能够切换操作模式的半导体器件的制作方法

专利名称：能够切换操作模式的半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件，更特别地，涉及一种基于键合的存 在或不存在来切换操作模式的半导体器件。
背景技术：
一般惯例是预先在衬底(芯片)上形成用于执行不同的多个功能 的电路，在组装到半导体器件中之后，选择满足用户要求的特定功能， 并通过激活具有所选功能的电路来使半导体器件用户化。由此，可以 在通过制成通用芯片来降低总制造成本的同时制造满足用户的个人要 求的半导体器件。
US 5,754,879描述基于外部端子(电源外部端子、接地外部端子、 或复位外部端子)是否被键合到在芯片上提供的用于操作模式选择的 内部端子(模式焊盘)来选择多个操作模式中的任何一个的技术。这 种技术在不重新安装外部端子的情况下使半导体器件能够仅基于键合 的存在或不存在来选择操作模式，通过所述外部端子来提供用于操作 模式选择的特殊信号。
内部端子被沿着芯片的周边放置，信号通过所述内部端子被从芯 片的外面输入或向芯片的外面输出。在被焊盘包围的芯片中心区域中， 形成了各种电路。小型化和多层布线的最新进步已经使得将许多电路 安装到芯片变成可能。但是，在没有沿着芯片周边来放置的需要的焊 盘数目增加的情况下，芯片不能具有更多的电路，而对于某些产品， 沿着芯片周边来放置的需要的焊盘的数目确定芯片尺寸。
本发明的发明者已经认识到，在安装有用于满足各个用户要求的多个电路和用于操作模式选择的模式焊盘的芯片中，添加模式焊盘使 芯片尺寸增大。具体地，重要的是通过将执行不同的多个功能的电路 安装到芯片，在设法尽可能满足用户要求的同时阻止芯片尺寸的增大。

发明内容
本发明试图解决一个或多个以上问题，或者试图至少部分地改善 上面那些问题。
在一个实施例中，根据本发明的半导体器件包括衬底；沿着衬 底的周边而放置的第一内部端子、第二内部端子、第三内部端子、以 及第四内部端子；在衬底上形成并耦合到第一内部端子的电路；耦合 到第二内部端子的第一外部端子；耦合到第三内部端子的第二外部端 子；以及耦合到第四内部端子并放置在第二外部端子所在的衬底的一 边的旁边的第三外部端子。电路输出指示第一内部端子与第一外部端 子之间的连接状态的信号。在与其旁边放置有第一外部端子的衬底的 一边平行的方向上，第一内部端子与第二内部端子的中心之间的距离 是Ll。在与其旁边放置有第二外部端子和第三外部端子的衬底的一边 平行的方向上，第三内部端子与第四内部端子的中心之间的距离是L2。 在这种情形中，距离L1被设置为小于距离L2。
用这种结构，与所有内部端子都以距离Ll而间隔开的情形相比， 由内部端子的数目所确定的衬底外围的长度被縮小L2-L1。
因此，当其衬底尺寸由需要的沿着衬底的周边而放置的内部端子 的数目来确定的产品将通过添加操作模式选择内部端子来满足用户的 个人要求时，根据本发明，其中操作模式选择内部端子和连接到外部 端子的内部端子的相互距离是L2，其中所述外部端子在某些情形中被 连接到操作模式选择内部端子，衬底在面积上可以小于那些内部端子 以距离L1而间隔开的情形。在另一个实施例中，根据本发明的半导体器件包括衬底；沿着 衬底的的周边而放置的第一内部端子、第二内部端子、第三内部端子、 以及第四内部端子；以及在该衬底上形成并耦合到第一内部端子的电 路。第一内部端子和第二内部端子可以连接到第一外部端子。第三内 部端子可以连接到第二外部端子。第四内部端子可以连接到第三外部 端子。电路输出指示第一内部端子与第一外部端子之间的连接状态的 信号。在与放置有第一内部端子和第二内部端子中的一个的衬底周边 的一边平行的方向上，第一内部端子和第二内部端子的中心之间的距 离是Ll。在与放置有第三内部端子和第四内部端子的衬底周边的一边 平行的方向上，第三内部端子和第四内部端子的中心之间的距离是L2。 在这种情形中，距离L1被设置为小于距离L2。
用某些内部端子之间的间隔是比距离L2短的Ll的这种结构，由 内部端子的数目所确定的衬底外围的长度被縮小L2-L1。


本发明的以上和其它目的、优点和特征将通过接合附图而采用的 某些优选实施例的以下说明而变得更加明显，在所述附图中 图1是根据本发明的第一实施例的半导体器件的结构图； 图2是根据本发明的第一实施例的半导体器件的结构详图； 图3是显示了根据本发明的第一实施例的距离L1和距离L2的图； 图4是显示了根据本发明的第一实施例的距离L1和距离L2的图； 图5是显示了根据本发明的第一实施例的距离L1和距离L2的图； 图6是显示了根据本发明的第一实施例的距离Ll和距离L2的图； 图7是显示了根据本发明的第一实施例的距离L1和距离L2的图； 图8是显示了根据本发明的第一实施例的距离L1和距离L2的图； 图9是显示了根据本发明的第一 实施例的距离L1和距离L2的图； 图10是显示了根据本发明的第一实施例的距离Ll和距离L2的
图11是根据本发明的第一实施例的操作模式选择电路8a的电路图12是根据本发明的第一实施例的操作模式选择电路8b的电路
图13是显示了图12中所示的操作模式选择电路8b的操作的时序
图14是显示了图12中所示的操作模式选择电路8b的操作的时序
图15是显示了本发明的第一实施例的修改示例的图； 图16是显示了本发明的第一实施例的另一修改示例的图； 图17是显示了本发明的第一实施例的又一修改示例的图； 图18是显示了本发明的第一实施例的又一修改示例的图； 图19是显示了本发明的第一实施例的又一修改示例的图； 图20是显示了本发明的第一实施例的又一修改示例的图； 图21是显示了本发明的第一实施例的又一修改示例的图； 图22是沿图21中的线D-D'的横截面图23是显示了本发明的第一实施例的又一修改示例的图；以及 图24是沿图23中的线E-E'的横截面图。
具体实施例方式
现在将在此处参照说明性实施例来描述本发明。本领域的技术人 员将认识到可以用本发明的教导来实现许多替换实施例并且本发明不 限于出于说明的目的而显示的实施例。相同的部件用相同的附图标记 来表示以便避免重复说明。
第一实施例
图1是根据本发明的第一实施例的半导体器件的结构图。如图1 所示，半导体器件1具有衬底(芯片)2、多条键合导线6、通过多条 键合导线6而分别连接到芯片2的多个外部端子(引脚)5、以及铸模 树月旨(moldresin) 3。
多个内部端子(焊盘)4被沿着芯片2的周边放置。内部电路7在位于焊盘4的正方形内部的芯片2上的区域中形成。内部电路7包 括操作模式选择电路、以及功能块(例如中央处理单元(CPU)、存储 器、外围电路(输入/输出电路、保护电路、等等))。
除诸如向其供应电源电位的焊盘、被连接到接地电位的焊盘、向 其输入复位信号的焊盘、以及用于传递输入/输出信号的焊盘的普通焊 盘之外，焊盘4还包括用于操作模式选择的焊盘(模式焊盘)。模式 焊盘被连接到内部电路7内部的操作模式选择电路，并且操作模式选 择电路基于是否检测到与模式焊盘的键合来从多个操作模式之中选择 特定的操作模式。需要注意的是，当外部端子(引脚)被键合到模式 焊盘时，如图1所示，两条键合导线6被连接到一个引脚5。
通过选择操作模式，可以启用总线协议设置(例如设置其为以一 位来输出数据的操作模式还是以四位来输出数据的操作模式)、可靠 性水平设置(例如设置其为启用纠错功能的操作模式还是禁用纠错功 能的操作模式)、等等。因此，最初设置的操作模式使得半导体器件1 以满足用户要求的方式来操作。
图2示出图1中所示的被虚线环绕的部分A的细节。引脚5可以 包括下面的四类引脚，5a至5d。引脚5a是用于将复位信号从外界输入 到芯片2中的复位外部端子。引脚5b是用于在芯片2与外界之间传递 输入/输出信号的信号外部端子。引脚5c是用于向芯片2供应电源电位 的电源外部端子。引脚5d是被连接到外部接地电位的接地外部端子。
焊盘4包括下面的五类焊盘4a至4e。焊盘4a是被键合导线6a连 接到引脚5a以接收复位信号的复位内部端子(复位焊盘)。焊盘4a 被上拉电阻器10上拉(因为其是低有效的(有效LOW))以便将复 位信号输出到操作模式选择电路8和功能块9。
焊盘4b是被键合导线6b中的一条连接到引脚5b以传递输入/输出信号的信号内部端子(信号焊盘)。焊盘4b被下拉电阻器11 (或被 上拉电阻器代替)下拉并被连接到功能块9。
焊盘4c是被键合导线6c中的一条连接到引脚5c以接收电源电位 的电源内部端子(电源焊盘)。焊盘4c将从外界供应的电源电位输出 到操作模式选择电路8和功能块9。
焊盘4d是用于操作模式选择的内部端子(模式焊盘)并且被连接 到操作模式选择电路8。焊盘4d和引脚5c在某些情形中被相互键合， 在其它情形中没有被键合。是否键合了焊盘4d和引脚5c被利用于选择 操作模式。在图中，将焊盘4d连接到引脚5c的键合导线6用虚线来表 示，因为引脚5c和焊盘4d不总是被键合。
焊盘4e是被键合导线6中的一条连接到引脚5d以便被连接到接 地电位的接地内部端子(接地焊盘)。焊盘4e被连接到操作模式选择 电路8和功能块9。
功能块9被连接到焊盘4 (焊盘4a、 4b、 4c和4e)，并且来自操 作模式选择电路8的输出(操作模式切换信号)被输入到功能块9。功 能块9引起电路在根据输入操作模式切换信号而选择的操作模式下操 作。
如图2所示，正常焊盘之间的间隔，具体地，从焊盘4a的中心至 紧邻焊盘4a的焊盘4b的中心的距离或相邻焊盘4b的中心之间的距离 被给定为Ll。模式焊盘与可能键合到与此模式焊盘相同的引脚上的正 常焊盘之间的间隔，具体地，从焊盘4c的中心至焊盘4d的中心的距离 被给定为L2。需要注意的是，在距离L1和L2中考虑的仅是与芯片2 的一边(图2中的H1)平行的方向上的分量，在所述芯片2的一边的 旁边放置有被键合(在某些情形中键合并且在其它情形中不键合)到 焊盘4的引脚。在本发明中，距离L1和L2满足关系式L1〉L2。与图2的HI平行的方向也可以表示为与布置有焊盘4的芯片2周边的一边 平行的方向，因为焊盘4被沿着芯片2的周边放置。
将参照图3至10详细描述距离Ll和距离L2。这里用焊盘4a和 焊盘4b作为示例以便描述距离L。
距离Ll可以足够长以便防止相邻的键合导线6相互接触，或者可 以是使得相邻键合导线6相互接触的可能性较低的距离。在以下两种 情形中，键合导线6会相互接触。
第一种情形是当用铸模树脂3来密封芯片2时，树脂从键合导线 6原来的位置将其冲走，使得它们与相邻的键合导线6接触。如果相邻 焊盘4之间的间隔过窄，则被连接到那些焊盘4的键合导线6之间的 距离相应地更近，并且在树脂密封期间，键合导线6的轻微移位可以 轻易地导致键合导线6之间的松散连接。
图3示出将焊盘间隔设置为使得键合导线6之间的松散连接的可 能性足够低的距离Ll的情形。如图3所示，采用被设置为适当距离 Ll的焊盘间隔，当用铸模树脂3来密封芯片2时，不发生键合导线6a 与键合导线6b之间的松散连接。需要注意的是，这种情形中的距离L1 由键合导线6的长度与从引脚5到焊盘4的距离(键合导线6松弛程 度)之间的关系、密封期间铸模树脂3的流速、等等全面地确定。
另一方面，图4示出焊盘间隔没有被设置为使得键合导线6之间 的松散连接的可能性足够低的距离Ll的情形。在图4中，从焊盘4a 的中心到焊盘4b的中心的距离是Lla，其小于L1 (Lla<Ll)。因此， 用铸模树脂3来密封期间发生键合导线6a与键合导线6b之间的松散连 接。在图4的示例中，键合导线6a被冲走并与键合导线6b接触。
第二种情形是由于键合位置的机械导致的移动而引起的键合导线6之间的接触。将键合导线6粘结到焊盘4时，通常发生一定程度的未 对准。图5示出作为包含将键合导线6连接到焊盘4时的位置移动范 围的区域的连接范围12。这里，将键合导线6连接到焊盘4a的连接范 围用12a来表示，将键合导线6b连接到焊盘4b的连接范围用12b来表 示。图5中的焊盘4a和焊盘4b被这样布置以至连接范围12a与连接范 围12b不相互重叠。从焊盘4a的中心到焊盘4b的中心的距离被这样设 置为适当的距离Ll，并且相应地，在避免键合导线6a与键合导线6b 之间的接触的同时，键合导线6a和6b可以被粘结到芯片2。理想地， 键合导线6如图3所示以它们的末端(球)完全包含在焊盘4中的形 式粘结。但是，只要保证电气连接，键合导线6可以如图5所示以它 们的球部分地位于焊盘4外面的形式粘结。
另一方面，图6示出连接范围12a和连接范围12b相互重叠的情 形。在这种情形中，从焊盘4a的中心到焊盘4b的中心的距离是Llb， 其小于L1 (Llb<Ll)。因此，键合导线6a和6b在被粘结到芯片2时 可能相互接触。在图6的示例中，键合导线6a和6b的球被粘结到连接 范围12a和连接范围12b相互重叠的区域，结果，导致键合导线6a与 键合导线6b之间的松散连接。
当要用完全包含在焊盘内的键合导线的球将键合导线粘结到焊盘 时，可以将悍盘尺寸最小縮小至键合导线的球的直径。在这种情形中， 假设不考虑树脂密封期间键合导线之间的松散接触的可能性并且当将 键合导线连接到焊盘时不发生位置移动，焊盘间隔等于焊盘的材料(例 如金属)的最小形成13，和金属配线线13的配线宽度Zl。如图7所 示，焊盘4a与焊盘4b之间的间隔可以最小縮小至Zl。
接下来描述距离L2。与距离Ll最显著的差异是距离L2可以在不 考虑键合导线6之间的松散接触的情况下来确定。如图8所示，键合 导线6c和键合导线6d连接到同一引脚5c，在树脂密封期间可能发生 的键合导线6c与键合导线6d之间的接触不会引起问题。换言之，与需要考虑树脂密封时键合导线6之间的松散接触的距离L1不同，从焊盘
4c的中心到焊盘4d的中心的距离可以被设置得更短。
与距离Ll的说明一样，接下来讨论在距离L2的条件中的连接范 围12。连接范围12c是用于将键合导线6c连接到焊盘4c，连接范围 12d是用于将键合导线6d连接到焊盘4d。如图9所示，允许焊盘4c 的连接范围12c和焊盘4d的连接范围12d相互重叠到一定程度，该程 度中不允许连接范围12c和焊盘4d相遇或者不允许连接范围12d和焊 盘4c相遇。由于键合导线6c和键合导线6d被连接到同一引脚5c，所 以键合导线6c的球和键合导线6d的球在分别被连接到焊盘4c和焊盘 4d时可以在不引起问题的情况下相互接触。因此，在如图9所示，在 连接范围12c和连接范围12d以键合导线6c的球的一部分和键合导线 6d的球的一部分相连的方式互相重叠的情况下，不会引起问题。
如上所述，该重叠可以被限制到不允许连接范围12c和焊盘4d相 遇或者不允许连接范围12d和焊盘4c相遇的程度。这是因为如果连接 范围12c和焊盘4d相遇，则键合导线6c可以直接地键合而不是通过键 合导线64键合到焊盘4d。这也适用于连接范围12d与焊盘4c之间的 位置关系。
在图5中，在焊盘4a和4b排成直线的方向(纵向)上的每个焊 盘4a和4b的尺度被给定为Yl,从焊盘4a的末端到悍盘4b的相邻末 端的距离被给定为XI。如图9中所示的焊盘4c和焊盘4d的的尺度被 设置为如图5中的Yl。在焊盘4c和焊盘4d可以通过重叠部分而比悍 盘4a和4b更近的图9中，焊盘4c的末端与焊盘4d的相邻末端之间的 距离X2满足关系式X2〈X1。简而言之，在图9中L2 = Yl/2 + X2 + Y1/2 =Yl+X2，而在图5中Ll = Yl/2 + Xl + Yl/2 = Yl+X1，因此，距 离L2可以比距离L1短X1-X2 (其与连接范围12c和连接范围12d之 间的重叠部分相应)。图10示出采用尺寸比图5的焊盘小的焊盘的情形。在图10中， 在焊盘4c和4d排成直线的方向(纵向)上的每个焊盘4c和4d的尺度 被给定为Y2，从焊盘4c的末端到焊盘4d的相邻末端的距离被给定为 XI。 Y2小于Yl (Y2<Y1)。由于在图10中从焊盘4c的末端到焊盘 4d的相邻末端的距离与在图5中一样是X1，所以，图10中焊盘4c和 4d的縮小的尺寸在连接范围12c与连接范围12d之间产生重叠区域， 允许焊盘4c与焊盘4c通过重叠部分而相互更近。简而言之，在图10 中L2 = Y2/2 + X2 + Y2/2 = Y2 + XI，而在图5中Ll = Y1+X1 ，因此， 距离L2可以比距离Ll短Yl-Y2 (其与连接范围12c和连接范围12d 之间的重叠部分相应)。
被连接(在某些情形中连接而在其它情形中不连接)到同一引脚 5c的键合导线6c和键合导线6d，以如图IO所示的重叠区域中它们的 球相互接触的方式，在分别粘结到焊盘4c和焊盘4d时也不会引起问题。 但是，键合导线6c和焊盘4c需要相互电气连接，并且不允许将焊盘 4c的尺寸减小到键合导线6c的球完全离开焊盘4c的程度。这也适用 于焊盘4d。
因此，从焊盘4c的中心到焊盘4d的中心的距离L2可以通过连接 范围12c与连接范围12d之间的重叠部分而比从焊盘4a的中心到焊盘 4b的中心的距离Ll短。简而言之，焊盘4c和焊盘4d相互这样定位以 至从焊盘4c的中心到焊盘4d的中心的距离L2和从焊盘4a的中心到 焊盘4b的中心的距离L1至少满足关系式L2〈L1。
接下来给出的说明是关于操作模式选择电路8的。参照图11至 14描述了两个不同的电路结构。
图11是操作模式选择电路8a的电路图。电路图中省略了电源关 系(与焊盘4c和焊盘4e的连接)。操作模式选择电路8a不总是需要 复位信号。因此，图11中省略了用于复位信号的配线。操作模式选择电路8a由下拉电阻器14组成。下拉电阻器14被连 接到焊盘4d。操作模式选择电路8a接收来自焊盘4d的电位的输入， 并将操作模式切换信号输出到功能块9。
操作模式选择电路8a基于将焊盘4d与引脚5c相互连接的键合导 线6d的存在或不存在而生成操作模式切换信号。具体地，当焊盘4d 和引脚5c被键合导线6d键合时，焊盘4d接收来自引脚5c的电源电位 并变换到指示逻辑电平H的电压。基于指示逻辑电平H的信号，操作 模式选择电路8a输出H电平操作模式切换信号。
另一方面，当焊盘4d和引脚5c没有被键合导线6d键合时，下拉 电阻器14将焊盘4d变换到指示逻辑电平L的电位。基于指示逻辑电 平L的信号，操作模式选择电路8a输出L电平操作模式切换信号。
以这种方式，功能块9从操作模式选择电路8a接收分别反映键合 导线6d的存在和不存在的H电平操作模式切换信号和L电平操作模式 切换信号中的一个，并激活执行与所选操作模式有关的特定功能的电 路。
接下来参照图12至14描述与图11中所示的被表示为8a的电路 不同的操作模式选择电路8及此电路的操作。图12是操作模式选择电 路8b的电路图。电路图中省略了电源关系(与焊盘4c和焊盘4e的连 接)。
操作模式选择电路8b由下拉电阻器14、反相器15、切换电路(N 沟道(Nch)晶体管)16、逻辑电路(或门)17、以及保持电路18组 成。下拉电阻器14通过Nch晶体管16而连接到焊盘4d。反相器15 连接到焊盘4a、或门17、以及保持电路18，用来接收来自焊盘4a的 复位信号并将通过复位信号的逻辑反相而获得的信号输出到或门17和保持电路18。反相器15的输出和通过保持电路18的输出的逻辑反相 而获得的信号被输入到或门17。或门17的输出被连接到Nch晶体管 16的栅极。保持电路18的输入被连接到焊盘4d，并且保持电路18的 输出被连接到功能块9。保持电路18接收反相器15的L电平输出并保 持(锁存)该输出。当从反相器15接收到的是H电平输出时，保持电 路将输入的值照原样输出(让信号通过)。功能块9接收来自保持电 路18的作为操作模式切换信号的输出。
接下来描述操作模式选择电路8b的操作。图13和图14是显示了 图12中所示操作模式选择电路8b的操作的时序图。
图13示出用于引脚5c和焊盘4d通过键合导线6d而相互键合的 情形的操作时序。通过键合导线6d而连接到引脚5c的焊盘4d的电位 (Nl)是在整个时段中(t0 t3)指示H电平的电位。
在复位信号(N2)处于H电平的时段tO tl中，反相器15的输 出(N3)处于L电平，并且保持电路18的输出(N4)被保持(在不 定值)。因此，通过保持电路18的输出的逻辑反相而获得的信号(N5) 和或门17的输出(N6)是不定值。
在tl，复位信号(N2)从H电平变成L电平。因此，保持电路 18接收反相器15的H电平输出(N3)，保持电路18的输出(N4)处 于H电平，通过保持电路18的输出的逻辑反相而获得的信号(N5)处 于L电平。或门n接收反相器15的H电平输出(N3)，该输出将或 门17的输出(N6)变成H电平。这导通Nch晶体管16，但是被键合 导线6d所键合的焊盘4d (Nl)仍然处于指示H电平的电位。
在t2，复位信号(N2)从L电平变成H电平，将反相器15的输 出(N3)从H电平变成L电平。结果，保持电路18的输出(N4)被 保持。简而言之，tl与t2之间的时段是下拉晶体管14被连接到焊盘4d的操作模式选择时段，并在t2时刻建立操作模式。例如，当H电平 操作模式切换信号要唤起到操作模式一的切换并且L电平操作模式切 换信号要唤起到操作模式二的切换时，操作模式在t2稳定在操作模式 一，并且半导体器件l从那时起开始在此模式下操作。
此外，在t2，反相器15的输出(N3)和通过保持电路18的输出 的逻辑反相而获得的信号(N5)均被变成L电平。结果，或门17的输 出(N6)变成L电平，并且Nch晶体管16被截止。换言之，焊盘4d 被键合导线6d键合到引脚5c时，下拉电阻器14在建立操作模式的t2 和随后的时段与焊盘4d断开。
在焊盘4d被键合导线6d键合的情形中，电源电位被从引脚5c供 应到焊盘4d。在这种情形中保持下拉电阻器14被连接到焊盘4d意味 着消耗电流恒定地从焊盘4d流到下拉电阻器14中。考虑到噪声电阻， 下拉电阻器14不能被设置为某个水平以上的大电阻率。简而言之，在 焊盘4d被键合导线6d键合的同时，操作模式选择电路8b可以保持观 察到的小的无功功耗。
图14示出用于引脚5c和焊盘4d没有被键合导线6d相互键合的 情形的操作时序。与图13不同，图14中的焊盘4d的电位(Nl)在整 个时段(tO t3)中不保持指示同一逻辑电平。
在复位信号(N2)处于H电平的周期t0 tl中，反相器15的输 出(N3)处于H电平，并且保持电路18的输出(N4)被保持(在不 定值)。因此，通过保持电路18的输出的逻辑反相而获得的信号(N5) 和或门17的输出(N6)是不定值。
在tl，复位信号(N2)从H电平变成L电平。因此，保持电路 18接收反相器15的H电平输出(N3)，保持电路18的输出(N4)处 于H电平，并且通过保持电路18的输出的逻辑反相而获得的信号(N5)处于L电平。或门17接收反相器15的H电平输出(N3)，该输出将 或门17的输出(N6)变成H电平。这导通Nch晶体管16，但是被键 合导线6d所键合的焊盘4d (Nl)仍然处于指示H电平的电位。
在t2，复位信号(N2)从L电平变成H电平，将反相器15的输 出(N3)从H电平变成L电平。结果，保持电路18的输出(N4)被 保持。简而言之，tl与t2之间的时段是下拉晶体管14被连接到焊盘 4d的操作模式选择时段，并在t2建立操作模式。例如，当H电平操作 模式切换信号要唤起到操作模式一的切换并且L电平操作模式切换信 号要唤起到操作模式二的切换时，操作模式在t2稳定在操作模式二， 并且半导体器件1从那时起开始在此模式下操作。
当反相器15的输出(N3)在t2从H电平变成L电平时，通过保 持电路18的输出的逻辑反相而获得的信号(N5)仍然处于H电平。因 此，或门17的输出(N6)维持在H电平并且Nch晶体管16保持导通。 换言之，焊盘4d没有被键合导线6d键合到引脚5c时，下拉电阻器14 在t2随后的时段保持被连接到焊盘4d，其中在t2建立操作模式。
在焊盘4d被键合导线6d所键合的情形中，焊盘4d处于开路状态 并引起故障。操作模式选择电路8b能够在使用下拉电阻器14的情况 下在焊盘4d没有被键合导线6d所键合时防止焊盘4d开路。但是，如 果允许从焊盘4d到保持电路18的输入的电位不稳定，则通过保持电 路18的输出的逻辑反相而获得的信号不需要到或门17的反馈通路。
以这种方式，功能块9从操作模式选择电路8b接收分别反映键合 导线6d的存在和不存在的H电平选择模式切换信号和L电平操作模式 切换信号中的一个，并激励执行与所选操作模式有关的特定功能的电 路。
如上所述，根据本发明的第一实施例，焊盘4c与操作模式选择焊盘4d相互这样定位以至从焊盘4d的中心到连接到引脚5c的焊盘4c 的中心的距离L2小于正常焊盘(即除焊盘4c和4d之外的其它焊盘) 之间的距离L1，例如从焊盘4a的中心到焊盘4b的中心的距离，其中 所述引脚5c在某些情形中连接到焊盘4d。用以这种方式沿着芯片的周 边而放置的焊盘，由焊盘的数目所确定的芯片外围的长度可以被縮减 Ll-L2。具体地，当其芯片尺寸由需要沿着芯片的周边而放置的焊盘的 数目来确定的产品将通过添加模式焊盘来满足用户的个人的要求时， 根据本发明，其中模式焊盘(焊盘4d)和被连接到的相邻焊盘(焊盘 4c)的相互距离为L2，其中所述引脚在某些情形中被连接到模式焊盘， 芯片在面积上小于在那些焊盘以距离Ll而间隔放置的情形。
从一个正常焊盘的中心到另一个正常焊盘的中心的距离，对于本 发明的第一实施例中的所有正常焊盘所述距离为Ll，其不一定是统一 的。如果正常焊盘的中心之间的距离至少大于距离L1时，则其可以改 变并且不引起松散连接。
图2和其它图中没有明确地限定从焊盘4b的中心到焊盘4c的中 心的距离，和从焊盘4d的中心到焊盘4e的中心的距离。但是，被连接 到那些焊盘的键合导线6之间的接触引起问题，因此，焊盘4b至4e 需要以等于距离L1的距离而间隔开。
如图2和其它图中所示，在本发明的第一实施例中被连接到引脚 5c的焊盘4是焊盘4c和4d，但不限于这种组合。此外，虽然第一实施 例示出其中焊盘4c和悍盘4d在与芯片2的一边(图2的H1)平行的 方向上对齐的示例，其中在所述芯片2的一边的旁边放置有引脚5c， 但焊盘4c和焊盘4d不限于这种布置。在不脱离本发明的精神的情况下 可以想出各种修改示例。将参照图15至24来描述代表性修改示例。
图15示出焊盘4c和焊盘4d被布置为锯齿形排列的情形。图15 中的焊盘4d比焊盘4c更接近芯片的中心区域。在这种情形下，从焊盘4c的中心到焊盘4d的中心的距离甚至可以比在例如图2中縮小更多。 用如图15中所布置的焊盘，由焊盘的数目所确定的芯片外围的长度可 以因此甚至比如图2中那样布置焊盘时更短。图15中的焊盘布置可以 被颠倒使得焊盘4c比焊盘4d更接近于芯片的中心区域。在与其旁边放 置有引脚5c的芯片2的一边(图15中的H1)平行的方向上(与图15 中所示的芯片的侧边H2垂直的方向)，从焊盘4c的中心到焊盘4d的 中心的距离可以是L2。
图16示出焊盘4c和焊盘4d在与旁边放置有引脚5c的芯片2的 一边(图16中的Hl)垂直的方向上相互准确地齐平、从而形成两行 的情形。当只考虑在与其旁边放置有引脚5c的芯片2的一边(图16 中的H1)平行的方向上的分量时，如图16中所示，L2 = 0。因此，如 果距离L2满足0《L2〈L1，则其足够了。由于图16中所示的焊盘布置 将L2设置为0，图16中由焊盘的数目所确定的芯片外围的长度甚至可 以比在图15中更短。
图17示出安装了两个焊盘4d以便被键合到引脚5c的情形。在图 17中，距离L2被设置为从焊盘4c的中心到一个焊盘4d的中心的距离 和从这个焊盘4d的中心到另一个焊盘4d的中心的距离。用两个焊盘 4d (模式焊盘)，可以从最多四个不同的操作模式中进行选择。焊盘 4d的数目可以是三个或更多，而且焊盘4d可以不以图17的锯齿形型 式来布置。
图18示出焊盘4d (模式焊盘)位于芯片2的多个点处的示例。 图18中的焊盘4d存在于被虚线环绕的区域B和C中。区域B包含被 键合(或者，在某些情形中被键合，在其它情形中不被键合)到引脚 5c的焊盘4c和焊盘4d。区域C包含被键合(或者，在某些情形中被 键合，在其它情形中不被键合)到引脚5b的焊盘4b和(两个)焊盘 4d。当安装多个模式焊盘时，可以如在本示例中一样，将模式焊盘单 独地键合到不同的引脚。包含一个模式焊盘(焊盘4d)的区域B提供两个操作模式选项。另一方面，包含两个模式焊盘(焊盘4d)的区域
C提供四个操作模式选项。因此，在图18的示例中，可以从总共六个 不同的操作模式中进行选择。
在区域B中，从焊盘4c的中心到焊盘4d的中心的距离L2在与其 旁边放置有引脚5c的芯片2的一边(图18中的H1)平行的方向上。 在区域C中，从焊盘4b的中心到焊盘4d的中心的距离L2在与其旁边 放置有引脚5b的芯片2的一边(图18中的H2)平行的方向上。因此， 根据焊盘4被放置在芯片2的哪部分，距离L2的方向被改变，所述方 向为与其旁边放置有引脚5的芯片2的一边平行的方向，所述引脚5 被键合导线键合到焊盘4， g卩，与放置有焊盘4c或焊盘4d的芯片周边 的一边平行的方向。在图18中，包含在区域B中的引脚和焊盘位于 Hl的旁边，包含在区域C中的引脚和焊盘位于H2的旁边。
在某些情形中被连接到区域C中的模式焊盘(焊盘4d)的引脚是 用于传递输出/输出信号的引脚5b，而不是用于供应电源电位的引脚 5c。虽然上述说明采用引脚5c作为在某些情形中被连接到模式焊盘(焊 盘4d)的引脚，但本发明不限于此。
在用于传递输入/输出信号的引脚5b是在某些情形中被连接到模 式焊盘(焊盘4d)的引脚的情形中，必须注意来自引脚5b的信号输入 的逻辑电平的变化。具体地，需要预先确定将操作模式选为处于H电 平还是L电平。'在要将操作模式选为处于H电平的情形中，操作模式 选择电路8可以具有与对于引脚被连接到电源焊盘(焊盘4c)的情形 相同的结构(图11和12)，而不引起问题。另一方面，在要将操作模 式选为处于L电平的情形中，需要诸如用上拉电阻器来代替图11和图 12的下拉电阻器14和使电路操作的逻辑反相的修改。
在以上说明中，引脚5b起到输入端子的作用，换言之，包含在区 域C中的焊盘4b (信号焊盘)在选择操作模式时起到输入端子的作用。替换地，焊盘4b还可以在操作模式选择中起到输出端子的作用。这是 通过这样构造半导体器件1以至将指示给定逻辑电平的信号从内部电
路7输出到焊盘4b来实现的。除引脚5b之外，引脚5a或引脚5d可以 是在某些情形中被连接到焊盘模式(焊盘4d)的引脚。
图19示出被连接(或者，在某些情形中被连接，在其它情形中不 被连接)到引脚5c的某些焊盘4c和4d在尺寸上更小的情形。在图19 中，焊盘4c和焊盘4d中的一个在尺寸上比称为正常焊盘的其它焊盘(例 如图19的焊盘4b)小。另一个焊盘4d与称为正常焊盘的另外的焊盘 尺寸相同。如图19中所示，焊盘4c和两个焊盘4可以被布置为锯齿形 排列。
图20示出采用了 Y形引脚以便将模式焊盘(焊盘4d)放置在芯 片2的拐角中的情形。虽然上述说明中的引脚5都具有直线形状并且 相互以规则间隔而布置，但也可以采用如图20中所示的Y形引脚。在 图20中，Y形引脚5c被这样放置以至Y的两臂与在芯片的拐角中相 遇的芯片的两边对齐。因此，被键合到Y形引脚5c的焊盘4c和在某 些情形中被键合到Y形引脚5c的焊盘4d被沿着芯片2的周边的两个 不同边(构成拐角的芯片2的两边)来放置。在这种情形中的焊盘4c 和焊盘4d分别在与芯片2的两边中的一个，即与图20中的侧边Hl平 行的方向上和在与芯片2的两边中的另一个，即与图20中的侧边H2 平行的方向上以距离L2而间隔开。当焊盘4c和焊盘4d如在本示例中 一样被放置在芯片2的拐角中时，认为焊盘4c和焊盘4d被沿着芯片的 周边而放置以便单独地面向该拐角的两边。
图21和22示出将本发明应用于导线连接型球栅阵列(BGA)封 装的情形。图21是从上方看的芯片2的平面图，图22是沿图21的线 D-D'截取的断面图。虽然上述说明中的外部端子是引脚，但是如图21 和22中所示，布置在印刷板19上的导体图形(conductor pattern)可 以充当外部端子。如图21和22所示，半导体器件l被构造成印刷电路19的一半被 铸模树脂3覆盖以便覆盖被安装到印刷电路板19上的芯片2。导体图 形20被布置在印刷板19上，并被键合导线6键合到在芯片2上的焊 盘4。与操作模式选择有关的焊盘4c和焊盘4d被连接到导电图形20c。 导体图形20通过印刷配线线路21被连接到焊球22。
图23和24示出将本发明应用于倒装芯片连接型BGA封装的情 形。图23是单独地示出芯片2和印刷板19 (加凸块23)的平面图， 图24是沿着图23的线E-E'截取的断面图。请注意，图23中所示的芯 片2和印刷板19通过凸块23而被粘贴在一起使得芯片2的E和E'分 别与印刷板19的E和E，重合。虽然在上述说明中的外部端子(引脚5、 导体图形20)和内部端子(焊盘4)被键合导线6相互键合，但是如 图23和24所示，可以采用除导线之外的措施来将内部端子和外部端 子相互连接。
如图23和24所示，芯片2被作为倒装芯片而安装到印刷板19以 便构造半导体器件1。凸块23被在芯片2上形成的焊盘4和在印刷板 19上形成的导体图形20夹在中间，并电气地连接焊盘4和导体图形 20。铸模树脂3被填充在芯片2与印刷板19之间。导体图形20通过 印刷配线线路21被连接到焊球22。
如图23和24所示，焊盘4c被凸块23a连接到导体图形20c。作 为模式焊盘的焊盘4d被凸块23b连接到导体图形20c。换言之，凸块 23b在外部端子被键合到焊盘4d时存在，并在没有外部端子被键合到 焊盘4d时不存在。可以基于凸块23b的存在或不存在来选择操作模式。 用相互距离L2的焊盘4c和焊盘4d，凸块23b存在时可以与凸块23a 接触。但是，凸块23a与23b之间的接触不会引起问题。
虽然上面已经参照本发明的几个优选实施例对其进行了描述，但本领域的技术人员将意识到那些实施例仅仅是为了说明本发明而提供 的，并且不应依赖于它们来限制性地解释权利要求。
权利要求
1.一种半导体器件，包括衬底；第一内部端子、第二内部端子、第三内部端子、以及第四内部端子，所述第一内部端子、第二内部端子、第三内部端子、以及第四内部端子沿着所述衬底的周边放置；电路，所述电路在所述衬底上形成并耦合到所述第一内部端子；第一外部端子，所述第一外部端子耦合到所述第二内部端子；第二外部端子，所述第二外部端子耦合到所述第三内部端子；以及第三外部端子，所述第三外部端子耦合到所述第四内部端子并放置在所述第二外部端子所在的所述衬底的一边的旁边，其中，所述电路输出指示所述第一内部端子与所述第一外部端子之间的连接状态的信号，其中，在与其旁边放置有所述第一外部端子的所述衬底的一边平行的方向上，所述第一内部端子与所述第二内部端子的中心之间的距离是L1，其中，在与其旁边放置有所述第二外部端子和所述第三外部端子的所述衬底的所述一边平行的方向上，所述第三内部端子与所述第四内部端子的中心之间的距离是L2，以及其中，所述距离L1小于所述距离L2。
2. 如权利要求l所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子、所述第二内部端子、所述第三内部端 子、以及所述第四内部端子每个均包含焊盘，其中，在与其旁边放置有所述第一外部端子的所述衬底的所述一边平行的所述方向上，所述第一内部端子和所述第二内部端子的所述 焊盘每个均具有宽度Wl，其中，在与其旁边放置有所述第二外部端子和所述第三外部端子的所述衬底的所述一边平行的所述方向上，所述第三内部端子和所述第四内部端子的所述焊盘每个均具有宽度W2，其中，在与其旁边放置有所述第一外部端子的所述衬底的所述一 边平行的所述方向上，从所述第一内部端子的焊盘末端到所述第二内部端子的相邻焊盘末端的距离是D1，其中，在与其旁边放置有所述第二外部端子和所述第三外部端子的所述衬底的所述一边平行的所述方向上，从所述第三内部端子的焊 盘末端到所述第四内部端子的相邻焊盘末端的距离是D2，以及其中，当所述宽度W1等于所述宽度W2时，所述距离D1小于所 述距离D2。
3. 如权利要求l所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子、所述第二内部端子、所述第三内部端 子、以及所述第四内部端子每个均包含焊盘，其中，在与其旁边放置有所述第一外部端子的所述衬底的所述一边平行的所述方向上，所述第一内部端子和所述第二内部端子的所述 焊盘每个均具有宽度Wl，其中，在与其旁边放置有所述第二外部端子和所述第三外部端子的所述衬底的所述一边平行的所述方向上，所述第三内部端子和所述 第四内部端子的所述焊盘每个均具有宽度W2，其中，在与其旁边放置有所述第一外部端子的所述衬底的所述一 边平行的所述方向上，从所述第一内部端子的焊盘末端到所述第二内 部端子的相邻焊盘末端的距离是Dl，其中，在与其旁边放置有所述第二外部端子和所述第三外部端子的所述衬底的所述一边平行的所述方向上，从所述第三内部端子的焊 盘末端到所述第四内部端子的相邻焊盘末端的距离是D2，以及其中，当所述距离D1等于所述距离D2时，所述宽度W1小于所 述宽度W2。
4. 如权利要求l所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子和所述第二内部端子被布置为在与其旁边放置有所述第一外部端子的所 述衬底的所述一边垂直的方向上形成两行。
5. 如权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子和所述第二内部端子被布置为锯齿形排列。
6. 如权利要求1所述的半导体器件，进一步包括在所述衬底上形 成并耦合到所述电路的第五内部端子，其中，所述电路输出指示所述第五内部端子与所述第一外部端子 之间的连接状态的信号，其中，在与其旁边放置有所述第一外部端子的所述衬底的所述一 边平行的所述方向上，所述第一内部端子与所述第五内部端子的中心 之间的距离和所述第二内部端子与所述第五内部端子的中心之间的距 离中的一个是L3，以及其中，所述距离L3小于所述距离L2。
7. 如权利要求l所述的半导体器件，进一步包括 第四外部端子；.第五内部端子，所述第五内部端子在所述衬底上形成并耦合到所 述电路；以及第六内部端子，所述第六内部端子在所述衬底上形成并耦合到所 述第四外部端子，其中，所述电路输出指示所述第五内部端子与所述第四外部端子 之间的连接状态的信号，其中，在与其旁边放置有所述第四外部端子的所述衬底的一边平行的方向上，所述第五内部端子与所述第六内部端子的中心之间的距 离是L3，以及其中，所述距离L3小于所述距离L2。
8. 如权利要求l所述的半导体器件，其中，当所述第一内部端子和所述第二内部端子被放置在所述衬底的顶面的拐角中时，对于形成 所述拐角的所述衬底的两个边中的每一个，满足所述距离L1小于所述距离L2的关系。
9. 如权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一外部端子包括被第一导线耦合到所述第二内部端 子的第一引线框，其中，所述第二外部端子包括被第二导线耦合到所述第三内部端 子的第二引线框，以及其中，所述第三外部端子包括被第三导线耦合到所述第四内部端 子的第三引线框。
10. 如权利要求1所述的半导体器件， 其中，所述衬底是第一衬底，其中，所述半导体器件进一步包括第二衬底，其中，所述第一衬底被放置在所述第二衬底的顶部上，其中，所述第一外部端子在所述第二衬底上形成并且包括被第一导线耦合到所述第二内部端子的第一导体图形，其中，所述第二外部端子在所述第二衬底上形成并且包括被第二导线耦合到所述第三内部端子的第二导体图形，以及其中，所述第三外部端子在所述第二衬底上形成并且包括被第三导线耦合到所述第四内部端子的第三导体图形。
11. 如权利要求1所述的半导体器件， 其中，所述衬底是第一衬底，其中，所述半导体器件进一步包括第二衬底， 其中，所述第一衬底通过倒装芯片连接被连接到所述第二衬底， 其中，所述第一外部端子在所述第二衬底上形成并且包括被第一 凸块耦合到所述第二内部端子的第一导体图形，其中，所述第二外部端子在所述第二衬底上形成并且包括被第二凸块耦合到所述第三内部端子的第二导体图形，以及其中，所述第三外部端子在所述第二衬底上形成并且包括被第三 凸块耦合到所述第四内部端子的第三导体图形。
12. —种半导体器件，包括 衬底；第一内部端子、第二内部端子、第三内部端子、以及第四内部端 子，所述第一内部端子、第二内部端子、第三内部端子、以及第四内 部端子沿着所述衬底的周边放置；以及电路，所述电路在所述衬底上形成并耦合到所述第一内部端子； 其中，所述第一内部端子和所述第二内部端子可连接到第一外部 端子，其中，所述第三内部端子可连接到第二外部端子， 其中，所述第四内部端子可连接到第三外部端子， 其中，所述电路输出指示所述第一内部端子与所述第一外部端子之间的连接状态的信号，其中，在与放置有所述第一内部端子和所述第二内部端子中的一个的所述衬底的周边的一边平行的方向上，所述第一内部端子与所述第二内部端子的中心之间的距离是L1，其中，在与放置有所述第三内部端子和所述第四内部端子的所述衬底的周边的一边平行的方向上，所述第三内部端子与所述第四内部端子的中心之间的距离是L2，以及其中，所述距离L1小于所述距离L2。
13. 如权利要求12所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子、所述第二内部端子、所述第三内部端 子、以及所述第四内部端子每个均包含焊盘，其中，在与放置有所述第一内部端子和所述第二内部端子中的一 个的所述衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，所述第一内部端 子和所述第二内部端子的所述焊盘每个均具有宽度Wl，其中，在与放置有所述第三内部端子和所述第四内部端子的所述 衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，所述第三内部端子和所述 第四内部端子的所述焊盘每个均具有宽度W2，其中，在与放置有所述第一外部端子和所述第二外部端子中的一 个的所述衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，从所述第一内部端子的焊盘末端到所述第二内部端子的相邻焊盘末端的距离是Dl，其中，在与放置有所述第三和第四外部端子的所述衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，从所述第三内部端子的焊盘末端到所述第四内部端子的相邻焊盘末端的距离是D2，以及其中，当所述宽度W1等于所述宽度W2时，所述距离D1小于所述距离D2。
14.如权利要求12所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子、所述第二内部端子、所述第三内部端 子、以及所述第四内部端子每个均包含焊盘，其中，在与放置有所述第一内部端子和所述第二内部端子中的一 个的所述衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，所述第一内部端 子和所述第二内部端子的所述焊盘每个均具有宽度Wl，其中，在与放置有所述第三内部端子和所述第四内部端子的所述 衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，所述第三内部端子和所述 第四内部端子的所述焊盘每个均具有宽度W2，其中，在与放置有所述第一外部端子和所述第二外部端子中的一 个的所述衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，从所述第一内部 端子的焊盘末端到所述第二内部端子的相邻焊盘末端的距离是Dl，其中，在与放置有所述第三和第四外部端子的所述衬底的周边的 所述一边平行的所述方向上，从所述第三内部端子的焊盘末端到所述 第四内部端子的相邻焊盘末端的距离是D2，以及其中，当所述距离D1等于所述距离D2时，所述宽度W1小于所 述宽度W2。
15. 如权利要求12所述的半导体器件，其中，在与放置有所述第 一内部端子和所述第二内部端子中的一个的所述衬底的周边的所述一 边垂直的方向上，所述第一内部端子和所述第二内部端子被布置为形 成两行。
16. 如权利要求15所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子 和所述第二内部端子被布置为锯齿形排列。
17. 如权利要求12所述的半导体器件，进一步包括在所述衬底上 形成并且可连接到所述第一外部端子的第五内部端子，其中，所述电路输出指示所述第五内部端子与所述第一外部端子 之间的连接状态的信号，其中，在与放置有所述第一内部端子和所述第二内部端子中的一 个的所述衬底的周边的所述一边平行的所述方向上，所述第一内部端 子与所述第五内部端子的中心之间的距离和所述第二内部端子与所述 第五内部端子的中心之间的距离中的一个是L3，以及其中，所述距离L3小于所述距离L2。
18. 如权利要求12所述的半导体器件，进一步包括 第五内部端子，所述第五内部端子在所述衬底上形成并且可连接到第四外部端子；以及第六内部端子，所述第六内部端子在所述衬底上形成并且可连接 到所述第四外部端子，其中，所述电路输出指示所述第五内部端子与所述第四外部端子 之间的连接状态的信号，其中，在与放置有所述第五内部端子和所述第六内部端子中的一 个的所述衬底的周边的一边平行的方向上，所述第五内部端子与所述 第六内部端子的中心之间的距离是L3，以及其中，所述距离L3小于所述距离L2。
19.如权利要求12所述的半导体器件，其中，所述第一内部端子 和所述第二内部端子被放置在所述衬底的顶面的拐角中时，对于形成所述拐角的所述衬底的两个边中的每一个，满足所述距离L1小于所述 距离L2的关系。
全文摘要
一种能够切换操作模式的半导体器件，包括沿着衬底的周边放置的第一至第四内部端子、耦合到第一内部端子的电路、耦合到第二内部端子的第一外部端子、耦合到第三内部端子的第二外部端子及耦合到第四内部端子的第三外部端子。该电路输出指示第一内部端子与第一外部端子之间的连接状态的信号。在与其旁边放置有第一外部端子的衬底的一边平行的方向上，第一和第二内部端子的中心之间的距离是L1。在与其旁边放置有第二和第三外部端子的衬底的一边平行的方向上，第三和第四内部端子的中心之间的距离是L2。距离L1小于距离L2。用该结构，与所有内部端子以距离L1间隔开的情形相比，由内部端子的数目确定的衬底外围的长度缩小了L2-L1。结果，可缩小衬底的面积。
文档编号H01L23/525GK101552257SQ20081021493
公开日2009年10月7日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年3月31日
发明者福田浩昌 申请人:恩益禧电子股份有限公司