DE102006044758A1 - Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement - Google Patents

Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement Download PDF

Info

Publication number
DE102006044758A1
DE102006044758A1 DE102006044758A DE102006044758A DE102006044758A1 DE 102006044758 A1 DE102006044758 A1 DE 102006044758A1 DE 102006044758 A DE102006044758 A DE 102006044758A DE 102006044758 A DE102006044758 A DE 102006044758A DE 102006044758 A1 DE102006044758 A1 DE 102006044758A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chip
pads
central
substrate
power pads
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102006044758A
Other languages
English (en)
Inventor
Ingo Dipl.-Ing. Wennemuth
Jochen Dr.-Ing. Thomas
Wolfgang Dipl.-Ing. Hetzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qimonda AG
Original Assignee
Qimonda AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qimonda AG filed Critical Qimonda AG
Priority to DE102006044758A priority Critical patent/DE102006044758A1/de
Publication of DE102006044758A1 publication Critical patent/DE102006044758A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/528Geometry or layout of the interconnection structure
    • H01L23/5286Arrangements of power or ground buses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0555Shape
    • H01L2224/05552Shape in top view
    • H01L2224/05554Shape in top view being square
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/061Disposition
    • H01L2224/0612Layout
    • H01L2224/0613Square or rectangular array
    • H01L2224/06134Square or rectangular array covering only portions of the surface to be connected
    • H01L2224/06136Covering only the central area of the surface to be connected, i.e. central arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01068Erbium [Er]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19041Component type being a capacitor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement 20 mit einem Chip 1, der auf seiner aktiven Seite 3 ein-, zwei- oder mehrreihig zentral angeordnete Bond-Pads 2 aufweist und der mit seiner aktiven Seite 3 auf einem steifen Substrat 21 angeordnet ist, so dass die zentralen Bond-Pads 2 mittels Drahtbrücken durch den Bondkanal 22 hindurch mit einer Leitbahnstruktur elektrisch verbunden sind, welche auf der dem Chip 1 abgewandten Oberfläche des Substrats 21 ausgebildet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solch einen Chip 1 und ein damit aufgebautes Halbleiterbauelement 20 anzugeben, bei dem die Breite der Versorgungsleitungen 9 auf dem Chip 1 reduziert werden kann, ohne dass selbst bei größeren Chips 1 das Niveau der Versorgungsspannung in den Schaltungsstrukturen in dessen Randbereich deutlich absinkt. Diese Aufgabe wird durch einen Chip 1 und ein Halbleiterbauelement 20 gelöst, bei dem auf der Chipfläche zwischen der Chipaußenkante 4 und den zentralen Bond-Pad-Reihen 2 weitere Bond-Pads angeordnet sind, die der Stromversorgung des Chips 1 dienen (Power-Pads 8) und im Substrat 21 korrespondierend zur Lage der Power-Pads 8 zumindest eine Ausnehmung 24 vorhanden ist, durch welche hindurch die Power-Pads 8 mittels weiterer Drahtbrücken mit der Leitbahnstruktur elektrisch verbunden sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Halbleiterchip, im Folgenden als Chip bezeichnet, der auf einer seiner Oberflächen, die als aktive Seite bezeichnet sein soll, ein-, zwei- oder mehrreihig angeordnete, zentrale Kontaktflächen zur elektrischen Kontaktierung des Chips aufweist. Sie betrifft ebenso ein Halbleiterbauelement mit einem solchen, zentrale Bond-Pads aufweisenden Chip, der mit seiner aktiven Seite derart auf einem steifen Substrat angeordnet ist, dass die zentralen Bond-Pads gegenüber einer zentralen Öffnung des Substrats, dem Bondkanal, liegen und mittels Drahtbrücken durch den Bondkanal hindurch mit einer Leitbahnstruktur elektrisch verbunden sind, welche auf der dem Chip abgewandten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist.
  • Halbleiterchips mit derartiger, als so genannte „Center-Row"-Anordnung der für die Außenkontaktierung des Chips erforderlichen Bondpads, z. B. bekannt aus der DE 10 2004 029 765 A1 , werden häufig als Halbleiterspeicher realisiert. Die Halbleiterspeicher weisen eine Vielzahl von Speicherzellen auf, die jeweils einen Datenwert speichern und mit einer Datenleitung über eine Schaltvorrichtung verbunden werden, wobei die Schaltvorrichtung über ein Steuersignal gesteuert wird. Für jede Lese- oder Schreiboperation ist ein Steuersignal auf einem definierten Spannungspegel erforderlich.
  • Aus technologischen Gründen sind bei Halbleiterspeichern die einzelnen, im Wesentlichen aus Kondensatoren bestehenden Speicherzellen in einer rechteckförmigen Matrix angeordnet, in einer Vielzahl von Reihen und Spalten nebeneinander liegend. Um eine entsprechend hohe Gesamtspeicherkapazität zu erzielen und/oder um eine möglichst hohe Lese- und Schreibgeschwindigkeit zu erzielen, können in einem einzelnen Speicherelement statt einer einzigen Matrix mehrere Einzelmatrizen vorgesehen sein. Solch ein Speicherelement wird beispielsweise in der DE 10 2004 004 785 A1 beschrieben. Solche Speicherelemente mit hoher Speicherkapazität weisen eine Größe auf, für die die Stromversorgung des Chips über die zentral angeordneten, der Außenkontaktierung dienenden Bond-Pads ein Problem darstellt. Um das Spannungsniveau bis zu den Randstrukturen des Chips konstant zu halten, werden besonders breite Versorgungsleitungen erforderlich, die Chipfläche kosten, was sich sowohl in den Kosten als auch in der Performance des Bauelements nachteilig auswirkt.
  • Zur Montage werden diese, zentrale Bond-Pads aufweisenden Chips unter Zwischenlage eines Klebematerials auf einem Trägersubstrat montiert. Die Montage auf dem Substrat erfolgt mit der Seite des Chips, welche die Bond-Pads aufweist und regelmäßig als aktive Seite bezeichnet wird. Dazu weist das Substrat einen mittleren, die zentralen Bond-Pads frei lassenden Bondkanal auf. Zum Schutz und zur Versteifung können die Rückseite des Chips oder auch die Kanten des Bauelements mit einem Moldcompound umhüllt werden. Bei dem Substrat handelt es sich um ein steifes, plattenförmiges Material, meist um faserverstärkten Kunststoff, der eine gute Handhabbarkeit sowohl während der Fertigung als auch bei der folgenden Verwendung des Bauelements ermöglicht.
  • Die elektrische Außenkontaktierung des Chips erfolgt durch Drahtbrücken, die durch den Bondkanal des Substrats zwischen den Bond-Pads und einer Leitbahnstruktur hergestellt werden, die auf der dem Chip abgewandten Seite des Substrats ausgebildet ist. Diese Leitbahnstruktur auf dem Substrat besitzt Kontakt-Pads, auf denen meist matrixartig angeordnete Zwischenverbindungselemente, wie Kontaktbälle (Solder Balls) o. dgl. angeordnet sind, mit denen die Baugruppe dann mit einer Leiterplatte (PCB) verbunden werden kann. Derartige Bauelemente weisen in ihrem endmontierten Zustand, in welchem die Verbindung mit der PCB erfolgt, Ausdehnungen auf, die nur geringfügig größer sind, als die des Chips an sich. Ein Beispiel für eine solche Anordnung geht aus der DE 102 61 410 A1 hervor.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Halbleiterchip und ein Halbleiterbauelement unter Verwendung eines solchen Chips anzugeben, bei dem die Breite der Versorgungsleitungen auf dem Chip reduziert werden kann, ohne dass selbst bei größeren Chips das Niveau der Versorgungsspannung in den Schaltungsstrukturen in dessen Randbereich deutlich absinkt.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Halbleiterchip mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Ansprüchen 2 bis 9 zu entnehmen. Zur Lösung der Aufgabe wird des weiteren ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 angegeben, zu dem sinnvolle Ausgestaltungen in den Ansprüchen 11 bis 13 angeführt sind.
  • Durch die Anordnung von Power-Pads in dem Bereich des Chips, der außerhalb der zentralen Bond-Pad-Reihen liegt, d. h. in jenem Randbereich des Chips zwischen dem zentralen Bond-Pad-Areal und dem Chiprand, können die Längen der Versorgungsleitbahnen auf dem Chip zwischen einem Power-Pad und der zu versorgender Schaltungskomponente deutlich reduziert werden, so dass auch bei geringerer Breite der Versorgungsleitbahnen die Versorgung in allen Chipbereichen mit dem erforderlichen Niveau gewährleistet ist.
  • Ob diese Power-Pads zusätzlich zu denen angeordnet sind, die nach dem bisherigen Design in den zentralen Bond-Pad-Reihen bereits vorhanden sind oder anstelle im zentralen Bereich des Chips im Randbereich angeordnet werden, hängt vor allem von der Chipgröße und -gestalt ab und der mit den Versorgungslei terbahnen zu überbrückenden Distanzen. Während bei großen Chips regelmäßig die Power-Pads zusätzlich angeordnet sein werden, um die erforderliche Reduzierung der Leitungsbreite zu erzielen, kann in anderen Fällen mit der Anordnung der Power-Pads im Randbereich anstelle im zentralen Bereich eine Reduzierung der Leitbahnlängen auf z. B. zwei Drittel ausreichend sein.
  • Die Größe eines Chips hängt bei der oben beschriebenen Außenkontaktierung mittels Zwischenverbindungselementen von deren herstellbaren Mindestabstand zueinander ab, so dass derzeit eine Chipausdehnung mit den oben dargestellten Nachteilen dann als „groß" angesehen wird, wenn eine Ausdehnung größer als 10 mm ist. Diese Größe ist bedingt durch die Standardisierung der Solder-Ball-Anordnungen zum Zeitpunkt der Erfindung, wird sich jedoch mit der Weiterentwicklung der Bauelemente, die auch eine weitere Reduzierung der Breiten der auf dem Chip angeordneten Leitbahnen erwarten lässt, weiter verringern. Unter diesem Aspekt ist es selbstverständlich, dass auch bei deutlich kleineren Chips zur Reduzierung der Leitbahnbreiten die Verschiebung der Power-Pads in Richtung der entferntesten Schaltungsstrukturen oder zusätzliche Power-Pads anwendbar sind.
  • Um diese außerhalb des Areals, in welchem die zentralen Bond-Pads angeordnet sind, vorhandenen Power-Pads elektrisch zu kontaktieren, sind im Substrat, auf welchem der Chip anzuordnen ist, korrespondierend zur Lage der Power-Pads eine oder mehrere Ausnehmung vorhanden. Jede dieser Ausnehmungen weist einen Abstand zum Bond-Kanal auf und ist derart dimensioniert und angeordnet, dass durch sie hindurch die Power-Pads mittels weiterer Drahtbrücken mit der Leitbahnstruktur des Substrats, d. h. mit dessen Power- oder Groundflächen elektrisch verbunden werden können. Als Ausnehmung soll hier jeder Ausschnitt im Substrat verstanden werden, der eingebracht wird und damit einen Abschnitt der Chipfläche freilässt, wie es auch beim Bondkanal erfolgt. Die Ausnehmung kann sowohl eine Öffnung sein, d. h. sie ist vollumfänglich von Substratmaterial umgeben, oder sich ebenso steglos an den Rand oder den Bondkanal anschließen. Ist es jedoch erforderlich, dass die Leitbahnen der Leitbahnstruktur des Substrats dessen Mitte kreuzen können. Z. B. können die Ausnehmungen auch so gestaltet sein, dass an einem oder an beiden Enden des Bondkanals Stege des Substrats verbleiben, die so breit sind, dass die die Substratmitte kreuzenden Leitbahnen den insbesondere elektrisch erforderlichen Abstand zueinander aufweisen.
  • Die Form und Größe der Ausnehmung oder der Ausnehmungen ist einerseits bestimmt durch die Lage der Power-Pads zueinander und zum Rand sowie zum Bondkanal und durch die Anzahl der Power-Pads. Andererseits muss die Festigkeit des Substrats gewährleistet sein und die erforderlichen Leitbahnstrukturen sowie Zwischenverbindungselemente aufbringbar sein.
  • Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Halbleiterbauelements sind die obigen Vorteile des erfindungsgemäßen Chips mit den bekannten und erprobten Materialien und Fertigungstechnologien zu erzielen. Insbesondere die weitere Nutzung des in der Fertigung und weiteren Verwendung des Bauelements gut zu handhabenden und darüber hinaus sehr kostengünstigen Substrats stellt sich als Vorteil dar, um die Effektivität der Fertigung selbst bei der geänderten Gestaltung des Substrats zu gewährleisten. Insbesondere sind wegen der Steifigkeit des Substrats auch Stege zum Rand hin und/oder zum Bondkanal hin zu realisieren, indem die Ausnehmung als Öffnung gestaltet ist, die einen Abstand zum Rand des Substrats aufweist. Diese können entsprechend der geometrischen Anforderungen z. B. durch die Leitbahnstruktur oder die Zwischenverbindungselemente, auch schmal sein, ohne dass die Handhabbarkeit des Substrats deutlich verschlechtert wird.
  • Sofern entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Chips jedes der Power-Pads einen geringeren Abstand zum Rand des Chips aufweisen als jedes zentrale Bond-Pad, ist in jedem Fall eine Reduzierung der Leitbahnlänge möglich, abhängig von den geometrischen Verhältnissen zwischen Bond-Pad-Areal und der Chip-Größe. Darüber hinaus bleibt wegen der oben beschriebenen geometrischen Verhältnisse parallel zu den oder der zentralen Bond-Pad-Reihe ein Bereich von den Power-Pads frei, der für die Herstellung der Drahtbrücken mit dem Substrat und für die Anordnung der Zwischenverbindungselemente auf dem Substrat erforderlich ist. Dies ist besonders dann der Fall, wenn es sich bei den Zwischenverbindungselementen um standartisierte Solder-Ball-Anordnungen handelt, in deren Bereich sich aufgrund der Standardisierung keine Ausnehmung befinden kann.
  • In Abhängigkeit von der Schaltungsstruktur und insbesondere bei der Anordnung zusätzlicher Power-Pads erweist es sich als günstig, wenn die Power-Pads am Rand des Chips angeordnet sind. Sind die Power-Pads zusätzlich zur Stromversorgung über die zentralen Bond-Pads vorhanden, kann die Leitbahnlänge halbiert werden.
  • Darüber hinaus können auf diese Weise besonders günstig Einrichtungen zur Bereitstellung eines internen Spannungspegels (Generatoren), die auf dem Chip außerhalb des Areals der zentralen Bond-Pads integriert sind, und Power-Pads in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden, wobei dies sowohl für zusätzliche als auch für verschobene Power-Pads zutrifft. Denn ein Teil dieser Generatoren ist bereits im Randbereich des Chips vorgesehen oder kann bei dem Schaltungsdesign dort auf einfache Weise berücksichtig werden. Bei der Anordnung zusätzlicher Power-Pads an den beiden Rändern des Chips, die parallel zur zentralen Bond-Pad-Reihe verlaufen, ist der beste Effekt zur Optimierung zwischen einem weitestgehend gleichmäßi gem Spannungsniveau und der Reduzierung der Leitbahnbreite bei gleichzeitig minimalem Abstand zwischen Generatoren und Power-Pads mit einem Größenverhältnis zwischen den beiden Kantenlängen eines rechteckigen Chips von 2 : 1 zu erzielen, wobei die zusätzlichen Power-Pads am längeren Rand angeordnet sind.
  • Insbesondere für Speicherchips erweist es sich ebenfalls als Vorteil, wenn die Power-Pads auf einem streifenförmigen Bereich des Chips angeordnet sind, der zu den zentralen Bond-Pads einen Abstand aufweist. Mit dieser Anordnung korrespondiert die Verteilung der Power-Pads mit der symmetrischen Schaltungsstruktur des Chips.
  • Außerdem ist es mit dieser Anordnung möglich, die erfinderische Ausnehmung im Substrat längserstreckt zu gestalten, so dass durch sie hindurch mehrere Power-Pads kontaktierbar sind. Entsprechend einer Ausgestaltung ist es so möglich, dass die Ausnehmung sich parallel oder senkrecht zum Bondkanal erstreckt.
  • Sofern der Chip eine solche Architektur aufweist, dass er in matrizenartig angeordnete rechteckförmige Felder gleicher Funktion unterteilt ist, können entsprechend einer weiteren Gestaltung der Erfindung die Power-Pads in solchen streifenförmigen Bereichen angeordnet sein, welche die Funktionsfelder voneinander trennen. Damit können kurze und vor allem auch ähnliche Leitbahnlängen in die einzelnen Funktionsfelder realisiert werden. Dies wird auch erzielt, wenn die Power-Pads in Kreuzungsbereichen der senkrechten und waagerechten streifenförmigen Bereiche angeordnet sind. In diesem Fall sind die Power-Pads deutlich näher zum Bond-Kanal angeordnet als bei einer Anordnung am Chiprand.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezug auf Halbleiterspeicher beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung auch für andere Halbleiterchips und Halbleiterbauelemente anwendbar ist, bei denen das anfangs beschriebene Problem der Leitungsdimensionierung für die Stromversorgungsleitungen auf dem Chip besteht. Daher soll die Erfindung nicht auf die Anwendung für Halbleiterspeicher beschränkt werden, sondern soll auch andere, unter die Patentansprüche fallenden Ausführungsformen umfassen.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
  • 1 Einen Chip mit einer zentralen Bond-Pad-Reihe und Generatoren sowie zusätzlichen Power-Pads im Randbereich;
  • 2 einen Chip mit einer zentralen Bond-Pad-Reihe und zusätzlichen Power-Pads auf streifenförmigen Bereichen und
  • 3 die Ansicht eines Halbleiterbauelements vonseiten des Substrats ohne Drahtverbindungen.
  • 1 zeigt die aktive Seite 3 eines Chips 1 mit einem Kantenlängenverhältnis von zwei zu eins, der in Richtung seiner größeren Ausdehnung eine zentrale Reihe mit acht Bond-Pads 2 aufweist. Die zentrale Bond-Pad-Reihe 2 hat zu allen vier Chipaußenkanten 4 ungefähr den gleichen Abstand. Die Richtung, in der diese zentrale Bond-Pad-Reihe 2 liegt, soll für die nachfolgenden Darlegungen als Bezugsrichtung 5 bezeichnet werden.
  • Nach der herkömmlichen Architektur eines solchen Chips 1 würden die Generatoren 6 zur Einstellung chipinterner Spannungsniveaus mittig an den kurzen Chipaußenkanten 4, wie angedeutet angeordnet sein. Erfindungsgemäß sind anstelle der zwei herkömmlichen Generatoren 6 sechs angeordnet und zwar gleichmäßig verteilt entlang der beiden langen Chipaußenkanten 4 und mit einem gleichmäßigen Abstand zur Kante. Jeweils drei Generatoren 6 sind an jeder langen Chipaußenkante 4 angeordnet und zwar spiegelbildlich zur mit der Bezugsrichtung 5 übereinstimmenden Mittelachse des Chips 1.
  • Jedes spiegelbildliche Paar von Generatoren 6 bildet einen virtuellen streifenförmigen Abschnitt 7 der Chipoberfläche, welcher senkrecht zur Bezugsrichtung 5 steht. Die äußeren Generatorenpaare 6 haben jeweils den gleichen Abstand zur benachbarten kurzen Chipaußenkante 4 und ebenso jeweils den gleichen Abstand zum mittleren Generatorenpaar 6, das auf der senkrecht zur Bezugsrichtung 5 stehenden Mittelachse des Chips 1 liegt. Die beiden äußeren Generatorenpaare 6 sind so weit von der kurzen Chipaußenkante 4 beabstandet, dass beide Streifen noch einen Abstand zur zentralen Bond-Pad-Reihe 2 aufweist.
  • Auf jedem der streifenförmigen Abschnitte 7 sind zwischen dem Generator 6 und der Chipaußenkante 4 und ebenfalls spiegelbildlich zur selben Mittelachse jeweils zwei zusätzliche Power-Pads 8 in Streifenrichtung hintereinander angeordnet, wobei das äußere Power-Pad 8 an die lange Chipaußenkante 4 grenzt.
  • Aufgrund der speziell bei Speicherchips vorhandenen, in Bezug auf die zentralen Bond-Pad-Reihen 2 teilweise symmetrischen Schaltungsstrukturen des Chips 1 erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Power-Pads 8 symmetrisch zu jener mittleren Achse der aktiven Seite 3 des Chips 1 angeordnet sind, die parallel zur zentralen Bond-Pad-Reihe 2 verläuft. Auf diese Weise werden die meist größten Leitbahnlängen um bis zu 50% reduziert, da das zentrale Bond-Pad-Areal meist ein länglichere Form aufweist, als der Chip 1 und somit der Abstand zischen diesem Areal und dem parallel zu den Bond-Pad-Reihen liegenden Chipaußenkante 4 meist der größere ist.
  • 2 zeigt einen Chip 1, ebenfalls mit dem Kantenverhältnis von 2 : 1, welcher eine so genannte Donut-Architektur aufweist. Danach weist der Chip 1 ein zentrales Feld 11 auf, in welchem die zentrale Bond-Pad-Reihe 2 angeordnet ist, sowie acht äußere Funktionsfelder 10. Die einzelnen Funktionsfelder 10 sind durch streifenförmige Abschnitte 7 voneinander getrennt, zwei zur Bezugsrichtung 5 parallele und zwei dazu senkrechte. In den streifenförmigen Abschnitten 7 können z. B. solche Schaltungskomponenten angeordnet sein, die von beiden benachbarten Funktionsfeldern 10 verwendet werden, z. B. Leseverstärker. Auf den Kreuzungsflächen 12 von zwei streifenförmigen Abschnitten 7 sind jeweils zwei zusätzliche Power-Pads 8 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Power-Pads 8 auch auf jenen Teilen der streifenförmigen Abschnitte 7 angeordnet werden, welche die Funktionsfelder 10 voneinander trennen.
  • Generatoren 6 sind in dieser Architektur auf den streifenförmigen Abschnitten 7 in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Kreuzungsflächen 12 anzuordnen, auf denen sich die zusätzlichen Power-Pads 8 befinden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist je ein Generator 6 benachbart zu jeweils einer Kreuzungsfläche 12 auf den streifenförmigen Abschnitt 7 angeordnet, die parallel zur Bezugsrichtung 5 verlaufen und nicht an das zentrale Feld 11 grenzen.
  • Die Darstellung in 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement 20 in Form eines BGA-(Ball-Grid-Aray-) Bauelements von der Seite des Substrats 21 mit einer transparenten Darstellung des Substrats 21, so dass die Strukturen der aktiven Seite 3 des Chips 1 sichtbar sind.
  • In dem in 3 dargestellten Halbleiterbauelement 20 ist ein erfindungsgemäßer Chip 1 auf einem Substrat 21 montiert, welches nur geringfügig größer ist, als der Chip 1 selbst. Die grundlegende Architektur ist symmetrisch zu den zwei Mittelachsen, die parallel und senkrecht zur Bezugsrichtung 5 verlaufen. Der Chip 1 weist zweireihig angeordnete zentrale Bond-Pads 2 auf. Jeder zentralen Bond-Pad-Reihe 2 zugeordnet und unmittelbar benachbart dazu ist jeweils ein Generator 6 zur Einstellung eines internen Spannungsniveaus angeordnet. Die zwei äußeren Bond-Pads jeder zentralen Bond-Pad-Reihe 2 dienen der Stromversorgung des Chips 1 und sind mit On-Chip-Versorgungsleitbahnen 9 verbunden. Diese vier On-Chip-Versorgungsleitbahnen 9 verlaufen senkrecht zur Bezugsrichtung 5 zu den langen Chipaußenkanten 4.
  • Zusätzliche Generatoren 6 sind an den kurzen Chipaußenkanten 4 und mit einem Abstand zu den Kanten angeordnet, an jeder Kante zwei, so dass die Kante gewissermaßen gedrittelt wird. Die vier zusätzlichen Generatoren 6 sind zur senkrecht zur Bezugsrichtung 5 verlaufenden Mittelachse symmetrisch angeordnet. Unmittelbar neben jedem zusätzlichen Generator 6 an der Chipaußenkante 4 ist ein zusätzliches Power-Pad 8 angeordnet und mit einer entlang der kurzen Chipaußenkanten 4 verlaufenden On-Chip-Versorgungsleitbahn verbunden.
  • Das Substrat 21 weist einen rechteckförmigen Bondkanal 22 auf, der alle zentralen Bond-Pads 2 vonseiten des Substrats 21 frei zugänglich lässt. Durch den Bondkanal 22 sind die zentralen Bond-Pads 2 mittels nicht dargestellter Drahtbrücken mit einer ebenfalls nicht dargestellten Leitbahnstruktur auf der dem Chip 1 abgewandten Seite des Substrats 21 verbunden. Auf dieser Substratseite ist ein den Bondkanal 22 umgebendes quadratisches Areal (Ballout-Area 23) definiert, auf welchem rasterartig die Solder-Balls (nicht dargestellt) zur Integration des BGA-Bauelements in eine PCB angeordnet sind.
  • Korrespondierend zu den zusätzlichen Power-Pads 8 sind weitere Öffnungen 24 im Randbereich der kurzen Substrataußenkanten 25 angeordnet, durch welche die zusätzlichen Power-Pads 8 mittels weiterer Drahtbrücken (nicht dargestellt) mit der Leitbahnstruktur verbunden sind.
  • 1
    Chip
    2
    zentrale Bond-Pads, Bond-Pad-Reihe
    3
    aktive Seite
    4
    Chipaußenkante
    5
    Bezugsrichtung
    6
    Generator
    7
    streifenförmiger Abschnitt
    8
    Power-Pads
    9
    On-Chip-Versorgungsleitbahn
    10
    Funktionsfeld
    11
    zentrales Feld
    12
    Kreuzungsfläche
    20
    Halbleiterbauelement
    21
    Substrat
    22
    Bondkanal
    23
    Ballout-Area
    24
    Ausnehmung, Öffnung
    25
    Substrataußenkante

Claims (11)

  1. Halbleiterchip (Chip), der auf einer Oberfläche (aktive Seite 3) angeordnete Kontaktflächen zur elektrischen Kontaktierung des Chips (Bond-Pads) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der aktive Seite (3) des Chips zwischen der Chipaußenkante (4) und den zentralen Bond-Pad-Reihen (2) weitere Bond-Pads angeordnet sind, die der Stromversorgung des Chips dienen (Power-Pads 8).
  2. Chip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den zentral angeordneten Bond-Pads (2) zumindest eines ebenfalls der Stromversorgung dient.
  3. Chip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Power-Pads (8) einen geringeren Abstand zur Chipaußenkante (4) aufweisen als jedes zentrale Bond-Pad (2).
  4. Chip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Power-Pads (8) an der Chipaußenkante (4) angeordnet sind.
  5. Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Power-Pads (8) auf einem streifenförmigen Bereich des Chips (1) angeordnet sind, der zu den zentralen Bond-Pads (2) einen Abstand aufweist.
  6. Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (1) außerhalb des Areals, welches die zentralen Bond-Pads (2) einnehmen, Einrichtungen zur Bereitstellung eines internen Spannungspegels (Generatoren 6) umfasst und dass die Power-Pads (8) in unmittelbarer Nähe der Generatoren (6) angeordnet sind.
  7. Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (1) matrizenartig angeordnete rechteckförmige Felder einheitlicher Funktion (Funktionsfeld 10) aufweist und die Power-Pads (8) in streifenförmigen Abschnitten (7) angeordnet sind, welche die Funktionsfelder (10) voneinander trennen.
  8. Halbleiterbauelement mit einem Chip (1), der auf einer Oberfläche (aktive Seite 3) angeordnete, zentrale Kontaktflächen zur elektrischen Kontaktierung des Chips (zentrale Bond-Pads 2) aufweist und der mit seiner aktiven Seite (3) derart auf einem steifen Substrat (21) angeordnet ist, dass die zentralen Bond-Pads (2) gegenüber einer zentralen Öffnung des Substrats (Bondkanal 22) liegen und mittels Drahtbrücken durch den Bondkanal (22) hindurch mit einer Leitbahnstruktur elektrisch verbunden sind, welche auf der dem Chip (1) abgewandten Oberfläche des Substrats (21) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip (1) Power-Pads (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist und im Substrat (21) korrespondierend zur Lage der Power-Pads (8) zumindest eine Ausnehmung (24) vorhanden ist, durch welche hindurch die Power-Pads (8) mittels weiterer Drahtbrücken mit der Leitbahnstruktur auf dem Substrat (21) elektrisch verbunden sind.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Ausnehmung (24) eine Öffnung ist, die einen Abstand zur Substrataußenkante (25) aufweist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Ausnehmungen (24) eine längserstreckte Form aufweist, durch welche zumindest zwei Power-Pads (8) mit der Leitbahnstruktur elektrisch verbunden sind.
  11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die längserstreckte Ausnehmung (24) parallel oder senkrecht zum Bondkanal (22) erstreckt.
DE102006044758A 2006-09-20 2006-09-20 Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement Ceased DE102006044758A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006044758A DE102006044758A1 (de) 2006-09-20 2006-09-20 Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006044758A DE102006044758A1 (de) 2006-09-20 2006-09-20 Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006044758A1 true DE102006044758A1 (de) 2008-04-03

Family

ID=39134022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006044758A Ceased DE102006044758A1 (de) 2006-09-20 2006-09-20 Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006044758A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977614A (en) * 1992-07-08 1999-11-02 Nec Corporation Lead on chip type semiconductor integrated circuit device to avoid bonding wire short
US6268643B1 (en) * 1997-12-22 2001-07-31 Texas Instruments Incorporated Lead frame device for delivering electrical power to a semiconductor die
DE10125725A1 (de) * 2000-08-17 2002-03-07 Samsung Electronics Co Ltd Ball-Grid-Array-Packung
US6498396B1 (en) * 1995-03-30 2002-12-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor chip scale package and ball grid array structures
DE102004004785A1 (de) * 2004-01-30 2005-08-25 Infineon Technologies Ag Spannungs-Pumpen-Anordnung für Halbleiter-Bauelemente

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5977614A (en) * 1992-07-08 1999-11-02 Nec Corporation Lead on chip type semiconductor integrated circuit device to avoid bonding wire short
US6498396B1 (en) * 1995-03-30 2002-12-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor chip scale package and ball grid array structures
US6268643B1 (en) * 1997-12-22 2001-07-31 Texas Instruments Incorporated Lead frame device for delivering electrical power to a semiconductor die
DE10125725A1 (de) * 2000-08-17 2002-03-07 Samsung Electronics Co Ltd Ball-Grid-Array-Packung
DE102004004785A1 (de) * 2004-01-30 2005-08-25 Infineon Technologies Ag Spannungs-Pumpen-Anordnung für Halbleiter-Bauelemente

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2542518C3 (de)
WO2005091366A2 (de) Halbleitermodul mit einem kopplungssubstrat und verfahren zur herstellung desselben
EP1205977A2 (de) Speicheranordnung mit einem zentralen Anschlussfeld
DE102005051998B3 (de) Halbleiterspeichermodul
DE4301915A1 (de) Mehrfachchip-Halbleitervorrichtung
DE102005060081B4 (de) Elektronisches Bauteil mit zumindest einer Leiterplatte und mit einer Mehrzahl gleichartiger Halbleiterbausteine und Verfahren
WO2001086588A1 (de) Chipkarte
EP0878026B1 (de) Leuchtdiodenmatrix
DE10145752B4 (de) Nicht-leitendes, ein Band oder einen Nutzen bildendes Substrat, auf dem eine Vielzahl von Trägerelementen ausgebildet ist
DE102005003390B4 (de) Substrat für ein FBGA-Halbleiterbauelement
EP1122685B1 (de) Chipkarte mit Sollbiegestellen
EP0428785B1 (de) Halbleiterspeicher
DE10308323B4 (de) Halbleiterchipanordnung mit ROM
EP1187209A2 (de) Elektronisches Bauteil mit gestapelten Bausteinen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4130569A1 (de) Ic-paketiereinrichtung
DE19749539B4 (de) Halbleiterbaustein mit Leiterrahmen und Justierhilfen
WO1998012747A1 (de) Integrierte schaltung mit einem diese in sich aufnehmenden gehäuse
DE4244083C2 (de) Halbleitervorrichtung
EP1033753A2 (de) Halbleiterspeicheranordnung mit Dummy-Bauelementen auf durchgehenden Diffusionsgebieten
DE10304626A1 (de) Halbleiter-Speichervorrichtung
DE19732807A1 (de) Integriertes Schaltungsbauelement
DE102006044758A1 (de) Bond-Pad-Anordnung eines Halbleiterchips und Halbleiterbauelement
DE10139985B4 (de) Elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE10252819A1 (de) Halbleitermodul
DE3641452C1 (de) In integrierter Technik hergestellter Baustein zur Erstellung integrierter Schaltungen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection