DE112016003614B4 - Bondpads mit unterschiedlich dimensionierten Öffnungen - Google Patents

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Abstract

Integrierter-Schaltkreis-Die (400), der Folgendes umfasst:mehrere Bondpads (401); undeine Die-Passivierungsschicht mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441), die mehrere der Bondpads (401) freilegen, wobei die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) zwei oder mehr Gruppen von Öffnungen umfassen, wobei jede Gruppe relativ zu der/den anderen Gruppe(n) eine unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist; und wobei Größen der mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen auf eine solche Weise variieren, dass Spannungen auf dem Die (400) aufgrund einer asymmetrischen Verteilung der mehreren Bondpads (401) wenigstens teilweise kompensiert werden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein elektrisches Verbinden eines Integrierter-Schaltkreis-Die mit asymmetrisch verteilten Bondpads.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Halbleiterkapseln beinhaltet Bilden elektrischer Verbindungen zu Bondpads in einem integrierten Schaltkreis (IC: Integrated Circuit). Typischerweise werden Bondpads in Metallisierungsebenen des IC gebildet und mit einer Passivierungsschicht bedeckt, durch die Öffnungen zum Freilegen der Bondpads gebildet werden, um eine Bondung elektrischer Verbindungen an größere Systeme zu ermöglichen. Die Verbindung kann z. B. durch eine Drahtbondung zu Bondpads, die von einem Kapselungssubstrat weg gewandt sind, oder durch eine Flip-Chip-Verbindung unter Verwendung von nach unten gewandten Bondpads direkt über Kontaktpads eines Kapselungssubstrats, wie etwa einer PCB, vorgenommen werden. Eine Drahtbondung erfordert eine individuelle Anwendung von Wärme, Druck und/oder Ultraschallenergie an jeder Drahtbondung über ihrem entsprechenden Bondpad. Flip-Chip-Bonden erfordert das Aufbringen von Lotkugeln, Goldkontakthügeln, Kupfersäulen oder der äquivalenten leitfähigen Ausbuchtungen zu Bondpads, Umdrehen des IC über Kontaktpads eines Kapselungssubstrats (z. B. PCB, Keramik, flexibel usw.) und eine Thermokompressionsbondung mit einer Druckplatte (auch als Bondkopf bekannt), die Druck über den gesamten IC ausübt.
  • Falls die Bondpads asymmetrisch verteilt sind, kann der Bondprozess unausgeglichene Spannungen erzeugen, die eine Beschädigung des IC verursachen und/oder die elektrische Leistungsfähigkeit des IC verändern können. Entsprechend besteht ein Bedarf an Verfahren und Einrichtungen zum Vermeiden einer solchen Spannung an dem IC während des Bondens.
  • Die US 2007 / 0 164 279 A1 offenbart einen Halbleiterchip, der ein Metallpad umfasst, das durch eine Öffnung in einer Passivierungsschicht freigelegt ist, wobei das Metallkissen einen Testbereich und einen Bondbereich aufweist. Während eines Testschritts berührt eine Prüfsonde den Testbereich für die elektrische Prüfung. Nach dem Testschritt wird auf dem Testbereich eine Polymerschicht mit einer von der Testsonde erzeugten Sondenmarkierung gebildet. Alternativ umfasst ein Halbleiterchip ein Testpad und ein Bondpad, die jeweils durch zwei Öffnungen in einer Passivierungsschicht freigelegt sind, wobei das Testpad mit dem Bondpad verbunden ist. Während eines Testschritts berührt eine Prüfsonde das Testpad für die elektrische Prüfung. Nach dem Testschritt wird auf dem Testpad eine Polymerschicht mit einer von der Testsonde erzeugten Sondenmarkierung gebildet.
  • Die US 5 874 776 A offenbart ein Substrat zum Verbinden eines Elements mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten mit einem anderen Element mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, das Verbindungsprobleme aufgrund einer thermischen Fehlanpassung verringert.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Ansprüchen angegeben. Bei einem Aspekt ist ein Integrierter-Schaltkreis-Die, der mehrere Bondpads umfasst, offenbart. Der Integrierter-Schaltkreis-Die kann eine Die-Passivierungsschicht mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen, die mehrere der Bondpads freilegen, beinhalten. Bei einem anderen Aspekt ist ein gekapselter Chip, der einen Halbleiter-Die umfasst, offenbart. Ein Kapselungssubstrat kann elektrisch mit dem Die verbunden werden. Der Die kann eine Die-Passivierungsschicht mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen beinhalten.
  • Bei einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Kapseln eines Integrierter-Schaltkreis-Die offenbart. Das Verfahren kann Bereitstellen eines Die mit mehreren Bondpads beinhalten. Das Verfahren kann Bilden einer Passivierungsschicht auf dem Die beinhalten. Das Verfahren kann Erschaffen mehrerer unterschiedlich dimensionierter Öffnungen in der Passivierungsschicht zum Freilegen entsprechender mehrerer der Bondpads beinhalten.
  • Einzelheiten einer oder mehrerer Implementierungen des in dieser Beschreibung beschriebenen Gegenstands sind in den begleitenden Zeichnungen und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich. Es wird angemerkt, dass die relativen Dimensionen der folgenden Figuren möglicherweise nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, die als Beispiel und nicht als Beschränkung bereitgestellt sind.
    • 1 ist eine schematische Draufsicht eines integrierten Schaltkreises mit symmetrisch verteilten Bondpads.
    • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Bondpads in dem in 1 gezeigten integrierten Schaltkreis.
    • 3 ist eine schematische Draufsicht eines integrierten Schaltkreises mit asymmetrisch verteilten Bondpads.
    • 4A und 4B sind schematische Draufsichten eines Die mit einer Passivierungsschicht, die unterschiedlich dimensionierte Öffnungen aufweist, die asymmetrisch verteilte Bondpads freilegen.
    • 5 ist ein schematischer Querschnitt eines Die mit unterschiedlich dimensionierten Öffnungen, wie etwa des in 4 gezeigten Die, einschließlich einer komprimierbaren Schicht, um eine Thermokompressionsbondung zu erleichtern.
    • 6 ist ein schematischer Querschnitt eines Bondpads aus einer Gruppe in 4, das durch eine Öffnung einer ersten Größe freigelegt ist.
    • 7 ist ein schematischer Querschnitt eines Bondpads aus einer anderen Gruppe in 4, dass durch eine Öffnung einer zweiten Größe freigelegt ist.
    • 8 ist ein schematischer Querschnitt eines Bondpads aus einer dritten Gruppe in 4, die durch eine Öffnung einer dritten Größe freigelegt ist.
    • 9 ist ein schematischer Querschnitt eines Bondpads aus einer dritten Gruppe in 4, die durch eine Öffnung einer vierten Größe freigelegt ist.
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Fertigen eines Integrierter-Schaltkreis-Die mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Bondpadöffnungen gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
    • 11 ist eine schematische Draufsicht eines Abbildungssystems, das (einen) Prozessor-Die(s) mit asymmetrisch verteilten Bondpads gemäß einer Ausführungsform integriert.
    • 12 ist eine dreidimensionale schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Arrays aus Sensormodulen gemäß einer Ausführungsform.
    • 13 ist eine schematische perspektive aufgeschnittene Ansicht eines der Sensormodule, die in dem in 12 gezeigten Sensormodul gezeigt sind, gemäß einer Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Hier offenbarte Ausführungsformen beschreiben Systeme, Verfahren und Einrichtungen, die das Bilden eines elektrischen Kontaktes zu integrierten Schaltkreisen mit asymmetrischen Verteilungen von Bondpads betreffen. Eine solche Asymmetrie kann sich aus einer Vielzahl unterschiedlicher Zusammenhänge ergeben. Zum Beispiel kann ein integrierter Schaltkreis (IC) mit gemischtem Signal davon profitieren, dass alle analogen Eingangsstifte zusammen auf einer Seite des IC angeordnet sind und digitale Ausgangsstifte auf zwei oder mehr anderen Seiten verteilt sind, sodass die analoge Seite eine größere Dichte an Bondpads pro Flächen- oder Längeneinheit aufweist. Die physische Anordnung von Kontakten und Leiterbahnen auf einem Kapselungssubstrat kann auch entsprechende Standorte von Bondpads auf dem IC auf asymmetrische Muster begrenzen. Bei einem Beispiel ist ein Analog-Digital-Umsetzer (Gemischtes-Signal-Prozessor-IC) für ein Sensormodul physisch nahe einem assoziierten Sensor-Die positioniert, um parasitäre Verluste zu reduzieren, die auftreten können, wenn das Signal von dem Sensor-Die an den Prozessor-Die übertragen wird.
  • Bei hier beschriebenen Ausführungsformen werden solche asymmetrisch verteilten Bondpads durch (eine) Passivierungsschicht(en) mittels unterschiedlich dimensionierten Öffnungen freigelegt.
  • Die schematische Draufsicht aus 1 veranschaulicht ein nicht beschränkendes Beispiel für einen herkömmlichen integrierten Schaltkreis 100, der mehrere freigelegte symmetrisch verteilte Bondpads 101 umfasst. Obere Oberflächen der Bondpads 101 sind durch entsprechende mehrere Öffnungen 102 in einer oder mehreren Die-Passivierungsschichten 103 freigelegt. 2 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht des in 1 gezeigten integrierten Schaltkreises 100. Insbesondere zeigt 2 eine Beispielöffnung 102 in einer Die-Passivierungsschicht 103, die einen Teil einer oberen Oberfläche eines Bondpads 101 freilegt. Die Die-Passivierungsschicht, die ein beliebiges einer Anzahl an geeigneten dielektrischen Materialien, wie etwa Siliciumoxid, Siliciumoxinitrid usw., sein kann, ist über dem Die-Material 104 gebildet. 2 zeigt auch einen Kontakthügel 105, der in Kontakt mit der freigelegten oberen Oberfläche des Bondpads gebildet ist. Der Kontakthügel kann z. B. eine Lotkugel, ein Goldkontakthügel, eine Kupfersäule oder eine andere leitfähige Ausbuchtung sein. Es versteht sich, dass das Substrat 104 eine Reihe von anderen strukturierten Schichten aus Metall, dielektrischen und Halbleitermaterialien aufweisen kann, um die Schaltungsanordnung des integrierten Schaltkreises 100 zu bilden.
  • Flip-Chip-montierte integrierte Schaltkreise oder Dies sind in der Technik wohlbekannt. Während einer Flip-Chip-Anbringung des in 1-2 gezeigten integrierten Schaltkreises 100 und während einer Flip-Chip-Anbringung allgemein wird während einer Thermokompressionsbondung eine gleichförmige Belastung durch eine Druckplatte auf die gesamte obere Oberfläche des Die ausgeübt, der auf ein darunterliegendes Kapselungssubstrat (z. B. PCB, flexibles Substrat, Leiterrahmen, Keramiksubstrat usw.) durch mehrere Kontakthügel (z. B. Gold, Kupfersäulen, Lotkugeln usw.), die mit Bondpads verbunden sind, transferiert wird. Jedoch gibt es, immer wenn ein Teil der ausgeübten Belastung auf das Substrat transferiert wird, eine Reaktionskraft, die zurück auf den Kontakthügel und das darunterliegende Bondpad wirkt. Aus diesem Grund wurden herkömmlicherweise Dies mit symmetrisch verteilten Bondpads zur Flip-Chip-Montage eingesetzt, sodass die gleichförmig ausgeübte Belastung während einer Bondung gleichmäßig über die freigelegten Bondpads verteilt wird.
  • 3 veranschaulicht eine schematische Draufsicht eines Die 300, der mehrere asymmetrisch verteilte Bondpads 301, die durch mehrere Öffnungen 302 in einer Passivierungsschicht freigelegt sind, umfasst. Die Bondpads 301 sind auf Seiten A, B und C, aber nicht auf Seite D, verteilt. Wie gezeigt, führt die asymmetrische Bondpadverteilung zu der Bildung eines Spannungsgradienten 303 entlang der Seiten A und B während einer Flip-Chip-Bondung, wobei Spannungen am größten nahe der Seite D und zu der Seite C hin am niedrigsten sind. Die Spannungen auf Seite C sind gleichförmig. Die Spannungen auf den Bondpads 301 können nahe Stellen auf dem Die, an denen die relative Asymmetrie zwischen zwei oder mehr Gebieten Druckkonzentrationen während des Bondens verursacht, am größten sein. Zum Beispiel kann die Spannung auf den Pads 301 am nächsten zur Seite D entlang den Seiten A und B um eine Größenordnung größer als die Spannungen auf den Pads 301 entlang den Seiten A und B am nächsten zu Seite C sein. Die Abwesenheit von Kontakthügeln auf der Seite D bewirkt größere Spannungen an den Bondpads nahe der Seite D, weil es weniger Kontakthügel zum Verteilen der ausgeübten Belastung gibt. Infolge einer Spannungsgradientenbildung während einer Bondung können Bondpads brechen oder können interne Spannungen verursachen, dass der integrierte Schaltkreis ein elektrisches Verhalten ändert oder versagt.
  • Um die Effekte einer asymmetrischen Bondpadverteilung während des Bondens abzumildern, können mehrere unterschiedlich dimensionierte Öffnungen durch die Passivierungsschicht(en) gebildet werden, um die mehreren asymmetrisch verteilten Bondpads freizulegen. Die unterschiedlich dimensionierten Öffnungen dienen dazu, die Spannungen, die während des Bondens erzeugt werden, gleichmäßiger zu verteilen, indem unterschiedliche Mengen der oberen Oberflächen der Bondpads freigelegt werden. Indem mehr oder weniger eines Bondpads freigelegt wird, wird das Kontaktgebiet zwischen dem Kontakthügel und dem Bondpad vergrößert bzw. verkleinert. Die Öffnungen können nahe Bereichen mit hoher Spannung größer sein, sodass die ausgeübte Belastung über einen größeren Bondpadoberflächenbereich verteilt wird, und umgekehrt. Dementsprechend können die Effekte einer asymmetrischen Bondpadverteilung abgemildert oder kompensiert werden, indem unterschiedliche Mengen von Bondpads in unterschiedlichen Gebieten freigelegt werden. Die darunterliegenden Bondpads können über den IC-Die hinweg die gleichen sein oder es können unterschiedliche Bondpads verwendet werden, wobei Öffnungen in einer Die-Passivierungsschicht der Bondpadgröße entsprechen. Unterschiedlich dimensionierte Bondpads können zum Beispiel verwendet werden, wenn die Dies für eine Flip-Chip-Anbringung mit asymmetrischen Bondpadverteilungen gestaltet sind, um das Metall zu minimieren, das nicht freigelegt ist, welches zu einer Materialverschwendung und parasitären Kapazität beiträgt. Jedoch sind die unterschiedlichen Öffnungsgrößen auch auf Chips anwendbar, die ursprünglich zur Drahtbondung mit gleichförmigen Öffnungen gestaltet wurden, unabhängig davon, ob die Bondpads gleichförmig oder unterschiedlich dimensioniert sind.
  • 4A veranschaulicht eine schematische Draufsicht eines nicht beschränkenden Beispiels für einen Die 400, der eine Passivierungsschicht mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen umfasst, die mehrere asymmetrisch verteilte Bondpads freilegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt sogleich, dass andere geeignete asymmetrische Bondpadverteilung oder -muster ebenfalls möglich sind. Wie in 4A gezeigt, kann der Die 400 Seiten A, B, C und D umfassen, sodass Bondpads auf den Seiten A, B und C, aber nicht auf der Seite D, verteilt sind. Zum Beispiel kann der Die 400 ein 128-Kanal-Analog-Digital-Umsetzer-Die mit 132 Bondpads auf der Seite C (128 analoge Eingangskanäle und 4 Masseverbindungen), 66 Bondpads auf den Seiten A und B (64 digitale Ausgangskanäle und 2 Masseverbindungen) und 0 Bondpads auf der Seite D sein. Andere asymmetrische Bondpadverteilungen mit hoher Dichte sind ebenfalls vorgesehen, genauso wie andere Dichten, die asymmetrische Verteilungen einbeziehen, wie etwa Verteilungen mit niedriger Dichte, bei denen die Verteilung von Bondpads von einem Bereich des Die zu einem anderen Bereich des Die variiert. Es wird angemerkt, dass, während hier beschriebene Öffnungen quadratisch sind, der Fachmann weiß, dass eine beliebige andere geeignete Form eingesetzt werden kann (z. B. kreisförmig, eiförmig, dreieckig, exzentrisches Rechteck usw.).
  • Wie in 4A gezeigt, können die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen zwei oder mehr unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgrößen umfassen, wie etwa zum Beispiel die Öffnungen 411, 421 und 431 entlang den Seiten A und B und die Öffnungen 441 auf der Seite C. Bei einer Ausführungsform weisen die Öffnungen 441 die geringste Größe auf und weisen die Öffnungen 431 die größte auf, wobei die Öffnungen 421 und 431 Größen aufweisen, die sequenziell irgendwo dazwischen liegen. Zum Beispiel können bei einer Ausführungsform die Öffnungen 441, 411, 421 und 431 allgemein quadratische Öffnungen aufweisen, die durchschnittliche Öffnungsgrößen von näherungsweise 625 µm2 (25×25 µm), 729 µm2 (27×27 µm), 1225 µm2 (35×35 µm) bzw. 1764 µm2 (42×42 µm) aufweisen. Die Öffnungen 441 weichen nominal von den Öffnung 431 in maximalen lateralen Abmessungen um 17 µm (68 %) oder um 1139 µm2 (182 %) in der Fläche ab. Die Öffnungen 441 weichen nominal von den Öffnung 411 in maximalen lateralen Abmessungen um 2 µm (8 %) oder um 104 µm2 (17 %) in der Fläche ab. Die verschiedenen Öffnungen 441, 411, 421 und 431 können einen Oberflächenbereich der freigelegten Bondpads von näherungsweise 500-690 µm2, 700-900 µm2, 1000-1400 µm2 bzw. 1600-2000 µm2 freilegen. Jeder Typ von Öffnung kann dadurch identifiziert werden, dass ihre durchschnittliche Größe oder ihre nominale Größe in die obigen Bereiche (oder andere Bereiche) fällt. Bei den obigen Beispielen werden die lateralen Abmessungen und Flächen an der Oberseite der Öffnungen, an der oberen Oberfläche der Passivierungsschicht gemessen.
  • Allgemeiner sind die Größenunterschiede zwischen den maximalen lateralen Abmessungen der kleinsten Öffnungen (z. B. der Öffnungen 441) und der größten Öffnungen (z. B. der Öffnungen 431) größer als ein beliebiger Unterschied der Größe, der sich aus Herstellungstoleranzen ergibt. Zum Beispiel können bei einer Ausführungsform die Größenunterschiede zwischen den maximalen nominalen lateralen Abmessungen der kleinsten Öffnungen (z. B. der Öffnungen 441) und den maximal nominalen lateralen Abmessungen der größten Öffnungen (z. B. der Öffnungen 431) zum Beispiel zwischen etwa 2 µm und 100 µm liegen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der prozentuale Unterschied zwischen den nominalen maximalen lateralen Abmessungen der kleinsten und der größten Öffnungen relativ zu der Größe der kleinsten zwischen etwa 5 % und 500 %, zwischen 10 % und 200 % oder zwischen beliebigen anderen geeigneten nominalen prozentualen Unterschieden liegen. Ein nominaler Oberflächenbereich der Öffnungen kann zwischen der kleinsten und der größten Öffnung zwischen etwa 200 µm2 und 2000 µm2, zwischen 500 µm2 und 1500 µm2, zwischen 10 % und 500 % oder zwischen 15 % und 200 % variieren. Der Fachmann versteht, dass die Bereiche nichtbeschränkende Beispiele für Größenunterschiede zum Reduzieren von Spannungen von einer asymmetrischen Verteilung von Bondpads sind und dass andere Bereiche möglich sind. Insbesondere können kleinere Unterschiede zum Abstufen der Öffnungsgrößen von der kleinsten zu der größten in einer Richtung, die der Richtung von dichtester zu am wenigsten dichter Konzentration von Bondpadöffnungen entspricht, hilfreich sein. Wie hier verwendet, werden Öffnungen mit durchschnittlicher Größe zwischen Gruppen von Öffnungen nicht als „unterschiedlich“ betrachtet, falls die Unterscheide in die Herstellungstoleranzen fallen. Öffnungen mit „nominaler“ Größe verweisen auf die gestalteten Öffnungsgrößen, wie durch den Herstellungsprozess definiert, und müssen daher keinerlei Herstellungstoleranzen berücksichtigen. Der Fachmann versteht, dass die Herstellungstoleranzen für unterschiedliche Strukturierungstechnologien abweichen können.
  • Die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen können ferner in Gruppen oder Zonen angeordnet werden, sodass sich Öffnungen mit der gleichen durchschnittlichen Öffnungsgröße in der gleichen Gruppe befinden. Zum Beispiel sind in 4A die Öffnungen 441 in eine Zone auf der Seite C gruppiert und sind die Öffnung 411, 421 und 431 auf den Seiten A und B in Zonen 410, 420 bzw. 430 gruppiert. Andere Zonen sind ebenfalls vorgesehen, wie etwa zum Beispiel zwei Zonen entlang den Seiten A und B oder vier Zonen entlang den Seiten A und B und zwei Zonen auf der Seite C, wobei jede Zone ihre eigene durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist, die verschieden von jenen der anderen Zonen ist.
  • Es wird angemerkt, dass die Zonen willkürlich definiert werden können und die berechnete durchschnittliche Öffnungsgröße für jede Zone mehrere unterschiedlich dimensionierten Öffnungen in der gleichen Zone beinhalten kann. Zum Beispiel veranschaulicht 4B den Die aus 4A, der in zwei Zonen unterteilt ist, eine erste Zone 450 auf einer ersten Hälfte des Die und eine zweite Zone 460 auf einer zweiten Hälfte des Die, getrennt bei einer horizontalen Mittellinie 470. Dementsprechend kann, wie in 4B gezeigt, die erste Zone 450 die gesamte Seite C und die obere Hälfte der Seiten A und B umfassen und kann die zweite Zone 460 die gesamte Seite D und die untere Hälfte der Seiten A und B umfassen. In 4B beinhaltet die erste Zone 450 drei unterschiedlich dimensionierte Öffnungen, einschließlich der Öffnungen 411 und 421 entlang jeder der Seiten A und B und der Öffnungen 441 entlang der Seite C. Die zweite Zone 460 beinhaltet zwei unterschiedlich dimensionierte Öffnungen, die Öffnungen 421 und 431 entlang der Seiten A und B. Die gesamte durchschnittliche Öffnungsgröße in der ersten Zone 450, die als eine erste durchschnittliche Öffnungsgröße bezeichnet werden kann, kann verschieden von der gesamten durchschnittlichen Öffnungsgröße in der zweiten Zone 460, die als eine zweite durchschnittliche Öffnungsgröße bezeichnet werden kann, sein. Zum Beispiel ist bei der veranschaulichten Ausführungsform mit den wie unter Bezugnahme auf 4A beschriebenen Größen die erste durchschnittliche Öffnungsgröße in der ersten Zone 450 geringer als die zweite durchschnittliche Öffnungsgröße in der zweiten Zone 460, wenn die erste Zone relativ zu der zweiten Zone mehr Bondpads aufweist. Es versteht sich, dass im Vergleich zu der Verwendung von gleichförmigen Öffnungen in der/den Passivierungsschicht(en) für die gleiche asymmetrische Bondpadverteilung der gesamte in der ersten Zone freigelegte Bondpadoberflächenbereich näher an dem gesamten in der zweiten Zone freigelegten Bondpadoberflächenbereich ist.
  • Bei einer Ausführungsform kann die erste Zone relativ zu der zweiten Zone teilweise basierend auf einer asymmetrischen Bondpadverteilung mehr Bondpads aufweisen. Allgemein können die mehreren Öffnungsgrößen in Zonen mit niedriger Bondpaddichte größer sein. Bei einer Ausführungsform kann eine Asymmetrie bestimmt werden, indem die Anzahl an Bondpads auf zwei angrenzenden Hälften des Die verglichen wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Asymmetrie bestimmt werden, indem die Anzahl an Bondpads auf angrenzenden Quadranten des Die verglichen wird. Es versteht sich allgemein, dass eine Asymmetrie bestimmt werden kann, indem die Anzahl an Bondpads auf beliebigen zwei oder mehr angrenzenden und/oder nicht angrenzenden willkürlich definierten Gebieten auf dem Die bestimmt wird. Wenn die Anzahlen an Bondpads zwischen zwei angrenzenden Gebieten oder Zonen mit gleichem Oberflächenbereich unterschiedlich sind, existiert eine Asymmetrie und können größere durchschnittliche Öffnungsgrößen mit dem Bereich des Die, der weniger Bondpads aufweist, assoziiert werden, um asymmetrische Spannungen zu kompensieren, die eine Thermokompression auf asymmetrische Anzahlen von Bondpads mit gleichförmigen Öffnungen ausüben würde. Zum Beispiel sind in 4A und 4B relativ zu der oberen Hälfte (die Seite C einschließend) größere Öffnungsgrößen mit der unteren Hälfte des Die (die Seite D einschließend) assoziiert, weil es weniger Bondpads auf der unteren Hälfte des Die gibt.
  • Wie ferner in 4B gezeigt, erstrecken sich bei einer Ausführungsform die Seiten A und B vertikal von der unteren Ausdehnung der Seite C zu der oberen Ausdehnung der Seite D und erstrecken sich horizontal eine gewisse Strecke einwärts zu der vertikalen Mittellinie 471, wobei sich vertikal und horizontal auf die Perspektive der Seite beziehen. Die Seite C kann sich einwärts eine Strecke 472 von dem oberen Rand des Die erstrecken und die Seiten A und B können sich einwärts eine Strecke 473 von dem linken bzw. rechten Rand des Die erstrecken. Bei einer Ausführungsform kann die Strecke 473 eine Konstante entlang der Seiten A und B sein. Bei anderen Ausführungsformen können sich unterschiedliche Zonen auf dem Die unterschiedliche Strecken 473 einwärts zu der vertikalen Mittellinie 471 hin erstrecken. Die Seite D kann sich eine gewisse Strecke einwärts zu der horizontalen Mittellinie 470 hin erstrecken, sodass sie sich zwischen den Bereichen mit Bondpads auf den Seiten A und B befindet. Bei Ausführungsformen, bei denen die Seite D Bondpads aufweist, kann sich die Seite D einwärts von dem unteren Rand des Die zu der horizontalen Mittellinie 470 erstrecken.
  • Zudem können, obwohl dies in 4A und 4B nicht gezeigt ist, angrenzende Zonen einen Übergangsbereich aufweisen, in dem sich die Öffnungsgröße inkrementell von einer Größe zu der nächsten ändert. Der Übergangsbereich kann Öffnungen mit einer oder mehreren unterschiedlichen Größen aufweisen. Bei noch anderen Ausführungsformen kann sich, anstelle von Zonen, die Größe der mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen schrittweise über den Die von einer Öffnung zur nächsten oder von jeweils zwei oder mehr Öffnungen zu den nächsten zwei oder mehr Öffnungen ändern. Unabhängig davon, ob die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen dynamisch über den Die variiert werden und/oder diskret in Gruppen mit konstanter Größe variiert werden, sind bei einer Ausführungsform relativ größere Öffnungsgrößen nahe der Seite des Die mit der kleinsten Dichte oder keinen Bondpads positioniert. Zum Beispiel können in 4A und 4B die mehreren Öffnungen mit der größten Öffnungsgröße am nächsten zur Seite D positioniert sein, wie etwa zum Beispiel in der Zone 430 (Figur A) oder der Zone 460 (Figur B). Bei noch anderen Ausführungsformen können sowohl die Dichte von Bondpads als auch die Größe der Öffnungen asymmetrisch in zwei Dimensionen verteilt sein. Während das veranschaulichte Beispiel aus 4A und 4B eine Asymmetrie um eine horizontale Achse (z. B. die horizontale Mittellinie 470) und eine Symmetrie um die vertikale Mittellinie 471 zeigt, versteht es sich, dass die Bondpaddichten und die kompensierenden Öffnungsgrößen nicht dem veranschaulichten Muster folgen müssen.
  • 5 veranschaulicht einen schematischen Querschnitt eines allgemeinen Bondpads 401, das über einer Siliciumschicht 506 gebildet ist. 6-9 stellen einen Querschnitt unterschiedlicher Bondpads des in 4A und 4B gezeigten Die 400 dar.
  • Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Öffnung 500 durch eine oder mehrere Die-Passivierungsschichten gezeigt. Die Öffnung 500 ist durch wenigstens eine dielektrische Passivierungsschicht und insbesondere durch ein Polymer oder ein anderes nachgiebiges Material, wie etwa eine Polyimidschicht 501, in der veranschaulichten Ausführungsform gebildet. Wie gezeigt, kann die Öffnung 500 durch mehrere dielektrische Schichten, bei der veranschaulichten Ausführungsform einschließlich einer Polyimidschicht 501 und einer anorganischen Passivierungsschicht 502, wie etwa Siliciumoxid, Siliciumnitrid oder Siliciumoxinitrid, gebildet sein. Bei Betrachtung von oben kann die Öffnung 500 die allgemeine Form eines Quadrats, eines Kreises, eines Ovals, eines exzentrischen Rechtecks, eines Dreiecks oder eine andere beliebige geeignete Form annehmen.
  • Ferner kann die Öffnung 500 eine obere Öffnungsgröße 503 aufweisen, die aufgrund von differenziellen Nassätztechnik-Einwirkzeiten während der Fertigung der Öffnung 500 verschieden von einer unteren Öffnungsgröße 504 ist. Zum Beispiel kann die differenzielle Größe zwischen der oberen Öffnungsgröße 503 und der unteren Öffnungsgröße 504 in dem Bereich von 2-15 µm liegen. Die Öffnung kann eine Neigung zwischen 30° und 90° (vertikal) zu der oberen Oberfläche aufweisen. Die Menge der oberen Oberfläche des Bondpads 401, die durch die Öffnung 500 freigelegt wird, kann der Fläche der unteren Öffnungsgröße 504 entsprechen.
  • Wie oben beschrieben, kann die in 5 gezeigte Öffnung 500 für unterschiedliche Bondpads über den Die variiert werden. Dementsprechend umfasst der in 4A und 4B gezeigte Die 400 mehrere unterschiedlich dimensionierte Öffnungen 411, 421, 431, 441. Wie in 5 veranschaulicht, kann ein Kontakthügel 505 in der Öffnung 500 gebildet werden und einen Kontakt zu einer freigelegten Oberfläche des Bondpads 401 herstellen. Der Kontakthügel 505 kann mehrere Materialien oder Schichten beinhalten. Vorteilhafterweise kann die Größe der Öffnung über den Die variiert werden, sodass die Spannungsgradienten, die während einer Bondung gebildet werden, abgemildert werden. Zum Beispiel können größere Öffnungen 500 in Bereichen mit geringerer Bondpaddichte erschaffen werden, so dass die größeren Reaktionskräfte, die durch die Kontakthügel 505 ausgeübt werden, entgegen der Bondpads 401 in Bereichen mit geringerer Bondpaddichte einen größeren Oberflächenbereich haben, über den sie dissipiert werden können. Mit anderen Worten können die Öffnungsgrößen so variiert werden, dass die Belastung, die während einer Bondung ausgeübt wird, über einen größeren Bereich verteilt werden kann und daher der Spannungsgradient abgemildert werden kann, der sich ansonsten unter Verwendung gleichförmig dimensionierter Öffnungen mit einer asymmetrischen Bondpadverteilung über den Die ausbilden würde.
  • 6-9 veranschaulichen schematische Querschnitte des Die 400, in dem die Öffnungen 411, 421, 431 und 441 vorteilhaft dimensioniert sind, um die Bildung von Spannungsgradienten während des Bondens und insbesondere während des Thermokompression-Flip-Chip-Bondens des Die 400 als ein Ergebnis der asymmetrischen Verteilung der Bondpads abzumildern. Bei einer Ausführungsform weist jeder Kontakthügel 505 in 6-9 die gleiche durchschnittliche Größe, wie etwa zum Beispiel 50 µm × 50 µm, auf. Bei einer Ausführungsform können die unterschiedlich dimensionierten Öffnungen 411, 421, 431 und 441 allgemein quadratischen Öffnungen mit einer durchschnittlichen Fläche von etwa 27×27, 35×35, 42×42, und 25×25 µm2, gemessen an der Oberseite jeder Öffnung, entsprechen. Bei Messung an der Unterseite jeder Öffnung weisen die unterschiedlich dimensionierten Öffnungen 411, 421, 431 und 441 bei einer Ausführungsform unter der Annahme eines Unterschieds von etwa 10 µm einen Durchschnitt von 17×17, 25×25, 32×32, und 15×15 µm2 auf. Unabhängig davon, ob die Öffnungsgrößen an der Oberseite oder der Unterseite gemessen werden, sind die größeren Öffnungen in Bereichen mit größerer Spannung positioniert, sodass die Belastung, die während des Bondens ausgeübt wird, über einen größeren Oberflächenbereich verteilt werden kann. Bei anderen Ausführungsformen können die Öffnungen 411, 421, 431 und 441 eine Größe im Bereich von näherungsweise 500-900 µm2, 1000-1400 µm2, 1600-2000 µm2 bzw. 500-900 µm2 aufweisen, wenn sie von der Oberseite jeder Öffnung gemessen werden, was der Maskenöffnung entspricht, die zum Strukturieren der Bondpads verwendet wird. Für die gezeigte Ausführungsform können jeweils freigelegte Bondpadoberflächen 507 für die Öffnungen 411, 421, 431 und 441, die Öffnungsgrößen entsprechen, wie sie an der Unterseite jeder Öffnung gemessen werden, eine Größe im Bereich von näherungsweise 250-400 µm2, 500-800 µm2, 900-1200 µm2 bzw. 50-240 µm2 aufweisen. Natürlich versteht der Fachmann, dass sich diese Zahlen für unterschiedliche Grade der Öffnungsneigungen ändern werden und für größere oder kleinere Gesamtöffnungsgrößen skaliert werden können.
  • 6-9 zeigen auch, dass, wenn mehrere dielektrische Passivierungsschichten eingesetzt werden, die Öffnungsgrößen durch die untere anorganische Passivierungsschicht und die obere Polymerpassivierungsschicht ausgerichtet werden können, aber nicht die gleiche Größe sein müssen. Zum Beispiel können die Öffnungen durch die untere anorganische Passivierungsschicht 502 über den Die gleichförmig sein und vor dem Zerteilen auf Waferebene gebildet werden. Die Öffnungen durch die Polyimidschicht 501 können in unterschiedlichen Zonen über den Die unterschiedlich dimensioniert sein und können entweder auf Waferebene oder nach dem Zerteilen, bevorzugt auf Waferebene, gebildet werden. Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Öffnungen durch die anorganische Passivierungsschicht 502 gleichförmig und geringfügig größer als die größten Öffnungen 431. Bei anderen Ausführungsformen können die Öffnungen durch eine darüberliegende Polymerschicht und eine darunterliegende anorganische Schicht übereinstimmend sein.
  • Wie oben besprochen, können die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen durch eine Polyimidschicht gebildet werden. Polyimid ist ein nachgiebiges Material, das oft bei der Halbleiterherstellung und -kapselung eingesetzt wird und als ein Spannungspuffer dienen kann, der ferner dazu dient, die Effekte der Die-Asymmetrie abzumildern. Es erreicht dies, indem es einen Teil des Drucks absorbiert, der während der Flip-Chip-Anbringung auf die Kontakthügel ausgeübt wird. Auch wenn auf Polyimid verwiesen wurde, ist auch die Verwendung eines beliebigen anderen geeigneten Passivierungsschichtmaterials, wie etwa zum Beispiel von Polybenzoxazol (PBO), vorgesehen.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 5 können die Bondpads 401 eine durchschnittliche Dicke im Bereich von näherungsweise 0,2 bis 3,5 µm aufweisen, und eine Dicke der Polyimidschicht 501 im Bereich von näherungsweise 2,0 bis 20,0 µm. Die durchschnittlichen Öffnungsgrößen können, wenn von der Oberseite der Öffnungen gemessen, über den Die verlaufend neben jedem anderen geeigneten Bereich, einen Bereich von näherungsweise 100 µm2 bis 2500 µm2 aufweisen. Zum Beispiel wieder unter Bezugnahme auf 4A und 4B können die Öffnungen 411, 421, 431 und 441 allgemein quadratischen (oder einer beliebigen anderen geeigneten Form) Öffnungen entsprechen, die durchschnittliche Oberflächenbereiche von etwa 729 µm2, 1225 µm2, 1764 µm2 und 625 µm2, wie von der Oberseite der Öffnungen gemessen, aufweisen.
  • Nun unter Zuwendung zu 10 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Verfahren zum Herstellen eines Die, der aus mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen besteht, die mehrere Bondpads freilegen, gemäß einer Ausführungsform. Ein Prozess 1000 beginnt mit Block 1001. Bei Block 1001 wurde ein Die bereitgestellt, der mehrere Bondpads beinhaltet. Bei einer Ausführungsform sind die mehreren Bondpads asymmetrisch über den Die verteilt. Der Prozess 1000 fährt zu Block 1002 fort, in dem eine Passivierungsschicht auf dem Die gebildet wird. Wie oben besprochen, kann diese Schicht ein nachgiebiges Material, wie etwa Polyimid oder ein anderes geeignetes Material, wie etwa PBO, beinhalten. Die Passivierungsschicht kann auch oder stattdessen ein anorganisches Dielektrikum, wie etwa Siliciumoxid oder Siliciumoxinitrid, beinhalten. Der Prozess 1000 fährt zu Block 1003 fort, in dem unterschiedlich dimensionierte Öffnungen in der abgeschiedenen Passivierungsschicht erschaffen werden, um unterschiedliche Oberflächenbereiche der Bondpads in Block 1002 freizulegen. Bei einer Ausführungsform umfassen die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen mehrere Gruppen von Öffnungen mit unterschiedlichen durchschnittlichen Öffnungsgrößen. Die Verteilung der unterschiedlich dimensionierten Öffnungen basiert teilweise darauf, wie die Bondpads asymmetrisch verteilt sind. Wie oben besprochen, werden größere Öffnungsgrößen mit Zonen oder Gruppen assoziiert, die relativ zu Zonen oder Gruppen, die mehr Bondpads (oder eine höhere Bondpaddichte) aufweisen, weniger Bondpads (oder eine niedrigere Bondpaddichte) aufweisen. Das Verfahren kann mit dem Bonden (z. B. Thermokompressionsbonden für eine Flip-Chip-Anbringung) der Bondpads des Die an Kontakte oder Anschlussleitungen eines Kapselungssubstrats, wie etwa eines PCB-Substrats, eines flexiblen Substrats oder „Flex“, wie es in der Industrie bekannt ist, eines Leiterrahmens oder eines Keramiksubstrats, fortfahren. Das Kapselungssubstrat wird dementsprechend elektrisch und mechanisch mit dem Die verbunden.
  • Die oben beschriebenen Strukturen und Prozesse sind auf einen beliebigen Die, bei dem Bondpads asymmetrisch verteilt sind, oder Dies, die symmetrisch verteilte Bondpads aufweisen, wenn nur eine Untergruppe mit asymmetrischem Muster zu kontaktieren ist, anwendbar. Der Die muss, außer dem Maßschneidern der Öffnungsgrößen wie beschrieben, was auf Waferebene oder Die-Ebene durchgeführt werden kann, nicht neu gestaltet werden. Alternativ dazu kann, wie oben angegeben, der Die so gestaltet sein, dass er mehrere unterschiedlich dimensionierte Bondpads für entsprechende unterschiedlich dimensionierte Öffnungen aufweist. Auf diese Weise werden die mehreren Öffnungen einen größeren Prozentsatz der oberen Oberflächen der mehreren unterschiedlich dimensionierten Bondpads freilegen, wird weniger Metall verschwendet und kann eine parasitäre Kapazität reduziert werden.
  • Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen, die mehrere Bondpads durch eine Die-Passivierungsschicht freilegen, können die Bildung eines Spannungsgradienten während der Bondung eines Die mit asymmetrisch verteilten Bondpads abmildern, indem sie die Belastung, die während einer Bondung ausgeübt wird, über eine größere Bondpadoberfläche in Die-Bereiche mit niedrigerer Bondpaddichte verteilen, welche ansonsten überproportionalen Spannungen ausgesetzt werden würden. Indem mehrere unterschiedlich dimensionierte Öffnungen in einer Die-Passivierungsschicht erschaffen werden, müssen Dies mit asymmetrischen Bondpadverteilungen, die ursprünglich für Drahtbondung gestaltet wurden, keine teure Neugestaltung durchlaufen, um Flip-Chip-kompatibel zu sein. Alternativ dazu können neugestaltete integrierte Schaltkreise kleinere Die-Pads in Gebieten mit höherer Bondpaddichte auf eine solche Weise einsetzen, die Nebensprechen, Rauschen, Leckverlust usw. reduzieren kann.
  • 11-13 veranschaulichen ein Beispiel für ein Modul, oder ein Gehäuse, in dem Dies mit asymmetrischen Bondpadmustern und Flip-Chip-Montage verwendbar sind. 11-13 veranschaulichten kompakte Sensormodule, die einen Sensor nahe zu der Verarbeitungselektronik positionieren. Insbesondere können Prozessor-Dies, wie etwa Analog-Digital-Umsetzer (ADCs: Analog-to-Digital Converters), mit asymmetrisch verteilten Bondpads an Prozessorsubstrate in elektrischer Kommunikation mit Sensor-Dies Flip-Chip-montiert werden. Die oben beschriebenen Strukturen und Verfahren können eingesetzt werden, um Spannungen während des Bondungsvorgangs abzumildern.
  • 11 veranschaulicht ein Bildgebungssystem 10 gemäß einer Ausführungsform, bei der das Bildgebungssystem 10 mehrere kompakte Sensormodule beinhaltet, die Prozessor-Dies mit asymmetrisch verteilten Bondpads aufweisen. Bei manchen Implementierungen kann das Bildgebungssystem 10 eine Computertomografie(CT)-Vorrichtung sein. CT-Vorrichtungen sind in einer Vielzahl von Bereichen, einschließlich medizinischer Bildgebung, industrieller Bildgebung, zerstörungsfreien Testens und Untergrundbildgebung, nützlich. Bei dem Bildgebungssystem 10 aus 11 kann eine Quelle 11 Strahlung 12 in der Richtung eines Objekts 13, das abzubilden ist (z. B. eines Patienten), emittieren. Bei einer Ausführungsform emittiert die Quelle 11 Röntgenstrahlung. Ein Fachmann versteht, dass es verschiedene herkömmliche Mechanismen zum Emittieren von Strahlung zu Bildgebungszwecken gibt. Nachdem ein gewisser Teil der Strahlung 12 durch das Objekt 13 hindurch geht, erreicht er ein eindimensionales (1D) oder zweidimensionales (2D) Array aus Sensormodulen 1, das der Quelle 11 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Sensormodule 1 können dazu konfiguriert sein, detektierte Strahlung (z. B. sichtbares Licht) unter Verwendung eines Fotodiodenarrays (PDA), das der Sensor dieses Bildgebungsbeispiels sein kann, in elektrische Signale umzuwandeln. Bei manchen Implementierungen können die Sensormodule 1 auch dazu konfiguriert sein, detektierte Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umzuwandeln, oder kann das System 10 einen separaten Szintillator für diesen Zweck beinhalten. Bei anderen Implementierungen kann detektierte Röntgenstrahlung auf anderen Wegen in elektrische Signale umgewandelt werden. Die Sensormodule 1 sind auch dazu konfiguriert, die analogen Signale, die von dem PDA empfangen werden, in digitale Signale umzuwandeln, die durch ein Übertragungselement 15 an ein externes Steuermodul 14 übertragen werden können. Die Sensormodule 1 können auch verschiedene andere Vorverarbeitungs- und/oder Vorkonditionierungsvorgänge an den detektierten Signalen vor einer Übertragung an das Steuermodul 14 durchführen. Nachdem die verarbeiteten digitalen Signale durch das Steuermodul 14 empfangen wurden, kann das Steuermodul 14 ferner die digitalen Signale in eine lesbare Ausgabe umwandeln, wie etwa ein Bild auf einer Anzeigevorrichtung oder einen Bericht verschiedener gemessener Werte, die aus den empfangenen Signalen berechnet werden. Um ein vollständiges 3D-Bild des Objekts 13 zu erhalten, kann das System 10 in einer in 11 gezeigten Richtung A um das Objekt 13 herum gedreht werden, um Bilder des Objekts 13 unter verschiedenen Winkeln zu erhalten.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann das Bildgebungssystem Ultraschall- und Nuklearbildgebungstechniken, wie etwa PET-Scans und Gammastrahlbildgebungstechniken, einsetzen. Bei noch anderen Ausführungsformen können die Sensormodule in verschiedenen nicht bildgebenden Anordnungen, z. B. elektrische, elektronische oder optische Anwendungen, die ein kompaktes Modul einsetzen, das sowohl einen Sensor als auch einen Prozessor beinhaltet, verwendet werden. Zum Beispiel können MEMS-Vorrichtungen (MEMS:
    • mikroelektromechanisches System), wie etwa MEMS-Mikrofone und -Beschleunigungsmesser, sowohl einen Sensor-Die als auch einen Prozessor-Die nahe dem Sensor beinhalten, um Signale von dem Sensor zu verarbeiten. Bei diesen Ausführungsformen können Sensormodule ähnlich jenen hier veranschaulichten dabei hilfreich sein, ein kompaktes Sensorgehäuse bereitzustellen, während der Sensor von dem Prozessor elektromagnetisch abgeschirmt und/oder thermisch isoliert wird.
  • 12 ist eine beispielhafte dreidimensionale schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Arrays aus Sensormodulen 21. Wie in 12 gezeigt, kann jedes Sensormodul 21 auf einer Halterung 30, die Teil eines größeren Bildgebungssystems 20 ist, montiert sein. Das Bildgebungssystem 20 kann das gleiche wie das oben unter Bezugnahme auf 11 beschriebene Bildgebungssystem 10 oder diesem ähnlich sein. Zum Beispiel kann das Bildgebungssystem eine CT-Vorrichtung, eine Röntgenstrahlvorrichtung, eine Ultraschallvorrichtung usw. umfassen. Bei dem Beispiel aus 12 sind vier Sensormodule 21 in einer Kette 27 angeordnet, die sich entlang einer longitudinalen X-Achse erstreckt, jedoch versteht es sich, dass mehr oder weniger als vier Module 21 in der Kette 27 angrenzend aneinander entlang der X-Achse positioniert sein können. Obwohl dies in 12 nicht veranschaulicht ist, kann das Array aus Modulen 21 mehrere Ketten 27 aneinander angrenzend entlang einer Richtung umfassen, die quer zu der X-Achse ist. Bei manchen Ausführungsformen können die Ketten 27 entlang einer gekrümmten Oberfläche positioniert werden, wobei jede Kette 27 eines der Module 1 aus 11 repräsentiert. Wie in 12 gezeigt, kann die Y-Achse der veranschaulichten Kette 27 tangential zu der gekrümmten Oberfläche, entlang der das Array aus Modulen 21 positioniert ist, sein. Bei verschiedenen Anordnungen kann ein Patient innerhalb der gekrümmten Oberfläche des Arrays positioniert sein und kann das System 20 Teile des Körpers des Patienten abbilden.
  • 13 ist eine schematische perspektivische aufgeschnittene Ansicht des in 13 gezeigten Sensormoduls 21. Insbesondere können ein erstes Prozessorsubstrat 28a und ein zweites Prozessorsubstrat 28b jeweils auf einem flexiblen Kapselungssubstrat gebildet werden und können um gegenüberliegende Seiten eines Trägers 38 gewickelt sein. Die Prozessorsubstrate 28a, 28b können um Achsen gewickelt werden, die allgemein parallel zu der Achse sind, um die ein Sensorsubstrat 33 gewickelt ist. Ein oder mehrere Prozessor-Dies 39 und passive elektronische Komponenten 37 können auf den flexiblen Prozessorsubstraten 28a, 28b montiert und elektrisch mit diesen gekoppelt sein. Die Prozessor-Dies 39 können verschiedene Verarbeitungsoperationen an den Signalen ausführen, die von den Sensor-Dies 32 übertragen werden, z. B. Umsetzen der analogen Signale in digitale Signale.
  • Um eine elektrische Kommunikation zwischen den Sensor-Dies 32 und den Prozessor-Dies 39 bereitzustellen, kann das untere Segment 33a des Sensorsubstrats 33 elektrisch mit den Prozessorsubstraten 28a, 28b verbunden werden. Die elektrischen Bondungen zwischen den Prozessorsubstraten 28a, 28b und den Prozessor-Dies 39 können den elektrischen Pfad zwischen den Sensor-Dies 32 und den Prozessor-Dies 39 vervollständigen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Sensorsubstrat 33 an die Prozessorsubstrate 28a, 28b gelötet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann das Sensorsubstrat 33 unter Verwendung einer ACF- oder NCP-Technologie elektrisch mit den Prozessorsubstraten 28a, 28b gekoppelt werden. Wie bei den Sensor-Dies 32 können die Prozessor-Dies 39 unter Verwendung einer Goldthermokompressionsbondung elektrisch mit Kupferanschlussleitungen gekoppelt werden; bei anderen Anordnungen kann Lot verwendet werden oder können ACF- oder NCP-Techniken angewendet werden.
  • Um Dutzende von analogen Eingängen und digitalen Ausgängen (z. B. jeweils 128) unterzubringen, sind die Prozessor-Dies mit einer asymmetrischen Verteilung von Bondpads, wie unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben, versehen. Entsprechend können die Prozessor-Dies 39 mit unterschiedlich dimensionierten Öffnungen versehen sein, um ihre Bondpads freizulegen, und dann an die Substrate 28a, 28b Flip-Chip-montiert werden, wie oben mit Bezug auf 4A-10 beschrieben ist.

Claims (24)

  1. Integrierter-Schaltkreis-Die (400), der Folgendes umfasst: mehrere Bondpads (401); und eine Die-Passivierungsschicht mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441), die mehrere der Bondpads (401) freilegen, wobei die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) zwei oder mehr Gruppen von Öffnungen umfassen, wobei jede Gruppe relativ zu der/den anderen Gruppe(n) eine unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist; und wobei Größen der mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen auf eine solche Weise variieren, dass Spannungen auf dem Die (400) aufgrund einer asymmetrischen Verteilung der mehreren Bondpads (401) wenigstens teilweise kompensiert werden.
  2. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach Anspruch 1, wobei ein Größenunterschied zwischen durchschnittlichen maximalen lateralen Abmessungen für zwei der Gruppen mehr als etwa 2 µm beträgt.
  3. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gruppen von Öffnungen zwei Zonen (450, 460) des Die (400) entsprechen, einschließlich einer ersten Zone (450), die eine erste Hälfte des Die (400) umfasst, und einer zweiten Zone (460), die eine zweite Hälfte des Die (400) umfasst, wobei die erste und die zweite Zone unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgrößen aufweisen.
  4. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach Anspruch 3, wobei die Öffnungen (411, 421, 441) der ersten Zone (450) eine erste durchschnittliche Öffnungsgröße aufweisen und die Öffnungen (421, 431) der zweiten Zone (460) eine zweite durchschnittliche Öffnungsgröße aufweisen, wobei die erste durchschnittliche Öffnungsgröße kleiner als die zweite durchschnittliche Öffnungsgröße ist und wobei die erste Zone (450) im Vergleich zu der zweiten Zone (460) eine größere Anzahl an freigelegten Bondpads (401) aufweist.
  5. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach Anspruch 4, wobei der Die eine erste Seite (A), eine zweite Seite (B), die der ersten Seite (A) gegenüberliegt, eine dritte Seite (C) und eine vierte Seite (D), die der dritten Seite (C) gegenüberliegt, aufweist, wobei die erste Zone (450) die dritte Seite (C) beinhaltet und die zweite Zone (460) die vierte Seite (D) beinhaltet, wobei die dritte Seite (C) im Vergleich zu der vierten Seite (D) eine größere Anzahl an freigelegten Bondpads (401) aufweist.
  6. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der eine erste Seite (A), eine zweite Seite (B), die der ersten Seite (A) gegenüberliegt, eine dritte Seite (C) und eine vierte Seite (D), die der dritten Seite (C) gegenüberliegt, aufweist, wobei die mehreren Öffnungen unterschiedlich dimensionierte Öffnungen entlang der ersten und zweiten Seite (A, B), mehrere Öffnungen entlang der dritten Seite (C) und keine Öffnungen entlang der vierten Seite (D) umfassen.
  7. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach Anspruch 6, wobei die Öffnungen (411, 421, 431) auf der ersten und zweiten Seite (A, B) wenigstens drei unterschiedliche Größen aufweisen, wobei die Öffnungen (411) der drei unterschiedlichen Größen mit einer kleinsten Größe angrenzend an die dritte Seite (C) positioniert sind und die Öffnungen (432) der drei unterschiedlichen Größen mit einer größten Größe angrenzend an die vierte Seite (D) positioniert sind.
  8. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die mehreren Öffnungen (441) entlang der dritten Seite (C) die kleinsten Öffnungen umfassen, die Bondpads (401) auf dem Die (400) freilegen.
  9. Integrierter-Schaltkreis-Die (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Öffnungen (411, 421, 431, 441) quadratische Öffnungen umfassen.
  10. Gekapselter Chip, der Folgendes umfasst: einen Halbleiter-Die (400); und ein Kapselungssubstrat, das mittels Thermokompressionsbondung elektrisch mit dem Die (400) verbunden ist, wobei der Die (400) eine Die-Passivierungsschicht mit mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) beinhaltet, die dazu konfiguriert sind, relativ zu Öffnungen mit einer gleichförmigen Größe Spannungsgradienten in dem Die (400) von der Thermokompressionsbondung zu reduzieren.
  11. Gekapselter Chip nach Anspruch 10, wobei der Halbleiter-Die (400) ferner mehrere asymmetrisch verteilte Bondpads (401) umfasst, wobei die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) entsprechende mehrere der Bondpads (401) freilegen.
  12. Gekapselter Chip nach Anspruch 10 oder 11, wobei die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) zwei oder mehr Gruppen von Öffnungen umfassen, wobei jede Gruppe eine unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist.
  13. Gekapselter Chip nach Anspruch 12, wobei die Gruppen von Öffnungen zwei Zonen des Die (400) entsprechen, einschließlich einer ersten Zone, die eine erste Hälfte des Die (400) umfasst, und einer zweiten Zone, die eine zweite Hälfte des Die (400) umfasst, wobei die erste Zone im Vergleich zu der zweiten Zone eine unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist.
  14. Gekapselter Chip nach Anspruch 13, wobei die erste Zone und die zweite Zone jeweils mehrere Öffnungstypen umfassen, wobei jeder Öffnungstyp innerhalb einer der Zonen eine unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist.
  15. Gekapselter Chip nach Anspruch 13, wobei eine erste durchschnittliche Öffnungsgröße für die erste Zone kleiner als eine zweite durchschnittliche Öffnungsgröße für die zweite Zone ist und wobei die erste Zone im Vergleich zu der zweiten Zone eine größere Anzahl an freigelegten Bondpads (401) aufweist.
  16. Verfahren zum Kapseln eines Integrierter-Schaltkreis-Die, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Die (400) mit mehreren Bondpads (401); Bilden einer Passivierungsschicht auf dem Die (400); und Erschaffen mehrerer unterschiedlich dimensionierter Öffnungen (411, 421, 431, 441) in der Passivierungsschicht zum Freilegen entsprechender mehrerer der Bondpads (401), wobei eine erste Gruppe von Öffnungen in der Passivierungsschicht eine erste durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist und in einer Zone mit einer ersten Flächendichte von Bondpads (401) positioniert ist, und eine zweite Gruppe von Öffnungen in der Passivierungsschicht eine zweite durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist und in einer Zone mit einer zweiten Flächendichte von Bondpads (401) positioniert ist, wobei die erste durchschnittliche Öffnungsgröße kleiner als die zweite durchschnittliche Öffnungsgröße ist und die erste Flächendichte von Bondpads (401) größer als die zweite Flächendichte von Bondpads (401) ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Passivierungsschicht Polyimid (501) umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Passivierungsschicht ferner eine anorganische dielektrische Schicht (502) umfasst.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Bondpads (401) asymmetrisch über dem Die (400) verteilt sind.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) mehrere Gruppen von Öffnungen umfassen, wobei jede Gruppe eine unterschiedliche durchschnittliche Öffnungsgröße aufweist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, das ferner Flip-Chip-Anbringen des Die (400) an einem Kapselungssubstrat umfasst.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, das ferner Variieren von Größen der mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) auf eine Weise umfasst, so dass Spannungen auf dem Die (400) aufgrund einer asymmetrischen Verteilung der mehreren Bondpads (401) wenigstens teilweise kompensiert werden.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, das ferner Thermokompressionsbonden des Die (400) an ein Kapselungssubstrat umfasst.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, das ferner Positionieren der mehreren unterschiedlich dimensionierten Öffnungen (411, 421, 431, 441) zum Reduzieren von Spannungsgradienten in dem Die (400) relativ zu gleichförmigen Öffnungsgrößen umfasst.
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