[发明专利]具有偏移裸片叠层的多芯片封装及其制造方法

说明书

相关申请

本申请要求美国临时申请No.61/315,111的优先权，其全部内容通用引用包含在本发明中。

技术领域

本发明总地涉及半导体存储器件。

背景技术

半导体集成电路芯片（例如便携式闪存卡）已普遍用于数据存储。这些设备的使用者总期望数据存储容量能不断增长，并且制造者力求以低成本方式提供较大的存储容量，同时保持标准的封装尺寸，以确保与现有电子器件的兼容性。

已知通过在单个封装中堆叠多个半导体裸片（所谓的“多芯片封装”，MCP）能提高单个封装中的存储密度。相对于单个裸片（die），裸片数量的增多会相应地提高存储容量。参见图1，MCP 100由四个NAND闪存裸片102构成。应理解，该方法可等同应用到其他类型的存储设备中。每个裸片102具有焊盘104，该焊盘104经焊线106电连接至共同的基底108。尽管所示的裸片102在其相对的两侧均具有焊盘，但是应理解，每个裸片102可替代地具有不同布置方式的焊盘104，例如可以布置在单侧上，或布置在相邻的两侧上，或任一其他布置方式。基底108在其相对一侧上提供其他从焊线106到焊料球110的电连接，从而形成用于连接至外部设备（未示出）的球栅阵列（BGA）。插入物112位于每对相邻的裸片102之间，以在二者之间提供足够的间隙以允许焊线106接附至焊盘104。该结构的缺点是，插入物112的厚度限制了在尺寸固定的封装中可被堆叠的裸片102的数量，由此限制了MCP 100的总存储容量。另外，因为每个裸片102悬盖于下面裸片102的焊盘104之上，所以用于每个裸片102的焊线106必须在堆叠下一个裸片102之前进行接附，这样将导致制造步骤的增加，以及在组装时耗时又费力。

图2示出了另一种方法。MCP 200由四个NAND闪存裸片202构成，每个NAND闪存裸片202沿一侧具有焊盘204。可替代地，还可以采用具有沿相邻的两侧布置的焊盘204的裸片202，如下面将详细讨论的。裸片202在横向上彼此偏移以暴露出每个裸片202的焊盘204。在该结构中，所有的裸片202均可在一单独的步骤中堆叠，然后可在一单独的步骤中利用焊线机（未示出）接附所有的焊线206。该结构不需要插入物来提供到焊盘204的通道，这样在结构上更紧凑。但是，该结构的缺点在于，用于所有裸片202的所有焊线206必须沿裸片202的同一侧接附，并且都接附至基底208的同一表面。所产生的高互连密度可能是拥挤的并且呈现逻辑阻碍，尤其是在诸如HLNAND^TM闪存设备之类的设备中，其中每个裸片202都需要在基底208上有单独的互连迹线。尽管可以通过在基底208上提供另外的互连层来克服上述问题，但这将提高制造成本。

图3中示出了另一种方法。MCP 300由交错布置的四个NAND闪存裸片302A、302B、302C、302D构成。裸片302A、302C具有沿左侧取向的焊盘304，裸片302B、302D具有沿右侧取向的焊盘304。在相邻的裸片302之间的横向偏移暴露出焊盘304，裸片302的厚度提供了用以连接焊线306的足够的间隙。例如，裸片302B在裸片302A和裸片302C之间提供了足够的间隙以连接焊线306至裸片302A的焊盘304。因此，通过交替焊盘304的取向减轻了基底308的互连拥挤问题，从而允许一半的互连线置于叠层的任一侧上。然而，这种结构的缺陷在于，焊线306不能在一单独的制造步骤中都被接附，因为裸片302C和302D分别悬出并阻挡了到裸片302A和302B的焊盘304的通道。另外，裸片302B和302C的厚度必须提供足够的间隙以使焊线306分别连接至裸片302A和302B。该间隙一般要求为100微米的量级。尽管可以制造出更薄的裸片302，但用在这种结构中形成不了间隙，因此不能使用它们来减少叠层的总高度，从而限制了在尺寸固定的封装中可被堆叠的裸片302的数量。其结果是，MCP 300的总存储容量也受到限制，而且也无法通过降低裸片302的厚度来进一步提高总存储容量。