专利名称：定制微电子器件以及制造定制电子互连的方法
技术领域：
本发明涉及用于电耦合的方法以及微电子器件的电耦合输入/输出接合片。
背景技术：
集成电路器件通常包括一组电路，每一个电路是由设置在半导体基底上的互连元件所构成。在集成电路器件上的某些电路被设计为电气隔离的，从而在晶片生产工艺之后可对其进行定制。可以通过电连接这些分离的电路来对集成电路器件进行定制。由于在通常的集成电路之间的间隙相对地小，因此用现有技术中的引线接合工具难以做到通常的引线接合连接。通常的引线接合连接包括具有球体和尾部的球楔接合。下面的专利示出了用于电连接分离电路的各类方法以及具有电连接的各类装置。
Schuchardt的美国专利号.4,298,856揭示了通过使用简单的焊接滴在电阻器的不同对接合片之间创建短路连接。因此，接合片必需是可焊接的。
Kalb的美国专利号.6,262,434描述了包括第一电路结构、耦合到第一电路结构的第一导电接合焊盘，第二电路结构以及耦合到第二电路结构的第二导电接合焊盘的集成电路。用具有一定间隙尺寸的间隙将第一导电接合焊盘与第二导电接合焊盘分隔开。间隙尺寸由通过引线接合工具而形成的引线接合进行桥接，藉此将第一导电接合焊盘电耦合到第二导电接合焊盘。有可能用单个的接合引线来桥接两个接合片，这是因为该间隙比通过常规半导体处理工艺而形成的间隙要大。
Manning等的美国专利号.6,169,331描述了将微电子器件的接合片进行彼此电偶合。第一导体元件在两个接合片之间延伸，而第二导体元件从一个接合片延伸至该器件外部的一位置上。每一个都具有球体和尾部的球楔引线接合的组合可用作电连接该器件的接合片。当在接合片之间已经存在导体链接时，在两个接合片之间的导体链接可用于补充微电子器件的内部电路。当接合片之间不存在导体链接时，在两个接合片之间的链接在器件被生产出之后可用作修改或调整电子器件。在一器件的接合片与另一器件的接合片之间的间距有足够大，从而可以允许实现通常的引线接合。
本发明的目的之一是提供一种电连接微电子器件的输入/输出接合片的方法。
本发明的另一目的是提供一种装置，它具有在微电子器件上的电连接输入/输出接合片。
本发明的另一目的是提供一种用于定制集成电路器件的方法发明内容通过一种包括将第一和第二导电凸球(stud ball)分别接合到微电子器件的第一和第二导体输入/输出接合片上、同时用引线接合工具按“凸球”模式或其它能够接合凸球的手段将第三导电凸球接合到第一和第二导电凸球上的方法来实现上述和其它的目的。按凸球模式的引线接合工具仅仅是将凸球接合到预期的表面，而不是接合到球体和尾部。在组装级装配上可以实现凸球接合，并且可以容易地将其集成到标准的自动引线接合工艺中。
本发明的微电子器件包括一半导体基底，它具有包括电连接到导体输入/输出接合片的电路的集成电路。至少一对输入/输出接合片的每一输入/输出接合片具有接合的导电凸球。附加的第三导电凸球接合到接合片上的凸球。输入/输出接合片彼此邻近地设置，并且可以由本领域中所用的标准距离分隔开。在一个示例中，导电凸球是金凸球而输出/输出接合片是铝。
用户可以通过从多个输入/输出接合片中选择一对在对应于要电连接的电路的微电子器件上的特定输入/输出接合片来定制集成电路。
图1是集成电路芯片以及相关导线和插脚的图；图2A是使第一凸球接合到第一输入/输出接合片的如图1所示集成电路芯片的部分侧视图；图2B是使第二凸球接合到第二输入/输出接合片的如图2A所示集成电路芯片的部分侧视图；图2C是使第三凸球接合到第一和第二凸球的如图2B所示集成电路芯片的部分侧视图；图2D是如图2C的集成电路芯片的部分顶视图；图2E是如图2D的集成电路芯片的部分顶视图；以及图3是引线接合工具的部分侧视图。
具体实施例方式
参照图1，示出了本发明的凸球排列12。包括有多个输入/输出接合片14的诸如集成电路芯片10的集成电路器件具有例如本发明的三个凸球接合排列12。在如图1所示的示例中，置于集成电路芯片10表面30上的导体输入/输出接合片14的三对16a、16b和16c由本发明的凸球接合排列12a、12b和12c进行电连接。可以用本发明对应数量的凸球接合排列12来电连接任意预定数量的输入/输出接合片对16。如有需要，可以在晶片生产之后，组装级装配之前或之后的步骤内形成本发明的凸球排列12。当依照本发明来接合导电凸球时，则选定的输入/输出接合片以及连接到选定输入/输出接合片的电路被电连接。
集成电路芯片10安装在诸如芯片载体17的基底上。芯片载体17包括通常电连接到集成电路芯片多个输入/输出接合片的输入/输出接合片14的导线18和插脚20。到导线18和插脚20的电连接通常在组装级装配中实现，但是此处未示出这些电连接。
参照图2A到2E以及图3，示出了形成有关接合对16a的凸球排列12a的方法。当对集成电路芯片的其它接合对16形成附加的凸球排列12时适用该方法。第一输入/输出接合片14a和与之成对的第二输入/输出接合片14b相隔开并与之靠近。在标准的集成电路芯片上，输入/输出接合片通常相隔60-65微米，但是本发明可以采用其它的间距。在一个示例中，输入/输出接合片14a和14b具有80微米乘80微米的尺寸。输入/输出接合片14a和14b与集成电路芯片10中显现的具有图示穿孔的电路(例如电路26和28)电导通。
在每一选择的输入/输出接合片对16a中，第一导电凸球32接合到第一输入/输出接合片14a，第二导电凸球34接合到第二输入/输出接合片14b，同时第三导电凸球36接合到第一和第二导电凸球33和34，从而形成凸球排列12a。凸球最好由通过标准球体接合工艺可形成细线的金属构成。用作形成凸球的金属应该可以与集成电路芯片的输入/输出接合片形成可靠接合。例如，金合金可以可靠地接合到常用集成电路芯片上的铝金属输入/输出接合片上，从而它可以用作形成凸球。同时，用于标准球体接合的铜线可用作形成凸球。铜可以可靠地接合到铜输入/输出接合片上。在一示例中，凸球32、34和36是铜制的，而输入/输出接合片14a和14b是铝制的。在另一示例中，凸球32、34和36是铜制的，并且输入/输出接合片也是铜制的。
凸球的直径通常是接合线直径的两倍。在一个示例中，接合线直径是1mm，而凸球的直径是2mm。在一个示例中，凸球的厚度大约为1.5mm。
再次参照图1，输入/输出接合片14提供电信号从集成电路芯片10的基础(underlying)连接电路输入或输出以使能基础电路操作的一种手段。在一示例中，接合片对的输入/输出接合片是用于输入或输出用于内部振荡器使能电源的int_osc_en_vdd信号，而同一接合对的输入/输出接合片是用于输入或输出用于内部振荡器使能的int_osc_en信号。因此，当输入/输出接合片对16与凸球排列12连接时，就实现了与这些信号相关联的电路的电连接。
由本发明的凸球排列而电连接的集成电路的输入/输出接合片对的另一示例是用于输入或输出下列信号的接合片对用于将内部振荡器使能接地的int_osc_en和int_osc_en_vss；用于将密集芯片选定0接地的den_cs0和den_cs0_vss；以及用于将密集芯片选定1接地的den_cs1和den_cs1_vss。
参照图3，示出了本领域已知的一种引线接合工具38。在一种示例中，用在本发明中的引线接合工具是K&S 8020引线接合工具。能够接合凸球的其它引线接合工具或其它工具也可用在本发明中，引线接合工具可以是利用热声、超声或压缩接合将凸球接合到选定位置上的类型。所产生的凸球尺寸和形状是由接合工具以及接合工具组合而确定的。接合工具参数和相关的器件参数影响着凸球的几何形状。凸球无需是球形的，也可以是例如凸起的形状。
参照图2A和3，引线接合工具38由程序控制按凸球接合模式而放置，同时第一导电凸球32通过引线接合工具38接合到集成电路器件10的输入/输出接合片14a上。
参照图2B和3，凸球接合模式中的引线接合工具38用作将第二导电凸球34接合到与输入/输出接合片14a相隔开但又与之靠近的导体输入/输出接合片14b上。
参照图3和图2C、2D，凸球接合模式中的引线接合工具38用于将第三导电凸球26接合到第一和第二导电凸球32和34上，从而电连接基础电路。由于本发明的凸球接合排列12，对基础电路(在一示例中为电路26和28)进行电连接，从而定制出集成电路。
在本发明的预期数量的凸球接合排列12接合到选定的输入/输出接合片对之后，引线接合工具可由程序控制按标准接合模式而放置，以采用通常的球体和尾部结构将预期的结构以楔或球接合在一起。在标准接合模式中，集成电路器件可以电连接到器件载体。
通过选择对应于将要由本发明凸球接合排列电连接的电路的输入/输出接合片对，本发明允许用户按需选择集成电路器件的电路来实现电连接。
权利要求
1.一种微电子器件包括集成电路器件，具有置于所述集成电路器件表面上的第一和第二导电接合焊盘，所述第一导电接合焊盘与所述第二导电接合焊盘分开但靠近放置，所述第一和第二导电接合焊盘都与所述集成电路器件电连接；以及第一导电凸球接合到所述导电接合焊盘上，第二导电凸球接合到第二导电接合焊盘上，而第三导电凸球接合到所述第一和第二导电凸球上，所述第三导电凸球与所述第一和第二导电凸球电连接。
2.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述第一和第二导电接合焊盘分开约60微米的距离。
3.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，每一所述接合焊盘的尺寸约为长80微米宽80微米。
4.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电接合焊盘是铝制的。
5.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电凸球是金制的。
6.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电接合焊盘是铜制的。
7.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电凸球是铜制的。
8.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电凸球是金制的，并且所述导电接合焊盘是金制的。
9.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电凸球是铜制的，并且所述导电接合焊盘是铜制的。
10.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述导电凸球直径为2mm，厚度约为1.5mm。
11.如权利要求1所述的微电子器件，还包括所述微电子器件安装其上的基底。
12.如权利要求1所述的微电子器件，其特征在于，所述第三导电凸球置于所述前和第二导电凸球之间。
13.一种在第一和第二相靠近的导电接合焊盘之间形成电连接的方法，所述第一和第二靠近的导电接合焊盘置于具有多个电路的集成电路器件上且与之电耦合，所述方法包括将第一导电凸球接合到所述第一导电接合焊盘；将第二导电凸球接合到所述第二导电接合焊盘；以及通过将第三导电凸球接合到所述第一和第二导电凸球来电连接所述第一和第二导电接合焊盘。
14.权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述第一和第二导电凸球接合到所述第一和第二导电接合焊盘包括按凸球接合模式来利用引线接合工具。
15.如权利要求14所述的方法，还包括在接合所述第一、第二和第三导电凸球之前以凸球接合模式来放置所述引线接合工具，以及在接合所述第一、第二和第三导电凸球之后按标准接合模式来放置所述引线接合工具。
16.如权利要求13所述的方法，还包括热声接合所述第一、第二和第三导电凸球。
17.如权利要求13所述的方法，还包括超声接合所述第一、第二和第三导电凸球。
18.如权利要求13所述的方法，还包括压缩接合所述第一、第二和第三导电凸球。
19.如权利要求13所述的方法，还包括按标准接合模式采用引线接合工具将所述集成电路结构电连接到基底。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一、第二和第三导电凸球是金制的。
21.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一和第二导电凸球是铝制的。
22.如权利要求13所述的方法，还包括从置于所述集成电路器件上的多个接合焊盘中选择所述第一和第二导电接合焊盘。
全文摘要
一种电耦合输入/输出接合片(14)的方法和装置，这些接合片彼此靠近地设置在微电子器件上。该装置包括具有电耦合到微电子器件的集成电路(10)上的至少两个导体输入/输出接合片(14a和14b)的微电子器件，以及分别接合到所述第一和第二接合片(14a和14b)上的第一和第二导电凸球(32和34)，接合到第一和第二导电凸球上的第三导电凸球。按“凸球”模式的引线接合工具(38)来接合导电凸球。
文档编号H01L21/44GK1883048SQ200480034505
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月12日 优先权日2003年11月26日
发明者K·M·兰姆, W·C·贝尔 申请人:爱特梅尔股份有限公司