JP2009070967A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit with a plurality of chips laminated and capable of supplying a uniform power supply. <P>SOLUTION: A first semiconductor integrated circuit chip and a second semiconductor integrated circuit chip are laminated and mutually connected by an inter-chip connection electrode. A core power supply voltage is supplied to a core circuit formed in the first semiconductor integrated circuit chip through the core power terminal of the second semiconductor integrated circuit chip and the inter-chip connection electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1の半導体集積回路チップと第2の半導体集積回路チップとが、互いに積層され、チップ間接続電極を介して電気的に接続された半導体集積回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which a first semiconductor integrated circuit chip and a second semiconductor integrated circuit chip are stacked on each other and are electrically connected via inter-chip connection electrodes.

半導体集積回路装置には、半導体集積回路チップと、その半導体集積回路チップを格納する半導体パッケージとが備えられている。   A semiconductor integrated circuit device includes a semiconductor integrated circuit chip and a semiconductor package for storing the semiconductor integrated circuit chip.

半導体集積回路チップ上には、論理回路で構成されてなるコア領域と、入出力バッファと、入出力用および電源用のパッド電極で構成されてなる入出力パッド領域が存在する。一般に、入出力パッド領域は、半導体パッケージに備えられたリードフレームや回路基板(インターポーザ基板)とのボンディングによる接続の容易性の観点から、半導体集積回路チップの外周に配置される。   On the semiconductor integrated circuit chip, there are a core region formed by a logic circuit, an input / output buffer, and an input / output pad region formed by input / output and power supply pad electrodes. In general, the input / output pad region is arranged on the outer periphery of the semiconductor integrated circuit chip from the viewpoint of easy connection by bonding with a lead frame or a circuit board (interposer substrate) provided in the semiconductor package.

また、論理回路と入出力バッファ回路とでは、動作する電源電圧が異なるため、両者を同一の半導体集積回路チップに形成すると、コストアップにつながるという問題がある。   In addition, since the operating power supply voltage is different between the logic circuit and the input / output buffer circuit, there is a problem that if both are formed on the same semiconductor integrated circuit chip, the cost increases.

そこで、一方の半導体集積回路チップに低電源電圧で動作する論理回路を備えるとともに、他方の半導体集積回路チップに高電源電圧で動作する入出力回路,静電保護回路,パッド電極を備え、これらの半導体集積回路チップを貼り合わせた半導体集積回路が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−129881号公報
Therefore, one semiconductor integrated circuit chip includes a logic circuit that operates at a low power supply voltage, and the other semiconductor integrated circuit chip includes an input / output circuit that operates at a high power supply voltage, an electrostatic protection circuit, and a pad electrode. A semiconductor integrated circuit in which a semiconductor integrated circuit chip is bonded is proposed (for example, see Patent Document 1).
JP 2005-129881 A

近年、半導体集積回路の益々の高集積度化および多機能化に伴い、半導体集積回路チップのサイズは大きくなる傾向にある。半導体集積回路チップのサイズが大きくなると、半導体集積回路チップの外周に配置された電源用パッドから、その半導体集積回路チップの中心部に配置されたコア回路に電源電圧を供給した場合、供給される電圧が低下するという問題が発生する。   In recent years, the size of semiconductor integrated circuit chips tends to increase as the degree of integration and multifunction of semiconductor integrated circuits increase. When the size of the semiconductor integrated circuit chip is increased, the power supply voltage is supplied from the power supply pad disposed on the outer periphery of the semiconductor integrated circuit chip to the core circuit disposed in the center of the semiconductor integrated circuit chip. The problem is that the voltage drops.

上述した特許文献1には、この問題に対する対策については言及されていない。   Patent Document 1 mentioned above does not mention measures against this problem.

本発明は、上記事情に鑑み、半導体集積回路チップへの均一な電源供給が可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit capable of uniformly supplying power to a semiconductor integrated circuit chip.

上記目的を達成する本発明の半導体集積回路は、第1の半導体集積回路チップと第2の半導体集積回路チップが互いに積層され、チップ間接続電極を介して電気的に接続されてなる半導体集積回路において、
上記第1の半導体集積回路チップには、複数の入力端子および複数の出力端子を有しコア電源電圧の供給を受けて動作するコア回路が形成され、
上記第2の半導体集積回路チップには、上記コア電源電圧よりも高いバッファ電源電圧の供給を受けて動作し、上記半導体集積回路の外部から入力された信号を上記コア回路の対応する入力端子に供給する入力バッファと、上記バッファ電源電圧の供給を受けて動作し、上記コア回路の対応する出力端子から出力された信号を上記半導体集積回路の外部に出力する出力バッファと、上記半導体集積回路の外部から上記コア電源電圧の供給を受けるコア電源端子とが形成され、
上記コア電源電圧が、上記コア回路に、上記コア電源端子および上記チップ間接続電極を介して供給されることを特徴とする。
The semiconductor integrated circuit of the present invention that achieves the above object is a semiconductor integrated circuit in which a first semiconductor integrated circuit chip and a second semiconductor integrated circuit chip are laminated together and electrically connected via an inter-chip connection electrode. In
In the first semiconductor integrated circuit chip, a core circuit having a plurality of input terminals and a plurality of output terminals and operating upon supply of a core power supply voltage is formed,
The second semiconductor integrated circuit chip operates by receiving a buffer power supply voltage higher than the core power supply voltage, and a signal input from the outside of the semiconductor integrated circuit is applied to a corresponding input terminal of the core circuit. An input buffer to be supplied; an output buffer that operates in response to supply of the buffer power supply voltage; and outputs a signal output from a corresponding output terminal of the core circuit to the outside of the semiconductor integrated circuit; and A core power supply terminal for receiving the supply of the core power supply voltage from the outside is formed;
The core power supply voltage is supplied to the core circuit through the core power supply terminal and the inter-chip connection electrode.

本発明の半導体集積回路は、外部から供給されるコア電源電圧を、第2の半導体集積回路チップに形成されたコア電源端子、およびチップ間接続電極を介して、第1の半導体集積回路チップに形成されたコア回路に供給する構成である。従って、従来の、半導体集積回路チップの外周に配置された電源パッドから、その半導体集積回路チップの中心部に配置されたコア回路に電源を供給する技術と比較し、コア回路へのコア電源電圧供給の均一性を高めることが可能である。   In the semiconductor integrated circuit of the present invention, the core power supply voltage supplied from the outside is applied to the first semiconductor integrated circuit chip via the core power supply terminal formed on the second semiconductor integrated circuit chip and the inter-chip connection electrode. It is the structure which supplies to the formed core circuit. Therefore, the core power supply voltage to the core circuit is compared with the conventional technique of supplying power from the power supply pad arranged on the outer periphery of the semiconductor integrated circuit chip to the core circuit arranged at the center of the semiconductor integrated circuit chip. It is possible to increase the uniformity of the supply.

ここで、上記第2の半導体集積回路チップには、上記コア回路の入力端子に入力される信号、もしくは、出力端子から出力される信号と、上記入力バッファから出力される信号、もしくは、出力バッファに入力される信号との間で信号レベルを変換するレベルシフタが形成されていることが好ましい。   Here, the second semiconductor integrated circuit chip includes a signal input to the input terminal of the core circuit, a signal output from the output terminal, a signal output from the input buffer, or an output buffer. It is preferable that a level shifter for converting the signal level with the signal input to is formed.

また、上記第1の半導体集積回路チップには、上記コア回路に上記コア電源電圧を供給するメッシュ状の電源配線が形成され、上記メッシュ状の電源配線に、該第1の半導体集積回路チップの周辺部および中央部の両方において、対応する上記コア電源端子および上記チップ間接続電極を介して上記コア電源電圧が供給されることが好ましい。   The first semiconductor integrated circuit chip is provided with mesh-shaped power supply wiring for supplying the core power supply voltage to the core circuit, and the mesh-shaped power supply wiring is provided with the first semiconductor integrated circuit chip. It is preferable that the core power supply voltage is supplied through the corresponding core power supply terminal and the inter-chip connection electrode in both the peripheral portion and the central portion.

このように、第1の半導体集積回路チップの周辺部および中央部の両方においてチップ間接続電極を介してコア電源電圧を供給すると、コア回路にさらに均一にコア電源電圧を供給することができる。   As described above, when the core power supply voltage is supplied via the inter-chip connection electrodes in both the peripheral portion and the central portion of the first semiconductor integrated circuit chip, the core power supply voltage can be supplied more uniformly to the core circuit.

さらに、上記第2の半導体集積回路チップには、上記出力バッファを形成可能なトランジスタと上記入力バッファを形成可能なトランジスタと上記コア電源端子を形成可能な端子領域とを含む入出力バッファセルが、複数、規則的に配列され、該複数のそれぞれの一部の入出力バッファセルに、上記入力バッファ、上記出力バッファ、および、上記コア電源端子が形成されるものであることが好ましい。   Further, the second semiconductor integrated circuit chip includes an input / output buffer cell including a transistor capable of forming the output buffer, a transistor capable of forming the input buffer, and a terminal region capable of forming the core power supply terminal. It is preferable that the input buffer, the output buffer, and the core power supply terminal are formed in a plurality of regularly arranged input / output buffer cells.

このようにすると、第2の半導体集積回路チップの設計が容易である。   This makes it easy to design the second semiconductor integrated circuit chip.

本発明によれば、半導体集積回路チップへの均一な電源供給が可能な半導体集積回路を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit capable of uniformly supplying power to a semiconductor integrated circuit chip.

以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態の半導体集積回路の断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit according to an embodiment of the present invention.

この半導体集積回路1では、第1の半導体集積回路チップ10と、第2の半導体集積回路チップ20とが積層されている。そして、この積層された半導体集積回路チップが、BGAパッケージに格納されている。すなわち、第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20とが積層された積層チップが、パッケージの端子となる半田ボール31が裏面側に設けられたインターポーザ基板30と積層され、このインターポーザ基板に電気的に接続されている。   In the semiconductor integrated circuit 1, a first semiconductor integrated circuit chip 10 and a second semiconductor integrated circuit chip 20 are stacked. The stacked semiconductor integrated circuit chips are stored in a BGA package. That is, a laminated chip in which the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the second semiconductor integrated circuit chip 20 are laminated is laminated with an interposer substrate 30 provided with solder balls 31 that serve as terminals of the package, The interposer substrate is electrically connected.

第1の半導体集積回路チップ10は、半導体基板13の表面側に、コア回路層11および配線層12を有する。コア回路層11には多数のトランジスタ(図示しない)が形成されている。このトランジスタが、配線層12に形成された配線によって互いに接続されることにより、様々な論理機能を有するコア回路が形成されている。また、基板13内には貫通電極14が形成され、これによって、第2の半導体集積回路チップ20との電気的な接続がなされている。すなわち、図1に示された実施形態では、貫通電極14が、第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20とを電気的に接続する、チップ間接続電極として機能する。   The first semiconductor integrated circuit chip 10 has a core circuit layer 11 and a wiring layer 12 on the surface side of the semiconductor substrate 13. A large number of transistors (not shown) are formed in the core circuit layer 11. The transistors are connected to each other by a wiring formed in the wiring layer 12 to form a core circuit having various logic functions. Further, a through electrode 14 is formed in the substrate 13, and thereby an electrical connection with the second semiconductor integrated circuit chip 20 is made. That is, in the embodiment shown in FIG. 1, the through electrode 14 functions as an inter-chip connection electrode that electrically connects the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the second semiconductor integrated circuit chip 20.

第2の半導体集積回路チップ20は、半導体基板23の表面側に、バッファ回路層21および配線層22を有する。バッファ回路層21には多数のトランジスタ(図示しない)が形成されている。そして、このトランジスタが、配線層22に形成された配線(図示しない)で互いに接続されることによって、入出力バッファ(入力バッファ、および、出力バッファ)が形成されている。また、基板23内には、貫通電極24が形成されている。貫通電極24は、積層された半導体集積回路チップを、BGAパッケージを構成するインターポーザ基板30に接続するために利用されている。すなわち、貫通電極24は、積層された半導体集積回路チップをパッケージに接続するパッケージ接続電極として機能する。   The second semiconductor integrated circuit chip 20 has a buffer circuit layer 21 and a wiring layer 22 on the surface side of the semiconductor substrate 23. A number of transistors (not shown) are formed in the buffer circuit layer 21. The transistors are connected to each other by a wiring (not shown) formed in the wiring layer 22 to form an input / output buffer (an input buffer and an output buffer). A through electrode 24 is formed in the substrate 23. The through electrode 24 is used to connect the stacked semiconductor integrated circuit chips to the interposer substrate 30 constituting the BGA package. That is, the through electrode 24 functions as a package connection electrode that connects the stacked semiconductor integrated circuit chips to the package.

図2は、半導体集積回路1の外部から入力された信号が、第2の半導体集積回路チップ20に形成された入力バッファを介して第1の半導体集積回路チップ10に形成されたコア回路に入力される経路、および、コア回路から出力された信号が、第2の半導体集積回路チップ20に形成された出力バッファを介して半導体集積回路1の外部に出力される経路を模式的に示す図である。図2には、また、コア回路および入出力バッファ(入力バッファおよび出力バッファ)に電源電圧を供給する経路も示した。   In FIG. 2, a signal input from the outside of the semiconductor integrated circuit 1 is input to a core circuit formed in the first semiconductor integrated circuit chip 10 via an input buffer formed in the second semiconductor integrated circuit chip 20. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a path through which a signal output from the core circuit and a signal output from the core circuit are output to the outside of the semiconductor integrated circuit 1 through an output buffer formed in the second semiconductor integrated circuit chip 20; is there. FIG. 2 also shows a path for supplying a power supply voltage to the core circuit and input / output buffers (input buffer and output buffer).

図2の実施形態の半導体集積回路1において、第1の半導体集積回路チップ10に形成されたコア回路100は、アンドゲート11_1,12_2,オアゲート11_3,11_4,および、図示しないさまざまな論理ゲートやフリップフロップ等が組み合わされた論理回路11_5からなる。コア回路100は、アンドゲート11_1およびオアゲート_11_3の入力端子を含めた複数の入力端子を有し、また、アンドゲート11_2およびオアゲート11_4の出力端子を含めた複数の出力端子を有する。一方、第2の半導体集積回路チップ20には、入力バッファ21_1および出力バッファ21_2が形成されている。   In the semiconductor integrated circuit 1 of the embodiment of FIG. 2, the core circuit 100 formed in the first semiconductor integrated circuit chip 10 includes AND gates 11_1, 12_2, OR gates 11_3, 11_4, and various logic gates and flip-flops not shown. The logic circuit 11_5 is a combination of the above. The core circuit 100 has a plurality of input terminals including input terminals of the AND gate 11_1 and the OR gate_11_3, and also has a plurality of output terminals including output terminals of the AND gate 11_2 and the OR gate 11_4. On the other hand, in the second semiconductor integrated circuit chip 20, an input buffer 21_1 and an output buffer 21_2 are formed.

コア回路100は、コア電源電圧の供給を受けて動作する。従って、コア回路に入力される、もしくはコア回路から出力される信号は、コア電源電圧に対応する(コア電源電圧にほぼ等しい)振幅(コア信号振幅)を有する。入出力バッファは、バッファ電源電圧の供給を受けて動作する。従って、入出力バッファに入力される、もしくは入出力バッファから出力される信号は、バッファ電源電圧に対応する(バッファ電源電圧にほぼ等しい)振幅(バッファ信号振幅)を有する。コア電源電圧はバッファ電源電圧に比較して低い。具体的には、例えば、コア電源電圧は1.2V、バッファ電源電圧は3.3Vである。
第2の半導体集積回路チップ20には、入出力バッファに加えて、コア信号振幅の信号とバッファ信号振幅の信号との間で信号レベルを変換する、レベルシフタも設けられる。具体的には、半導体集積回路1の外部から受信され、入力バッファ21_1を通過した(入力バッファ21_1から出力された)バッファ信号振幅の信号を、コア信号振幅の入力信号に変換して、コア回路100の入力端子に供給する、入力側レベルシフタ21_2と、コア回路100の出力端子から出力されたコア信号振幅の出力信号を、バッファ信号振幅の信号に変換して、出力バッファ21_4に入力する、出力側レベルシフタ21_3とが形成されている。レベルシフタも、入出力バッファと同様に、第2の半導体集積回路チップ20のバッファ回路層に設けられた複数のトランジスタを、配線層22に設けられた配線で相互に接続することによって形成される。レベルシフタは、コア電源電圧とバッファ電源電圧との両方の供給を受けて動作する。
The core circuit 100 operates upon receiving the supply of the core power supply voltage. Therefore, a signal input to or output from the core circuit has an amplitude (core signal amplitude) corresponding to the core power supply voltage (approximately equal to the core power supply voltage). The input / output buffer operates upon receiving the supply of the buffer power supply voltage. Therefore, a signal input to or output from the input / output buffer has an amplitude (buffer signal amplitude) corresponding to the buffer power supply voltage (approximately equal to the buffer power supply voltage). The core power supply voltage is lower than the buffer power supply voltage. Specifically, for example, the core power supply voltage is 1.2V and the buffer power supply voltage is 3.3V.
In addition to the input / output buffer, the second semiconductor integrated circuit chip 20 is also provided with a level shifter that converts the signal level between the signal having the core signal amplitude and the signal having the buffer signal amplitude. Specifically, a signal having a buffer signal amplitude received from the outside of the semiconductor integrated circuit 1 and passed through the input buffer 21_1 (output from the input buffer 21_1) is converted into an input signal having a core signal amplitude, and the core circuit 100, the input level shifter 21_2 supplied to the input terminal 100 and the output signal of the core signal amplitude output from the output terminal of the core circuit 100 are converted into a signal of the buffer signal amplitude and input to the output buffer 21_4. A side level shifter 21_3 is formed. Similarly to the input / output buffer, the level shifter is also formed by connecting a plurality of transistors provided in the buffer circuit layer of the second semiconductor integrated circuit chip 20 with wiring provided in the wiring layer 22. The level shifter operates by receiving both the core power supply voltage and the buffer power supply voltage.

そして、このような第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20とが積層された積層チップでは、図示しないBGAパッケージの端子に入力された入力信号が、インターポーザ基板30パッド30_1と、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24_1と、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成された配線を介して、入力バッファ21_1に入力される。そして、入力バッファ21_1を通過した入力信号が、さらに、入力側レベルシフタ21_2を通過して、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成されたパッド22_1に伝達され、第1の半導体集積回路チップ10の基板13に設けられた貫通電極14_1、および、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12に設けられた配線を介して、コア回路100の入力端子である、アンドゲート11_1の一方の入力端子に供給される。図示は省略するが、アンドゲート11_1の他方の入力端子、および、コア回路100のその他の入力端子にも、それぞれ、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極と、入力バッファおよび入力側レベルシフタと、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成されたパッドと、第1の半導体集積回路チップ10の基板13に設けられた貫通電極とを介して、入力信号が供給される。   In such a stacked chip in which the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the second semiconductor integrated circuit chip 20 are stacked, an input signal input to a terminal of a BGA package (not shown) is input to the interposer substrate 30 pad 30_1. And input to the input buffer 21_1 through the through electrode 24_1 provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20 and the wiring formed in the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. . The input signal that has passed through the input buffer 21_1 further passes through the input-side level shifter 21_2, and is transmitted to the pad 22_1 formed in the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, so that the first semiconductor integrated circuit The AND gate 11_1, which is an input terminal of the core circuit 100, through the through electrode 14_1 provided on the substrate 13 of the circuit chip 10 and the wiring provided on the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10. It is supplied to one input terminal. Although not shown, the other input terminal of the AND gate 11_1 and the other input terminal of the core circuit 100 are also connected to the through electrode provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20 and the input, respectively. An input signal is provided via a buffer and an input side level shifter, a pad formed on the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, and a through electrode provided on the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10. Is supplied.

また、アンドゲート11_2の出力端子から出力された出力信号は、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12に形成された配線と、第1の半導体集積回路チップ10の基板13に設けられた貫通電極14_2とを介して、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成されたパッド22_2に伝達される。そして、この出力信号が、出力側レベルシフタ21_3および出力バッファ21_4を通過し、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24_2を介して、インターポーザ基板30のパッド30_2に伝達され、図示しないBGAパッケージの端子から、半導体集積回路1の外部に出力される。図示は省略するが、オアゲート11_4を含めた、コア回路100の他の出力端子から出力される出力信号も、それぞれ、第1の半導体集積回路チップ10の基板13に設けられた貫通電極と、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成されたパッドと、出力側レベルシフタおよび出力バッファと、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極とを介して、半導体集積回路1の外部に出力される。   The output signal output from the output terminal of the AND gate 11_2 is provided on the wiring formed in the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10. The signal is transmitted to the pad 22_2 formed in the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20 through the through electrode 14_2. Then, this output signal passes through the output level shifter 21_3 and the output buffer 21_4, and is transmitted to the pad 30_2 of the interposer substrate 30 through the through electrode 24_2 provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. The signal is output to the outside of the semiconductor integrated circuit 1 from a terminal of a BGA package (not shown). Although illustration is omitted, output signals output from other output terminals of the core circuit 100 including the OR gate 11_4 are also connected to the through electrodes provided on the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10, Semiconductor integrated circuit through pads formed in the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, output side level shifter and output buffer, and through electrodes provided in the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. It is output outside the circuit 1.

第1の半導体集積回路チップ10には、コア回路の動作のために必要なコア電源電圧が供給される。すなわち、図示しないBGAパッケージの端子に供給されたコア電源電圧は、インターポーザ基板30のパッド30_3と、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24_3とを介して、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に設けられたコア電源パッド22_3に供給される。そしてさらに、第1の半導体集積回路チップ10の基板13に設けられた貫通電極14_3、および、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12に設けられた配線12_1を介して、コア回路100を構成するアンドゲート11_1,11_3、オアゲート11_2,11_4、および、論理回路11_5に供給される。   The first semiconductor integrated circuit chip 10 is supplied with a core power supply voltage necessary for the operation of the core circuit. That is, the core power supply voltage supplied to the terminal of the BGA package (not shown) is supplied to the second through the pad 30_3 of the interposer substrate 30 and the through electrode 24_3 provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. Is supplied to the core power supply pad 22_3 provided in the wiring layer 22 of the semiconductor integrated circuit chip 20. Further, the core circuit 100 is connected via the through electrode 14_3 provided on the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the wiring 12_1 provided on the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10. The AND gates 11_1 and 11_3, the OR gates 11_2 and 11_4, and the logic circuit 11_5 are provided.

コア回路100には、コア回路用グランド電源電圧も、第2の半導体集積回路チップ20の基板に設けられた貫通電極と、配線層22に設けられたパッドと、第1の半導体集積回路チップ10の基板に設けられた貫通電極とを介して供給されるが、図示は省略する。
このように、第1の半導体集積回路チップ10のコア回路100には、貫通電極14を介してコア電源電圧(および、コア回路用グランド電源電圧)が供給される。従って、コア電源電圧供給のための貫通電極の個数および配置を適切に設定することにより、コア回路の全体にわたって、均一に電源電圧を供給することが可能である。特に、チップの周辺部に設けたパッドから、チップ中央部のコア回路に電源を供給する場合に比較すると、電源電圧供給の均一性をはるかに高めることができる。
The core circuit 100 includes a core circuit ground power supply voltage, a through electrode provided on the substrate of the second semiconductor integrated circuit chip 20, a pad provided on the wiring layer 22, and the first semiconductor integrated circuit chip 10. It is supplied through a through electrode provided on the substrate, but the illustration is omitted.
As described above, the core power supply voltage (and the core circuit ground power supply voltage) is supplied to the core circuit 100 of the first semiconductor integrated circuit chip 10 through the through electrode 14. Accordingly, by appropriately setting the number and arrangement of the through electrodes for supplying the core power supply voltage, it is possible to supply the power supply voltage uniformly over the entire core circuit. In particular, as compared with the case where power is supplied from the pads provided in the peripheral portion of the chip to the core circuit in the central portion of the chip, the uniformity of the power supply voltage supply can be greatly improved.

コア電源パッド22_3に供給されたコア電源電圧は、第2の半導体集積回路チップ20においても、配線層22の配線22_4を介して、レベルシフタ21_2,21_3に供給される。第2の半導体集積回路チップ20には、また、コア電源電圧に加えてバッファ電源電圧が供給される。すなわち、図示しないBGAパッケージの端子に供給されたバッファ電源電圧は、インターポーザ基板30のパッド30_4と、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24_4と、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に設けられた配線22_5とを介して、入力バッファ21_1、出力バッファ21_4、および、レベルシフタ21_2,21_3に供給される。入力バッファ21_1および出力バッファ21_4には、バッファ用グランド電源電圧も同様に供給されるが、図示は省略する。   The core power supply voltage supplied to the core power supply pad 22_3 is also supplied to the level shifters 21_2 and 21_3 via the wiring 22_4 of the wiring layer 22 in the second semiconductor integrated circuit chip 20 as well. The second semiconductor integrated circuit chip 20 is also supplied with a buffer power supply voltage in addition to the core power supply voltage. That is, the buffer power supply voltage supplied to the terminal of the BGA package (not shown) includes the pad 30_4 of the interposer substrate 30, the through electrode 24_4 provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, and the second semiconductor integrated circuit. It is supplied to the input buffer 21_1, the output buffer 21_4, and the level shifters 21_2 and 21_3 through the wiring 22_5 provided in the wiring layer 22 of the circuit chip 20. The input buffer 21_1 and the output buffer 21_4 are similarly supplied with a buffer ground power supply voltage, but are not shown.

図3は、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12、および、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成される、メッシュ状電源配線を概念的に示す図である。
第1の半導体集積回路チップ10の配線層12には、第1の半導体集積回路チップ10の全面にわたって、メッシュ状電源配線12aが形成されている。このメッシュ状電源配線12aには、図示しないBGAパッケージの端子から、インターポーザ基板30のパッド30_3(30_3a,30_3b)と、第2の半導体集積回路チップ20に設けられた貫通電極24_3(24_3a,24_3b)およびコア電源パッド22_3(22_3a,22_3b)と、第1の半導体集積回路チップ10に設けられた貫通電極14_3(14_3a,14_3b)とを介して、コア電源電圧が供給される。そして、このメッシュ状電源配線12aを介して、第1の半導体集積回路チップ10に形成されるコア回路に、コア電源電圧が供給される。すなわち、図2に示した第1の半導体集積回路チップ10の配線層12の配線12−1は、図3に示したメッシュ状電源配線の12aの一部を構成する。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing mesh power supply wirings formed in the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20.
In the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10, mesh-shaped power supply wirings 12 a are formed over the entire surface of the first semiconductor integrated circuit chip 10. The mesh-shaped power supply wiring 12a includes a pad 30_3 (30_3a, 30_3b) of the interposer substrate 30 and a through electrode 24_3 (24_3a, 24_3b) provided in the second semiconductor integrated circuit chip 20 from a terminal of a BGA package (not shown). The core power supply voltage is supplied through the core power supply pads 22_3 (22_3a and 22_3b) and the through electrodes 14_3 (14_3a and 14_3b) provided in the first semiconductor integrated circuit chip 10. Then, the core power supply voltage is supplied to the core circuit formed in the first semiconductor integrated circuit chip 10 through the mesh power supply wiring 12a. That is, the wiring 12-1 of the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10 shown in FIG. 2 constitutes a part of the mesh-shaped power supply wiring 12a shown in FIG.

このように、メッシュ状電源配線12aを設けることにより、第1の半導体集積回路チップ10に形成されるコア回路への、コア電源電圧供給の均一性を向上することができる。図3に示した例では、また、メッシュ状電源配線12aへのコア電源電圧の供給を、第1の半導体集積回路チップ10の中央部において、コア電源パッド22_3aおよび貫通電極14_3aを介して行うことに加えて、第1の半導体集積回路チップ10の周辺部においても、コア電源パッド22_3bおよび貫通電極14_3bを介して行っている。このように、メッシュ状電源配線12aへのコア電源電圧の供給を、第1の半導体集積回路チップ10の中央部および周辺部の両方において、貫通電極を介して行うことにより、コア回路に対するコア電源電圧の供給の均一性を、さらに高めることができる。   Thus, by providing the mesh-shaped power supply wiring 12a, the uniformity of the core power supply voltage supply to the core circuit formed in the first semiconductor integrated circuit chip 10 can be improved. In the example shown in FIG. 3, the core power supply voltage is supplied to the mesh power supply wiring 12a through the core power supply pad 22_3a and the through electrode 14_3a in the central portion of the first semiconductor integrated circuit chip 10. In addition, the peripheral portion of the first semiconductor integrated circuit chip 10 is also performed via the core power supply pad 22_3b and the through electrode 14_3b. As described above, the core power supply voltage is supplied to the mesh-shaped power supply wiring 12a through the through electrode in both the central portion and the peripheral portion of the first semiconductor integrated circuit chip 10, thereby providing a core power supply for the core circuit. The uniformity of voltage supply can be further improved.

図3には、第1の半導体集積回路チップ10の中央部と周辺部において、それぞれ1個の貫通電極14_3a,14_3bを介してメッシュ状電源配線12aへのコア電源電圧の供給を行った例を示した。しかし現実には、第1の半導体集積回路チップ10の中央部と周辺部とを含めた全面に、多数の貫通電極14を設けて、メッシュ状電源配線12aへのコア電源電圧の供給を行うことが好ましい。具体的には、例えば、第1の半導体集積回路チップ10の全面に均一に、一定の密度で貫通電極14を設けるようにしてもよい。もしくは、第1の半導体集積回路チップ10内で、大量に電源電流を消費する領域に対して、他の領域よりも高い密度で、貫通電極14を設けることも可能である。また、図示は省略するが、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12には、コア回路用グランド電源電圧を供給するメッシュ状電源配線も形成される。この、グランド電源電圧用のメッシュ状電源配線に対しても、第1の半導体集積回路チップ10の中央部および周辺部の両方に設けた貫通電極14を介して、グランド電源電圧が供給される。   FIG. 3 shows an example in which the core power supply voltage is supplied to the mesh power supply wiring 12a through one through electrode 14_3a and 14_3b in the central portion and the peripheral portion of the first semiconductor integrated circuit chip 10, respectively. Indicated. However, in reality, a large number of through electrodes 14 are provided on the entire surface including the central portion and the peripheral portion of the first semiconductor integrated circuit chip 10 to supply the core power supply voltage to the mesh power supply wiring 12a. Is preferred. Specifically, for example, the through electrodes 14 may be provided on the entire surface of the first semiconductor integrated circuit chip 10 at a constant density. Alternatively, in the first semiconductor integrated circuit chip 10, it is possible to provide the through electrodes 14 at a higher density than the other regions with respect to a region that consumes a large amount of power supply current. Although not shown, mesh power supply wiring for supplying a core circuit ground power supply voltage is also formed in the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10. The ground power supply voltage is also supplied to the mesh power supply wiring for the ground power supply voltage via the through electrodes 14 provided in both the central portion and the peripheral portion of the first semiconductor integrated circuit chip 10.

図3に示した例では、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22にも、コア電源電圧を供給するための、コア電源電圧用メッシュ状電源配線22aが形成されている。この、メッシュ状電源配線22aを介して、第2の半導体集積回路チップ20に形成されるレベルシフタに、コア電源電圧が供給される。図3に示した例では、メッシュ状電源配線22aへのコア電源電圧の供給は、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24_3(24_3a,24_3b)を介して行われている。すなわち、第2の半導体集積回路チップ20に設けられたメッシュ状電源配線22aに対しても、第2の半導体集積回路チップ20の中央部と周辺部との両方において、貫通電極24_3a,24_3bを介したコア電源電圧の供給が行われている。   In the example shown in FIG. 3, the core power supply voltage mesh-like power supply wiring 22 a for supplying the core power supply voltage is also formed in the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. A core power supply voltage is supplied to the level shifter formed in the second semiconductor integrated circuit chip 20 through the mesh power supply wiring 22a. In the example shown in FIG. 3, the core power supply voltage is supplied to the mesh power supply wiring 22a through the through electrodes 24_3 (24_3a, 24_3b) provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. ing. That is, the mesh-shaped power supply wiring 22a provided on the second semiconductor integrated circuit chip 20 is also connected to the mesh portion of the second semiconductor integrated circuit chip 20 through the through electrodes 24_3a and 24_3b in both the central portion and the peripheral portion. The core power supply voltage is supplied.

このように、図3に示した半導体集積回路1において、コア電源電圧は、まず、図示しないBGAパッケージの端子から、インターポーザ基板30および貫通電極24_3(24_3a,24_3b)を介して、第2の半導体集積回路チップ20のメッシュ状電源配線22aに供給され、このメッシュ状電源配線22aから、レベルシフタ、もしくはその他の、第2の半導体集積回路チップ20に形成された回路に供給される。そしてさらに、メッシュ状電源配線22aから、貫通電極14_3(14_3a,14_3b)を介して、第1の半導体集積回路チップ10のメッシュ状電源配線12aに供給され、このメッシュ状電源配線12aから、第1の半導体集積回路に形成されるコア回路に供給される。   As described above, in the semiconductor integrated circuit 1 shown in FIG. 3, the core power supply voltage is first supplied from the terminal of the BGA package (not shown) through the interposer substrate 30 and the through-electrode 24_3 (24_3a, 24_3b). The power is supplied to the mesh power supply wiring 22 a of the integrated circuit chip 20, and is supplied from the mesh power supply wiring 22 a to the level shifter or other circuits formed in the second semiconductor integrated circuit chip 20. Further, the mesh-shaped power supply wiring 22a is supplied to the mesh-shaped power supply wiring 12a of the first semiconductor integrated circuit chip 10 through the through electrodes 14_3 (14_3a, 14_3b). To the core circuit formed in the semiconductor integrated circuit.

図3に示した例では、インターポーザ基板30から第2の半導体集積回路チップ20のメッシュ状電源配線22aにコア電源電圧を供給するための貫通電極24_3(24_3a、24_b)の直上に、第1半導体集積回路10のメッシュ状電源配線12aにコア電源電圧を供給するための貫通電極14_3(14_3a,14_3b)が配置されている。しかし、このように、第2の半導体集積回路チップ20にコア電源電圧を供給する貫通電極24の直上に、第1の半導体集積回路チップ10にコア電源電圧を供給する貫通電極14を配置することは、少なくとも、第2の半導体集積回路チップ20にメッシュ状電源配線22aを形成した場合には、必須ではない。メッシュ状電源配線22aと、複数の貫通電極14とを介して、第2の半導体集積回路チップ20のメッシュ状電源配線12aに対して、必要な均一性でコア電源電圧供給が可能な範囲で、第2の半導体集積回路チップ20にコア電源電圧を供給する貫通電極24の位置と、第1の半導体集積回路チップ10にコア電源電圧を供給する貫通電極14の位置とを、互いにずらすことも可能である。   In the example shown in FIG. 3, the first semiconductor is directly above the through electrode 24_3 (24_3a, 24_b) for supplying the core power supply voltage from the interposer substrate 30 to the mesh power supply wiring 22a of the second semiconductor integrated circuit chip 20. Through electrodes 14_3 (14_3a, 14_3b) for supplying a core power supply voltage to the mesh power supply wiring 12a of the integrated circuit 10 are arranged. However, in this way, the through electrode 14 for supplying the core power supply voltage to the first semiconductor integrated circuit chip 10 is disposed immediately above the through electrode 24 for supplying the core power supply voltage to the second semiconductor integrated circuit chip 20. Is not essential at least when the mesh-like power supply wiring 22a is formed in the second semiconductor integrated circuit chip 20. As long as the core power supply voltage can be supplied with the required uniformity to the mesh power supply wiring 12a of the second semiconductor integrated circuit chip 20 via the mesh power supply wiring 22a and the plurality of through electrodes 14, The position of the through electrode 24 that supplies the core power supply voltage to the second semiconductor integrated circuit chip 20 and the position of the through electrode 14 that supplies the core power supply voltage to the first semiconductor integrated circuit chip 10 can also be shifted from each other. It is.

なお、第2の半導体集積回路チップ20において、コア電源電圧を利用する回路がレベルシフタのみである場合には、第2の半導体集積回路チップ20に対して必要な、コア電源の電流供給量は小さい。このため、第2の半導体集積回路チップ20については、コア電源電圧を供給するためのメッシュ状電源配線22aの形成を省略することも可能である。この場合にも、第2の半導体集積回路チップ20にコア電源電圧を供給する貫通電極24の直上に第1の半導体集積回路チップ10にコア電源電圧を供給する貫通電極14を配置することは、必ずしも必須ではない。しかし、両者を近接した位置に配置することが好ましい。   In the second semiconductor integrated circuit chip 20, when the circuit using the core power supply voltage is only the level shifter, the current supply amount of the core power supply required for the second semiconductor integrated circuit chip 20 is small. . For this reason, with respect to the second semiconductor integrated circuit chip 20, it is possible to omit the formation of the mesh-shaped power supply wiring 22a for supplying the core power supply voltage. Also in this case, disposing the through electrode 14 for supplying the core power supply voltage to the first semiconductor integrated circuit chip 10 immediately above the through electrode 24 for supplying the core power supply voltage to the second semiconductor integrated circuit chip 20 Not necessarily required. However, it is preferable to arrange them in close proximity.

図3に示した半導体集積回路1では、第2の半導体集積回路チップ20には、コア電源電圧を供給するためのメッシュ状電源配線22aに加えて、バッファ電源電圧を供給するためのメッシュ状電源配線22bも形成されている。このメッシュ状電源配線22bには、図示しないBGAパッケージの端子から、インターポーザ基板30のパッド30_4と、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24_4とを介して、バッファ電源電圧が供給される。なお、バッファ電源電圧を供給する貫通電極24_4についても、第2の半導体集積回路チップ20の中央部と周辺部との両方を含めて、第2の半導体集積回路チップ20の全面に配置することが好ましい。   In the semiconductor integrated circuit 1 shown in FIG. 3, the second semiconductor integrated circuit chip 20 has a mesh power supply for supplying a buffer power supply voltage in addition to a mesh power supply wiring 22a for supplying a core power supply voltage. A wiring 22b is also formed. The mesh power supply wiring 22b is connected to a buffer power supply through a pad 30_4 of the interposer substrate 30 and a through electrode 24_4 provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20 from a terminal of a BGA package (not shown). Voltage is supplied. Note that the through electrode 24_4 for supplying the buffer power supply voltage is also disposed on the entire surface of the second semiconductor integrated circuit chip 20 including both the central portion and the peripheral portion of the second semiconductor integrated circuit chip 20. preferable.

以上、図1ないし図3に示した本発明の実施形態では、基板13に貫通電極14を設けた第1の半導体集積回路チップ10と、基板23に貫通電極24を設けた第2の半導体集積回路チップ20とを積層し、第1の半導体集積回路チップ10の基板13に設けられた貫通電極14をチップ間接続電極として、両者を電気的に接続した。すなわち、第1の半導体集積回路チップ10の裏面側において露出する、貫通電極14の一端を、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に設けられたパッドに接続することによって、第1の半導体集積回路チップと第2の半導体集積回路チップとの電気的な接続を行った。そして、このように積層し、接続した第1および第2の半導体集積回路チップと、パッケージとの接続は、第2の半導体集積回路チップ20の裏面側において露出する、貫通電極24の一端を、インターポーザ基板30のパッドに接続することによって行った。すなわち、貫通電極24(厳密には、第2の半導体集積回路チップ20の裏面側において露出する貫通電極24一端)が、積層したチップをパッケージに接続するための端子として機能する。例えば、コア電源電圧を供給するために利用される貫通電極24_3は、コア電源端子として機能する。   As described above, in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, the first semiconductor integrated circuit chip 10 in which the through electrode 14 is provided on the substrate 13 and the second semiconductor integrated circuit in which the through electrode 24 is provided on the substrate 23. The circuit chip 20 was stacked, and both the electrodes were electrically connected using the through electrode 14 provided on the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10 as an inter-chip connection electrode. That is, by connecting one end of the through electrode 14 exposed on the back surface side of the first semiconductor integrated circuit chip 10 to a pad provided on the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, Electrical connection was made between the semiconductor integrated circuit chip and the second semiconductor integrated circuit chip. Then, the connection between the first and second semiconductor integrated circuit chips stacked and connected in this way and the package is performed by connecting one end of the through electrode 24 exposed on the back side of the second semiconductor integrated circuit chip 20, This was done by connecting to the pads of the interposer substrate 30. That is, the through electrode 24 (strictly speaking, one end of the through electrode 24 exposed on the back side of the second semiconductor integrated circuit chip 20) functions as a terminal for connecting the stacked chips to the package. For example, the through electrode 24_3 used for supplying the core power supply voltage functions as a core power supply terminal.

しかし、本発明の半導体集積回路において、第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20との接続、および、パッケージとの接続は、この実施形態には限定されず、これ以外にも様々な実施形態が可能である。   However, in the semiconductor integrated circuit of the present invention, the connection between the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the second semiconductor integrated circuit chip 20 and the connection with the package are not limited to this embodiment. Various embodiments are also possible.

例えば、第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20との接続を、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に設けられた貫通電極24をチップ間接続電極として利用して行うことも可能である。すなわち、第2の半導体集積回路チップ20の裏面側において露出する、貫通電極24の一端を、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12に設けられたパッドに接続することによって、第1の半導体集積回路チップと第2の半導体集積回路チップとの間の電気的な接続を行うことも可能である。この場合、パッケージとの接続は、例えば、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に設けられたパッド上に、バンプ電極を形成し、このバンプ電極を介して、インターポーザ基板に設けられたパッドと接続することによって行うことが可能である。この場合、例えば、コア電源電圧を供給するために利用されるバンプ電極が、コア電源端子として機能する。なお、この場合には、第1の半導体集積回路チップ10の基板13には、貫通電極を設ける必要はない。   For example, the connection between the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the second semiconductor integrated circuit chip 20 is used by using the through electrode 24 provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20 as an inter-chip connection electrode. It is also possible to do this. That is, one end of the through electrode 24 exposed on the back surface side of the second semiconductor integrated circuit chip 20 is connected to a pad provided on the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10, thereby It is also possible to make electrical connection between the semiconductor integrated circuit chip and the second semiconductor integrated circuit chip. In this case, for example, a bump electrode is formed on a pad provided on the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20 and the package is connected to the interposer substrate via the bump electrode. This can be done by connecting to a pad. In this case, for example, a bump electrode used for supplying a core power supply voltage functions as a core power supply terminal. In this case, it is not necessary to provide a through electrode on the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10.

もしくは、第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20とを、両者の表面側が互いに面するように積層することも可能である。この場合、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に形成されたパッド上に、バンプ電極を形成し、このバンプ電極をチップ間接続電極として利用する。すなわち、バンプ電極を、第1の半導体集積回路チップ10の配線層12に設けられたパッドに接続することによって電気的な接続を行う。逆に、第1の半導体集積回路チップ1の配線層12に設けたパッド上にバンプ電極を形成し、第2の半導体集積回路チップ20の配線層22に設けたパッドに接続することも可能である。パッケージとの接続は、例えば、第2の半導体集積回路チップ20の基板23に貫通電極24を設け、基板23の裏面側において露出する貫通電極24の一端を、インターポーザ基板30のパッドに接続することによって行う。この場合、例えば、コア電源電圧を供給するために利用される貫通電極24が、コア電源端子として機能する。なお、この場合にも、第1の半導体集積回路チップ10の基板13には、貫通電極を設ける必要はない。   Alternatively, the first semiconductor integrated circuit chip 10 and the second semiconductor integrated circuit chip 20 can be stacked so that the surface sides of both faces each other. In this case, bump electrodes are formed on the pads formed on the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, and the bump electrodes are used as inter-chip connection electrodes. That is, the electrical connection is made by connecting the bump electrode to the pad provided on the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 10. Conversely, a bump electrode can be formed on the pad provided on the wiring layer 12 of the first semiconductor integrated circuit chip 1 and connected to the pad provided on the wiring layer 22 of the second semiconductor integrated circuit chip 20. is there. For example, the through-electrode 24 is provided on the substrate 23 of the second semiconductor integrated circuit chip 20, and one end of the through-electrode 24 exposed on the back side of the substrate 23 is connected to the pad of the interposer substrate 30. Do by. In this case, for example, the through electrode 24 used for supplying the core power supply voltage functions as a core power supply terminal. Also in this case, it is not necessary to provide a through electrode on the substrate 13 of the first semiconductor integrated circuit chip 10.

いずれの場合にも、第2の半導体集積回路チップ20は、第2の半導体集積回路チップ20に形成されたコア電源端子(貫通電極、もしくは、バンプ電極)に、コア電源電圧の供給を受ける。そして、第2の半導体集積回路チップ20に供給されたコア電源電圧は、さらに、チップ間接続電極(第1の半導体集積回路チップ10と第2の半導体集積回路チップ20とのいずれかに設けた、貫通電極もしくはバンプ電極)を介して、第1の半導体集積回路チップ10に供給される。すなわち、第1の半導体集積回路チップ10(もしくは、第1の半導体集積回路チップ10に形成されたコア回路100)へのコア電源電圧の供給は、第2の半導体集積回路チップに形成されたコア電源端子と、チップ間接続電極とを介して行われる。   In any case, the second semiconductor integrated circuit chip 20 is supplied with a core power supply voltage to a core power supply terminal (through electrode or bump electrode) formed in the second semiconductor integrated circuit chip 20. The core power supply voltage supplied to the second semiconductor integrated circuit chip 20 is further provided on the inter-chip connection electrode (either the first semiconductor integrated circuit chip 10 or the second semiconductor integrated circuit chip 20). , Through electrode or bump electrode), the first semiconductor integrated circuit chip 10 is supplied. That is, the supply of the core power supply voltage to the first semiconductor integrated circuit chip 10 (or the core circuit 100 formed in the first semiconductor integrated circuit chip 10) is performed by the core formed in the second semiconductor integrated circuit chip. This is performed through the power supply terminal and the inter-chip connection electrode.

従って、チップ間接続電極の個数および配置を適切に設定することにより、コア回路100の全体にわたって均一にコア電源電圧を供給することが可能である。   Therefore, the core power supply voltage can be supplied uniformly throughout the entire core circuit 100 by appropriately setting the number and arrangement of the inter-chip connection electrodes.

また、本発明の半導体集積回路においては、特に、コア回路の信号と入出力バッファの信号との間で信号レベルを変換するレベルシフタを第2の半導体集積回路チップに形成した場合には、第1の半導体集積回路チップの製造においては、コア電源電圧で動作するトランジスタのみを形成すればよい。従って、第1の半導体集積回路チップは、少ない工程数で、安価に製造することができる。また、第1の半導体集積回路チップには、バッファ電源電圧、および、バッファ用グランド電源電圧を供給するメッシュ状電源配線を設ける必要がない。これにより、第1の半導体集積回路チップのチップ面積、もしくは、必要な配線層数を削減し、さらに、製造コストを削減することが可能である。   In the semiconductor integrated circuit of the present invention, in particular, when a level shifter for converting the signal level between the signal of the core circuit and the signal of the input / output buffer is formed on the second semiconductor integrated circuit chip, In the manufacture of the semiconductor integrated circuit chip, only the transistor operating with the core power supply voltage may be formed. Therefore, the first semiconductor integrated circuit chip can be manufactured at a low cost with a small number of steps. Further, the first semiconductor integrated circuit chip does not need to be provided with mesh power supply wiring for supplying the buffer power supply voltage and the buffer ground power supply voltage. Thereby, the chip area of the first semiconductor integrated circuit chip or the number of necessary wiring layers can be reduced, and further the manufacturing cost can be reduced.

図4は、本発明の半導体集積回路1の設計フローの一例を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an example of a design flow of the semiconductor integrated circuit 1 of the present invention.

まず、第1の設計工程61において、パッケージのピン配置希望案を入手する。   First, in the first design process 61, a package pin arrangement request is obtained.

次に、第2の設計工程62において、上記ピン配置希望案、および、同時に動作する出力バッファや、電源配線の許容電流等を考慮しながら、第2の半導体集積回路チップ(入出力チップ)の、電源(コア電源電圧、バッファ電源電圧、および、それぞれに対応するグランド電源電圧)供給のための電源端子の配置(座標)を検討する。   Next, in the second design step 62, the second semiconductor integrated circuit chip (input / output chip) is taken into consideration in consideration of the above-described pin arrangement proposal, the output buffer operating simultaneously, the allowable current of the power supply wiring, and the like. Consider the arrangement (coordinates) of power supply terminals for supplying power (core power supply voltage, buffer power supply voltage, and ground power supply voltage corresponding to each).

さらに、第3の設計工程63において、上記ピン配置希望案を考慮して、入出力チップの、電源供給のためのものを除くユーザー端子(信号用端子、等)の配置を検討する。   Further, in the third design step 63, the arrangement of user terminals (signal terminals, etc.) other than those for power supply of the input / output chip is examined in consideration of the pin arrangement request.

第4の設計工程64では、入出力チップのダイサイズ、および、端子の座標を確定する。   In the fourth design process 64, the die size of the input / output chip and the coordinates of the terminal are determined.

次に、第5の設計工程65において、第1の半導体集積回路チップ(コアチップ)のコア回路のレイアウト、および第2の半導体集積回路チップ20(入出力チップ)の入出力バッファのレイアウトを行う。ここでは、第1,第2の半導体集積回路チップ10,20の間のチップ間接続電極の配置も考慮する。   Next, in the fifth design step 65, the layout of the core circuit of the first semiconductor integrated circuit chip (core chip) and the layout of the input / output buffers of the second semiconductor integrated circuit chip 20 (input / output chip) are performed. Here, the arrangement of interchip connection electrodes between the first and second semiconductor integrated circuit chips 10 and 20 is also considered.

図5は、第2の半導体集積回路チップの構造の一実施形態を概念的に示す平面図である。図5に示された第2の半導体集積回路チップでは、一定の形状を有する入出力バッファセル25が、複数、規則的に配列されている。具体的には、図5に示した例では、複数のバッファセル25が2次元的に格子状に配列されている。   FIG. 5 is a plan view conceptually showing one embodiment of the structure of the second semiconductor integrated circuit chip. In the second semiconductor integrated circuit chip shown in FIG. 5, a plurality of input / output buffer cells 25 having a fixed shape are regularly arranged. Specifically, in the example shown in FIG. 5, a plurality of buffer cells 25 are two-dimensionally arranged in a lattice pattern.

図示は省略するが、バッファセル25のそれぞれには、入力バッファを形成することが可能なトランジスタがバッファ回路層21に形成された入力バッファ領域と、出力バッファを形成することが可能なトランジスタがバッファ回路層21に形成された出力バッファ領域と、入力側レベルシフタを形成することが可能なトランジスタがバッファ回路層21に形成された入力側レベルシフタ領域と、出力側レベルシフトを形成することが可能なトランジスタがバッファ回路層21に形成された出力側レベルシフタ領域と、端子領域とが配置されている。入力バッファ領域の端子領域は、パッケージ接続電極およびチップ間接続電極を形成するための領域である。   Although not shown, each buffer cell 25 includes an input buffer region in which a transistor capable of forming an input buffer is formed in the buffer circuit layer 21 and a transistor capable of forming an output buffer. An output buffer region formed in the circuit layer 21, a transistor capable of forming an input side level shifter, an input side level shifter region formed in the buffer circuit layer 21, and a transistor capable of forming an output side level shift Are arranged in the buffer circuit layer 21, and an output side level shifter region and a terminal region are arranged. The terminal region of the input buffer region is a region for forming a package connection electrode and an inter-chip connection electrode.

バッファセル25を、半導体集積回路1の外部から入力信号の供給を受けるための入力セルとして利用する場合には、入力バッファ領域に形成されたトランジスタが配線層22の配線で接続され、入力バッファが形成されるとともに、入力側レベルシフト領域に形成されたトランジスタが配線層22の配線で接続され、入力側レベルシフタが形成される。バッファセル25を、半導体集積回路1の外部に出力信号を出力するための出力セルとして利用する場合には、出力バッファ領域に形成されたトランジスタが配線層22の配線で接続され、出力バッファが形成されるとともに、出力側レベルシフト領域に形成されたトランジスタが配線層22の配線で接続され、出力側レベルシフタが形成される。いずれの場合にも、端子領域にはパッケージ接続電極およびチップ間接続電極が形成される。パッケージ接続電極は、入力信号の供給を受けるための入力端子、もしくは、出力信号を出力するための出力端子として利用される。   When the buffer cell 25 is used as an input cell for receiving an input signal from the outside of the semiconductor integrated circuit 1, the transistors formed in the input buffer region are connected by the wiring of the wiring layer 22, and the input buffer The transistors formed in the input side level shift region are connected by the wiring of the wiring layer 22 to form an input side level shifter. When the buffer cell 25 is used as an output cell for outputting an output signal to the outside of the semiconductor integrated circuit 1, the transistors formed in the output buffer region are connected by the wiring of the wiring layer 22 to form an output buffer. At the same time, the transistors formed in the output side level shift region are connected by the wiring of the wiring layer 22 to form an output side level shifter. In either case, a package connection electrode and an inter-chip connection electrode are formed in the terminal region. The package connection electrode is used as an input terminal for receiving an input signal or an output terminal for outputting an output signal.

バッファセル25を、電源電圧の供給を受けるための電源セルとして利用する場合には、パッケージ接続電極およびチップ間接続電極が形成される。パッケージ接続電極は、電源電圧の供給を受けるための電源端子として利用される。例えば、コア電源電圧を受けるコア電源セルとして利用する場合には、パッケージ接続電極は、コア電源端子として利用される。   When the buffer cell 25 is used as a power supply cell for receiving supply of power supply voltage, a package connection electrode and an interchip connection electrode are formed. The package connection electrode is used as a power supply terminal for receiving supply of power supply voltage. For example, when used as a core power supply cell that receives a core power supply voltage, the package connection electrode is used as a core power supply terminal.

本発明の半導体集積回路の設計においては、図5に示すように、入出力バッファセル25の規則的な配列を前提にすることが可能である。すなわち、第2ないし第4の設計工程においては、入出力バッファセルの、所定のピッチでの配列を前提にして端子の座標を決定することができる。これによって、設計に要する期間を短縮することができる。   In designing the semiconductor integrated circuit of the present invention, it is possible to assume a regular arrangement of the input / output buffer cells 25 as shown in FIG. That is, in the second to fourth design steps, the terminal coordinates can be determined on the assumption that the input / output buffer cells are arranged at a predetermined pitch. Thereby, the time required for the design can be shortened.

ただし、このような設計方法を採用することは必須ではない。入出力バッファセルのあらかじめ定められた配置を前提とせずに、第2ないし第4の設計工程を実行し、端子の座標を決定することも可能である。   However, it is not essential to adopt such a design method. Without assuming a predetermined arrangement of the input / output buffer cells, it is possible to execute the second to fourth design steps and determine the coordinates of the terminals.

本発明の一実施形態の半導体集積回路の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor integrated circuit of one Embodiment of this invention. 本発明の半導体集積回路における信号経路、および、電源供給経路示す図である。It is a figure which shows the signal path | route in the semiconductor integrated circuit of this invention, and a power supply path | route. 本発明の第1および第2の半導体集積回路チップに形成されるメッシュ状電源配線を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the mesh-shaped power supply wiring formed in the 1st and 2nd semiconductor integrated circuit chip | tip of this invention. 本発明の半導体集積回路の設計フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the design flow of the semiconductor integrated circuit of this invention. 第2の半導体集積回路チップの構造の一実施形態を概念的に示す平面図である。It is a top view which shows notionally one Embodiment of the structure of a 2nd semiconductor integrated circuit chip.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体集積回路
10 第1の半導体集積回路チップ
11 コア回路層
12,22 配線層
13,23 基板
12a,22a,22b メッシュ状電源配線
14,24 貫通電極
20 第2の半導体集積回路チップ
21 バッファ回路層
30 インターポーザ基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor integrated circuit 10 1st semiconductor integrated circuit chip 11 Core circuit layer 12, 22 Wiring layer 13, 23 Substrate 12a, 22a, 22b Mesh-like power supply wiring 14, 24 Through-electrode 20 Second semiconductor integrated circuit chip 21 Buffer circuit Layer 30 interposer substrate

Claims (4)

第1の半導体集積回路チップと第2の半導体集積回路チップが互いに積層され、チップ間接続電極を介して電気的に接続されてなる半導体集積回路において、
前記第1の半導体集積回路チップには、複数の入力端子および複数の出力端子を有しコア電源電圧の供給を受けて動作するコア回路が形成され、
前記第2の半導体集積回路チップには、前記コア電源電圧よりも高いバッファ電源電圧の供給を受けて動作し、前記半導体集積回路の外部から入力された信号を前記コア回路の対応する入力端子に供給する入力バッファと、前記バッファ電源電圧の供給を受けて動作し、前記コア回路の対応する出力端子から出力された信号を前記半導体集積回路の外部に出力する出力バッファと、前記半導体集積回路の外部から前記コア電源電圧の供給を受けるコア電源端子とが形成され、
前記コア電源電圧が、前記コア回路に、前記コア電源端子および前記貫通電極を介して供給されることを特徴とする半導体集積回路。
In a semiconductor integrated circuit in which a first semiconductor integrated circuit chip and a second semiconductor integrated circuit chip are stacked on each other and electrically connected via an inter-chip connection electrode,
In the first semiconductor integrated circuit chip, a core circuit having a plurality of input terminals and a plurality of output terminals and operating by receiving supply of a core power supply voltage is formed,
The second semiconductor integrated circuit chip operates by receiving a buffer power supply voltage higher than the core power supply voltage, and inputs a signal input from the outside of the semiconductor integrated circuit to a corresponding input terminal of the core circuit. An input buffer to be supplied; an output buffer that operates in response to supply of the buffer power supply voltage; and outputs a signal output from a corresponding output terminal of the core circuit to the outside of the semiconductor integrated circuit; and A core power supply terminal receiving the supply of the core power supply voltage from the outside is formed;
The semiconductor integrated circuit, wherein the core power supply voltage is supplied to the core circuit through the core power supply terminal and the through electrode.
前記第2の半導体集積回路チップには、前記コア回路の入力端子に入力される信号、もしくは、出力端子から出力される信号と、前記入力バッファから出力される信号、もしくは、出力バッファに入力される信号との間で信号レベルを変換するレベルシフタが形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。   In the second semiconductor integrated circuit chip, a signal input to the input terminal of the core circuit or a signal output from the output terminal and a signal output from the input buffer or input to the output buffer 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, further comprising a level shifter for converting a signal level between the first and second signals. 前記第1の半導体集積回路チップには、前記コア回路に前記コア電源電圧を供給するメッシュ状の電源配線が形成され、該メッシュ状の電源配線に、該第1の半導体集積回路チップの周辺部および中央部の両方において、対応する前記コア電源端子および前記チップ間接続電極を介して前記コア電源電圧が供給されることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積回路。   The first semiconductor integrated circuit chip is formed with mesh-shaped power supply wiring for supplying the core power supply voltage to the core circuit, and the mesh-shaped power supply wiring is connected to a peripheral portion of the first semiconductor integrated circuit chip. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the core power supply voltage is supplied through the corresponding core power supply terminal and the inter-chip connection electrode in both the central portion and the center portion. 前記第2の半導体集積回路チップには、前記出力バッファを形成可能なトランジスタと前記入力バッファを形成可能なトランジスタと前記コア電源端子を形成可能な端子領域とを含む入出力バッファセルが、複数、規則的に配列され、該複数のそれぞれの一部の入出力バッファセルに、前記入力バッファ、前記出力バッファ、および、前記コア電源端子が形成されることを特徴とする請求項1、2又は3記載の半導体集積回路。   The second semiconductor integrated circuit chip includes a plurality of input / output buffer cells including a transistor capable of forming the output buffer, a transistor capable of forming the input buffer, and a terminal region capable of forming the core power supply terminal. 4. The input buffer, the output buffer, and the core power supply terminal are formed in a regular arrangement, and the input buffer cell, the output buffer, and the core power supply terminal are formed in each of the plurality of input / output buffer cells. The semiconductor integrated circuit as described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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