Beschreibung
Halbleiterchip Bei einem Halbleiterchip sind die Anschlusskontaktflächen (Pads) auf derselben Oberseite angeordnet. Wenn der Halbleiterchip in einem Gehäuse angebracht wird, das weitere Anschlusskontaktflächen für einen externen elektrischen An- schluss besitzt, können die Anschlusskontaktflächen des Halb- leiterchips über so genannte Bonddrähte mit den weiteren Anschlusskontaktflächen verbunden werden. Die Bonddrähte werden dabei über mehrere Kanten des Halbleiterchips geführt, da die weiteren Anschlusskontaktflächen des Gehäuses auf verschiedenen Seiten des Chips angeordnet sein können.
Zum Zweck eines Schutzes gegen elektrostatische Aufladung (ESD, electrostatic discharge) werden in der Nähe der Anschlusskontaktflächen des Halbleiterchips metallische Leiterbahnen angeordnet, die dafür vorgesehen sind, eine elektro- statische Aufladung des Chips, z. B. beim Anfassen, in dafür vorgesehene geeignete Schutzstrukturen der Schaltung abzuleiten. Die Leiterbahnen werden gewöhnlich mit einem Anschluss einer VersorgungsSpannung VDD, Vss verbunden. Wenn die Anschlusskontaktflächen auf der Oberseite des Halbleiterchips längs der Kanten des Chips verteilt angeordnet sind, ist es auch erforderlich, die Leiterbahnen des ESD-Schutzes längs der Kanten des Chips anzuordnen. Die Leiterbahnen des ESD- Schutzes müssen eine ausreichende Breite aufweisen, damit sie bei einer elektrostatischen Entladung den hohen auftretenden Strom ableiten können. Die Breiten der Leiterbahnen liegen dabei typisch bei 70 μm bis 100 μm, je nach Anforderung an den betreffenden ESD-Schutz. Infolge des hohen Flächenbedarfes derartiger Leiterbahnen bei einer Anordnung der Anschlusskontaktfläche an mehreren Kanten des Halbleiterchips wird auf der Oberseite des Halbleiterchips zu viel Fläche verbraucht, um eventuell zusätzliche Schaltungskomponenten, insbesondere eine Logikschaltung, dort anzuordnen.
In der DE 101 08 077 AI ist ein IC-Chip beschrieben, der an seiner Oberseite Anschlusskontaktflächen in einem inneren Bereich besitzt, dessen Punkte jeweils näher zu einem Mittel- punkt der Oberseite als zu dem Rand des IC-Chips liegen. Es ist dabei auch vorgesehen, in dem inneren Bereich eine ESD- Schutzstruktur anzuordnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Halbleiter- chip für eine Anordnung in einem Gehäuse anzugeben, der für eine Verdrahtung über mehrere Kanten vorgesehen ist, mit einem wirkungsvollen ESD-Schutz versehen ist und dessen Anschlusskontaktflächen und ESD-Leiterbahnen einen möglichst geringen Anteil der Oberfläche beanspruchen.
Diese Aufgabe wird mit dem Halbleiterchip mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei dem Halbleiterchip sind die Anschlusskontaktflächen auf der Oberseite des Halbleiterchips in einem eng begrenzten Bereich gruppiert. Mindestens eine Leiterbahn eines ESD- Schutzes befindet sich in nächster Nähe zu den Anschlusskontaktflächen. Die Anordnung der Leiter ist dabei so kompakt, dass sich ein konvex begrenzter Bereich der Oberseite des
Halbleiterchips angeben lässt, der höchstens ein Zehntel der Fläche der Oberseite einnimmt und in dem sich die für eine jeweilige elektrische Verbindung mit einem Ausgang oder Eingang der integrierten elektronischen Schaltung vorgesehenen Anschlusskontaktflächen sowie die für den ESD-Schutz vorgesehene Leiterbahn befinden. Unter einem konvex begrenzten Bereich ist dabei ein Bereich zu verstehen, der eine solche geometrische Form aufweist, dass jede Strecke (gerade Linie mit zwei Endpunkten) , deren Endpunkte innerhalb des Bereiches liegen, ganz im Inneren des Bereiches liegt. Insbesondere sind Rechtecke, Parallelogramme, Trapeze, Drachen, Kreise und Ellipsen konvexe Bereiche. Wenn die Oberseite des Halbleiter-
chips rechteckig ist, lässt sich bei bevorzugten Ausführungs- beispielen ein alle Anschlusskontaktflächen und die Leiterbahn des ESD-Schutzes umfassender konvexer Bereich angeben, der höchstens zwei Drittel der Breite der Oberseite (Schmal- seite) des Halbleiterchips und/oder höchstens zwei Drittel der Länge der Oberseite (Längsseite) des Halbleiterchips einnimmt .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlusskon- taktflächen in einer Reihe auf derselben Seite der für den
ESD-Schutz vorgesehenen Leiterbahn längs der Leiterbahn angeordnet. Die Anschlusskontaktflächen können auch in zwei Reihen angeordnet sein, wobei je eine Reihe auf einer der beiden Seiten der für den ESD-Schutz vorgesehenen Leiterbahn jeweils längs der Leiterbahn angeordnet ist. Eine besonders große
Flächeneinsparung ergibt sich für Halbleiterchips mit höchstens zehn, insbesondere höchstens fünf Anschlusskontaktflächen.
Die Bonddrähte für einen Anschluss der Anschlusskontaktflächen zu weiteren Anschlusskontaktflächen, die an dem Gehäuse angebracht sind, werden über mindestens zwei Kanten des IC- Chips geführt, wobei zu beachten ist, dass Kurzschlüsse an den Chipkanten vermieden werden. Das kann bis zu einer über der Oberseite des Halbleiterchips vorhandenen Bonddrahtlänge von etwa 1 mm technisch ohne Schwierigkeiten realisiert werden. Die Anordnung der Anschlusskontaktflächen ist prinzipiell auch für eine Flip-Chip-Montage geeignet.
Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Halbleiterchips anhand der Figuren 1 bis 8.
Die Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer einreihigen, randseitig angeordneten und in Längs- richtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen.
Die Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer einreihigen, mittig angeordneten und in Längsrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen.
Die Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer einreihigen, mittig angeordneten und in Querrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen.
Die Figur 4 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer einreihigen, randseitig angeordneten und in Querrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen.
Die Figur 5 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer zweireihigen, randseitig angeordneten und in Längsrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen, bei der die Anschlusskontaktflächen der beiden Reihen in Längsrichtung zueinander versetzt sind.
Die Figur 6 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer zweireihigen, mittig angeordneten und in Längsrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen, bei der die Anschlusskontaktflächen der beiden Reihen in Längsrichtung zueinander versetzt sind.
Die Figur 7 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer zweireihigen, randseitig angeordneten und in Längsrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen, bei der die Anschlusskontaktflächen beidseitig der ESD- Schutzleiterbahn einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Die Figur 8 zeigt eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel mit einer zweireihigen, mittig angeordneten und in Längsrichtung ausgerichteten Anordnung der Anschlusskontaktflächen, bei der die Anschlusskontaktflächen beidseitig der ESD-
Schu zleiterbahn einander gegenüberliegend angeordnet sind.
In den Figuren 1 bis 8 ist jeweils im Schema eine rechteckige Oberseite eines Halbleiterchips durch ein äußeres Rechteck dargestellt. Auf dieser Oberseite befinden sich als Beispiel jeweils fünf Anschlusskontaktflächen (Pads) 1, die jeweils in der Nähe einer Leiterbahn 2 angeordnet sind, die als ESD- Schutz vorgesehen und vorzugsweise mit einem der Versorgungs- potenziale VDD oder Vss verbunden ist. Die Leiterbahn 2 kann hierbei eine von zwei übereinander angeordneten, das heißt, sich in der Zeichenebene der Figuren überdeckenden Leiterbah- nen sein, von denen die eine an VDD und die andere an Vss angeschlossen ist . Zwei solche Leiterbahnen können auch in der Ebene der Oberseite des Halbleiterchips nebeneinander angeordnet sein, was jedoch am Prinzip der Erfindung nichts ändert. Der Deutlichkeit halber ist in den Figuren daher nur eine Leiterbahn 2 des ESD-Schutzes dargestellt.
Zur näheren Erläuterung der Anordnung dieser Leiter ist in den Figuren 1, 3, 5 und 7 jeweils ein Bereich 3 mit gestrichelten Begrenzungen eingezeichnet. Die Anschlusskontaktflä- chen 1 sind über Bonddrähte 4 mit hier schematisch eingezeichneten weiteren Anschlusskontaktflächen 5 eines Gehäuses elektrisch leitend verbunden. Das Gehäuse kann ein im Prinzip beliebiges Substrat sein, insbesondere auch eine Chipkarte oder ein Modulgehäuse für eine Chipkarte. Die Gehäuseausfüh- rung ist im Einzelnen für die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Halbleiterchips nicht wesentlich.
In den Beispielen der Figuren 1, 4, 5 und 7 mit randseitig angeordneten Anschlusskontaktflächen 1 sind die Bonddrähte 4 jeweils über drei Kanten des Halbleiterchips geführt, nämlich über die beiden längsseitigen Kanten und eine Kante der Schmalseite. In den Beispielen der Figuren 2, 3, 6 und 8 mit mittig angeordneten Anschlusskontaktflächen sind die Bonddrähte 4 jeweils nur über die längsseitigen Kanten des Halb- leiterchips geführt. Dabei handelt es sich jedoch nur um Beispiele; je nach Ausgestaltung des Chips und Anzahl der Anschlusskontaktflächen können die Bonddrähte auch über alle
vier Kanten oder über nur eine längsseitige und eine schmalseitige Kante geführt sein. Die erfindungsgemäße Anordnung der Anschlusskontaktflächen und der Leiterbah (en) 2 ist auch geeignet für Halbleiterchips, die für einen einseitigen An- schluss aller Anschlusskontaktflächen 1 zum Beispiel nur über eine Längskante des Halbleiterchips vorgesehen sind. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Anordnung jedoch für die angegebenen Beispiele, bei denen Bonddrähte über mehrere Kanten geführt sind.
Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 2, 3 und 4 befinden sich die Anschlusskontaktflächen 1 jeweils auf derselben Seite der Leiterbahn 2 in einer Reihe längs dieser Leiterbahn 2. Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 5, 6, 7 und 8 sind jeweils beidseitig der Leiterbahn 2 längs dieser Leiterbahn Anschlusskontaktflächen 1 in einer jeweiligen Reihe angeordnet. Die Figuren 5 und 6 zeigen Beispiele, bei denen die Anschlusskontaktflächen der beiden Reihen in Längsrichtung der Leiterbahn 2 gegeneinander versetzt sind. Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 7 und 8 sind die Anschlusskontaktflächen 1 bezüglich der Leiterbahn 2 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Ausführungsbeispiele mit einer oder zwei längs der Leiterbahn 2 angeordneten Reihen von Anschlusskontaktflächen 1 sind bevorzugt, da auf diese Weise die Anschlusskontaktflächen 1 in nächster Nähe zu der Leiterbahn 2 des ESD-Schutzes angeordnet werden können.
Die Leiterbahn 2 kann bei allen diesen Ausführungsbeispielen eine relativ kurze, vorzugsweise geradlinig ausgebildete Lei- terbahn sein. An den in den Figuren 1, 3, 5 und 7 gestrichelt eingezeichneten konvexen Bereichen 3 ist erkennbar, dass bei der gruppierten kompakten Anordnung der Anschlusskontaktflächen 1 und der Leiterbahn 2 ein solcher konvexer Bereich 3 bestimmt werden kann, der diese Anschlusskontaktflächen und die Leiterbahn umfasst und nur ein Zehntel der Oberseite des Halbleiterchips einnimmt. Wenn eine weitere Leiterbahn des ESD-Schutzes in der Ebene der Oberseite angeordnet ist, kann
bei einer bevorzugten Ausführungsform ein konvexer Bereich angegeben werden, der die Anschlusskontaktflächen und beide Leiterbahnen umfasst und nur ein Zehntel der Oberseite des Halbleiterchips einnimmt . Eine besonders enge Gruppierung der Anschlusskontaktflächen 1 ermöglicht es, einen solchen konvexen Bereich so zu wählen, dass er nur ein Zwanzigstel oder sogar nur ein Dreißigstel der Fläche der Oberseite des Halbleiterchips einnimmt .
Unter den Anschlusskontaktflächen 1 im Sinne dieser Erfindung sind bei allen Ausführungsbeispielen echte Anschlüsse zu verstehen, die Eingänge oder Ausgänge der Schaltung, die in dem Halbleiterchip integriert ist, nach außen verbinden, nicht jedoch Dummy-Pads oder metallische Abschirmungen und derglei- chen. Leiterflächen, die nicht für den externen elektrischen Anschluss des Halbleiterchips vorgesehen sind, auch wenn sie mit einer integrierten Schaltung des Halbleiterchips verbunden sind, zählen im Sinne dieser Erfindung nicht zu den Anschlusskontaktflächen, die in den Ansprüchen angegeben sind.
Bezugszeichenliste
1 Anschlusskontaktfläche
2 Leiterbahn 3 konvexer Bereich
4 Bonddraht
5 weitere Anschlusskontaktfläche