(57)【要約】  半導体デバイスは、基板の接合面に配置された第１の複数の基板ボンディングパッドを有する基板を有する。基板上には複数の半導体ダイが配置されている。複数のダイの各ダイは、各ダイの少なくとも１つの第１の縁部に沿って配列された第１の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する。基板ボンディングパッドから実質的に垂直に複数のボンディングピラーが延びる。各ボンディングピラーは、第１の複数の基板ボンディングパッドの１つを第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに電気接続する。半導体デバイスを組み立てる方法も記載されている。
2013528324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合面に配置された第１の複数の基板ボンディングパッドを有する基板と、
各ダイがその少なくとも１つの第１の縁部に沿って配列される第１の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する、前記基板上に配置された複数の半導体ダイと、
各ボンディングピラーが前記第１の複数の基板ボンディングパッドの１つを前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに電気接続する、前記基板ボンディングパッドから実質的に垂直に延びる複数のボンディングピラーと、
を備える、半導体デバイス。
【請求項２】
前記基板が基板上に配置された第２の複数の基板ボンディングパッドを有し、
前記複数のダイのそれぞれが、その少なくとも１つの第２の縁部に沿って配列された第２の複数のダイ・ボンディング・パッドを有し、
前記第２の複数の基板ボンディングパッドのそれぞれを前記第２の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに電気接続する複数のボンディングワイヤをさらに備える、
請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１の縁部と前記少なくとも１つの第２の縁部とが前記ダイの対向する縁部である、請求項２に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドのそれぞれが前記ダイの少なくとも１つの側面に配置されている、請求項３に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記第２の複数のダイ・ボンディング・パッドのそれぞれが前記ダイの少なくとも１つの上面に配置されている、請求項４に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記ボンディングピラーがボールボンドによって前記基板ボンディングパッドに接続されている、請求項３に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１の縁部が１つの第１の縁部である、請求項３に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第２の縁部が１つの第２の縁部である、請求項７に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第１の縁部が２つの隣接する第１の縁部である、請求項３に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第２の縁部が２つの隣接する第２の縁部である、請求項９に記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
前記複数のダイの少なくとも１つのダイの前記少なくとも１つの第１の縁部が、前記基板ボンディングパッドと、前記複数のダイの少なくとも１つの他のダイに接続された前記ボンディングピラーとに覆いかぶさる、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
前記複数のダイの前記少なくとも１つのダイが前記複数のダイの少なくとも１つの他のダイに接続された前記ボンディングピラーの上部から間隔をおいて配置されている、請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
前記複数のダイの連続するダイの間にインターポーザをさらに備える、請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
第１の複数の基板ボンディングパッドと電気接続する基板の接合面に複数の実質的に垂直なボンディングピラーを形成するステップと、
前記基板の前記接合面に、それぞれがその少なくとも１つの第１の縁部に沿って配列された第１の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する複数の半導体ダイを、前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドのそれぞれが前記複数のボンディングピラーの対応する１つに近接するように積層させるステップと、
前記複数のボンディングピラーのそれぞれと前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの前記対応する１つとの間に電気接続を形成するステップと、
を含む、半導体デバイスを組み立てる方法。
【請求項１５】
前記基板の前記接合面が前記接合面上に配置された第２の複数の基板ボンディングパッドを有し、
前記複数のダイのそれぞれがその少なくとも１つの第２の縁部に沿って配列された第２の複数のダイ・ボンディング・パッドを有し、
前記第２の複数の基板ボンディングパッドのそれぞれと前記第２の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間にボンディングワイヤを取り付けるステップと、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のボンディングピラーのそれぞれと前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間に電気接続を形成する前記ステップが、前記複数のボンディングピラーのそれぞれを前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの前記対応する１つに溶接するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のボンディングピラーのそれぞれと前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間に電気接続を形成する前記ステップが、導電性エポキシを使用して、前記複数のボンディングピラーのそれぞれを前記第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの前記対応する１つに接続するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の実質的に垂直なボンディングピラーのそれぞれを形成する前記ステップが、
ワイヤボンディング機を使用して、前記第１の複数の基板ボンディングパッドの対応する１つの上にボールボンドを形成するステップと、
前記ボールボンドに取り付けられ、前記基板の前記面から全体として離れる方向に延びるワイヤを形成するステップと、
前記基板の前記接合面から所望の距離のところで前記ワイヤを切り取り、それによって所望の高さのボンディングピラーを形成するステップと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の実質的に垂直なボンディングピラーのそれぞれを形成する前記ステップが、  前記ワイヤの上端部にボールを形成するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
複数のダイを積層させる前記ステップが、前記複数のダイの少なくとも１つのダイを、前記少なくとも１つのダイの前記第１の縁部が前に積層されたダイに接続された前記ボンディングピラーに覆いかぶさるように位置決めするステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国仮特許出願第６１／３５２６２４号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は一般に半導体メモリデバイスに関し、より詳細にはマルチチップパッケージに関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯用フラッシュ・メモリ・カードといったデータ記憶のための半導体集積回路チップの使用が広まっている。これらのデバイスのユーザはデータ記憶容量が絶えず増大することを求め、製造者らは大記憶容量を費用効果的に提供しようと努力している。
【０００４】
マルチチップパッケージ（ＭＣＰ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈｉｐ  Ｐａｃｋａｇｅ）として知られる一つのパッケージにおいて複数の半導体チップすなわちダイ(dice)を積層させることにより一つのパッケージ内の記憶密度の増加を実現することが知られている。ダイの数が増加すればそれに対応して１つのダイに対する記憶容量が増加する。図１を参照すると、ＭＣＰ１００は、４つのＮＡＮＤフラッシュ・メモリ・ダイ１０２からなる。この方法は、他のメモリデバイスに対しても、何個の積層ダイに対しても等しく適用できることを理解すべきである。各ダイ１０２は、ボンディングワイヤ１０６によって共通基板１０８に電気接続されているボンディングパッド１０４を有する。ダイ１０２は２つの対向する辺にボンディングパッド１０４を有するものとして図示されているが、各ダイ１０２は代わりに異なるボンディングパッド１０４の配置を有していてもよく、例えば、１つの辺にあっても、２つの隣接する辺にあってもよく、他の任意の配置を有していてもよい。基板１０８はさらに、ボンディングワイヤ１０６から、外部デバイス（不図示）への接続のためのボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ：Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）を形成する基板１０８の反対面のはんだボール１１０までの電気接続も提供する。連続するダイ１０２の各対の間にはインターポーザ１１２が設けられ、ダイ１０２間に、ボンディングワイヤ１０６のボンディングパッド１０４への取付けを可能にするのに十分な間隙を生じさせる。この配置には、インターポーザ１１２の厚さにより、定寸法のパッケージ内に積層させることのできるダイ１０２の数が制限され、それによってＭＣＰ１００の総記憶容量が制限されるという欠点がある。加えて、各ダイ１０２は下位のダイ１０２のボンディングパッド１０４に覆いかぶさるため、ダイ１０２ごとのボンディングワイヤ１０６は、次のダイ１０２を積層させる前に取り付けられなければならず、その結果、製造ステップ数が増加し、組立てが時間を要する労働集約的なものになる。
【０００５】
別の手法を図２に示す。ＭＣＰ２００は、一方の辺に沿ってボンディングパッド２０４を有する４つのＮＡＮＤフラッシュ・メモリ・ダイ２０２からなる。この方法は、他のメモリデバイスに対しても、何個の積層ダイに対しても等しく適用できることを理解すべきである。この配置は代わりに、以下でさらに詳細に論じるように、２つの隣接する辺に沿ってボンディングパッド２０４を有するダイ２０２と共に使用されてもよい。ダイ２０２は、各ダイ２０２のボンディングパッド２０４を露出させるために相互に横方向にずらして配置されている。この配置では、すべてのダイ２０２を１ステップで積層させることができ、その後に、すべてのボンディングワイヤ２０６を、ワイヤボンディング機（不図示）により、１ステップで取り付けることができる。この配置は、ボンディングパッド２０４へのアクセスを可能にするためのインターポーザを必要とせず、その結果、よりコンパクトな配置が得られる。この配置には、ダイ２０２の対向する辺のボンディング位置が上位のダイ２０２によって覆われるため、すべてのダイ２０２のすべてのボンディングワイヤ２０６が、ダイ２０２の１つの辺または２つの隣接する辺に沿って、基板２０８の同じ面に接続されなければならないという欠点がある。結果として得られる高い相互接続密度は、特に、各ダイ２０２が基板２０８上で別々の相互接続トレースを必要とするＨＬＮＡＮＤ（商標）といったデバイスでは、輻輳をもたらし、ロジスティック上の問題を呈する可能性がある。あるいは、少ない本数のボンディングワイヤ２０６が使用されてもよいが、これはＭＣＰ２００の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。これらの欠点には、基板２０８上にさらに別の相互接続層を設けることによりある程度まで対処することができるが、これは製造コストを増加させる可能性がある。
【０００６】
別の配置が図３および図４に示されている。図３を参照すると、ＭＣＰ３００は、第１の向きに１組のダイ３０２Ａを有し、第２の向きに別の組のダイ３０２Ｂを有する。この方法は、他のメモリデバイスに対しても、何個の積層ダイに対しても等しく適用できることを理解すべきである。各ダイ３０２は１つの辺に沿ってボンディングパッド３０４を有する。ダイ３０２の２つの向きは、ボンディングワイヤ３０６の輻輳の５０％低減を可能にする。図４では、各ダイ４０２が、図３のダイ３０２と比べて、第２の方向にさらにずらして配置されており、それによって、第２の組のボンディングワイヤ４０６を各ダイ４０２の第２の辺の第２の組のボンディングパッド４０４に接続することが可能になり、それに付随して相互接続密度が増加する。第２の辺は第１の辺に隣接している。しかし、ＭＣＰ３００でもＭＣＰ４００でも、ボンディングパッド３０４、４０４と対向するダイ３０２、４０２の辺３１４、４１４は、さらに別のボンディングパッドには使用できない可能性もある。このことは、たとえダイ３０２、４０２およびインターポーザの寸法により、ダイ３０２、４０２の辺３１４、４１４が積層内の他のダイ３０２、４０２によってふさがれないような積層形状が得られた場合でさえも、例えば、ダイ３０２、４０２の覆いかぶさる辺３１４、４１４が、ワイヤボンディング操作に耐える構造的剛性を欠くために、当てはまる可能性がある。
【０００７】
したがって、相互接続輻輳が低減されたマルチチップパッケージが求められている。
【０００８】
また、１つのダイあたりの相互接続数がより多いマルチチップパッケージも求められている。
【０００９】
また、コンパクトな配置を有するマルチチップパッケージも求められている。
【００１０】
また、これらの特性を有するマルチチップパッケージを組み立てる方法も求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一目的は、先行技術における不都合の１つまたは複数に対処することである。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、複数のチップが、基板上に積層され、基板からチップまで実質的に垂直に延びるボンディングピラーを有する少なくとも１つの縁部に沿って基板に電気接続されるマルチチップパッケージを提供することである。
【００１３】
本発明のもう一つの目的は、基板と、従来のボンディングワイヤからは通常アクセスできないチップの１つまたは複数の縁部との間の電気接続を提供することである。
【００１４】
本発明のもう一つの目的は、基板から実質的に垂直に離れる方向へ延びる複数のボンディングピラーを形成するステップと、基板上の少なくとも１つのチップを、少なくとも１つのチップの少なくとも１つの縁部に沿ったボンディングパッドが複数のボンディングピラーと接触するように位置決めするステップと、少なくとも１つのチップの少なくとも１つの他の縁部に沿ったボンディングパッドを基板に接続するボンディングワイヤを形成するステップとによってマルチチップパッケージを組み立てる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の態様では、半導体デバイスが基板を備える。基板の接合面に第１の複数の基板ボンディングパッドが配置されている。基板上に複数の半導体ダイが配置されている。複数のダイの各ダイは、その少なくとも１つの第１の縁部に沿って配列された第１の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する。基板ボンディングパッドから複数のボンディングピラーが実質的に垂直に延びる。各ボンディングピラーは、第１の複数の基板ボンディングパッドの１つを、第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに電気接続する。
【００１６】
さらなる態様では、基板は、基板上に配置された第２の複数の基板ボンディングパッドを有する。複数のダイのそれぞれは、その少なくとも１つの第２の縁部に沿って配列された第２の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する。複数のボンディングワイヤが、第２の複数の基板ボンディングパッドのそれぞれを、第２の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに電気接続する。
【００１７】
さらなる態様では、少なくとも１つの第１の縁部と少なくとも１つの第２の縁部とは、ダイの対向する縁部である。
【００１８】
さらなる態様では、第１の複数のダイ・ボンディング・パッドのそれぞれは、ダイの少なくとも１つの側面に配置されている。
【００１９】
さらなる態様では、第２の複数のダイ・ボンディング・パッドのそれぞれは、ダイの少なくとも１つの上面に配置されている。
【００２０】
さらなる態様では、ボンディングピラーは、ボールボンドによって基板ボンディングパッドに接続されている。
【００２１】
さらなる態様では、少なくとも１つの第１の縁部は１つの第１の縁部である。
【００２２】
さらなる態様では、少なくとも１つの第２の縁部は１つの第２の縁部である。
【００２３】
さらなる態様では、少なくとも１つの第１の縁部は２つの隣接する第１の縁部である。
【００２４】
さらなる態様では、少なくとも１つの第２の縁部は２つの隣接する第２の縁部である。
【００２５】
さらなる態様では、複数のダイの少なくとも１つのダイの少なくとも１つの第１の縁部は、基板ボンディングパッドと、複数のダイの少なくとも１つの他のダイに接続されたボンディングピラーとに覆いかぶさる。
【００２６】
さらなる態様では、複数のダイの少なくとも１つのダイは、複数のダイの少なくとも１つの他のダイに接続されたボンディングピラーの上部から間隔をおいて配置されている。
【００２７】
さらなる態様では、複数のダイの連続するダイの間にインターポーザが配置されている。
【００２８】
さらに他の態様では、半導体デバイスを組み立てる方法が、第１の複数の基板ボンディングパッドと電気接続する基板の接合面に複数の実質的に垂直なボンディングピラーを形成するステップを含む。基板の接合面に複数の半導体ダイが積層される。複数のダイのそれぞれは、第１の複数のダイ・ボンディング・パッドのそれぞれが複数のボンディングピラーの対応する１つに近接するようにダイの少なくとも１つの第１の縁部に沿って配列された第１の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する。複数のボンディングピラーのそれぞれと第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間に電気接続が形成される。
【００２９】
さらなる態様では、基板の接合面は、接合面に配置された第２の複数の基板ボンディングパッドを有する。複数のダイのそれぞれは、その少なくとも１つの第２の縁部に沿って配列された第２の複数のダイ・ボンディング・パッドを有する。第２の複数の基板ボンディングパッドのそれぞれと、第２の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間にボンディングワイヤが取り付けられる。
【００３０】
さらなる態様では、複数のボンディングピラーのそれぞれと第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間に電気接続を形成するステップは、複数のボンディングピラーのそれぞれを第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに溶接するステップを含む。
【００３１】
さらなる態様では、複数のボンディングピラーのそれぞれと第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つとの間に電気接続を形成するステップは、導電性エポキシを使用して、複数のボンディングピラーのそれぞれを第１の複数のダイ・ボンディング・パッドの対応する１つに接続するステップを含む。
【００３２】
さらなる態様では、複数の実質的に垂直なボンディングピラーのそれぞれを形成するステップは、ワイヤボンディング機を使用して、第１の複数の基板ボンディングパッドの対応する１つの上にボールボンドを形成するステップと、ボールボンドに取り付けられ、基板の表面から全体として離れる方向に延びるワイヤを形成するステップと、基板の接合面から所望の距離のところでワイヤを切り取り、それによって所望の高さのボンディングピラーを形成するステップとを含む。
【００３３】
さらなる態様では、複数の実質的に垂直なボンディングピラーのそれぞれを形成するステップは、ワイヤの上端部にボールを形成するステップをさらに含む。
【００３４】
さらなる態様では、複数のダイを積層させるステップは、複数のダイの少なくとも１つのダイを、少なくとも１つのダイの第１の縁部が前に積層されたダイに接続されたボンディングピラーに覆いかぶさるように位置決めするステップを含む。
【００３５】
本発明の実施形態のさらに別の、かつ／または代替の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の先行技術の実施形態によるマルチチップパッケージ（ＭＣＰ）を示す概略的断面図である。
【図２】第２の先行技術の実施形態によるマルチチップパッケージ（ＭＣＰ）を示す概略的断面図である。
【図３】第３の先行技術の実施形態によるマルチチップパッケージ（ＭＣＰ）を示す概略的断面図である。
【図４】第４の先行技術の実施形態によるマルチチップパッケージ（ＭＣＰ）を示す概略的断面図である。
【図５Ａ】第１の実施形態によるボンディングピラーの形成を示す概略的立面図である。
【図５Ｂ】第１の実施形態によるボンディングピラーの形成を示す概略的立面図である。
【図５Ｃ】第１の実施形態によるボンディングピラーの形成を示す概略的立面図である。
【図６Ａ】第２の実施形態によるボンディングピラーの形成を示す概略的立面図である。
【図６Ｂ】第２の実施形態によるボンディングピラーの形成を示す概略的立面図である。
【図６Ｃ】第２の実施形態によるボンディングピラーの形成を示す概略的立面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるボンディングピラーのアレイを示す概略的斜視図である。
【図８】例示的な実施形態によるダイスタックを示す概略的分解図である。
【図９】第１の実施形態による、ボンディングパッドとボンディングピラーとの間に形成された接点を示す概略的断面図である。
【図１０Ａ】第２の実施形態による、ボンディングパッドとボンディングピラーとの間に形成された接点を示す概略図である。
【図１０Ｂ】第２の実施形態による、ボンディングパッドとボンディングピラーとの間に形成された接点を示す概略図である。
【図１１Ａ】第３の実施形態による、ボンディングパッドとボンディングピラーとの間に形成された接点を示す概略図である。
【図１１Ｂ】第３の実施形態による、ボンディングパッドとボンディングピラーとの間に形成された接点を示す概略図である。
【図１２】ボンディングピラーとダイスタックの周囲部分とを示す概略的断面図である。
【図１３】ボンディングピラーとボンディングワイヤとを有するダイスタックを示す概略的斜視図である。
【図１４】一実施形態による、ボンディングピラーとボンディングワイヤとを有するダイスタックを示す概略的立面図である。
【図１５】代替の実施形態による、ボンディングピラーとボンディングワイヤとを有するダイスタックを示す概略的上面図である。
【図１６】一実施形態による、ダイスタックの組立ての方法を示す論理図である。
【図１７】一実施形態による、ボンディングピラーとボンディングワイヤとを有するダイスタックを示す概略的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１４を参照すると、第１の実施形態によるＭＣＰ５００は、３つのダイ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃを有する。各ダイは、ＮＡＮＤフラッシュチップといったメモリチップとすることができる。あるいは、ダイの一部または全部が、コントローラチップといった別の種類のチップであってもよい。各ダイ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃは、１つの縁部に沿ってボンディングパッド５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃ（図８に最もよく示されている）を有する。ボンディングパッド５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃは、個々のボンディングワイヤ５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃによって基板５０８の接合面に接続されている。加えて各ダイ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃは、この実施形態ではボンディングパッド５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃと対向する第２の縁部に沿って配列されたボンディングパッド５０５Ａ、５０５Ｂ、５０５Ｃ（図８に最もよく示されている）も有する。ボンディングパッド５０４、５０５は、米国特許第５１２６２８６号明細書に示されているように、それらが横方向または上面で電気接点を形成することができるように、上面から側面までダイの角に巻き付くように構築されていてよい。ボンディングパッド５０５Ａ、５０５Ｂ、５０５Ｃは、以下でさらに詳細に論じるように、個々のボンディングピラー５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃによって基板５０８の表面に接続されている。ボンディングピラー５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃは、ボンディングワイヤ５０６Ａ、５０６Ｂ、５０６Ｃと同じ伝達（通信）機能を提供する。基板５０８の反対面の複数のはんだボール（不図示）が、外部デバイスへの接続のためのボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を形成している。ＢＧＡ内のはんだボールの数および位置は、当分野で公知であり、本発明の一部となるものではない。ＭＣＰを外部デバイスに接続する他の公知の方法が代わりに使用され得ることが企図される。この配置は、他のメモリデバイスに対しても、何個の積層ダイに対しても等しく適用できることを理解すべきである。以下で論じるＭＣＰ５００の組立ての方法に関心を有する当業者は、ＭＣＰ５００のさらなる特徴を理解するはずである。
【００３８】
図１６を参照して、その接合面に電気接点またはボンディングパッド５１６の適切な配列を有する基板５０８を用いた、ステップ１６００から始まるＭＣＰ５００の組立てを説明する。
【００３９】
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃを参照すると、ステップ１６０５で、従来のワイヤボンディング機とすることのできるワイヤ形成装置５１８を使用してボンディングピラー５０７が形成される。図５Ａを参照すると、従来方式で、ボンディングパッド５１６上にボールボンド５２０が形成される。当業者には理解されるように、ボンディングパッド５１６にボンドを形成するのに代替方法を使用することもできる。図５Ｂを参照すると、ワイヤ形成装置５１８が基板５０８の表面から全体として離れる方向に引き戻されて、基板５０８の表面から全体として離れる方向に延びるワイヤ５２２を形成する。図５Ｃを参照すると、ワイヤ５２２は、所望の長さのところで切り取られて、所望の高さのボンディングピラー５０７が形成される。この段階では、ボンディングピラー５０７は、ボールボンド５２０だけによって、基板５０８のボンディングパッド５１６に接合されており、上端部では接合されていない。
【００４０】
図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、ボンディングピラー６０７を形成する代替の方法が示されている。図６Ａを参照すると、従来方式でボンディングパッド５１６上にボールボンド６２０が形成される。当業者には理解されるように、ボンディングパッド５１６にボンドを形成する代替の方法が使用されてもよい。図６Ｂを参照すると、ワイヤ形成装置５１８が基板５０８の表面から全体として離れる方向に引き戻されて、基板５０８の表面から全体として離れる方向に延びるワイヤ６２２を形成し、次いでワイヤ６２２は、所望の長さのところで切り取られて、所望の高さのボンディングピラー６０７が形成される。図６Ｃを参照すると、電子的フレームオフ(electronic flame-off)などの従来方法で、ボール６２４がボンディングピラー６０７の上部に形成される。ボール６２４は、ボンディングピラー６０７の上部に追加の金属を提供し、これは、以下でさらに詳細に説明するように、ボンディングパッド５０５とのより大きい接触パッチを作成するのに使用することができる。より大きい接触パッチは、ボンディングパッド５０５への高電流接点または抵抗が低減された接点を形成する際に求められ得る。以下のボンディングピラー５０７の考察はボンディングピラー６０７にも適用できることを理解すべきである。
【００４１】
図７に、それぞれ図５Ａ〜図５Ｃの工程に従って基板５０８上に形成されるボンディングピラー５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃのアレイを示す。ボンディングピラー５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃの各列は、以下でさらに詳細に論じるように、ダイ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃの個々の１つとの接合に適した高さを有する。ＭＣＰ５００において何個のダイ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃが求められるかに応じて、より多数または少数のボンディングピラーの列５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃが使用される。ボンディングピラー５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃの実際の高さは、各ダイの厚さやダイ間のインターポーザの厚さといった様々な要因に左右される。連続するボンディングピラー５０７Ａ、５０７Ｂ、５０７Ｃの列間の間隔は、連続するダイ５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃの間の横方向のオフセットに対応し、この横方向のオフセットは、以下でさらに詳細に論じるように、少なくとも、後のワイヤボンディングのためにボンディングパッド５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃを露出させるのに十分な大きさである。
【００４２】
図５Ａ〜図５Ｃおよび図６Ａ〜図６Ｃのボンディングピラー５０７、６０７は、基板５０８の表面に対して直角に延びるものとして図示されているが、以下でさらに詳細に論じるように、特定の基板５０８に接合されたすべてのボンディングピラー５０７、６０７が、偶発的な短絡その他の望ましくない電気接続を防止するように相互に十分に間隔をおいて配置されており、ボンディングピラー５０７、６０７が、適切なダイ５０２のボンディングパッド５０５に接触するように表面から十分遠くまで延びる限り、ボンディングピラー５０７、６０７は、基板５０８の表面に対して厳密に直角をなしていなくてもよい。「実質的に垂直な」という表現は、これらすべての許容できる向きを包含するものと理解すべきである。ボンディングピラー５０７、６０７は、スチフネスを提供するために銅で形成されてもよいが、個々の用途に求められる物理的、電気的特性に応じて、金やアルミニウムといった他の任意の適切な金属が使用されてもよい。工程はステップ１６１０に進む。
【００４３】
ステップ１６１０で、図８に示すように、基板５０８上に、所望の場合にはスペーサまたはインターポーザ５１２Ａの上に、第１のダイ５０２Ａが積層される。積層は、以下でさらに詳細に論じるように、ボンディングパッド５０５Ａが対応するボンディングピラー５０７Ａと接触し、または対応するボンディングピラー５０７Ａに十分近接し、ボンディングパッド５０５Ａとボンディングピラー５０７Ａとの間に電気接続を形成することができるようにダイ５０２Ａが位置決めされるならば、従来方法で行うことができる。ダイ５０２Ａは、以下でさらに詳細に論じるように、任意選択で、ボンディングパッド５０５Ａが対応するボンディングピラー５０７Ａと隣接し、ボンディングピラー５０７Ａに対して横方向の力を加えて、ボンディングパッド５０５Ａとボンディングピラー５０７Ａとの間により良い電気接続が形成されるように位置決めされてもよい。工程はステップ１６１５に進む。
【００４４】
ステップ１６１５で、各ボンディングピラー５０７Ａの上部と対応するボンディングパッド５０５Ａとの間に電気接続が形成される。この接続は、任意の適切な方法によって形成されてよい。一実施形態による図９を参照すると、ダイ５０２Ａは、各ボンディングパッド５０５Ａがその対応するボンディングピラー５０７Ａに水平方向の圧力を加えるように、あるいは、ボンディングパッド５０５Ａと対応するボンディングピラー５０７Ａとが近接するように基板５０８上に位置決めされる。接続は、レーザ溶接装置５２６その他の適切な装置を使用して、各ボンディングピラー５０７Ａを対応するボンディングパッド５０５Ａに接合することにより形成される。代替の実施形態による図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、ダイ５０２Ａは、各ボンディングパッド５０５Ａがその対応するボンディングピラー６０７Ａのボール６２４に水平方向の圧力を加えるように、あるいは、ボンディングパッド５０５Ａと対応するボンディングピラー６０７Ａとが近接するように基板５０８上に位置決めされる。接続は、レーザ溶接装置５２４その他の適切な装置を使用して、各ボンディングピラー６０７Ａを対応するボンディングパッド５０５Ａに接合することにより形成される。代替の実施形態による図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、各ボンディングパッド５０５Ａはその上にバンプ５２８を形成させる。バンプ５２８は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６４１０４０６号明細書に記載される方式といった、任意の公知の方式で形成されてよい。ダイ５０２Ａは、各バンプ５２８がその対応するボンディングピラー５０７Ａに水平方向の圧力を加えるように、あるいは、ボンディングパッド５０５Ａと対応するボンディングピラー５０７Ａとが近接するように基板５０８上に位置決めされる。接続は、レーザ溶接装置５２４その他の適切なボンディング装置を使用して、各ボンディングピラー５０７Ａを対応するボンディングパッド５０５Ａに接合することにより形成される。導電性エポキシといった、ボンディングピラー５０７Ａとボンディングパッド５０５Ａとの間の接続を形成する他の方法も企図される。工程はステップ１６２０に進む。
【００４５】
ステップ１６２０で、最後のダイ５０２が積層され、基板５０８に接合された場合、工程はステップ１６２５に進む。基板５０８に積層し、接合すべき次のダイ５０２がある場合、工程はステップ１６１０に戻ってさらに別のダイ５０２を積層する。各ダイ５０２は、ボンディングピラー５０７への適正な接合を確実にするためにも、下位のダイ５０２の上面のボンディングパッド５０４を露出させるためにも、下位のダイ５０２から横方向にずらして配置される。図１２を参照すると、ダイ５０２Ａとボンドピラー５０７Ａとの接触がボールボンド５２０によって妨げられないように、スペーサ５１２を使用して、第１のダイ５０２Ａと基板５０８との間に十分な間隙が設けられてよい。スペーサ５１２はさらに、下位のダイ５０２Ａに対応するボンディングピラー５０７Ａとボンディングピラー５０７Ａに覆いかぶさる上位のダイ５０２Ｂとの間のギャップ５３０を形成するために連続するダイ５０２Ａ、５０２Ｂの間に十分な間隙を設けるのに使用されてもよい。ギャップ５３０は小さくてもよく、特に、ギャップ５３０は、ボンディングピラー５０７の代わりに従来のボンディングワイヤの接合を可能にするのに必要とされるはずのギャップよりも小さくてよく、薄いスペーサ５１２で済む。このように、ボンディングピラー５０７Ａおよびその基板ボンディングパッド５１６の全体が、基板５０８と覆いかぶさるダイ５０２Ｂとの間に配置されてよく、その結果、コンパクトな配置が得られる。
【００４６】
図１３を参照すると、ステップ１６２５で、ボンディングワイヤ５０６が、公知の方式で、基板５０８のボンディングパッド５１７と、ダイ５０２のボンディングパッド５０４とに接続される。一実施形態によれば、各ボンディングワイヤ５０６は、ボールボンド５３２によってその対応するボンディングパッド５１７に接続され、ウェッジボンド５３４によってその対応するボンディングパッド５０４に接続される。任意の適切な種類のワイヤボンディングが代わりに使用され得ることが企図される。すべてのダイ５０２のボンディングワイヤ５０６は、１回の製造ステップで接続することができる。というのは、ダイ５０２の横方向のオフセットが、ワイヤボンディング機（不図示）によるすべてのボンディングパッド５０４へのアクセス可能にするからである。このステップは省略され得ることも企図されており、その場合には、ボンディングピラー５０７だけが設けられるはずである。工程はステップ１６３０に進む。
【００４７】
ステップ１６３０で、工程は終了し、ＭＣＰ５００は、ダイ、ボンディングピラー、およびボンディングワイヤの保護プラスチック成形材料での封入、その他の何らかの適切な方法によるパッケージの封止を含む次の処理が可能になる。
【００４８】
代替の実施形態による図１５を参照すると、ダイ１５０２Ａおよび１５０２Ｃは第１の向きに積層されており、ダイ１５０２Ｂおよび１５０２Ｄは、第１の向きに対して直角をなす第２の向きに積層されている。この配置では、各ダイ１５０２は、１つの縁部に沿ってボンディングワイヤ１５０６を有し、ボンディングワイヤ１５０６と対向する１つの縁部に沿ってボンディングピラー１５０７を有する。各ダイ１５０２の向きが交互であることにより、ボンディングワイヤ１５０６とボンディングピラー１５０７とが、それぞれ、ＭＣＰ１５００の２つの隣接する辺に沿って振り分けられることになる。この配置では、輻輳がさらに低減される。加えて、各ダイ１５０２が他方の向きの２つの隣接するダイ１５０２間のスペーサとして働くために、インターポーザの必要性が軽減され、またはインターポーザが不要になる。例えば、ダイ１５０２Ｂの厚さは、隣接するダイ１５０２Ａとダイ１５０２Ｃとの間の間隙を作り出し、この間隙は、それ自体によって、または図１２の実施形態の場合より薄いインターポーザを用いて、ボンディングピラー１５０７Ａとダイ１５０２Ｃの底面との間に十分なギャップを提供し得る。その結果、ＭＣＰ１５００の高さを低減することができ、または、標準サイズのパッケージに適合するＭＣＰ１５００により多くのダイ１５０２を積層させることができる。ＭＣＰ１５００を組み立てる方法は、ＭＣＰ５００を組み立てる方法と実質的に同様であり、したがって詳細に論じない。
【００４９】
代替の実施形態による図１７を参照すると、各ダイ１７０２は、２つの隣接する辺に沿ってボンディングワイヤ１７０６を有し、残り２つの隣接する辺に沿ってボンディングピラー１７０７を有する。各ダイ１７０２には、あるいは、ボンディングワイヤ１７０６が取り付けられていなくてもよく、その場合には、ボンディングピラー１７０７だけが２つの辺に沿って設けられるはずであることが企図される。この構成では、相互接続輻輳がさらに低減される可能性があり、または、同じレベルの輻輳を維持しながらダイ１７０２ごとのボンディングワイヤ１７０６およびボンディングピラー１７０７の数を倍加することができる。ＭＣＰ１７００を組み立てる方法は、第２の組のボンディングパッド、ボンディングピラーおよびボンディングワイヤが追加されるが、ＭＣＰ５００を組み立てる方法と実質的に同様であり、したがって詳細に論じない。
【００５０】
本発明の上記実施形態への変更および改善は、当業者には明らかになるはずである。以上の説明は、限定ではなく例示のためのものである。したがって本発明の範囲は、ひとえに添付の特許請求の範囲によって限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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