(57)【要約】ワイヤボンドに使用されるワイヤの量を最小限に抑え、かつ／またはすべてのワイヤ接続をサポートするために基板上の電源パッドおよび接地パッドの数を最小限に抑える、ワイヤ・ボンディング・ジャンプを最適化するルールベースの方法が開示される。【選択図】図２０
2013519237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の半導体ダイのスタックを含む半導体パッケージ内でのワイヤボンディングを最適化する方法であって、
各半導体ダイは、当該ダイへの信号及び当該ダイからの信号を転送するための複数のピンを含み、
前記方法は、
（ａ）前記スタック内の前記ダイ上にある前記複数のピンのうちのアドレスピンのグレイコードによる順序付けに基づき、前記基板上の前記ダイの順序を設定するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）で設定された前記順序で前記ダイを前記基板に取り付けるステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）は、３つ以上の半導体ダイの前記順序を設定するステップと、前記半導体ダイを前記基板に取り付けるステップと、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上で前記ダイの順序を設定する前記ステップ（ａ）は、０という識別情報を有するダイを前記スタックにおける最上層ダイに設定するステップを備える、請求項１から２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
（ｃ）前記スタックで前記ダイを相互にワイヤボンドするステップと、
（ｄ）前記スタックを前記基板にワイヤボンドするステップと、
をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイを前記スタック内で相互にワイヤボンドする前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ）（１）低電圧状態に割り当てられたすべてのアドレスピンを相互に電気的に接続するステップと、
（ｃ）（２）高電圧状態に割り当てられたすべてのアドレスピンを相互に電気的に接続するステップと、
を備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スタックを前記基板にワイヤボンドする前記ステップ（ｄ）は、
（ｄ）（１）低電圧状態に割り当てられたすべてのアドレスピンを前記基板上の１つの接地接触パッドに接続するステップと、
（ｄ）（２）高電圧状態に割り当てられたすべてのアドレスピンを前記基板上の１つの電源接触パッドに接続するステップと、
を備える、請求項４〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ダイを前記スタック内で相互にワイヤボンドする前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ）（１）前記スタックにおける隣接するダイ上にある前記複数のピンのうち、整列しているすべての類似した電圧状態のピンを相互に電気的に接続するステップと、
（ｃ）（２）前記スタックにおける隣接するダイ上にある前記複数のピンのうち、類似した電圧状態の斜めピンを相互に電気的に接続するステップであって、前記斜めは、隣接するダイ上にある次の隣接アドレスピンの方向である、前記ステップと、
（ｃ）（３）電気的に接続された各孤立したピン群を、前記基板に隣接する前記スタックにおける前記最下層ダイに電気的に接続するステップと、
を備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ダイを前記スタック内で相互にワイヤボンドする前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ）（１）前記スタックにおける隣接するダイ上にある前記複数のピンのうち、鉛直に整列しているすべての類似した電圧状態のピンを相互に電気的に接続するステップと、
（ｃ）（２）前記スタックにおける特定のダイ上にある前記複数のピンのうち、類似した電圧状態の水平ピンを相互に電気的に接続するステップであって、前記水平は、同じダイ上にある次の隣接アドレスピンの方向である、前記ステップと、
（ｃ）（３）電気的に接続された各孤立したピン群を、前記基板に隣接する前記スタックにおける前記最下層ダイに電気的に接続するステップと、
を備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
電気的に接続された各孤立したピン群を最下層ダイに電気的に接続する前記ステップ（ｃ）（３）は、整列しているピン間で鉛直ジャンプを形成するステップを備える、請求項７〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
基板上の５個から３２個の半導体ダイのスタックを含む半導体パッケージ内でワイヤボンディングを最適化する方法であって、
各半導体ダイは、当該ダイへの信号及び当該ダイからの信号を転送するための複数のピンを含んでおり、
ワイヤボンディングの最適化は、前記複数のピンのうちのアドレスピンを役立たせるのに必要な前記基板上の電源パッドと接地パッドを最小限に抑えることであり、
前記方法は、
（ａ）低電圧状態用のすべてのアドレスピンを相互に電気的に接続するステップと、
（ｂ）高電圧状態用のすべてのアドレスピンを相互に電気的に接続するステップと、
（ｃ）低電圧状態用のすべてのアドレスピンを前記基板上の１つの接地接触パッドに接続するステップと、
（ｄ）高電圧状態用のすべてのアドレスピンを前記基板上の１つの電源接触パッドに接続するステップと、
を備える方法。
【請求項１１】
前記スタック内の前記ダイ上にある前記アドレスピンのグレイコード化を用いて判定された順序で、前記基板上の前記ダイを相互に取り付けるステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板上にある１つの接地接触パッドに低電圧状態用のすべてのアドレスピンを接続する前記ステップ（ｃ）は、前記接地接触パッドと、前記基板に取り付けられた最下層ダイ上にある低電圧状態ピンと、の間で、シングルホップ接続を形成するステップを備える、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板上にある１つの電源接触パッドに高電圧状態用のすべてのアドレスピンを接続する前記ステップ（ｄ）は、前記電源接触パッドと、前記基板に取り付けられた最下層ダイ上にある高電圧状態ピンと、の間で、シングルホップ接続を形成するステップを備える、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板上で前記ダイを取り付ける前記ステップは、前記ダイを、前記基板から最も離れた、スタックの最上層にあるダイ０に取り付けるステップを備える、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ）（１）前記スタックにおける隣接するダイ上にある前記複数のピンのうち、整列しているすべての高電圧状態ピンを相互に電気的に接続するステップと、
（ｃ）（２）前記スタックにおける隣接するダイ上にある前記複数のピンのうち、斜めの高電圧状態ピンを相互に電気的に接続するステップであって、前記斜めは、隣接するダイ上にある次の隣接アドレスピンの方向である、前記ステップと、
（ｃ）（３）電気的に接続された各孤立した高電圧状態ピン群を、前記基板に隣接する前記スタックにおける最下層ダイに鉛直ワイヤボンド接続を介して電気的に接続するステップと、
を備える、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
各種実施形態は、マルチダイ半導体パッケージにおけるルールベースの半導体ダイのスタッキングおよびワイヤボンディングに関する。
【背景技術】
【０００２】
可搬型家庭用電化製品に対する需要の高い伸びにより、大容量記憶装置に対するニーズが高まっている。デジタル情報の記憶および交換に関するこれまでにない需要を満たすために、フラッシュメモリ記憶カードなどの不揮発性半導体メモリ装置が広く使用されるようになっている。このようなメモリ装置は、信頼性が高く大容量であると共に、可搬性および汎用性も高く、頑丈なデザインであることから、例えばデジタルカメラ、デジタル音楽プレーヤ、テレビゲーム機、ＰＤＡおよび携帯電話など、様々な電子装置で使用するのに理想的な装置になった。
【０００３】
様々なパッケージ構造が知られているが、フラッシュメモリ記憶カードはシステムインパッケージ（ＳｉＰ）あるいはマルチチップモジュール（ＭＣＭ）として製造され得ることが一般的であり、複数のダイがいわゆる３次元の積層構造で基板上に載置される。（成形コンパウンドのない）従来型半導体パッケージ２０の側面図が、先行技術の図１および２に示されている。典型的なパッケージは、基板２６に載置された複数の半導体ダイ２２、２４を含む。かかる２つのダイが示されているが、半導体パッケージには８つ以上のダイを積層することが公知である。それらの半導体ダイは、以下ピンと称するダイの上側表面にあるダイボンドパッドと共に形成され得る。基板２６は、上側および下側の導電層の間に挟まれた電気絶縁コアで形成され得る。上側および／または下側の導電層は、導線および接触パッドを含む導電パターンを形成するためにエッチングされてもよい。本明細書では、接触パッドをフィンガと称する。半導体ダイを基板に電気的に連結するために、半導体ダイ２２と基板２６のフィンガとの間、２４のピンと基板２６のフィンガとの間にワイヤボンドが半田付けされる。これにより、基板上の導線が、ダイとホスト装置との間の電気経路を提供する。ダイと基板との間の電気接続が行われると、このアセンブリは、典型的には保護パッケージを提供するために成形コンパウンドに格納される。
【０００４】
先行技術の図１に示すとおり、２つ以上の半導体ダイを重ねて直接積層することが公知であり、それによって基板上での設置面積を小さくしている。ただし、積層構造では、隣接する半導体ダイの間にボンドワイヤ３０用の空間が設けられる必要がある。１つのダイのボンドワイヤ３０が次に上のダイと接触すると電気的短絡が発生しうることから、ボンドワイヤ３０自体の高さに加え、ボンドワイヤの上に、さらなる空間を残しておく必要がある。そのため、図１に示すとおり、誘電体スペーサ層３４を設けて、ワイヤボンド３０が下側ダイ２４上のピンに接合されるのに十分な余地を設けることが公知である。
【０００５】
整列配置された半導体ダイのスタックの代替として、先行技術の図２〜図４に示すとおり、重ねて半導体ダイをずらして積層することが公知であり、これにより、次の下側ダイのピンが露出したままになる。かかる構造は、例えば、リン他の発明による「Ｍｕｌｔｉｃｈｉｐ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａ  Ｓｔａｃｋｅｄ  Ｃｈｉｐ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ（積層されたチップ配置を有するマルチチップモジュール）」と題する米国特許第６，３５９，３４０号に示されている。ずらした構造は、各々の半導体ダイ上にあるピンへのアクセスが便利であるという利点を提供する。例えば図２に示す、２つなど少数のダイを有する構造の場合には、スタック内の各ダイを基板に直接ワイヤボンドすることが公知である。ただし、上記のとおり、ダイスタックは、８つ以上の積層された半導体ダイを含むのが一般的である。このような事例では、スタック内の各ダイが、直下のダイ、場合によっては２層下のダイにワイヤボンドされ得る。この構造は、先行技術の図３〜図４に示されている。
【０００６】
図３および図４に示された実施例では、スタックが３つの半導体ダイ２２、２４および３４を含んでおり、各々がワイヤ３０によってスタックにおける下のダイに接合されている。最下層ダイ２２は、基板２６にワイヤボンドされてもよい。さらに、それぞれのダイ上にある対応するピンが一緒にワイヤボンドされている。したがって、ダイ３４上のピンはダイ２４上の第１のピンにワイヤボンドされており、さらに、ダイ２４上の第１のピンはダイ２２上の第１のピンにワイヤボンドされており、さらに、ダイ２２上の第１のピンは基板２６上の第１のフィンガにワイヤボンドされている。図４では、この状態が、ダイ３４、２４および２２全体の各対応するピンについて該当する。
【０００７】
データピンおよび制御ピンについては上記ワイヤリング構造が可能であり得るが、４個のダイを超える大型ダイスタックにおけるダイのアドレスピンのワイヤリングでは問題となる。鉛直ワイヤボンドに加え、ワイヤボンドが斜めに行われる必要があり、スタック内で広く間隔が空いている２個のダイ間で長いジャンプが必要とされる。先行技術の図５にさらに詳しく説明されているとおり、この複雑化の１つの理由は、基板でダイを昇順で積層するという従来のスタッキングである。図５は、基板２６に載置された８つのダイを含む典型的なＮＡＮＤ半導体ダイスタックの概略図である。従来の方法では、ダイ０を起点にダイ７まで、ダイが順番にずらして積層される。図５は、各ダイのピン、すなわちピン１９から２３（他のピンは図示せず）の整列配置された列も示している。これらのピンのうち、ピン２０、２１および２３は、ダイスタックにおけるダイ０〜７の各々を特定するための使用済みチップアドレスピン（ＣＡＤＤ２ｘ、ＣＡＤＤ１ｘおよびＣＡＤＤ０ｘ）である。
【０００８】
スタック内の特定のダイについて、ピン２０、２１、２３のうちの１つに対する低電圧は論理値０を表し、ピン２０、２１、２３のうちの１つに対する高電圧は、論理値１を表す。したがって、図５の従来型スタックにおける各ダイは、各ダイでこれら３つのアドレスピンを使用して、そのスタックの最下層にある０００（ダイ０）から、そのスタックの最上層にある１１１（ダイ７）まで順次一意にアドレス指定され得る。図５はまた、各ダイ０〜７の電気信号Ｖｃｃであり得るピン１９と、電圧モニタＶｍｏｎであり得るピン２２とも示している。Ｖｍｏｎは、ＮＡＮＤ半導体パッケージに示されているとおり、省略されていたり、開いたまま（ワイヤボンド接続なし）になっていたりすることが多い。
【０００９】
低電圧状態のときにスタック内のそれぞれのダイ上のアドレスピン２０、２１、２３は、鉛直および／または斜めのワイヤボンドの群を介して一緒に電気的に連結されてもよく、これらの接合されたピンの群は、基板上の接地接触パッドに接合されてもよい。同様に、高電圧状態のときにスタック内のそれぞれのダイ上のアドレスピン２０、２１、２３は、鉛直および／または斜めのワイヤボンドの群を介して一緒に電気的に連結されてもよく、これらの接合されたピンの群は、基板上の電源接触パッドに接合されてもよい。このワイヤボンディングは、ワイヤの交差を防ぐ方法で達成される必要がある。ワイヤが交差すると、ショートが発生し得る。
【００１０】
大型ダイスタックのワイヤボンディングであって、例えば、３つのアドレスピンを有するものが伴う１つの欠点は、ボンディング処理が、すべてのワイヤボンドを達成するのに必要なワイヤの長さを最小限にする方法で実施されないということである。多くの場合、初回のワイヤボンドを実施した後、残りのピンは、ダイスタック内で相互に広い間隔を空けて接続される必要がある。このような場合には、接続するのに長いワイヤが必要となる。ワイヤボンドは、典型的には高価な金で形成されている。また、ワイヤの長さだけが問題ではない。ボンドワイヤが長いと、破損、弛緩、隣接するボンドワイヤとのショートが生じ易い。そのため、必要な剛性を提供するために、長いボンドワイヤは、径の大きな材料で作られる。半導体パッケージは、１つのスプールからのワイヤを使用してワイヤボンドされている。そのため、径の大きなワイヤボンドを必要とする長い接続が少数であっても、すべての接続に対して同じ径のワイヤが使用される。各パッケージにおけるワイヤボンドの数の多さと、製造されるパッケージの数の多さを考慮すると、太い金製ワイヤを多く使用することにより、パッケージの製作費用が大きく増大する。
【００１１】
ワイヤボンドされた従来型パッケージに関する別の課題は、スタック内のアドレスピンを一意にアドレス指定するのに、２より多くの接地接触パッドおよび電源接触パッドが必要とされるということである。先行技術の図５では、３つのアドレスピンＣＡＤＤ２ｘ、ＣＡＤＤ１ｘおよびＣＡＤＤ０ｘを有する従来型の８つのダイのスタックが、基板にアドレスピンを接続するために計６つの接地（ＧＮＤ）および電源（ＰＷＲ、Ｖｃｃ）ピンを必要とする可能性がある。基板上の空間は貴重であり、接地ピンおよび電源ピンをあまり使用しないでアドレスピンに接続する上で好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】各種従来型半導体装置の先行技術の側面図である。
【図２】各種従来型半導体装置の先行技術の側面図である。
【図３】各種従来型半導体装置の先行技術の側面図である。
【図４】隣接するダイ上に整列配置されたピンに鉛直に接合された、ダイスタックの各ダイ上にあるピンを示す半導体装置の斜視図である。
【図５】昇順で積層された８つのダイを含む半導体スタックの概略図である。
【図６】本技術の一実施形態にかかる作業の高レベルフローチャートである。
【図７】本技術の一実施形態に従い、グレイコードを使用して基板上のダイを順序付けるためのフローチャートである。
【図８】図７のフローチャートに従って順序付けられたダイスタックの配置図である。
【図９】図７のフローチャートに従って順序付けられたダイスタックの平面図である。
【図１０】本技術の一実施形態にかかるワイヤボンディング処理時に１ホップ鉛直ジャンプを形成するためのフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートに示された処理時に１ホップ鉛直ジャンプを形成するダイスタックの平面図である。
【図１２】図１０のフローチャートに示された処理の完了時に１ホップ鉛直ジャンプを形成するダイスタックの平面図である。
【図１３Ａ】本技術の一実施形態のワイヤボンディング処理時に斜めのホップを形成するためのフローチャートである。
【図１３Ｂ】本技術の一実施形態のワイヤボンディング処理時に斜めのホップを形成するためのフローチャートである。
【図１４】図１３Ａのフローチャートに示された処理の第１の部分の間に斜めのジャンプを形成するダイスタックの平面図である。
【図１５】図１３Ａのフローチャートに示された処理の第２の部分の間に斜めのジャンプを形成するダイスタックの平面図である。
【図１６】図１３Ａおよび図１３Ｂのフローチャートに示された処理の完了時に斜めのジャンプを形成するダイスタックの平面図である。
【図１７】図１４〜図１６の斜めのジャンプに対する代替的な実施形態として水平ジャンプを有するダイスタックの平面図である。
【図１８】孤立した低電圧状態のピン群をまとめてワイヤボンディングするためのマルチホップ鉛直ジャンプを形成するためのフローチャートである。
【図１９】図１８のフローチャートに示された処理の完了時にマルチホップ鉛直ジャンプを形成するダイスタックの平面図である。
【図２０】１つの接地ピンと１つの電源ピンとを使用して基板にワイヤボンドされたダイスタックの平面図である。
【図２１】本技術の一実施形態に従って順序付けおよびワイヤボンドされた１６個のダイのスタックの配置図である。
【図２２】図２１の実施形態に従って順序付けおよびワイヤボンドされた１６個のダイのスタックの平面図である。
【図２３】本技術の一実施形態に従って製造された半導体パッケージの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図６〜図２３を参照しながら、各種実施形態について説明する。これらの図は、ワイヤボンドに使用されるワイヤの量を最小限に抑え、かつ／または、すべてのワイヤ接続をサポートするための、基板上の電源パッドおよび接地パッドの数を最小限に抑えて、ワイヤ・ボンディング・ジャンプを最適化するルールベースの方法に関する。一般に本技術は、最短のワイヤ・ボンド・ジャンプを使用して、低電圧ピンを相互にワイヤボンディングし、かつ高電圧ピンを相互にワイヤボンディングする方法を教示する。これにより、すべてのピンを接合するのに必要なワイヤの長さが最小限に抑えられる。さらに、そのスタックにおけるすべてのワイヤ・ボンド・ジャンプの長さも最短となるため、ワイヤの径も最小化され得る。
【００１４】
本技術の方法はさらに、スタックにおけるダイ全体ですべての低電圧アドレスピンを相互に電気的に連結し、ダイスタック全体ですべての高電圧アドレスピンを相互に電気的に連結する。そのため、スタック全体のすべてのアドレスピンが、基板上の１つの接地接点と１つの電源接点とによって供給され得る。これにより、接地接触パッドおよび電源接触パッドに必要とされる基板上の空間が低減される。
【００１５】
各種実施形態において、本システムは、多数の装置のダイＩＤの順序付けと、半導体パッケージ内の基板上にあるダイのワイヤボンディングとを最適化する。ダイは、例えばＮＡＮＤフラッシュ・メモリ・ダイであってもよいが、本技術は、例えば、ＮＯＲタイプのフラッシュ・メモリ・ダイ、およびＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭならびにＣＭＯＳ装置など他のタイプの積層された半導体構成要素の順序付けとワイヤボンディングとを最適化する目的で使用され得るものと理解される。基板は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）、リードフレーム、あるいはテープ自動ボンディング（ＴＡＢ）基板など、いかなる公知のタイプの基板であってもよい。８個のダイのスタックを例に、各種実施形態について以下説明する。ただし本技術は、８個のダイ未満のスタックにも用いられ得るものと理解される。本技術は、８個のダイより多くを有する半導体ダイスタックのワイヤ・ボンディング・レイアウトを設定する際にも特定の利点を持ち得る。
【００１６】
本半導体装置は多くの異なる形態で具体化されてよく、本明細書に記載された各種実施形態に限定されると解釈されるべきでないものと理解される。「左」、「右」、「最上層」および「最下層」、「上側」および「下側」、ならびにこれらの用語の派生形は、本明細書において便宜上および例示的な目的でのみ使用され、半導体装置についての説明を制限することを意図するものではなく、言及された要素の位置は互換可能である。
【００１７】
図６は、本技術の一実施形態にかかる最適化されたワイヤボンディングのための方法の高レベルフローチャートである。ステップ１００で、スタックにおけるダイの順序が決定される。背景の段落で説明したとおり、従来がこの順序付けがダイの昇順であり、最下層のダイ０から始まり、最上層のダイ７で終わるものであった。そのため、ピンＣＡＤＤ２ｘ、ＣＡＤＤ１ｘおよびＣＡＤＤ０ｘに対する電圧は、０００から１１１まで順次付番された。本技術の態様に従い、スタック内のダイは、単純な昇順ではなく、グレイコードを使用して順序付けられてもよい。グレイコードとは、順序付けられた２進数の連続であり、ここでは、ある番号から次の番号までのビット数が１ビット単位でのみ変化する。そのため、３ビットのグレイコードでは、要素が自らの最下位ビット単位でのみ変化するため、要素０（０００）は要素１（００１）の隣に位置付けることができる。ただし、要素は自らの下位の２ビットの両方で変化するため、要素１（００１）を要素２（０１０）の隣に配置することはできない。
【００１８】
従来の昇順ではなくグレイコードによってダイスタック内のダイを順序付けると、最適化されたワイヤボンディングパターンが部分的に得られる。グレイコードによってダイＩＤを順序付けるための上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、グレイコードによるダイＩＤの順序付けが設定され得る様々な方法を認識するであろう。各種実施形態において、グレイコードによるスタッキングは、ステートマシンとカルノー図とを使用した公知の方法で設定され得る。その結果、グレイコードによるダイのスタッキングは、アドレス行とアドレスビットとを追加し易くする反射的特性（reflexive property）と、開始番号を任意の番号にすることのできる循環的特性（cyclical property;barrel shifting）とを有し、循環的性質が保存される
【００１９】
図７のフローチャートは、８個のダイのスタックにおけるダイ０〜７の順序を設定する１つの方法を示している。各種実施形態において、ダイの順序付けはスタックの一番上から下へと設定され、各種実施形態において、スタック上の最上層ダイはダイ０から始まる。以下に示すとおり、さらなる実施形態では、順序付けが最下層から始まっても、あるいは最上層と最下層との間のいずれの位置から始まってもよく、さらなる実施形態では、スタックがダイ０から始まる必要はない。図７について、以下詳しく説明するが、一般に、図７に示すシステムの稼働は、特定のダイＩＤ番号（Ｎ）から始まる。システムは、その後、１つ上（Ｎ＋１）のダイ、次に１つ下（Ｎ−１）のダイ、次に２つ上（Ｎ＋２）のダイ、２つ下（Ｎ−２）のダイという具合にダイを探すことによって次のダイを積層し、グレイコードに適合し、かつ、使用されていない次のダイを見つけるまで処理を続ける。システムは、スタック内のすべてのダイの順序が設定されるまでダイを積層し続ける。
【００２０】
ステップ１３０では、システムは最上層ダイＮから処理を開始する。Ｎはダイの１０進識別情報を表す。ダイ０がスタックの最上層にある一実施形態では、初期値がＮ＝０である。ステップ１３０ではまた、任意のカウンタｊが１に初期化される。ステップ１３２で、システムは、スタックに配置するダイがさらに存在するかどうかを確認する。ループの初回通過時には、スタックに配置するダイがさらに存在する。８個のダイのスタックであれば、すべてのダイにダイスタック内の位置が割り当てられるまで、システムはループを８回通過する。ステップ１３２で８つのダイすべての位置が設定されたら、それらのダイを、図７のステップによって設定された順序に従い、ステップ１３４で基板に積層してよい。その時点で、基板上でダイを順序付ける本システムの動作が終了する。
【００２１】
ステップ１３２においてスタックに配置するダイがさらに存在すると仮定すると、システムは、次にステップ１３６で、ダイＮとの関係において、グレイコードを満足させる残りのダイＮ＋ｊが存在するかどうかを確認する。そのため、第１のダイがダイ０であり、ｊ＝１であり、かつ、Ｎ＋ｊが１に等しい場合には、システムが、ダイ１（００１）の２進表記が、ダイ０（０００）の２進表記との関係において、グレイコードを満足させるどうかを確認する。このケースでは満たしているため、ステップ１３８では、ダイＮ＋ｊの位置が、ダイＮの下であり、かつ、ダイＮに直接的に隣接するように設定される。ステップ１４０では、ＮがＮ＋ｊに増分され、次にステップ１４２では、ｊが１へと初期化される。システムは、その後、スタック内の次のダイを見つけるために、ステップ１３６に戻る。
【００２２】
ステップ１３６では、Ｎおよびｊの所与の値について、グレイコードを満たした残りのダイＮ＋ｊが存在しなかった場合に、システムは、ステップ１４４にジャンプする。例えば、ダイの上記順序付けを続行して、Ｎが１に等しく、ｊが１にリセットされた場合、システムは、ダイ２（Ｎ＋ｊ）が、ダイ１との関係において、グレイコードを満足させるかどうかを確認する。ここではこの条件が満たされないため、システムは、ステップ１４４に移る。ステップ１４４では、システムは、グレイコードを満たす残りのダイＮ−ｊが存在するかどうかを確認する。式中、Ｎ＝１、ｊ＝１、Ｎ−ｊ＝０である。ダイ０の位置がスタック上ですでに設定されているため、このような残りのダイは存在しない。そのため、システムは、ステップ１５４にジャンプし、ｊを１増分してステップ１３２に戻り、スタックに配置されるダイがさらに残っているかどうかを調べる。
【００２３】
上記実施例を続行し、スタックにダイがさらに存在することから、システムは、ステップ１３６に移り、グレイコードを満たす残りのダイＮ＋ｊが存在するか否かを再度確認する。このとき、Ｎが依然として１であるが、ｊ＝２であることから、システムは、ダイ３（Ｎ＋ｊ）が、ダイＮとの関係において、グレイコードを満足させるかどうかを確認する。ダイ３（０１１）は、ダイ１（００１）との関係において、グレイコードを満足させることから、ダイ３の位置は、ステップ１３８において、ダイ１の直下に配置されるように設定される。Ｎはステップ１４０でダイ３に設定され、ｊはステップ１４２で１に初期化し直され、システムはステップ１３２に戻る。
【００２４】
以降のループ通過時に、ステップ１３２で依然としてダイが存在するため、システムは、ダイＮとの関係において、グレイコードを満足させる残りのダイＮ＋ｊが存在するかどうかを確認する。ダイ４（１００）は、ダイ３（０１１）との関係において、グレイコードを満足させないことから、システムはステップ１４４にジャンプして、グレイコードを満たす残りのダイＮ−ｊが存在するかどうか確認する。ダイ２（Ｎ−ｊ）は、スタックに依然として配置されておらず、ダイ２（Ｎ−ｊ）は、ダイ３との関係において、グレイコードを満足させることで、ダイ２の位置は、ステップ１４８でダイ３の直下に設定される。ステップ１５０でＮがＮ−ｊに設定され、ステップ１５２でｊが１へと初期化し直される。システムは、その後ステップ１３２に戻り、スタック上にさらにダイが存在するかどうかを確認する。
【００２５】
スタック内のすべてのダイの位置が設定されるまで、システムは、上記ステップを続行する。８個のダイのスタックの場合、図７に示す上記ステップは、表２に示すようなスタック内でのダイの順番を生成する。
【表２】
2013519237.tif 000003
明示のとおり、スタック内の最上層から最下層にある各ダイは、３つのアドレスピンを表わす２進数を有し、これらの２進数は、自身の上下のダイから１ビット異なる。上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、ダイスタックでダイの他のグレイコード順を提供するための、図７に記載されたステップ１３０〜１５４の変形例を認識するであろう。表３および表４は、グレイコードを満たし、さらなる実施形態で使用できるスタック内でのダイの他の順番を示している。なお、表３のスタッキングは、スタックの最上層にあるダイ０が、そのスタックの最下層ダイにあるダイ１との関係において、グレイコードを満足させるという点で、循環的（バレルシフティング）である（同じことが表２にも該当する）。表４は、循環的でない実施例であるが、依然としてさらなる実施形態で使用され得る。
【表３】
2013519237.tif 000004
【表４】
2013519237.tif 000005
当業者であれば、より大きなダイスタックおよびより小さなダイスタックが、図７のフローチャートにかかるグレイコード、あるいは他の各種実施形態によって順番に配列されたダイを有し得ることを理解するであろう。
【００２６】
上記のとおり、システムは、最上層にあるダイ０から処理を開始しなくてもよく、さらなる実施形態では、スタック内のいかなるダイからでも処理を開始してもよい。図７のステップは、このようなダイを順序付けるための一実施形態について説明し得る。表５は、例えばダイ３がそのスタックにおける最上層ダイとして選択されたダイの順序付けを示している。
【表５】
2013519237.tif 000006
上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、他のダイがスタックの最上層であってもよく、その後、ダイがグレイコードに従って順序付けられてもよいことを認識するであろう。
【００２７】
本技術の各種実施形態では、以下に説明するワイヤボンディング効率を提供する目的でダイのグレイコード順の配列が使用される。ただし、本技術の代替的な実施形態では、グレイコードではなく従来の昇順の順序付けを用いてダイを積層してもよく、それでも、以下に説明するとおり、従来のワイヤボンディング技法を上回るワイヤボンディング効率をもたらし得る。
【００２８】
図６の高レベルフローチャートに戻ると、ダイスタックにおけるダイの順序が上記のとおりに設定された後、ステップ１０２から１１０において、本技術のさらなる態様にかかるワイヤリング方法が適用される。特に、これらのワイヤリングステップが、最も少ないワイヤボンディングステップと、基板上の最小数の電源パッドおよび接地パッドと、を用いて、確実なワイヤボンディングを達成するように、ピンのワイヤボンディングを最適化する。
【００２９】
図８を参照すると、図７のフローチャートによって決定されるダイの配列順序が示されている。配列順序は、０−１−３−２−６−７−５−４という順序で最上層から最下層に順序付けられたダイのあるダイスタックに係るものである。図９は、図８の表に従って順序付けられたダイ３０２を含むダイスタック３００の平面図を示している。各ダイ３０２は、複数のピン３０４を含む（そのうちの１つは図９で付番されている）。類似した電圧状態のピン（本明細書では論理状態とも呼ばれる）が、本技術の態様に従って接合される。図９では、低電圧状態（「ｖ−」）と結び付けられたすべてのピン３０４を接合することができ、高電圧状態（「ｖ＋」）と結び付けられたすべてのピン３０４を接合することができる。各ダイ３０２にあるこれら３つのアドレスピン全体の電圧状態が、スタック内の各ダイを一意に特定する目的で使用される。
【００３０】
図６の高レベルフロー図におけるステップ１０２で、ダイスタック３００（図９）全体における類似した電圧状態のピン３０４のワイヤリングにおける最初のステップは、類似した電圧状態にあるピン３０４の間で１つのダイから次のダイまで「シングルホップ」鉛直ワイヤボンドを形成することである。「シングルホップ」という用語は、隣接しないダイの間でワイヤボンドが行われ得るマルチホップの対義語で、ワイヤボンドが隣接するダイとの間でのみ行われることを表す。「鉛直」という用語は、以降で説明する斜めのワイヤボンドの対義語で、鉛直に整列しているピンの間でワイヤボンドが行われることを表す。鉛直に整列しているピンを接合するステップについて、図１０のフローチャートと、図１１および図１２の平面図と、を参照しながら、以下でさらに詳しく説明する。以下の説明のとおり、図１１は、鉛直ワイヤボンディング処理において、約半分のものが設定された鉛直ワイヤボンドを示しており、図１２は、鉛直ワイヤボンディング処理で形成される完了済みのワイヤボンドを示している。
【００３１】
概念的には、ダイスタック３００におけるピン３０４は、Ｎ×Ｍの配列と考えることができ、Ｎはスタックにおけるダイ３０２の数を表し、Ｍは各ダイ上にあるアドレスピンの数を表わす。ワイヤボンディング処理は、最上層ダイから始めて下へと進めてもよい。ここで、Ｎは、（図７で示したような）実際のダイＩＤの１０進値を表すのではなく、最上層ダイ（８個のダイのスタックにおけるＮ＝７）から最下層ダイ（Ｎ＝０）までの連続付番である。
【００３２】
Ｍは、任意のピン番号から開始するように初期化されることができる。一実施形態において、図１０〜図１２の鉛直ワイヤボンディングは、最重要ビット・アドレス・ピンから始まり得る。３ビット・アドレス・スタックでは、これがＣＡＤＤ２ｘ（Ｍ＝ピン２０）であり得る。この処理は、ステップ１６０および１６２（図１０）において、Ｍを開始ピン番号に初期化し、Ｎをスタック内のダイの数に初期化することから始まる。ＮおよびＭは、共にカウンタであることから、任意の値に設定してよく、（図１１から見て）右上のピンに開始（Ｎ、Ｍ）値が割り当てられる。以降に説明するとおり、さらなる実施形態では、システムが右上のピンから処理を開始する必要はない。
【００３３】
ステップ１６８では、システムは、ピン（Ｎ、Ｍ）が接続可能な類似した状態のピン（Ｎ−１、Ｍ）を有するかどうかを確認する。概念的には、システムは、ダイＮの直下にある第２のダイＮ−１上にある類似した状態の整列しているピンからの「シングルホップ」である第１のダイＮ上のピンを探す。
【００３４】
ステップ１６８では、ピン（Ｎ、Ｍ）が接続可能な同様の状態のピン（Ｎ−１、Ｍ）を有していると判定されると、その接続がステップ１７０で設定される。各種実施形態では、すべての１ホップ鉛直接続が最初に判定され、その後、最終ステップ１８４で実際にワイヤボンドされる。さらなる実施形態において、これらのワイヤボンドは、設定された時に行われ得る。ステップ１６８において、ピン（Ｎ、Ｍ）が接続可能な類似した状態のピン（Ｎ−１、Ｍ）を有していないと判定されると、ステップ１７０がスキップされ、システムは、Ｎ＝０であるかどうか、すなわち最下層ダイを調査済みであるか否かを確認する。最下層ダイを調査済みでないと仮定すると、Ｎが１減算され、スタック内の次の下側ダイを調べ、システムは、ステップ１６２に戻って、シングルホップで鉛直にワイヤボンドすることが可能な類似した電圧状態のピンの列の中に、他の隣接するダイが存在するか否かを確認する。
【００３５】
ステップ１７２でＮが０に等しい場合には、システムは、調査すべきアドレス列がさらに存在するか否かを確認する。調査すべき列がさらに存在する場合には、ステップ１８２でＭが増分され、ステップ１６２でＮがその開始値まで再び初期化され、上記のステップ１６８〜１７２において、システムは、新しい列におけるワイヤボンドを確認する。すべての列が調査され、Ｍが、本技術に従ってワイヤボンドされているすべての列の最終列（最大ピン番号）であれば、システムは、ステップ１８４ですべてのワイヤボンドを行うことができる。ピンがワイヤリングされ、上記のとおりに設定されている代替的な実施形態では、ステップ１８４が省略されてもよい。
【００３６】
図１１の平面図は、一部が完了した上記処理を示している。システムは、最上層ダイ０におけるピン２０から処理を始める。システムは、上位４個のダイ（０−１−３−２）にあるピンがすべて低電圧状態であることを特定することで、それらを接続されるように設定した。ダイ２とダイ６との間の列２０にあるピンは類似した状態でないと判定されたため、接続は行われず、続いて、下位４個のダイ（６−７−５−４）にあるピンがすべて高電圧状態であると判定されたため、それらを接続されるように設定した。これらの図において、実線３１０は高電圧状態ピン間での接続を表し、破線３１２は低電圧状態ピン間での接続を表す。図１２は、ステップ１６０〜１８４のすべてが完了し、可能なすべての鉛直シングルホップ接続が行われた後のダイスタック３００を示している。
【００３７】
各種実施形態では、鉛直シングルホップ接続が、小型の小径のワイヤボンドによって行われてもよい。さらなる実施形態では、デジタル・インクジェット・プリンタに類似したワイヤボンディング装置を使用して、鉛直シングルホップ電気接続をデジタルプリントすることが可能であり得る。鉛直シングルホップ電気接続をプリントするためのこのようなワイヤボンディングシステムのさらなる詳細が、例えば、「Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（３次元相互接続システム）」と題する米国特許第６，５０１，６６３号に開示されており、同特許は、参照により全体が本明細書に援用される。
【００３８】
上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、本技術から逸脱しない範囲で行われ得る変形例を認識するであろう。例えば、最上層ダイから処理を開始するのではなく、最下層ダイから開始し、同様の方法で処理することにより、本技術にかかる１ホップ鉛直ボンディングが代替的に達成可能となる。同様に、本技術は、開始ピン／列番号から処理を開始するのではなく、終了ピン／列番号から開始して後方へと処理していくことも可能であろう。この処理は、最上層ダイと最下層ダイとの間、および／または、列内の開始ピンと終了ピンとの間、のいずれかで開始され得るとともに、本技術に従って完了し得ることがさらに考察される。
【００３９】
図６の高レベルフローチャートに戻ると、すべての鉛直シングルホップ電気接続が行われると、システムは次にステップ１０６で、異なった列で同様の電圧状態にあるピンの間で斜めの電気接続が形成される。斜め接続を形成するためのステップについて、図１３Ａおよび図１３Ｂのフローチャートと、図１４〜図１７の平面図と、を参照しながら、さらに詳しく説明する。以下に説明するとおり、図１４〜図１６は、システムが図１３Ａ、図１３Ｂのフローチャートを進んでいくにつれて設定される斜め接合を示している。図１７は、ステップ１９０〜２４８のすべてが完了し、可能なすべての斜めのホップ接続が形成された後のダイスタック３００を示している。
【００４０】
図１３Ａおよび図１３Ｂのフローチャートは、図１０に記載されているものと同じＮ×Ｍ配列を使用してもよい。Ｎはスタックにおけるダイの数であり、Ｍは本技術に従ってワイヤボンドが適用されるピン／列の開始番号である。この処理は、ステップ１９０および１９２でＭを開始ピン番号に初期化し、Ｎをスタック内のダイの数に初期化することから始まる。上記のとおり、ＮおよびＭは、共にカウンタであって任意の値に設定することができ、（図１４から見て）右上のピンに開始（Ｎ、Ｍ）値が割り当てられる。以降に説明するとおり、さらなる実施形態では、システムが右上のピンから処理を開始する必要はない。
【００４１】
ステップ１９４では、システムは、ピン（Ｎ、Ｍ）が、隣接する列Ｍ＋１からの早期の斜め接続に対する電気接続を有するかどうかを確認する。その接続を有する場合には、ピン（Ｎ、Ｍ）からの別の電気接続は重複するので、システムは、以下に説明するステップ２０４にスキップする。
【００４２】
ステップ１９８で、システムは、ピン（Ｎ、Ｍ）をワイヤボンドできる類似した電圧状態のピン（Ｎ−１、Ｍ＋１）が存在するかどうかを確認する。概念的には、システムは、１個下のダイかつ１個上のピン、つまり、斜めにある類似した電圧状態のピンを探す。該当するピンが１つも存在しない場合、システムは、以下に説明するステップ２０４にスキップする。
【００４３】
しかしながら、接続が重複しないことがステップ１９４で示され、１個下のダイかつ１個上のピンである類似したピンに対する斜め接続が存在することがステップ１９８で示された場合には、そのワイヤボンドがステップ２０２で設定される。各種実施形態で、処理が進むにつれて斜め接合が無効化および変更され得るため、各種実施形態では、すべての斜めのワイヤボンドが設定されるまで、実際のワイヤボンドが行われない。ただし、さらなる実施形態において、ワイヤボンドの無効化は省略されてもよく、単にワイヤボンドを特定した上で、ステップ２０２でワイヤボンドが行われてもよい。
【００４４】
ステップ２０４では、システムは、最下層ダイが調査されているのか否かを確認する。調査中でない場合には、Ｎが１減らされて、ダイスタックにおける次の下側ダイを調べ、システムはステップ１９４〜２０２を再度実行する。一方、調査中のダイが最下層のダイであるとシステムが判定した場合、システムは、次に、各種実施形態で次の列が最下位ビット（ＬＳＢ）アドレス列ＣＡＤＤ０ｘであるのか否かを確認する。ＬＳＢアドレス列とは、本技術に従ってワイヤボンドされる最終列のことである。特に、各種実施形態で、最終列より上の列は、下側の列に接合しようとする（すなわち、特定の列番号が次の上位列の番号に接合しようとする）。
【００４５】
しかしながら、システムが調査対象の最下層列にある場合には、その列は、次の上位列（小さい列番号）に接合しようとする。最下層列で実施されるステップについて、図１３Ｂのステップ２２０から２４４を参照しながら、以下に説明する。一方、ステップ２１０で、次の列が調査対象の最終列でないと判定された場合には、Ｍはステップ２１４で次の列に増やされ、Ｎはスタックにおけるダイの数に再び初期化され、ステップ１９４〜２１０が繰り返される。
【００４６】
上記ステップ１９０〜２１４については、図１４〜図１５に示すダイスタック３００の平面図を参照しながら説明する。図１４は、第１の列Ｍで形成される電気接続を示している。システムは、ダイ０上にあるピン２０から処理を開始する。第１のピンは、当該列に早期の斜め接続を有しておらず、類似したピンを（Ｎ−１、Ｍ＋１）に有する。そのため、接続はステップ２０２で設定される。ダイ６上にあるピン２０まで、この基準を満たすピンは他にない。そのピンとピン２１との接続により、ダイ７が設定される。第２の列には、ステップ１９４および１９８の基準を満たすピンが他にないので、ステップ２０４（最下層ダイ）で、システムは、最終列（ステップ２１０）の前にさらに列が存在するか否かを確認する。列が存在する（列２１）場合には、システムは、Ｍを次の列に増やし、Ｎを最上層ダイに初期化し直して、ステップ１９２に戻る。
【００４７】
図１５は、列２１から形成される電気接続を示している。ＶｍｏｎがアドレスピンＣＡＤＤ１ｘ（ピン２１）とＣＡＤＤ０ｘ（ピン２３）との間にある各種実施形態において、実施中の電気接続は、列２２、Ｖｍｏｎ（図示せず）をスキップして、列２３を対象とする。列２１では、ダイ６およびダイ５にあるピンだけが、ステップ１９４および１９８の基準を満たしている。ダイ６のピン２１が、ダイ７のピン２３との接続のために設定され、ダイ５のピン２１が、ダイ４のピン２３との接続のために設定される。次に、システムは、以下に説明するとおり、最下層の列から斜め接続を形成する。
【００４８】
図１３Ａおよび図１３Ｂのフローチャートを再度参照すると、システムは、ステップ２１０において、次の列が、本技術に従ってワイヤリングされる最下層の列（本実施例における列２３）であると判定すると、図１３Ｂのステップ２２０を実行する。そのステップで、Ｍが最終列に増分され、Ｎがステップ２２４でスタック３００内のダイ３０２の数に再び初期化される。ステップ２２８では、システムは、上位列に早期の斜め接続が存在して、現在のダイＮからの接続がこれと重複するかどうかを確認する。これは、上記ステップ１９４と同じであるが、最下層の列の場合と同様、システムは、次の下位列ではなく、次の上位列（次の下位Ｍ−１）に着目する。Ｖｍｏｎピン２２がアドレスピンＣＡＤＤ０ｘピン２３とＣＡＤＤ１ｘピン２１との間に存在する場合には、ステップ２２８でＶｍｏｎピンがスキップされ、ピン２１との以前の接続を探すものと理解される。
【００４９】
ステップ２３０では、システムは、ピン（Ｎ、Ｍ）をワイヤボンドできる類似した電圧状態のピン（Ｎ−１、Ｍ−１）が存在するかどうかを確認する。これは、上記ステップ１９８と同様であるが、最下層の列の場合と同様、システムは、次の下位列ではなく、次の上位列（次の下位Ｍ）に着目する。ここでも、Ｖｍｏｎピン２２がアドレスピンＣＡＤＤ０ｘピン２３とＣＡＤＤ１ｘピン２１との間に存在する場合には、ステップ２３０でＶｍｏｎピンをスキップして、ピン２１との同様の接続を探し得る。
【００５０】
類似したピン（Ｎ−１、Ｍ−１）との接続が存在しない場合、システムは、以下に説明するステップ２４０にスキップする。逆の場合には、ピン（Ｎ、Ｍ）がステップ２２８および２３０の基準を満たしていれば、ステップ２３８でピン（Ｎ、Ｍ）からの斜め接合が設定される。ステップ２４０では、システムは、スタックにさらなるダイが存在するかどうかを確認する。このようなダイが存在する場合、システムは、Ｎをスタック内の次のダイに減らし、スタック内の次のダイに対してステップ２２８〜２４０を繰り返す。一方、最終列の最下層ダイまで進んだ場合には、ワイヤボンドを設定して終了する。これらの接合は、ステップ２４８で形成されてもよく（設定されたときには形成されていないと仮定）、斜めのワイヤボンディング処理は終了する。
【００５１】
最終列をワイヤボンドするためのステップ２２０〜２４８が、図１６に示されている。最終列２３の最上層ダイ０を調べると、そのピンは、斜め接続を形成している早期のピンに連結されておらず、ダイ１における列２１で接続するための類似した状態のピン（Ｎ−１、Ｍ−１）を有する。その接続は、ステップ２３８で設定される。これらのステップが、ダイ１のピン２３に対して繰り返され、そのピンからダイ３のピン２１への最終の斜め接続に至る。ステップ２２８および２３０の基準を満たすピン２３がその列に他に存在しないため、ステップ２４８ですべての接続が行われ、斜めのワイヤボンディング処理が終結する。
【００５２】
上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、本技術から逸脱しない範囲で行われ得る変形例を認識するであろう。例えば、最上層ダイから開始するのではなく、最下層ダイから開始し、同様の方法で処理することにより、本技術にかかる斜めのボンディングが代替的に達成でき得る。同様に、本技術は、開始ピン／列番号から開始するのではなく、終了列番号から始めて後方へと処理していくことも可能であろう。この処理は、最上層ダイと最下層ダイとの間、および／または開始列と終了列との間のいずれかで開始され得るとともに、本技術に従って完了し得ることがさらに考察される。
【００５３】
さらに、斜めのボンディングは、図１４〜図１６の図における下および左への接合ではなく、下および右、（第１の列以降）上および左、（第１の列以降）上および右へと行ってもよい。上記開示内容を考慮すると、さらなる代替的な方式が理解されるであろう。
【００５４】
さらなる実施形態では、デジタルプリント技法を用いて、斜めのワイヤボンドのうちの少なくとも一部を交換することができる。特に、上記のように、電気接続のデジタルプリントを使用してシングルホップ鉛直接続を確立してもよい。さらなる実施形態では、電気接続のデジタルプリントを使用して、同じダイ上にある類似した状態のピン間で水平接続を行ってもよい。本実施形態に従ってワイヤリングされた８個のダイのパッケージの一例が、図１７に示されている。本実施形態では、すべての斜めのワイヤボンドが、１ホップ離れた同じダイにある類似した状態のピン間で水平電気接続と交換される。それらの水平シングルホップ接続は、デジタルプリントによって行われてもよい。さらなる実施形態では、類似した状態のピン間の水平シングルホップ接続が、ワイヤボンドを使用して行われてもよい。上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、代替的な実施形態に従って水平シングルステップ電気接続を実行するために、図６および図１３Ａ、図１３Ｂのフローチャートをどのように改変するかを認識するであろう。
【００５５】
図６の高レベルフローチャートに戻ると、ボンディング処理における次のステップ１１０は、マルチホップ鉛直接続を使用して、同様の論理状態にある各孤立した群を最下層ダイに接続することに関わる。「孤立した群」とは、最下層ダイ上のピンとの電気接続を有しない、電気的に接続された類似した電圧状態のピンの群のことである。高電圧状態接続がすべて行われ、最下層ダイとの接続を有する。これが、グレイスケールを使用してダイを順番に配列し、最上層ダイをダイ０として設定することの特徴である。ただし、低電圧状態接続の一部は孤立してもよい。孤立したすべての群を最下層ダイに接続するための最短接続は、すべてＬＳＢアドレスピン、すなわちＣＡＤＤ０ｘから行われ、ホップは３個のダイの鉛直ホップとなる。これが、グレイスケールを使用してダイを順番に配列し、最上層ダイをダイ０として設定することのさらなる特徴である。そのため、各種実施形態において、すべてのマルチホップ垂直接続が、図１８のフローチャートおよび図１９の平面図にさらに詳しく記載されているとおり、ＬＳＢアドレスピンに沿って鉛直に行われる。
【００５６】
図１８フローチャートでは、孤立した低論理状態ピンのマルチホップ鉛直ボンディングは、ステップ２５０でＭをＬＳＢアドレスピンに初期化し、Ｎを最下層ダイに初期化する（Ｎ＝０）ことから始まる。システムは、次にステップ２６０で、３個のダイ離れており（Ｎ＋３）、最下層ダイ（あるいは最下層ダイに接続されたダイ）に接続されていないピンが存在するかどうかを確認する。このようなダイが見つからない場合には、Ｎがスタックにおける次の上層ダイへと１増分し（ステップ２６２）、ステップ２６６では、システムが最上層ダイにあるかどうかが確認される。最上層ダイにない場合、システムは、ステップ２６０に戻り、スタックにおける次の上層ダイを参照する。
【００５７】
一方、ダイＮに接続されていないダイＮ＋３が見つかった場合には、ステップ２６４では、ダイＮのＬＳＢピンとＮ＋３との間で接合が設定される。繰り返しになるが、存在し得る孤立した群が３つのダイによって分離されるということが公知であることから、Ｎ＋３の確認は、ダイ０をスタックの最上層とし、グレイコードを使用して行われる。Ｎは、ステップ２６８において、最下層ダイに（直接または間接的に）接続されたばかりのダイまで３増分する。そしてシステムは、ステップ２６６を実行して、システムが上記の説明のとおり最上層ダイにあるかどうか確認する。Ｎが最上層ダイまで増分すると、すべての鉛直ワイヤボンドが行われ、孤立したままのピン群はなくなる。ステップ２７０では、システムは、ステップ２６４で設定された鉛直ワイヤボンドを行い、ダイスタックにおけるダイ３０２間のワイヤボンディングが終了する。
【００５８】
図１９は、図１８のフローチャートに従って行われる鉛直接合の平面図を示している。システムは、最下層ダイからピン２３に沿って、ダイ６に達するまで移動する。ダイ６およびダイ２は、最下層ダイ４から孤立している。ステップ２６４では、システムは、ダイ６からダイ４までのマルチホップ鉛直接合を設定する。実際には、上記構成を使用して、８個のダイのスタックでのジャンプが３個のダイの鉛直ジャンプを超えることはない。システムは、孤立した低電圧群の一部でもある最上層ダイまでＮを増分し続ける。次にステップ２６４では、システムは、（上記のとおり最下層ダイへの接続のために早期に設定された）ダイ２にダイ０を接続する。その時点で、すべての鉛直接続が設定され、ステップ２７０でそれらの接続が行われる。
【００５９】
当業者であれば、最下層ダイに対して、孤立したピン群間の電気接続を行う代替的な方法を認識するであろう。上記の各種実施形態では、ステップ１０２（図６、シングルホップ鉛直接続）、ステップ１０６（斜め接続）およびステップ１１０（マルチホップ鉛直接続）のワイヤボンドが、これらのステップの各々の実行中あるいは完了後に行われる。さらなる実施形態では、これらのステップの各々での接続が、上記のとおりに設定されてもよいが、これらのステップで行われた物理接合のすべてがステップ１１０の完了時に行われてもよい。
【００６０】
すべてのダイ３０２が、接続の長さを最短にするワイヤボンド接続によってワイヤボンドされ得るということが、本技術の特徴である。背景の段落に示すとおり、長いワイヤは、その２つの終端点間の剛性と位置を保つために、太くする必要もある。加えて、使用されるワイヤの長さを最短にすることと、３個のダイを超えてジャンプしないことにより、ワイヤの径を小さくすることができる。
【００６１】
最終のボンディングステップ１１４（図６）は、スタック３００を基板３２０にワイヤボンドすることを伴う。本技術の別の特徴は、基板３２０上で最小限の接点を使用して、ワイヤ接続されたスタック３００をその基板３２０に電気的に接合できるということである。特に、図２０に示すとおり、スタック３００内のアドレスピンとの低電圧状態接続がすべて電気的に連結され、スタック３００内のアドレスピンとの高電圧状態接続がすべて電気的に連結される。そのため、すべてのアドレスピン（およびそれらに連結された任意の他のピン）との高電圧接続は、基板上にある１つの電源接触パッド３２６からスタック３００に対して行われ得る。同様に、すべてのアドレスピン（およびそれらに連結された任意の他のピン）との低電圧接続は、基板上にある１つの接地接触パッド３２８からスタック３００に対して行われ得る。これにより、先行技術によって行われた接続全体に改良がもたらされる。先行技術では、４個のダイ以上のスタックを役立たせるために、複数の接地ピンおよび電源ピンを必要とする。
【００６２】
上記のとおり、本技術は、様々なサイズのダイスタック３００をワイヤボンドする目的で使用され得る。図２１および２２は、１６個のダイのスタック３００を含む一実施形態を示している。１６個のダイのスタックは、８個のダイのスタックを形成するための上記フローチャートに記載された方法で形成され得る。特に、ダイの順序はグレイコードを使用して設定され、次いで、ダイは、１）スタック内の隣接するダイ上にある複数のピンのうち、整列しているすべての類似した電圧状態のピンを相互に電気的に接続することと、２）スタック内の隣接するダイ上にある複数のピンのうち、すべての類似した電圧状態の斜めピンを相互に電気的に接続することと（斜めは、次の隣接アドレスピンの方向である）、３）電気的に接続された各孤立したピン群を、基板に隣接するスタック内の最下層ダイに電気的に接続することと、によってワイヤボンドされる。高電圧状態ピンの単一群が、基板上にある１つの電源ピンに取り付けられてもよく、低電圧状態ピンの単一群が、基板上にある１つの接地ピンに取り付けられてもよい。
【００６３】
現時点において、上記ダイ数よりも多くのダイを有するダイスタックを含むパッケージは実現可能ではない。ただし、上記開示内容を考慮すると、当業者であれば、グレイコードに従ってこのようなダイスタックを基板上で順次設ける方法と、上記開示内容に従ってスタック内でダイをワイヤボンドする方法を認識するであろう。このような追加のパッケージは、例えば最大３２個、あるいはそれ以上の半導体ダイを含み得る。ダイスタック内のダイが少ない場合、本技術は、ダイが１〜４個の半導体パッケージをワイヤリングする目的で使用され得るが、このようなパッケージのワイヤボンディングは、典型的には本技術によって対処されるような問題を呈しない。パッケージに５個以上のダイが存在する場合には、スタック内の各ダイをアドレス指定するのに３つのアドレス行が必要であり、本技術は、基板上で最小数の接触パッドを使用して、かかるパッケージを効率的にワイヤボンドする目的で使用され得る。８個のダイを有する構造の方が５個のダイを有する構造よりも一般的であるが、５個のダイのパッケージは公知である。
【００６４】
８個のダイのスタックを再度参照すると、最後の製造ステップ１１６（図６）では、ワイヤリングされたスタック３００および基板３２０がカプセル化されて、図２３に示す完成したパッケージ３５０を形成し得る。ダイ３０２および基板３２０、さらにはすべてのワイヤボンドが、樹脂成形コンパウンド３４０でカプセル化され、完成した半導体パッケージ３５０を形成し得る。完成したパッケージ３５０は、ステップ１１６でテストおよび検査されてもよい。
【００６５】
一実施形態において、本技術は、基板上に半導体ダイのスタックを含む半導体パッケージ内でのワイヤボンディングを最適化する方法を提供し、各半導体ダイは、当該ダイへの信号及び当該ダイからの信号を転送するための複数のピンを含む。この方法は、（ａ）スタック内のダイ上にある複数のピンのうちのアドレスピンのグレイコードによる順序付けに基づき、基板上のダイの順序を設定するステップと、（ｂ）当該ステップ（ａ）で設定された順序でダイを基板に取り付けるステップと、を含む。
【００６６】
さらなる実施形態において、本技術は、５個以上の半導体ダイ間のスタックを基板上に含む半導体パッケージ内でのワイヤボンディングを最適化する方法を提供し、各半導体ダイは、当該ダイへの信号及び当該ダイからの信号を転送するための複数のピンを含んでおり、ワイヤボンディングの最適化により、それら複数のピンのうちのアドレスピンを役立たせるのに必要な基板上の電源パッドと接地パッドが最小限に抑えられる。本実施形態では、この方法が、（ａ）低電圧状態用のすべてのアドレスピンを相互に電気的に接続するステップと、（ｂ）高電圧状態用のすべてのアドレスピンを相互に電気的に接続するステップと、（ｃ）低電圧状態用のすべてのアドレスピンを基板上の１つの接地接触パッドに接続するステップと、（ｄ）高電圧状態用のすべてのアドレスピンを基板上の１つの電源接触パッドに接続するステップと、を含む。
【００６７】
さらなる実施形態において、本技術は、基板上に半導体ダイのスタックを含む半導体パッケージ内でのワイヤボンディングを最適化する方法を提供し、各半導体ダイは、当該ダイへの信号及び当該ダイからの信号を転送するための複数のピンを含んでいる。本実施形態では、この方法が、（ａ）スタックにおける隣接するダイ上にある複数のピンのうち、整列しているすべての類似した電圧状態のピンを相互に電気的に接続するステップと、（ｂ）スタックにおける隣接するダイ上にある複数のピンのうち、すべての類似した電圧状態の斜めピンを相互に電気的に接続するステップ（斜めは、隣接するダイ上にある次の隣接アドレスピンの方向である）と、（ｃ）電気的に接続された各孤立したピン群を、基板に隣接するスタックにおける最下層ダイに電気的に接続するステップと、を含む。
【００６８】
さらなる実施形態において、本技術は、基板上に半導体ダイのスタックを含む半導体パッケージ内でのワイヤボンディングを最適化する方法を提供し、各半導体ダイは、当該ダイへの信号及び当該ダイからの信号を転送するための複数のピンを含んでいる。本実施形態の方法は、（ａ）スタック内のダイ上にある複数のピンのうちのアドレスピンのグレイコードによる順序付けに基づき、ダイの順序を設定するステップと、（ｂ）当該ステップ（ａ）で設定された順序でダイを基板に取り付けるステップと、（ｃ）スタックにおける隣接するダイ上にある複数のピンのうち、整列しているすべての類似した電圧状態のピンを相互に電気的に接続するステップと、（ｄ）スタックにおける隣接するダイ上にある複数のピンのうち、すべての類似した電圧状態の斜めピンを相互に電気的に接続するステップ（斜めは、隣接するダイ上にある次の隣接アドレスピンの方向である）と、（ｅ）電気的に接続された各孤立した低電圧状態ピン群を、基板に隣接するスタックにおける最下層ダイに電気的に接続するステップであって、該ステップ（ｃ）から（ｅ）により、すべての低電圧状態ピンが単一群で電気的に連結されるステップと、を含む。
【００６９】
前述の詳細な説明は、例示および説明を目的として提示されたものである。これは網羅的なものではなく、記載内容を開示されたとおりの明確な形態に制限するものでもない。上記の教示に照らして多くの改変例および変形例が可能である。記載した実施形態は、請求の方法およびその実際的な適用の原理を最もよく説明し、当業者が様々な実施形態で、検討される特定の使用に適するように様々に修正して請求の方法を最もよく利用し得るように選定された。方法の範囲は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって規定されるものとする。
【図１】
2013519237.tif 000007
【図２】
2013519237.tif 000008
【図３】
2013519237.tif 000009
【図４】
2013519237.tif 000010
【図５】
2013519237.tif 000011
【図６】
2013519237.tif 000012
【図７】
2013519237.tif 000013
【図８】
2013519237.tif 000014
【図９】
2013519237.tif 000015
【図１０】
2013519237.tif 000016
【図１１】
2013519237.tif 000017
【図１２】
2013519237.tif 000018
【図１３Ａ】
2013519237.tif 000019
【図１３Ｂ】
2013519237.tif 000020
【図１４】
2013519237.tif 000021
【図１５】
2013519237.tif 000022
【図１６】
2013519237.tif 000023
【図１７】
2013519237.tif 000024
【図１８】
2013519237.tif 000025
【図１９】
2013519237.tif 000026
【図２０】
2013519237.tif 000027
【図２１】
2013519237.tif 000028
【図２２】
2013519237.tif 000029
【図２３】
2013519237.tif 000030
【国際調査報告】
2013519237.tif 000031
2013519237.tif 000032