャリア基板であって、前記ランドグリッドアレイパッケージが固着される面に複数の導電性パッドを含むキャリア基板と、
前記ランドアレイのランドと前記複数の導電性パッドの導電性パッドとの間に延在するワイヤボンドと、
をさらに備える請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１１】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと前記キャリア基板の導電性パッドとの間に延在するワイヤボンドをさらに備える請求項１０に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１２】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと前記キャリア基板の導電性パッドとの間に延在する前記ワイヤボンドが、前記二次元パッドアレイの電気的に絶縁されたパッドで接合される２つのセグメントを備える請求項１１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１３】
少なくとも、前記ランドアレイの前記ランドと、前記ワイヤボンドと、前記導電性パッドとが、誘電材料で覆われる請求項１０に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電気部品が誘電材料で覆われる請求項１０に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１５】
前記インターポーザ基板および前記少なくとも１つの半導体ダイのそれぞれの前記少なくとも１つの周縁部が２つの対向する周縁部を備える請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１６】
前記複数のボンドパッドが前記複数の端子にワイヤボンドによって電気的に接続される請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの半導体ダイが２つの半導体ダイからなり、一方の半導体ダイはその裏面が前記インターポーザ基板に取り付けられ、他方の半導体ダイは、その裏面が前記一方の半導体ダイの前記活性面に取り付けられ、前記第１の半導体ダイの前記複数のボンドパッドを露出させる寸法を有する請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１８】
前記一方の半導体ダイおよび前記他方の半導体ダイのそれぞれの前記複数のボンドパッドが前記複数の端子に複数のワイヤボンドによって電気的に接続される請求項１７に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１９】
前記封止構造が前記インターポーザ基板の複数の周縁部まで延在する請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電気部品と前記インターポーザ基板の前記反対側との間の空き容積内と、前記少なくとも１つの電気部品を前記二次元パッドアレイの前記パッドに接続するための前記個別導電性素子の周囲とに配設される誘電性アンダーフィル材料をさらに備える請求項４に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの電気部品が、少なくとも１つの受動部品と少なくとも１つの能動部品とを含む複数の部品を備える請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項２２】
半導体装置パッケージの製造方法であって、
インターポーザ基板を設けるステップであって、前記インターポーザ基板は、誘電体部材と、前記インターポーザ基板の一方の側に前記インターポーザ基板の少なくとも１つの
周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在する複数の端子と、前記インターポーザ基板の反対側に前記少なくとも１つの周縁部と同じ周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在するランドのアレイと、を備え、前記複数の端子がそれぞれ前記誘電体部材を貫通して延在する導電性ビア構造を介して前記ランドアレイのランドに電気的に接続され、前記インターポーザ基板は、前記インターポーザ基板の前記反対側のほぼ中央に配置された二次元パッドアレイをさらに備え、前記複数の端子がそれぞれ前記二次元パッドアレイのパッドに電気的に接続される、ステップと、
少なくとも１つの半導体ダイをその裏面を前記インターポーザ基板の前記一方の側に向けて取り付けるステップであって、前記半導体ダイは前記インターポーザ基板の前記少なくとも１つの周縁部に隣接する前記半導体ダイの少なくとも１つの周縁部の直近に前記周縁部に沿って延在する前記半導体ダイの活性面に複数のボンドパッドを有する、ステップと、
前記複数のボンドパッドを前記複数の端子にそれぞれ電気的に接続するステップと、
封止構造を前記インターポーザ基板の前記一方の側および前記少なくとも１つの半導体ダイの上に配設するステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの電気部品を前記二次元パッドアレイのパッドを介して前記インターポーザ基板に機械的および電気的に接続するステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの電気部品を複数の受動部品と複数の能動部品とから成る群から選択するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
個別導電性バンプを前記二次元パッドアレイの少なくとも一部のパッドに配設し、前記少なくとも１つの電気部品を前記複数の個別導電性素子の一部を介して前記パッドに接続するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
個別導電性バンプを前記二次元パッドアレイの少なくとも一部のパッドに配設するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
複数のリードフィンガを含むリードフレームを設け、前記複数のリードフィンガの内端をそれぞれ前記インターポーザ基板の前記反対側における前記ランドアレイのランドの上に配設し、前記内端を前記ランドに機械的および電気的に接続するステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと少なくとも１つのリードフィンガの内端との間にワイヤボンドを延在させるステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも前記リードフィンガの前記内端と前記インターポーザ基板の前記反対側とを誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの電気部品を誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
キャリア基板を前記ランドグリッドアレイパッケージの、前記インターポーザ基板とは反対の側に固着するステップであって、前記キャリア基板は前記ランドグリッドアレイパッケージが固着される表面に複数の導電性パッドを含む、ステップと、
前記ランドアレイのランドと前記複数の導電性パッドの導電性パッドとの間にワイヤボ
ンドを延在させるステップと、
をさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと前記キャリア基板の導電性パッドとの間にワイヤボンドを延在させるステップをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと前記キャリア基板の導電性パッドとの間に前記ワイヤボンドを延在させるステップが、前記二次元パッドアレイの電気的に絶縁されたパッドにおいて接合される２つのセグメントとして前記ワイヤボンドを延在させるステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも、前記ランドアレイの前記ランドと、前記ワイヤボンドと、前記導電性パッドとを、誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの電気部品を誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
２つの対向する周縁部を備えるために、前記インターポーザ基板および前記少なくとも１つの半導体ダイのそれぞれの前記少なくとも１つの周縁部を選択するステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数のボンドパッドを前記複数の端子にワイヤボンドで電気的に接続するステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項３８】
２つの半導体ダイを備えるために、前記少なくとも１つの半導体ダイを選択するステップと、
一方の半導体ダイの裏面を前記インターポーザ基板に取り付けるステップと、
他方の半導体ダイの裏面を前記一方の半導体ダイの前記活性面に、前記第１の半導体ダイの前記ボンドパッドが露出されるように、取り付けるステップと、
をさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項３９】
前記一方の半導体ダイおよび前記他方の半導体ダイのそれぞれの前記ボンドパッドを前記複数の端子にワイヤボンドで電気的に接続するステップをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記封止構造を、前記インターポーザ基板の周縁部まで延在するように形成するステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの電気部品と前記インターポーザ基板の前記反対側との間の空き容積内と、前記少なくとも１つの電気部品を前記二次元パッドアレイの前記パッドに接続する前記個別導電性素子の周囲とに、誘電性アンダーフィル材料を配設するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも１つの受動部品と少なくとも１つの能動部品とを含む複数の部品を備えるために、前記少なくとも１つの電気部品を選択するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４３】
前記インターポーザ基板への前記少なくとも１つの半導体ダイの取り付けおよび前記複数の端子への前記複数のボンドパッドの接続の後であって、追加構造の組み付け前に、前記少なくとも１つの半導体ダイのテストを実施するステップをさらに含む請求項２２に記
載の方法。
【請求項４４】
前記テストを実施するステップが、断線／短絡テストおよび機能テストの少なくとも１つを含む請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には半導体装置のパッケージングに関し、特に、追加部品の担持のため、修理性の向上のため、またはこの両方の目的のために構成しうるランドグリッドアレイパッケージを組み込んだ半導体装置パッケージと、このようなパッケージおよび関連の組み立て体を製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ダイの寸法は、製造技術の進歩と、ウェーハまたは他のバルク半導体基板上に製造しうるダイの数を増やすために初期半導体ダイ設計のいわゆる「微細化技術」の開発との両方により、ますます小型化している。結果として、ボンドパッドのサイズの縮小と、隣接ボンドパッド間のピッチ（間隔）の縮小とにより、リードフレームを使用するパッケージング手法、たとえばワイヤボンドを使用してダイのボンドパッドをリードフレームのリードフィンガに直接接続するパッケージング手法、の使用はますます困難になっており、リードフレームのリードフィンガの内端をワイヤボンディング先のボンドパッドの直近に配置することは、状況によっては不可能ではなくとも、困難になっている。さらに、一定の最小ボンドパッドサイズおよびピッチより小さい場合は、ワイヤボンディング用キャピラリヘッドを隣接ボンドパッドに接触させず、かつ隣接ボンドパッドを損傷しないように十分正確に位置付けることは不可能になっている。
【０００３】
さらに、従来のいわゆる「リードオーバチップ」すなわち「ＬＯＣ」パッケージのような半導体ダイの中心軸に沿ってボンドパッドが配置される場合は、ボンドパッドの直近に配置することによるリードフィンガの過密化を取るか、あるいはボンドパッドとリードフィンガの遠くの内端との間に過度に長いワイヤボンドを形成し、パッケージを封止剤中にトランスファー成形するときに半導体ダイの活性面上を移動する溶融封止剤の流頭によって開始されるいわゆる「ワイヤボンドのスイープ」によってワイヤボンドが断線するか隣接ワイヤボンド間が短絡する危険を取るかという選択に直面することがありえる。
【０００４】
また、大半の従来型パッケージは、マルチダイ装置または他の高レベルパッケージングにおける素子の高密度化と、印刷回路板上の利用可能な「土地」の利用という点での高収率とを同時にもたらさない。さらに、大半の従来型パッケージでは、複数の異種部品を単一のパッケージに組み立てることが困難であるため、たとえば、いわゆる「ＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ−Ｉｎ−ａ−Ｐａｃｋａｇｅ）」を提供することも、パッケージの全部品の組み付けおよび接続の前または後のどちらかの時点でパッケージを補修するための機能を提供することもできない。また、このような機能は、各種キャリア、たとえばリードフレームおよび印刷回路板、での使用に適した既存のランドグリッドアレイパッケージでは提供されない。
【０００５】
したがって、より小型の半導体ダイとより狭いピッチを有するボンドパッドとを収容すると共に、比較的高密度の素子実装と高度な修理性とを提供する信頼性の高いマルチダイ組み立て体の製造を容易にする半導体装置組み立て体のパッケージング構成を提供することが望ましいであろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ランドグリッドアレイパッケージを含む半導体装置パッケージを含む。本発明は、少なくとも１つの能動部品の形態の電気部品、少なくとも１つの受動部品の形態の
電気部品、またはこの両方が接続されたランドグリッドアレイパッケージを有する半導体装置パッケージをさらに含む。
【０００７】
一実施態様において、本発明は、インターポーザ基板に取り付けられる少なくとも１つの半導体ダイを備え、この少なくとも１つの半導体ダイのボンドパッドからインターポーザ基板の、この少なくとも１つの半導体ダイが取り付けられた側の端子パッドまでワイヤボンドが延在する。インターポーザ基板の端子パッドは、インターポーザ基板の１つ以上の縁部に沿って延在するランドグリッドアレイパターンのパッドまたはランドと、より中央に配置された二次元（ＸおよびＹ方向）のパッドアレイパターンのパッドとに電気的に接続される。両パッドパターンは、インターポーザ基板の、少なくとも１つの半導体ダイとは反対の側に配置される。少なくとも１つの半導体ダイとワイヤボンドとを封止剤によってオーバーモールドする一方で、インターポーザ基板の反対側を封止剤で覆わずにランドグリッドアレイパッケージを形成することによって、ランドグリッドアレイパッケージをより高レベルの組み立て体に組み込む前に組み立て体の断線／短絡テストおよび機能テストを実施するために適した二次元パッドアレイを提供する
【０００８】
本発明によると、後者の二次元パッドアレイは、１つ以上の能動部品、１つ以上の受動部品、またはこの両種の部品をランドグリッドアレイパッケージに接続するためにも使用しうる。また、二次元パッドアレイのパッドは、インターポーザ内の給電、接地、バイアス、または信号経路の断線または短絡が発生した場合に、ワイヤボンディングによってパッドをリードフレームのリードフィンガに接続するための修理機能に使用しうる。さらに、ルーティングの難点を軽減し、インターポーザ基板の設計を簡略化するために、二次元アレイの一部または全部のパッドをランドの接続先の端子パッドとは異なる端子パッドに接続してもよい。すなわち、以下に説明するように、一部の端子パッドをランド経由でリードフレームのリードフィンガに接続できるようする一方で、他の端子パッドは二次元アレイのパッドから延在するワイヤボンドによってリードフィンガに接続する。
【０００９】
さらに、二次元アレイのパッドへの他の部品またはワイヤボンドの接続を容易にするために、二次元アレイのパッドに導電性材料のバンプを設けることも考えられる。
【００１０】
本発明によるリードフレームを用いた半導体装置パッケージの製造においては、インターポーザ基板の反対側に重畳されたリードフレームのリードフィンガをランドグリッドアレイのランドに直接接着しうる。さらに、上記のように、インターポーザ基板上でのルーティングの難点を軽減するために、または障害のある給電、接地、バイアス、または信号経路の修理のために、リードフィンガの一部をワイヤボンドによって二次元アレイのパッドに接続しうる。リードフィンガを取り囲むリードフレームと、リードフィンガ間に延在するタイバーまたはダムバーとを削除し、リードフィンガの外端を最終的な形状および長さに形成するには、従来の刈り込みおよび形成工程（trim and form operation）を使用しうる。
【００１１】
リードフレームをランドグリッドアレイパッケージに接続する前または接続した後に、１つ以上の受動部品（たとえば、抵抗、インダクタ、コンデンサ）、１つ以上の能動部品（たとえば、別の半導体ダイ）、あるいはこの両方を二次元パッドアレイのパッドに機械的およびに電気的に接続しうる。上記のように、このような接続を容易にするために、これらのパッドを個別（discrete）導電性素子による導電性バンプを形成してもよく、あるいは、個別導電性素子をその上に担持する、たとえばフリップチップ構成の、ダイをパッドに直接接続してもよい。フリップチップ構成または他の個別導電性素子コネクタアレイ型半導体ダイをランドグリッドアレイパッケージに接続する場合は、ダイとインターポーザ基板との間および個別導電性素子の周囲に、誘電性アンダーフィルをさらに配設してもよい。
【００１２】
本発明によるキャリア基板を用いた半導体装置パッケージの製造においては、ランドグリッドアレイパッケージが取り付けられるキャリア基板の内部または上に担持される回路の導電性パッドをランドグリッドアレイのランドに直接ワイヤボンディングしてもよい。さらに、上記のように、障害のある電気経路を迂回するために、またはインターポーザ基板の構造を簡略化するために、導電性パッドの一部を二次元パッドアレイのパッドに接続してもよい。ワイヤボンドを保護誘電体によって封止してもよい。
【００１３】
キャリア基板へのランドグリッドアレイパッケージの接続前または接続後に、１つ以上の受動部品（たとえば、抵抗、インダクタ、コンデンサ）、１つ以上の能動部品（たとえば、別の半導体ダイ）、あるいはこの両方を二次元アレイのパッドに機械的およびに電気的に接続しうる。上記のように、このような接続を容易にするために、これらのパッドに導電性バンプを設けてもよく、あるいは個別導電性素子をその上に担持する、たとえばフリップチップ構成の、ダイをパッドに直接接続してもよい。フリップチップ構成または他の個別導電性素子コネクタアレイ型半導体ダイをランドグリッドアレイパッケージに接続する場合は、ダイとインターポーザ基板との間および個別導電性素子の周囲に誘電性アンダーフィルをさらに配設してもよい。
【００１４】
ランドグリッドアレイパッケージは本発明の半導体装置組み立て体での使用に適しているので、本発明は、ランドグリッドアレイパッケージを含む、リードフレームを用いた半導体装置パッケージの製造方法をさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の説明においては、識別を容易にするため、および本願の開示内容の理解を深めるために、同様の特徴および要素は同じまたは同様の参照数字によって識別されている。このような識別は、単に読者の便宜のためであり、本発明を限定するものではなく、同様の参照数字によって識別されるさまざまな構成要素および実施形態の特徴および要素が同じであるか、または同じ機能に制約されるということを暗示するものでもない。
【００１６】
本発明の図１を参照すると、ランドグリッドアレイパッケージ１００は、第１および第２の半導体ダイ１０２および１０４を備え、第１および第２の半導体ダイ１０２および１０４は、選択されたピンアウト設計に従って、向かい合う周縁部に隣接するボンドパッド１０６をそれぞれ担持する。ピンアウト設計は再配布層を使用してカスタマイズしうるので、ボンドパッド１０６の位置を内側のリードボンド位置からより外側の周縁部の位置に再配置しうる。図１から分かるように、半導体ダイ１０４の長さは半導体ダイ１０２より多少短いので、半導体ダイ１０４の裏面１０８を半導体ダイ１０２の活性面１１０側に取り付けると、半導体ダイ１０２のボンドパッド１０６が露出される。半導体ダイ１０２の裏面１０８をインターポーザ基板１１２に取り付け、各半導体ダイ１０２および１０４のボンドパッドをインターポーザ基板１１２の向かい合う縁端部に沿って列状に配設されている端子パッド１１４に、その間に延在させたワイヤボンド１１６によって電気的に接続する。インターポーザ基板１１２の半導体ダイ１０２および１０４を担持する側は、半導体ダイ１０２および１０４と、ワイヤボンド１１６と、端子パッド１１４とを覆う誘電材料の封止構造１０５に封入される。この封止構造は、インターポーザ基板１１２の側方の周辺部まで延在することが望ましい。封入は、従来の手法によって行ってもよく、たとえばトランスファー成形、射出成形、およびポット式成形等の手法が挙げられる。
【００１７】
端子パッド１１４の一部または全部を、インターポーザ基板１１２の反対側の同じ縁端部に沿って延在するランド列１１８内の対応する導電性ランド１１８に導電性ビア経由で電気的に接続してもよい。さらに、端子パッド１１４の一部または全部を、ビア（同じビアでも異なるビアでもよい）および導電性トレースを介して、インターポーザ基板１１２
の同じ側で、インターポーザ基板１１２のランド列１１８の間の中央領域にあるパッドアレイ１２０の導電性パッド１２０に電気的に接続してもよい。したがって、端子パッド１１４をランド１１８に接続すると共にパッド１２０にも冗長的に接続するか、ランド１１８のみに接続するか、あるいはパッド１２０のみに接続することも想定される。したがって、半導体ダイ１０２および１０４への電気的アクセスは、インターポーザ基板１１２に対して選択された設計に応じて、テストパッド１２０との接触を介して、またはランド１１８を介して、あるいはこの両方を介して、行いうる。パッド１２０は、他の部品を最終的に組み付ける前に、ランドグリッドアレイパッケージ１００の半導体ダイ１０２および１０４の断線／短絡テストおよび機能テストを実施するために、または以下に説明するように他の目的のために、使用しうる。もちろん、ランド１１８およびパッド１２０のピンアウトは、さらに以下に説明するように、たとえば印刷回路板などのキャリア基板の導電性パッドまたはリードフレームへの接続用に、さらにはテスト用に、それぞれカスタマイズしうる。ランドグリッドアレイパッケージの寸法およびピンアウトは、あらゆるフラッシュおよびランダムアクセス（ＲＡＭ）メモリ半導体装置に対応するように選択しうる。
【００１８】
図２を参照すると、中央の二次元アレイのパッド１２０の構成が明確に分かる。パッド１２０は、たとえば、インターポーザ基板１１２上の半田マスクの０．３００ｍｍの開口部を通して露出される。図示のように、ランド１１８のピンアウトパターンのピンＡ１の位置すなわち識別は、インターポーザ基板１１２のコーナーにある、ランド列１１８の直内側の基準マーク１２２によって識別しうる。このような基準マーク１２２は、オペレータおよびマシンビジョンの両方による認識のために有用であるほか、テストおよび組み立てのためにランドグリッドアレイパッケージ１００の向きおよび配置を決めるためにも有用である。図２Ａは、ランド１１８の構成およびピッチ（間隔）Ｐを表す。これらは、以下に説明するように、ランドグリッドアレイパッケージ１００に組み付けるリードフレームのリードフィンガの幅およびピッチに合わせてある。
【００１９】
図３は、本発明によるランドグリッドアレイパッケージ２００の別の実施形態の一部分の側断面拡大図である。ランドグリッドアレイパッケージ２００は、対向する周縁部に沿ってボンドパッド１０６を有する単一の半導体ダイ１０２を含む。半導体ダイ１０２は、その裏面１０８が接着性要素または層１０３によってインターポーザ基板２１２に取り付けられ、ボンドパッド１０６とインターポーザ基板２１２の端子パッド１１４との間に延在するワイヤボンド１１６によって電気的に接続される。
【００２０】
インターポーザ基板２１２は、インターポーザ基板１１２と同様、端子パッド１１４と、導電性トレース１１５と、ランド１１８と、パッド１２０とが搭載された導電性材料を担持する誘電体コアまたは部材１１３を含み、端子パッド１１４は、導電性トレース１１５と導電的に内張りまたは充填されたビア構造１１７とによって、ランド１１８およびテストパッド１２０に電気的に接続される。誘電体コア１１３は、何れか適した電気的絶縁性材料、たとえばポリイミドフィルムまたはシート、ＢＴ樹脂、ＦＲ−４またはＦＲ−５積層板、あるいはセラミックなど、を備えてもよく、端子パッド１１４と、導電性トレース１１５と、導電的に内張りまたは充填されたビア構造１１７と、ランド１１８と、パッド１２０とは何れか適した導電性材料、たとえば銅またはアルミニウム等、で形成しうる。これらの導電性構造を誘電体コア１１３上およびビア構造１１７内に形成するには、導電性材料の従来のベタ蒸着（blanket deposition）を使用してもよい。導電性構造の形成後、従来手法によるフォトレジストの塗布、マスキング、露出、および現像によって導電性構造を誘電体コア１１３の各側に画成し、フォトレジストパターンによって露出された導電性材料部分をエッチング処理で除去してもよい。あるいは、インターポーザ基板１１２および２１２を誘電体コア１１３として設け、その両面を２つの導電性シートで挟み、ビア構造１１７を貫通形成して導電的に内張りまたは充填し、次にその主表面に従来のマスキングおよびエッチングによって導電性構造を形成してもよい。図３から容易に分かる
ように、半田マスクまたは他のパターン化された誘電体層１２１を使用してインターポーザ基板２１２（および図１のインターポーザ基板１１２）の両側を覆うことによって、導電的に内張りされた（完全に導電的に充填されていない場合）ビア構造１１７を充填し、端子パッド１１４と、ランド１１８と、パッド１２０とを露出させてもよい。
【００２１】
次に、パッド１２０を使用してランドグリッドアレイパッケージ１００、２００の断線／短絡テストおよび機能テストを実施してから、以下に説明するように、リードフレームまたはキャリア基板および他の部品をさらに組み付けてもよい。
【００２２】
図４に示すように、次にランドグリッドアレイパッケージ１００、２００（図１のより詳細に示されている姿勢を裏返した姿勢で図示）に、２つの対向するフレームセグメント３０２を備えたリードフレーム３００を合わせてもよい。各フレームセグメント３０２は複数のリードフィンガ３０４を含み、これらのリードフィンガ３０４は横断的に延在するセグメント３０６によって隔てられている。セグメント３０６は、図示のように、リードフィンガ３０４に一体に形成されたタイバー（tie bar）を備える。図面をわかりやすくするために、以下に説明するようにインターポーザ基板１１２、２１２に取り付けられる追加部品は、図面から省かれている。リードフィンガ３０４の内端３０８は、ランド１１８の上に配置され、半田３１０によって機械的および電気的にランド１１８に接続される。半田３１０は、ステンシルなどを用いてランド１１８または内端３０８にペースト状で事前に配置してもよい。ランド１１８は、半田濡れ性の良い材料で形成または被覆される。熱を加えることによって半田をリフローさせて内端３０８をランド１１８に接着する。半田付けの代わりに、導電性または導体充填エポキシを用いて、ランド１１８をリードフィンガ３０４の内端３０８に機械的およびに電気的に接続してもよい。エポキシは、部品の組み付け前にＢステージ（粘着性）まで硬化させ、その後にさらに硬化させることによって頑丈な永久的結合を形成させうる。リードフィンガ３０４の外端３１４は、ランドグリッドアレイパッケージ１００、２００から突出する。
【００２３】
図５に示すように、リードフレーム３００が組み付けられたランドグリッドアレイパッケージ１００、２００には、以下に説明するように追加部品（図面をわかりやすくするために図５には不図示）の組み付け後に、パッド１２０、および場合によってはリードフィンガ３０４の内端３０８、を覆うために、破線で示すように、誘電材料３１６の薄い層を施してもよい。このような層は、散布ノズルまたはスプレーヘッドによって塗布された、たとえばポリイミド等の、ポリマー被膜を含んでもよい。さらに、フォトポリマーを使用し、市販の装置によって塗布し、塗布中または塗布後に適切な波長の光（一般にＵＶ）を当ててフォトポリマーを硬化させてもよい。次に、リードフィンガ３０４を最終的な構成に形成し、横断的に延在するセグメント３０６を従来の刈り込みおよび形成工程によって図示のように除去してもよい。
【００２４】
図６および図７に示すように、ランドグリッドアレイパッケージ１００、２００への他の部品の接続、またはワイヤボンドの接続を容易にするために、ランドグリッドアレイパッケージ１００、２００の二次元パッドアレイのパッド１２０上に個別導電性素子３２０による導電性バンプを設けてもよい。これらのバンプを設けるには、ワイヤボンディング用のキャピラリヘッドを使用するか、あるいは、当業者には公知のように、導電性のバンプ、ボール、スタッド、カラム、または柱状構造をパッド１２０上に形成するか、または配設して接着する。図６および図７に示すように、ランドグリッドアレイパッケージ１００、２００を、上記のように、リードフレーム３００のリードフィンガ３０４に機械的および電気的に接続してもよい。
【００２５】
本発明の一局面においては、１つ以上の受動部品（たとえば、抵抗、インダクタ、コンデンサ）３３０をパッド１２０に、ひいては半導体ダイ１０２、１０４に、機械的および
に電気的に接続し、最終的には個別導電性素子３２０を介してより高レベルのパッケージングに機械的およびに電気的に接続しうる。同様に、１つ以上の能動部品（半導体素子）３３２をパッド１２０、ひいては半導体ダイ１０２、１０４に、接続し、最終的には個別導電性素子３２０を介してより高レベルのパッケージングに接続しうる。上記のように、図６に示すように能動部品３３２がフリップチップとして構成されるか、または複数のパッド１２０と位置合わせされるように配置された個別導電性素子のアレイを他の方法で担持する場合は、これらのパッド１２０にバンプを設ける必要はなく、能動部品によって担持された個別導電性素子を用いてこれらのパッド１２０に直接接続してもよい。図６に示すように、受動部品および能動部品の両方をランドグリッドアレイパッケージ１００、２００に接続してもよい。さらに図６に示すように、リードフレーム３００のリードフィンガ３０４の内端３０８と個別導電性素子３２０（または、場合によっては、パッド１２０に直接）との間にワイヤボンド３３４を形成しうる。このようなワイヤボンドは、インターポーザ基板１１２、２１２内の障害のある信号、接地、バイアス、または給電経路を迂回するため、またはインターポーザ基板１１２、２１２の内部および上の導電性経路の設計および製造を簡略化するために使用しうる。
【００２６】
上記のように、誘電材料３１６（図面をわかりやすくするために図６には不図示）をインターポーザ基板１１２、２１２の上に配設してもよく、さらに受動および能動部品３３０、３３２、およびワイヤボンド３３４の上に配設してもよい。図示の能動部品３３２などの部品の下にかなりの空き容積３３６が画成される場合は、従来のフリップチップおよびアレイ型組み立て体に使用されるような誘電性アンダーフィル３３８を容積３３８の内部と個別導電性素子３２０の周囲とに配設することによって、空き容積を充填すると共に、インターポーザ基板１１２、２１２および上記のようにその後に組み立て体の上に施された別の誘電体層への能動部品３３２の機械的接続を強化してもよい。あるいは、シリコーン「グロブトップ」型封止剤を空き容積３３６の内部、部品３３０、３３２の上、ワイヤボンド３３４の上、およびリードフィンガ３０４の内端３０８の上に単一プロセスで配設してもよい。
【００２７】
図８は、たとえば、一例としてマザーボードなどの印刷回路板の形態のキャリア基板４００に配設および接続されたランドグリッドアレイパッケージ１００、２００を示す。ランドグリッドアレイパッケージ１００、２００の向きは、インターポーザ基板１１２、２１２がキャリア基板４００から遠ざかるように定める。ランドグリッドアレイパッケージ１００、２００をキャリア基板４００に、従来のように、たとえば流動性接着剤または接着層を両面に有する誘電テープまたはフィルム（図示せず）を使用して接着してもよい。次に、ワイヤボンド４２０をランド１１８と、キャリア基板４００に担持されている回路につながっている導電性パッド４０４との間に形成してもよい。次に、上記の何れかの手法によってランド１１８と、ワイヤボンド４２０と、導電性パッド４０４とを封入してもよい。さらに、受動および能動部品３３０、３３２、およびワイヤボンド３３４を上記のように封入してもよい。なお、インターポーザ基板１１２、２１２の周辺部により近いパッド１２０から導電性パッド４０４にワイヤボンド４２０を延在させてもよい。電気的に絶縁されたパッド１２０がインターポーザ基板１１２、２１２にいくつか設けられている場合は、電気的に絶縁されたパッド１２０を「ジャンパ」パッドとして用いて２つのワイヤボンドセグメントによって、より内側のパッド１２０を導電性パッド４０４に接続してもよい。
【００２８】
特定の例示的実施形態とその変形例を用いて本発明を説明してきたが、本発明はこれだけに限定されるものではないことを当業者は理解されるであろう。より正確には、付属の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲および精神から逸脱することなく、上記の例示的実施形態に対する追加、削除、および修正を行いうる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】内部部品を示すためにパッケージの手前側が切り取られた、本発明による１つのランドグリッドアレイパッケージ構成の側面図である。
【図２】図１のランドグリッドアレイパッケージの上部立面図である。
【図２Ａ】図２の丸で囲まれた領域の拡大図である。
【図３】本発明による別のランドグリッドアレイパッケージ構成の一部の側断面の拡大立面図である。
【図４】リードフレームの組み付け前および組み付け後の、本発明によるランドグリッドアレイパッケージの側面図である。
【図５】リードフレームが組み付けられた、刈り込みおよび形成工程の前および後の、本発明によるランドグリッドアレイパッケージの一実施形態の模式図である。
【図６】リードフレームのリードフィンガへのワイヤボンド接続および直接ランド接続を示す、リードフレームと受動および能動部品との組み付け後の、本発明によるランドグリッドアレイパッケージの側面図である。
【図７】図７のランドグリッドアレイパッケージの側立面図である。
【図８】印刷回路板の形態のキャリア基板に配設および接続された、本発明によるランドグリッドアレイパッケージの側立面図である。
【図１】
2009506534.tif 000003
【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月30日(2008.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置パッケージであって、
インターポーザ基板であって、誘電体部材と、前記基板の一方の側に前記基板の少なくとも１つの周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在する複数の端子と、前記インターポーザ基板の反対側に前記少なくとも１つの周縁部と同じ周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在するランドのアレイと、を備え、前記複数の端子がそれぞれ、前記誘電体部材を貫通して延在する導電性ビア構造を介して、前記ランドアレイのランドに電気的に接続され、前記インターポーザ基板は前記インターポーザ基板の前記反対側のほぼ中央に配置された二次元パッドアレイをさらに備え、前記複数の端子がそれぞれ前記二次元パッドアレイのパッドに電気的に接続されるインターポーザ基板と、
少なくとも１つの半導体ダイであって、前記少なくとも１つの半導体ダイは、その裏面が前記インターポーザ基板の前記一方の側に取り付けられ、前記インターポーザ基板の前記少なくとも１つの周縁部に隣接する、前記少なくとも１つの半導体ダイの少なくとも１つの周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在する活性面に複数のボンドパッドを有し、前記複数のボンドパッドがそれぞれ前記複数の端子に電気的に接続される少なくとも１つの半導体ダイと、
前記少なくとも１つの半導体ダイおよび前記インターポーザ基板の前記一方の側の上に配設された封止構造と、を備える半導体装置パッケージ。
【請求項２】
前記二次元パッドアレイのパッドを介して前記インターポーザ基板に機械的および電気的に接続された少なくとも１つの電気部品をさらに備える請求項１に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電気部品が複数の受動部品と複数の能動部品とから成る群から選択される請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電気部品が誘電材料で覆われている請求項２に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電気部品と前記インターポーザ基板の前記反対側との間の空き容積内に配設されたアンダーフィル材料を更に備える請求項２及び４のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項６】
前記二次元パッドアレイの少なくとも一部のパッド上に配設された複数の個別導電性バンプをさらに備える請求項１及び２のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項７】
リードフレームをさらに備え、前記リードフレームが複数のリードフィンガを備え、前記複数のリードフィンガの内端が、それぞれ前記インターポーザ基板の前記反対側における前記ランドアレイの複数のランド上に配設され、前記複数のランドに機械的および電気的に接続される請求項１及び２のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項８】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと少なくとも１つのリードフィンガの内端との間に延在するワイヤボンドをさらに備える請求項７に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項９】
少なくとも、前記複数のリードフィンガの前記内端と前記インターポーザ基板の前記反対側とが、誘電材料によって覆われる請求項７に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１０】
前記インターポーザ基板とは反対の側に前記ランドグリッドアレイパッケージが固着されるキャリア基板であって、前記ランドグリッドアレイパッケージが固着される面に複数の導電性パッドを含むキャリア基板と、
前記ランドアレイのランドと前記複数の導電性パッドの導電性パッドとの間に延在するワイヤボンドと、
をさらに備える請求項１及び２のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１１】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと前記キャリア基板の導電性パッドとの間に延在するワイヤボンドをさらに備える請求項１０に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１２】
少なくとも、前記ランドアレイの前記ランドと、前記ワイヤボンドと、前記導電性パッドとが、誘電材料で覆われる請求項１０に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの半導体ダイが２つの半導体ダイからなり、一方の半導体ダイはその裏面が前記インターポーザ基板に取り付けられ、他方の半導体ダイは、その裏面が前記一方の半導体ダイの前記活性面に取り付けられ、前記第１の半導体ダイの前記複数のボンドパッドを露出させる寸法を有する請求項１及び２のいずれか１項に記載の半導体装置パッケージ。
【請求項１４】
半導体装置パッケージの製造方法であって、
インターポーザ基板を設けるステップであって、前記インターポーザ基板は、誘電体部材と、前記インターポーザ基板の一方の側に前記インターポーザ基板の少なくとも１つの周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在する複数の端子と、前記インターポーザ基板の反対側に前記少なくとも１つの周縁部と同じ周縁部の直近で前記周縁部に沿って延在するランドのアレイと、を備え、前記複数の端子がそれぞれ前記誘電体部材を貫通して延在する導電性ビア構造を介して前記ランドアレイのランドに電気的に接続され、前記インターポーザ基板は、前記インターポーザ基板の前記反対側のほぼ中央に配置された二次元パッドアレイをさらに備え、前記複数の端子がそれぞれ前記二次元パッドアレイのパッドに電気的に接続される、ステップと、
少なくとも１つの半導体ダイをその裏面を前記インターポーザ基板の前記一方の側に向けて取り付けるステップであって、前記半導体ダイは前記インターポーザ基板の前記少なくとも１つの周縁部に隣接する前記半導体ダイの少なくとも１つの周縁部の直近に前記周縁部に沿って延在する前記半導体ダイの活性面に複数のボンドパッドを有する、ステップと、
前記複数のボンドパッドを前記複数の端子にそれぞれ電気的に接続するステップと、
封止構造を前記インターポーザ基板の前記一方の側および前記少なくとも１つの半導体ダイの上に配設するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの電気部品を前記二次元パッドアレイのパッドを介して前記インターポーザ基板に機械的および電気的に接続するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電気部品を複数の受動部品と複数の能動部品とから成る群から選択するステップをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの電気部品を誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電気部品と前記インターポーザ基板の前記反対側との間の空き容積内に誘電性アンダーフィル材料を配設するステップを更に備える請求項１５及び１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
複数のリードフィンガを含むリードフレームを設け、前記複数のリードフィンガの内端をそれぞれ前記インターポーザ基板の前記反対側における前記ランドアレイのランドの上に配設し、前記内端を前記ランドに機械的および電気的に接続するステップをさらに含む請求項１４及び１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと少なくとも１つのリードフィンガの内端との間にワイヤボンドを延在させるステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも前記リードフィンガの前記内端と前記インターポーザ基板の前記反対側とを誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
キャリア基板を前記ランドグリッドアレイパッケージの、前記インターポーザ基板とは反対の側に固着するステップであって、前記キャリア基板は前記ランドグリッドアレイパッケージが固着される表面に複数の導電性パッドを含む、ステップと、
前記ランドアレイのランドと前記複数の導電性パッドの導電性パッドとの間にワイヤボンドを延在させるステップと、
をさらに含む請求項１４及び１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記二次元パッドアレイの少なくとも１つのパッドと前記キャリア基板の導電性パッドとの間にワイヤボンドを延在させるステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも、前記ランドアレイの前記ランドと、前記ワイヤボンドと、前記導電性パッドとを、誘電材料で覆うステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
２つの半導体ダイを備えるために、前記少なくとも１つの半導体ダイを選択するステップと、
一方の半導体ダイの裏面を前記インターポーザ基板に取り付けるステップと、
他方の半導体ダイの裏面を前記一方の半導体ダイの前記活性面に、前記第１の半導体ダイの前記ボンドパッドが露出されるように、取り付けるステップと、
をさらに含む請求項１４及び１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記一方の半導体ダイおよび前記他方の半導体ダイのそれぞれの前記ボンドパッドを前記複数の端子にワイヤボンドで電気的に接続するステップをさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記インターポーザ基板への前記少なくとも１つの半導体ダイの取り付けおよび前記複数の端子への前記複数のボンドパッドの接続の後であって、追加構造の組み付け前に、前記少なくとも１つの半導体ダイのテストを実施するステップをさらに含む請求項１４及び１５のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2009506534.tif 000012
2009506534.tif 000013