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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung und insbesondere eine
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung, die mit einer mehrlagigen Schaltungsplatte
oder -tafel verbunden werden soll.
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Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen
sind vorzugsweise für
integrierte Schaltungen mit mehr als tausend Pins bestimmt. Ein
typisches Beispiel der Anwendung ist ein Hochgeschwindigkeitsinterface
(Schnittstelle) in einem elektronischen System hoher Leistungsaufnahme.
Wenn Hersteller Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen entwickeln, widmen
sie in der Regel der Arbeitsleistung und -weise mehr Bedeutung als
den Kosten. Aus diesem Grund sind Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen teuerer
als andere Arten Halbleitereinrichtungen. Deshalb errei- chen Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen
hohe Arbeitsleistung und vernünftige
Arbeitsweisen zu Lasten der Kosten. Nichtsdestoweniger besteht bei
den Herstellern eine große
Anforderung nach Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen. Dies deshalb,
weil die Anwender Halbleitereinrichtungen hoher Arbeitsleistung
für multifunktionale
elektronische Systeme hoher Geschwindigkeit abfordern. Tatsächlich erhöhen die
Hersteller die Produktion von Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen.
Vor diesem Hintergrund werden Anstrengungen in Forschung und Entwicklung
nach günstigeren
Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen unternommen, und zwar mit Ausrichtung
sowohl auf die Kosten als auch auf die Arbeitsleistung und -weise.
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Ein
typisches Beispiel einer Flip-Chip-Halbleitereinrichtung ist in
der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-267302 offenbart. 1 zeigt die Anordnung dieser
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
des Standes der Technik, die allgemein mit Bezugszeichen 171 bezeichnet
ist. Diese bekannte Flip-Chip-Halbleitereinrichtung umfaßt Eingangs-
und Ausgangszellen 174 kleiner Kapazität, Logik-Zellenblöcke 175,
Eingangs- und Ausgangszellen 176 großer Kapazität sowie Gate-/Gitteranordnungen 182.
Der periphere Teil eines Anschlußelektoden/Kontaktwarzen bildenden
Bereiches 180 ist den Eingangs- und Ausgangszellen 176 großer Kapazität zugeordnet,
und diese sind mit den Anschlußelektroden 173 des
peripheren Bereiches verbunden. Andererseits ist der innere Teil 181 des
Elektroden bildenden Bereiches 180 den Eingangs- und Ausgangszellen 174 zugeordnet,
und diese sind mit den Gitteranord nungen 182 in den Logikzellblöcken 175 gemischt.
Da die Gitteranordnungen 182 so vorgesehen sind, daß sie enge
Bereiche wie die von den Eingangs- und Ausgangszellen 174 besetzten
einnehmen, sind die Anschlußelektroden 173 einheitlich
in gleichmäßiger Teilung
bzw. Beanstandung in dem Anschlußelektroden ausbildenden Bereich 180 angeordnet.
Die genannte japanische offengelegte Patentanmeldung lehrt, daß Bereichswarzen
oder -erhebungen in Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen dieses Standes
der Technik eingesetzt werden. Jedoch schweigt die Offenbarung darüber, wie
die Energieaufnahme Anschlüsse
und die Signalanschlüsse
angeordnet sein sollen.
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In
den Verfahren zum Herstellen der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
des Standes der Technik wird diese mit einem Bauteilsubstrat oder
mit einem Mehrlagensubstrat verbunden, die eine Vorderfläche zum
Verbinden mit den Anschlußflächen aufweist,
die in dem Anschlußflächen bildenden
Bereich des Flip-Chips und einer mit Elektroden ausgebildeten rückseitigen
Fläche
verbunden werden sollen. Die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des
Standes der Technik erlaubt es dem Hersteller nicht, die Zahl der
Verdrahtungslagen zu reduzieren, so daß die Kosten nach wie vor hoch
sind. Mithin läßt diese
bekannte Halbleitereinrichtung keine Reduktion im Kostensystem zu.
Bei der Herstellung wird nicht die positionelle Beziehung zwischen
den Eingangs- und Ausgangszellen sowie den Spannungsleistungseinheiten
für die
Eingangs- und Ausgangszellen berücksichtigt,
so daß der
Entwickler und Konstrukteur es als schwierig ansieht, die Energiezuführleitungen
im inneren Bereich zu führen,
also unterzubringen.
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Eine
weitere Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des Standes der Technik
ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-100955
offenbart. 2 zeigt das
Layout dieser bekannten Einrichtung, wobei dieselbe mit Bezugszeichen 191 versehen
ist. Sie weist einen inneren Bereich 193 und einen peripheren Bereich
um den inneren herum auf. Im inneren Bereich 193 sind Funktionsblöcke ausgebildet.
Im peripheren Bereich sind Eingangs- und Ausgangszellen 192 ausgebildet.
Den Ecken des peripheren Bereiches sind Eckzellen 194 für die Energiezufuhr
zugeordnet. Über
den inneren/peripheren Bereichen sind Anschlußstreifen oder -flächen 195 angeordnet
und mit den Eingangs- und Ausgangszellen 192 und den Energiezuführeinheiten im
inneren Bereich 193 elektrisch verbunden.
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Bei
dieser Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des Standes der Technik bilden
drei Eingangs- und Ausgangszellen 192 eine Eingangs- und
Ausgangszellengruppe. Die Eingangs- und Aus gangszellengruppen sind in
gleichmäßigen Abständen gleich
den Abständen
der Anschlußstreifen 195 angeordnet.
Aus diesem Grunde sind die drei Eingangs- und Ausgangszellen 192 jeder
Gruppe den zugeordneten drei Anschlußstreifen 195 über ein übliches
Verdrahtungsmuster zugeordnet. Um das übliche Verdrahtungsmuster wiederholt
benutzen zu können,
sind die Eingangs- und Ausgangszellengruppen, die gleich einem Mehrfachen
von drei sind, entlang jedes Randes der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
des Standes der Technik angeordnet. Die Beschreibung konzentriert
sich darauf, wie ein vorbestimmtes Verdrahtungsmuster wiederholt
für die
Eingangs- und Ausgangszellengruppen verwendet werden soll, und schweigt
darüber,
wie die Anschlußstreifen 195 den
Eingangs- und Ausgangszellen 192 für Signalübertragung und Energiezufuhr
zugeordnet werden oder sein sollen.
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Ein
typisches Beispiel der Anschlußstreifenzuordnung
besteht darin, daß die
Anschlußflächen selektiv den
Eingangs- und Ausgangszellen für
die Signalübertragung
und die Energiezuführung
zugeordnet sind. Dadurch kommt es vor, daß die einen Anschlußflächen mit
den anderen, also die Energie- und die Signalanschlußflächen miteinander
verwechselt werden. Die Halbleitereinrichtung des Standes der Technik
wird mit einem Bausteinsubstrat vereinigt. Dieses hat eine mehrlagige
Struktur, die wiederum eine Anschlußflächen bildende Lage dort hat,
wo Anschlußflächen, die
mit den Anschlußflächen der
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des Standes der Technik verbunden
werden sollen, ausgebildet sind. Die mit Verdrahtungsleitungen in
anderen Lagen elektrisch verbundenen Anschlußflächen und die Verdrahtungsleitungen
werden schließlich
mit Elektroden verbunden, die auf der Fläche umgekehrt zur Anschlußfläche bildenden
Lage ausgebildet sind. Da bei der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
des Standes der Technik die Energiezufuhranschlüsse mit den Signalanschlüssen vermischt
sind, müssen
auch beim Bausteinsubstrat die Energiezufuhranschlüsse mit
den Signalanschlüssen
vermischt sein. Wenn der Hersteller die Verdrahtungsleitungen auf
der Anschlüsse
bildenden Lage führt, müssen einige
Verdrahtungslagen die Energiezuführanschlüsse umgehen.
Die Verdrahtungslagen ändern
die Lage über
Durchgangslöcher,
um die Energiezuführanschlüsse zu umgehen.
Aus diesem Grunde muß die Zahl
der Lagen für
die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des Standes der Technik erhöht werden.
Selbst wenn die Herstellungskosten für die bekannte Einrichtung
konstant bleiben, werden die Gesamtkosten hoch.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Deshalb
ist es ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Flip-Chip-Halbleitereinrichtung zu
schaffen, die zu einer Reduzierung der Gesamtkosten eines elektrischen
Systems beiträgt.
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Entsprechend
einem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Flip-Chip-Halbleitereinrichtung einer
mehrlagigen Struktur vorgesehen, die eine Zellen bildende Lage und
eine Anschlußflächen bildende Lage
aufweist und Eingangs- und Ausgangszellen, die in der Zellen bildenden
Lage zusammen mit Makrozellen ausgebildet sind, Energiezufuhranschlußflächen, die
in der Anschlußflächen bildenden
Lage ausgebildet und elektrisch mit den Eingangs- und Ausgangszellen
verbunden sind, sowie Signalanschlußflächen umfaßt, die in der Anschlußflächen bildenden
Schicht ausgebildet, elektrisch mit den Eingang- und Ausgangszellen verbunden
und auf einem Randbereich eines die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
enthaltenen Substrats gebildet sind und die Energiezufuhr-Anschlussflächen auf
einem inneren, an den Randbereich angrenzenden Bereich des Susbtrats
gebildet sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung der Erfindung gehen
klarer und verständlicher
aus der folgenden Beschreibung der vorteilhaften Ausführungsbeispiele
hervor, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist.
Darin zeigt:
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1 in
Draufsicht die Anordnung einer Flip-Chip-Halbleitereinichtung des
Standes der Technik, wie sie in der offengelegten JP-Patentanmeldung
Nr. 5-267302 offenbart ist;
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2 eine
Draufsicht des Layouts einer Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des
Standes der Technik, wie sie in der offengelegten JP-Patentanmeldung
Nr. 2000-389519 offenbart ist;
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3 eine
Draufsicht der Anordnung einer Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Draufsicht eines Teils der Anordnung bei starker Vergrößerung;
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5 eine
Draufsicht der Anordnung der Anschlußflächen auf einem Bausteinsubstrat
des Standes der Technik;
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6 eine
Draufsicht eines Teils eines Bausteinsubstrats, wie es mit einer
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zusammengebaut werden soll, sowie verschiedene Modifikationen davon;
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7 eine
Draufsicht der Anordnung der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 eine
Draufsicht der Anordnung einer weiteren Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung;
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9 eine
Draufsicht der Anordnung einer noch anderen Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung;
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10 eine
Draufsicht der Signalleitungen, die zwischen den in der in 9 gezeigten Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
eingerichteten Signalanschlüssen
und Eingangs- und Ausgangszellen geschaltet sind;
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11 eine
Draufsicht der Signalleitungen, die zwischen den Signalanschlußflächen und
den Eingangs- und Ausgangszellen der in 3 und 4 gezeigten
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung geschaltet sind;
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12 eine
Draufsicht, die die Energiezufuhrleitungen zeigt, die zwischen Signalleitungsanschlüssen und
den Eingangs- und Ausgangszellen der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
der 9 geschaltet sind;
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13 eine
Draufsicht, die die Energiezuführleitungen
zeigt, die zwischen den Energiezufuhranschlußflächen und den Eingangs- und
Ausgangszellen der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung der 3 und 4 geschaltet
sind;
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14 eine
Draufsicht, die die Anordnung von Anschlußflächen und Eingangs- und Ausgangszellen zeigt,
wie sie in einer noch anderen Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung
beinhaltet sind;
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15 eine
Draufsicht, die Energiezuführleitungen,
wie sie in der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
vorgesehen sind, zeigt;
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16 eine
Draufsicht, die die Anordnung von Eingangs- und Ausgangszellengruppen
zeigt, wie sie in einer Modifikation der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung
vorhanden sind;
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17 eine
Draufsicht der Anordnung von Anschlußflächen und Eingangs- und Ausgangszellen
für verschiedene
Modifikationen;
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18 eine
Draufsicht, die die Anordnung von Anschlußflächen und Eingangs- und Ausgangszellen für diverse
Modifikationen zeigt; und
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19 eine
Draufsicht, die die Anordnung von Anschlußflächen und Eingangs- und Ausgangszellen für diverse
weitere Modifikationen zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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In 3 und 4 ist
eine erste Ausführungsform
mit ihrer Anordnung einer Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gezeigt.
Ein Teil der Anordnung ist mit einer durchgezogenen Linie A umgeben
und vergrößert in 4 dargestellt.
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Bezugszeichen 1 bezeichnet
die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung, und die ausgezogene
Linie 1a bezeichnet die Peripherie der Einrichtung 1.
In diesem Falle ist die Einrichtung 1 auf einem rechteckförmigen Chip
hergestellt. Dieses ist in einen peripheren Bereich 1b,
einen inneren Bereich und einen Zwischenbereich 1c zwischen
dem inneren Bereich und dem peripheren Bereich 1b unterteilt.
Die vier Eckenlinien des rechteckförmigen Chips sind mit Bezugszeichen 1d bezeichnet.
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Der
größte Teil
des peripheren Bereichs 1b ist den Eingangs- und Ausgangsschaltungen,
wie sie mit 21/22/23 bezeichnet sind,
und Signalanschlußflächen, wie
sie mit 31/32/33 bezeichnet sind, zugeordnet.
Die Eingangs- und Ausgangszellen werden im folgenden als solche
bezeichnet, und die Signalanschlußflächen sind mit diesen elektrisch
verbunden. Jede der Eingangs- und
Ausgangszellen ist von einem Ausgangsantriebsschaltkreis und/oder
einem Eingangspufferschaltkreis implementiert. Ein Eingangs- und
Ausgangsregelkreis kann ebenfalls von der Eingangs- und Ausgangszelle
umfaßt
sein. Auch kann ein Eingangs- und Ausgangssteuerkreis in der Eingangs-
und Ausgangszelle eingeschlossen sein. Obwohl die Eingangs- und
Ausgangszellen als in einer Ebene mit den Signalanschlußflächen in 3 und 4 dargestellt
sind, weist die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung eine mehrlagige
Struktur auf, und die Eingangs- und
Ausgangszellen sind einer bestimmten Ebene, die niedriger als die
den Signalanschlußflächen zugeordnete
Ebene ist, zugeordnet. Die Signalanschlußflächen sind auf der höchsten Ebene
des mehrlagigen Aufbaus ausgebildet. Die höchste Ebene ist im folgenden „Anschlußflächen bildende
Lage" genannt.
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Die
Eingangs- und Ausgangszellen sind in dem peripheren Bereich 1b angeordnet.
Mehrere Eingangs- und Ausgangszellen 31/32/33 bilden
eine Eingangs- und Ausgangszellengruppe 2. Eine der Eingangs- und
Ausgangszellengruppen ist mit gestrichelter bzw. strichpunktierter
Linie in 2 angedeutet. In diesem Falle
sind drei Eingangs- und Ausgangszellen parallel zu der zugeordneten
Randlinie 1d angeordnet und bilden die Eingangs- und Ausgangszellengruppe 2.
Mehrere Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 sind in senkrechter
Richtung zu den zugeordneten Randlinien 1d angeordnet und
bilden eine Spalte Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2.
In diesem Falle bilden vier Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 jede
der Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2.
Diese sind in jeder Spalte zueinander beabstandet, und der Abstand
zwischen benachbarten Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 ist
Verdrahtungsleitungen (nicht gezeigt) zugeordnet.
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Weiter
sind die Signalanschlußflächen in
dem peripheren Bereich angeordnet. Mehrere Signalflächen sind
in senkrechter Richtung zur zugehörigen Randlinie 1d angeordnet
und bilden eine Signalanschlußflächenspalte.
Die Zahl der Signalflächen
in jeder Spalte ist gleich der Zahl der Eingangs- und Ausgangszellengruppen in
jeder Spalte. In diesem Falle bilden vier Signalanschlußflächen jede
Signalanschlußflächenspalte.
Mehrere Spalten Signalflächen 31/32/33 sind
jeder Spalte Eingangs- und Ausgangszellen zugeordnet, und die Anzahl der
Spalten Signalanschlußflächen 31/32/33 ist
gleich der Zahl Eingangs- und Ausgangszellen jeder Eingangs- und
Ausgangszellengruppe 2. In diesem Falle sind drei Spalten
Signalanschlußflächen 31/32/33 jeder Spalte
Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 zugeordnet. Eine
der drei Spalten Signalanschlußflächen 32 ist über der
Spalte Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 angebracht,
und die anderen Spalten Signalanschlußflächen 31 und 33 sind
auf beiden Seiten der Spalte Signalanschlußflächen 32 ausgebildet.
Die Signalanschlußflächen 31 der
Spalte sind jeweils den Eingangs- und Ausgangszellen 21 der
zugehörigen
Spalte Eingangs- und Ausgangszellengrupen zugeordnet, die Signalanschlußflächen 32 der
Spalte sind jeweils mit den Eingangs- und Ausgangszellen 22 der
zugehörigen
Spalte Eingangs- und Ausgangszellengruppen verbunden, und die Signalanschlußflächen 33 der
Spalte sind jeweils mit den Eingangs- und Ausgangszellen 23 der
zugehörigen
Spalte der Eingangs- und Ausgangszellengruppen verbunden. In diesem
Falle sind die anderen Spalten Signalanschlußflächen 31 und 33 symmetrisch
in bezug auf die Spalte der Signalanschlußflächen 32 vorgesehen.
Die Spalten Signalanschlußflächen 31/32/33 sind
in regelmäßigen Intervallen
angeordnet. Dementsprechend sind die Spalten Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 in
regelmäßigen Abständen zueinander beabstandet.
Jedes gleichmäßige Intervall
zwischen benachbarten Spalten Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 ist
das Mehrfache des regelmäßigen Intervalls
zwischen den benachbarten Spalten Signalanschlußflächen 31/32/33.
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Der
Zwischenbereich 1c ist Energiezuführanschlußflächen 11 und 12 zugeordnet,
und die Energiezuführanschlußflächen 11/12 sind
auf/in der Ebene mit den Signalanschlußflächen 31/32/33,
d.h. der Anschlußflächen bildenden
Lage, ausgebildet. Damit sind die Energiezuführanschlußflächen 11/12 innerhalb
der Signalanschlußflächen 31/32/33 und
dementsprechend der Eingangs- und Ausgangszellen ausgebildet. Die
Energiezuführanschlußflächen 12 sind
parallel zu den Randlinien 1d angeordnet. Sie bilden folglich
zwei Spalten parallel zu einem der zwei Paare Randlinien 1d.
Die anderen Energiezuführflächen 11 sind
ebenfalls parallel zu den Randlinien 1d angeordnet und
befinden sich innerhalb der Energiezuführflächen 12. Eine Netzspannungsebene
VDD wird von den Energiezuführanschlußflächen 12 an
die Eingangs- und Ausgangszellen wie die mit 21/22/23 bezeichneten
gespeist, und eine weitere Netzspannungsebene VSS wird von den weiteren Energiezufuhranschlußflächen 11 an
die Eingangs- und Ausgangszellen gespeist. Wie später in Verbindung mit
einer anderen Ausfüh rungsform
beschrieben, verengt sich der periphere Bereich teilweise an den
vier Ecken des rechteckförmigen
Chips, um zu ermöglichen,
daß die
Energiezufuhranschlußflächen die
Ecken breit belegen können.
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Die
Energiezufuhranschlußflächen 11/12 sind
elektrisch mit den Eingangs- und Ausgangszellen über Energiezufuhrleitungen
(nicht gezeigt) verbunden. Um den Widerstand dieser Leitungen zu
reduzieren, werden bei der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung breite
Energiezufuhrleitungen verwendet. Für das Führen solcher Leitungen ist
allerdings ein breiter Belegungsbereich erforderlich. Die folgenden
Gegenmaßnahmen
können selektiv
bei der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
verwendet werden. Die erste Maßnahme
besteht darin, die Eingangs- und Ausgangsstellen für das Führen der
Energiezufuhrleitungen dazwischen zu beabstanden. Die zweite Gegenmaßnahme bedeutet,
die Lücke
zwischen benachbarten Spalten Eingang- und Ausgangszellengruppen
so auszuweiten, daß die
Energiezufuhrleitungen in dem breiten Abstand parallel zu den Spalten
Eingangs- und Ausgangszellengruppen verlaufen können. Andererseits sind die
Energiezufuhrleitungen in einer Ebene mit Energiezuführleitungen,
die mit im inneren Bereich ausgebildeten Zellen verbunden sind,
geführt.
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Der
innere Bereich der Anschlußflächen bildenden
Lage ist Energiezuführanschlußflächen 13/14 zugeordnet.
Die Anschlußflächen 13 werden
der Netzspannung VDD und die Anschlußflächen 14 der anderen Netzspannung
VSS zugeordnet. Die Energiezuführanschlußflächen 13 werden
von kleinen Quadraten in 3 repräsentiert, und jede der Energiezufuhranschlußflächen 13 ist
mit schrägen
Linien gestrichelt, die von der obersten Ecke der linken Seite zur
unteren Ecke der rechten Seite verlaufen. Die Energiezuführanschlußflächen 14 sind
ebenfalls durch kleine Quadrate repräsentiert. Hier ist jede dieser
Flächen 14 mit
schrägen
Linien gestrichelt, die von der oberen rechten Ecke zur unteren
linken Ecke verlaufen. So ist das Potential an den Energiezuführanschlußflächen 13/14 durch
Vergleich der Richtung der Schraffurlinien zu unterscheiden. Wie
man aus 3 erkennt, sind die Energiezufuhranschlußflächen 13 in
versetzter Weise angeordnet. Andererseits nehmen die weiteren Anschlußflächen 14 die
freien Bereiche zwischen den Anschlußflächen 13 ein und sind
daher auch in versetztem Muster ausgelegt. Unter dem inneren Bereich
der Anschlußfläche bildenden
Lage sind Makrozellen wie Logikzellen angefertigt, und die Netzspannungen
VSS und VDD werden von den Anschlußflächen 13/14 über Durchgangslöcher an
die Logikzellen angelegt. Die Eingangs- und Ausgangszellen besetzen
aber nicht genau den peripheren Bereich 1b der bestimmten
Ebene. Mit anderen Worten bestehen Leerräume zwischen den Bereichen, die
den Eingangs- und Ausgangszellen im peripheren Bereich 1b auf
der bestimmten Ebene zugeordnet sind. Der Hersteller kann diesen
Leerbereichen weitere Makrozellen zuordnen. Auf diese Weise wird
kein tatsächlich
vorhandener Raum vergeudet.
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Wie
leicht zu verstehen, werden die Energiezuführanschlußflächen 11/12/13/14 innerhalb
der Signalanschlußflächen 31/32/33,
die sich über
den Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 befinden,
ausgebildet. Dieses Merkmal ist wünschenswert, weil in dem peripheren
Bereich 1b keine Durchgangslöcher ausgebildet sind. Die
Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 werden
mit den Signalanschlußflächen 31/32/33 durch
die Signalleitungen im peripheren Bereich 1b elektrisch
verbunden. Der Hersteller führt
bzw. ordnet die Signalleitungen an, ohne die Durchgangslöcher in
Betracht zu ziehen. Damit gestaltet sich die Anordnung der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung
hinsichtlich der Entwurfsarbeiten an den Signalleitungen wesentlich
einfacher.
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Ein
weiterer Vorteil der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
liegt in der Verbesserung der Eigenschaften der Einrichtung. Die
Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 sind
mit den Netzspannungen VDD und VSS beaufschlagt, die von den Energiezuführanschlußflächen 11/12 über die
Energiezuführleitungen versorgt
werden. Eingangs-/Ausgangssignale werden von den Signalanschlußflächen 31/32/33 über die
Signalleitungen den Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 zugeführt. Wie
vorstehend beschrieben, werden die Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 und
die Signalanschlußflächen 31/32/33 in
dem peripheren Bereich 1b auf der bestimmten Ebene bzw.
dem peripheren Bereich 1b auf der höchsten Ebene des mehrlagigen
Aufbaus ausgebildet. Dies führt
dazu, daß für die Verbindung
nur kurze Signalleitungen erforderlich sind. In ähnlicher Weise werden die Energiezufuhranschlußflächen 11/12 in
den Zwischenbereich 1c auf der höchsten Ebene der mehrlagigen
Struktur ausgebildet; der Zwischenbereich 1c ist dem peripheren
Bereich 1b benachbart. Dies bedeutet, daß die Energiezuführleitungen
nicht verlängert
sind. Ein großer
Teil der Netzspannung VDD/VSS wird in genügender Weise an die Eingangs-
und Ausgangszellen 21/22/23 ohne ernsthafte
Fluktuation angelegt, und die Eingangs-/Ausgangssignale breiten
sich zwischen den Signalanschlußflächen 31/32/33 und
den Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 nicht
ohne ernsthafte Impedanz aus. Aus diesem Grund werden die Eingangs-
und Ausgangszellen 21/22/23 hinsichtlich
der Gleichstrom- wie der Wechselstromeigenschaften verbessert. Damit
ist die Anordnung gemäß der Erfindung
sehr förderlich
für die
Verbesserung der Eigenschaften der Einrichtung.
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Das
Layout gemäß der Erfindung
ist für
ein Bausteinsubstrat wünschenswert.
Dieses hat eine Oberfläche,
die in Kontakt mit den Anschlußflächen der
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung gehalten wird; die Eingangs-/Ausgangssignale
werden von dieser einen Oberfläche
zu einer weiteren Oberfläche
durch mehrlagige Verdrahtungslagen übertragen. 5 zeigt
eine Anordnung von Anschlußflächen bei
einem Bausteinsubstrat des Standes der Technik für eine Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
des Standes der Technik. Die bekannte Einrichtung weist sowohl die
Energiezuführungs-
als auch Signalanschlußflächen im
peripheren Bereich des Chips auf. Dementsprechend hat das Substrat
des Standes der Technik einen peripheren Bereich, in dem die Signalanschlußflächen die
mit 411 bis 413 , 421 bis 423 , 431 , 432 und 441 mit Energiezufuhranschlußflächen 46 gemischt
sind. Obwohl die Signalanschlußflächen 411 bis 413 , 421 bis 423 , 431 , und 432 mit
den Signalleitungen 45 verbunden werden sollen, kann die
Signalleitung A-B nicht mit der Fläche 441 verbunden
werden, weil die Energiezufuhrfläche 46 auf
dem Weg der Signalleitung A-B auszubilden ist. Um diese Fläche 46 zu
umgehen, ist die Leitung A-B zum Anschluß 441 auf
einer unterschiedlichen Ebene zu der mehrlagigen Struktur durch
ein Paar Durchgangslöcher
geführt.
Andererseits weist die Halbleitereinrichtung nach der vorliegenden
Erfindung die Energiezuführanschlußflächen 11/12/13/14 im
Zwischenbereich und im inneren Bereich der Anschlußflächen bildenden
Lage auf. Dementsprechend weist das Bausteinsubstrat die Energiezufuhranschlußflächen innerhalb
der Signalanschlußflächen auf.
Mit anderen Worten gibt es keine Energiezufuhranschlußfläche entsprechend
der Anschlußfläche 46 im
peripheren Bereich des Substrats. Die bedeutet, daß im peripheren
Bereich kein Hindernis zu finden ist. Aus diesem Grunde kann die
Herstellung der Signalleitungen ohne zusätzliche Ebene für das Überbrücken erfolgen.
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Dieser
Vorteil wird durch die in 3 und 4 gezeigte
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung bestätigt. Diese weist Signalanschlußflächen 31/32/33 konzentriert
im peripheren Bereich 1b auf der Anschlußfläche bildenden
Lage auf. Energiezufuhranschlußflächen 11/12/13/14 sind
innerhalb der Signalanschlußflächen 31/32/33 ausgebildet.
Das Bausteinsubstrat für
die Halbleitereinrichtung weist die Signalanschlußflächen konzentriert
im peripheren Bereich auf, und die Signalleitungen können ohne
irgendeine Umgehungsleitung auf unterschiedlicher Ebene verbunden
werden. Dies führt
zu einer Reduktion der Zahl der Verdrahtungsebenen. Mit anderen
Worten ist das Bausteinsubstrat für die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
nach der Erfindung einfacher als das für die Halbleitereinrichtung
nach dem Stande der Technik, wobei die Gesamtkosten für das System
drastisch reduziert werden können.
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Selbst
wenn die Signalanschlußflächen in
komplizierterer Weise angeordnet sind als diejenigen 31/33, behält die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
das einfache Bausteinsubstrat. 6 zeigt
einen Teil eines Bausteinsubstrats 50A, das mit einer Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 50B,
die mit komplizierteren Signalanschlußflächen ausgebildet ist, zusammengesetzt
werden soll. Der Teil des Substrats 50A soll mit einem
Teil der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 50B verbunden
werden, der mit einer ausgezogenen Linie R1 umgeben ist. Die Halbleitereinrichtung 50B hat
Spalten Eingang- und Ausgangzellengruppen im peripheren Bereich,
und eine dieser Spalten befindet sich innerhalb der ausgezogenen
Linie R1. Die Spalte der Eingang- und
Ausgangzellengruppen umfaßt
vier Eingang- und Ausgangszellengruppen 21 , 22 , 23 und 24 . Die Gruppe 21 hat
lediglich eine Eingang- und Ausgangzelle. Die zugeordnete Signalanschlußfläche befindet
sich über
der Eingangs- und Ausgangsgruppe 21 .
Die Eingangs- und Ausgangszellengruppe 22 weist
zwei Eingang- und Ausgangszellen auf, und es befinden sich zwei
Signalanschlußflächen auf
beiden Seiten der Eingang- und Ausgangzellengruppe 22 . Die Eingang- und Ausgangzellengruppe 23 weist drei Eingang- und Ausgangzellen
auf; die zugeordneten Signalanschlußflächen befinden sich über der
Eingang- und Ausgangzellengruppen 23 und
auf beiden Seiten derselben. Die Eingang- und Ausgangzellengruppe 24 hat ebenfalls drei Eingang- und Ausgangzellen,
und die zugeordneten Signalanschlußflächen sind in ähnlicher
Weise den der Eingang- und Ausgangzellengruppe 23 zugeordnet.
Die Signalanschlußflächengruppen 411 bis 413 , 421 bis 423 und 431 bis 433 entsprechen
der Spalte der Eingang- und
Ausgangzellengruppen 21 , 22 , 23 und 24 . Die Signalanschlußfläche für die Eingang- und Ausgangzellengruppe 21 soll mit der Signalanschlußfläche 423 verbunden werden, und die Signalanschlußfläche 423 befindet sich auf der äußersten
rechten Seite des Teils des Bausteinsubstrats 50A. Die
Signalanschlußflächen für die Eingang-
und Ausgangzellengruppe 22 sollen
mit der Signalanschlußfläche 413 und 433 verbunden werden;
die Signalanschlußflächen 413 und 433 befinden
sich in dem langgestreckten Bereich zunächst dem langgestreckten Bereich,
der der Signalanschlußfläche 423 zugeordnet ist. Die Signalanschlußflächen für die Eingang-
und Ausgangzellengruppen 23 sollen
mit den Signalanschlußflächen 412 , 422 und 433 verbunden werden, und diese befinden
sich im langgestreckten Bereich benachbart dem langgestreckten Bereich,
der den Signalanschlußflächen 413 und 433 zugeordnet
ist. In ähnlicher
Weise sollen die Signalanschlußflächen für die Eingang-
und Ausgangzellengruppe 23 mit
den Signalanschlußflächen 411 , 421 und 431 verbunden; letztere befinden sich
in dem langgestreckten Bereich auf der äußersten linken Seite des Teils
des Bausteinsubstrats 50A. Signalleitungen 511 , 512 und 513 , 521 , 522 und 523 sowie 531 , 532 und 533 sind auf der Ebene mit den Signalanschlußflächen 411 , 412 und 413 , 421 , 422 und 423 bzw. 431 , 432 und 433 geführt, und sie sind jeweils mit den
letzteren in entsprechender Zuordnung verbunden. Damit ist weder
irgendein Durchgangsloch noch eine Umgehungsleitung auf einer unterschiedlichen
Ebene für
die Signalanschlußflächen 411 bis 433 erforderlich. Somit
führt die
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 50B zu einem wesentlich
vereinfachten Bausteinsubstrat 50A. Die Signalleitungen 511 , 512 und 513 , 511 , 522 und 523 sowie 531 , 532 und 533 sind über Durchgangslöcher mit Elektroden,
die in der rückseitigen
Fläche
ausgebildet sind, verbunden. Obwohl das Bausteinsubstrat des Standes
der Technik sechs Lagen für
die Verbindung zwischen den Signalanschlußflächen zu den Elektroden erfordert,
macht das Bausteinsubstrat 50A nur vier Lagen erforderlich,
d.h. die mehrlagige Struktur des Bausteinsubstrats 50A ist
um zwei Lagen geringer als die mehrlagige Struktur des Substrats
des Standes der Technik.
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Obwohl
die Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 dem
peripheren Bereich auf der bestimmten Ebene der Mehrlagenstruktur
zugeordnet sind, können
die Eingang- und Ausgangzellen 21/22/23 ein
Teil des peripheren Bereiches einnehmen. In diesem Fall können die
Logikzellen im übrigen
Teil des peripheren Bereiches hergestellt werden. 7 zeigt
eine Flip-Chip-Halbleitereinrichtung des Typs, der Spalten Eingang-
und Ausgangszellengruppen in Teilen des peripheren Bereiches aufweist.
Die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung ist auf einem rechteckförmigen Halbleiterchip 200 hergestellt.
Die Spalten der Eingang- und Ausgangszellengruppen sind Bereichen 201 zugeordnet,
die den peripheren Bereich in Abständen/Intervallen besetzen.
Das führt dazu,
daß sich
ein innerer Bereich 202 in die Lücken zwischen den Bereichen 201 hineinerstreckt,
und ein großer
Anteil Makrozellen (nicht gezeigt) ist in dem inneren Bereich 202 ausgebildet. 8 zeigt
eine noch andere Ausführungsform
einer Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200A. Die Makrozellen
sind im inneren Bereich 202 vollständig und genau eingeschlossen
von dem peripheren Bereich 203 angeordnet. Obwohl die Eingang-
und Ausgangzellen den peripheren Bereich nicht perfekt besetzen,
ist in letzterem keine Makrozelle ausgebildet. Es sei angenommen,
daß die
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200 und 200A 961
Anschlußflächen erfordern. Die
Anschlußflächen sind
in der Anschlußflächen bildenden
Lage der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200 ähnlich zu
jenen im Anschlußflächen bildenden
Bereich der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung, wie vorher beschrieben,
angeordnet. Jedoch erfordert die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200A ein
rechteckförmiges
Chip, das zweimal so groß wie
das rechteckförmige
Chip der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 1/200 für 961 Anschlußflächen ist,
weil die Lücken
zwischen den Eingangs- und Ausgangszellen vakant sind. Damit ist
die Anordnung der Anschlußflächen, wie
sie in 7 gezeigt ist, der Verringerung der Chipgröße förderlich.
Dementsprechend ist es bei der Her stellung möglich, die Herstellungskosten
zu senken. Folglich erreicht die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl eine Reduzierung der Kosten als auch eine Verbesserung
der Eigenschaften der Einrichtung.
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Zweite Ausführungsform
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9 zeigt
eine weitere Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200B, die
die Erfindung verkörpert.
Diese Einrichtung 200B weist eine mehrlagige Struktur auf,
die eine bestimmte, Zellen zugeordnete Ebene und die höchste, Anschlußflächen zugeordnete
Ebene umfaßt.
Da 9 die Anordnung/das Layout von Anschlußflächen und
Zellen darstellt, befindet sich hier (virtuell) die Anschlußfläche auf
einer Ebene mit den Zellen. Die Anordnung umfaßt einen inneren Bereich 202 und
einen peripheren Bereich 204. (Nicht gezeigte) Makrozellen sind
im inneren Bereich 202 auf der bestimmten Ebene ausgebildet,
während
in dem peripheren Bereich 204 auf der bestimmten Ebene
(siehe 10) Eingangs- und Ausgangszellen
wie die mit 20, 21, 22 und 23 bezeichneten
ausgebildet sind. Die Eingangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 sind
im äußersten
Bereich des peripheren Bereichs 204 angeordnet, und außerhalb
der Eingangs- und
Ausgangszellen 20/21/22/23 wird
keinerlei Makrozelle ausgebildet.
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Die
Signalanschlußflächen 30, 31, 32 und 33 sind
auf der höchsten
Ebene, das heißt
der Anschlußflächen bildenden
Lage, gruppiert, und ihre Anordnung nimmt den peripheren Bereich 204 und
den inneren Bereich 202 ein. Energiezufuhranschlußflächen 11/12 sind
innerhalb der Signalanschlußflächen 30, 31, 32 und 33 ausgebildet.
Die Eingangs- und Ausgangszellen 20, 21, 22, 23 werden
durch vorbestimmte Energiezufuhranschlußflächen 11/12 beaufschlagt.
In dem peripheren Bereich 204 auf der höchsten Ebene wird keinerlei
Energiezufuhranschlußfläche ausgebildet
oder mit den Signalanschlußflächen 30, 31, 32, 33 gemischt.
Somit ist die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200B von
der in 3 und 4 gezeigten Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 1 nur
insofern verschieden, daß die
Eingangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 in
einer Linie angeordnet sind.
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Wenn
der Hersteller ein Bauteilsubstrat entwirft, das mit der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 200B zusammengesetzt
werden soll, werden nur die Signalanschlußflächen in dem peripheren Bereich
ausgebildet, und es wird keinerlei Energiezufuhranschluß mit dem
Signalanschlüssen
gemischt. Aus diesem Grund bildet keine der Energiezufuhranschlußflächen irgendein
Hindernis gegenüber
der Tätigkeit
des Leitungsführens. Die
Signalleitungen werden direkt mit den Signalanschlußflächen verbunden;
es ist keine zusätzliche
Verdrahtungslage für
die elektrische Verbindung erforderlich. Deshalb können die
Herstellungskosten des Bauteilsubstrats reduziert werden. So erlaubt
es die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung nach der zweiten Ausführungsform der
Erfindung dem Hersteller, die gesamten Produktionskosten des elektrischen
Systems zu verringern.
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Im
folgenden wird eine Beschreibung über die Signalleitungen zwischen
den Eingangs- und Ausgangszelle 20/21/22/23 und
den Signalanschlußflächen 30/31/32/33 sowie
die Energiezufuhrleitungen zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlußflächen 20/21/22/23 und
den Energiezufuhranschlußflächen 11/12 im
Vergleich zu den der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 1 in
Verkörperung
der ersten Ausführungsform gegeben.
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Die
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform
hat eine positionelle Anordnung zwischen Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23,
Signalanschlußflächen 31/32/33 sowie
den Energiezuführanschlüssen 11/12,
wie dies in 11 gezeigt ist. Die Eingangs-
und Ausgangszelle 21 und die anderen Eingangs- und Ausgangszellen 22/23 werden
direkt mittels der Durchgangslöcher
mit der Signalanschlußfläche 32 und
mittels der Durchgangslöcher
und Signalleitungen mit den Signalanschlußflächen 31/33 in
der Halbleitereinrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform
verbunden. Die Länge
der Signalleitungen beträgt Null
und soviel wie eine reguläre/regelmäßige Teilung.
Andererseits sind die Eingangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 mittels
des Durchgangsloches und Signalleitungen mit den Signalanschlußflächen 31/32/33 in
der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung in Verkörperung der zweiten Ausführungsform
verbunden. Die minimale Signallänge
ist 0,5 mal der regulären
Teilung und die maximale Signallänge
ist gleich 2,5 mal der regulären
Teilung.
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Was
die Energiezuführleitungen
anbelangt, so sind die Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 mittels
der Durchgangslöcher
und Energieübertragungsleitungen
mit den Energiezuführanschlußflächen 12 in
der Halbleitereinrichtung 1, die die zweite Ausführungsform
verkörpert,
wie in 12 gezeigt, verbunden. Die Länge der
Energiezuführleitungen
beträgt
3,5 gleichmäßige Teilungen.
Andererseits sind die Eingangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 mittels
des Durchgangslochs und Energiezuführleitungen mit den Energiezuführanschlußflächen 12 der
Halbleitereinrichtung, die die erste Ausführungsform verkörpert, wie
in 13 gezeigt, verbunden. Die minimale Signallänge beträgt 0,5 mal
die gleichmäßige Teilung
bis 3,5 regelmäßige Teilungen.
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Die
Makrozellen sind in den Leerstellen im peripheren Bereich der die
erste Ausführungsform
verkörpernden
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung 1 ausgebildet, und der
rechteckförmige,
erforderliche Chip ist kleiner als das für die die zweite Ausführungsform
verkörpernde
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
benötigte.
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Insgesamt
weist die die erste Ausführungsform
verkörpernde
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung kurze Signalleitungen und in der
Länge variierende
Energiezuführleitungen
auf. Andererseits weist die die zweite Ausführungsform verkörpernde
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung Energiezufuhrleitungen mit konstanter
Länge und Signalleitungen
mit variierender Länge
auf. Die Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 der
die erste Ausführungsform
verkörpernden
Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen
sollen Belastungen treiben, die in einen relativ engen Bereich fallen,
und die Ausgangscharakteristiken sind konstant. Die Energieverteilung
auf die Eingangs- und Ausgangszellen ist in der die zweite Ausführungsform
verkörpernden
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
konstant und stabil. Hingegen sind ihre Ausgangscharakteristiken
weniger konstant als die der die erste Ausführungsform verkörpernden
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung. Damit kann der Hersteller die Layouts
entsprechend den jeweils gewünschten
Einrichtungscharakteristiken selektiv einsetzen.
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Dritte Ausführungsform
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14 und 15 zeigen
die Anordnung von Anschlußflächen, d.h.
Energiezufuhranschlußflächen und
Signalanschlußflächen zusammen
mit Eingangs- und Ausgangszellen, wie sie in einer weiteren Flip-Chip-Halbleitereinrichtung,
die die vorliegende Erfindung widerspiegelt, verkörpert sind.
Die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung hat einen mehrlagigen Aufbau;
die Eingangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 sind
in einer bestimmten Lage des mehrlagigen Aufbaus zusammen mit Makrozellen
(nicht gezeigt) ausgebildet. Die Makrozellen befinden sich innerhalb
der Eingangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 (siehe 8). Der
mehrlagige Aufbau weist weiter eine Anschlußflächen bildende Lage auf, auf
der die Signalanschlußflächen 30/31/32/33 und
die Energiezufuhranschlußflächen 11/12 gebildet
werden. Die Anschlußflächen 11/12/30/31/32/33 sind
in regelmäßiger Teilung
bzw. Beabstandung angeordnet. Die Energiezufuhranschlußflächen 11/12 sind
innerhalb der Eingangs- und Ausgangszellen 30/31/32/33 angeordnet.
Obwohl sich die Energiezufuhranschlußflächen 12 über den
Ein gangs- und Ausgangszellen 20/21/22/23 befinden,
wird keine Energiezufuhranschlußfläche mit
den Signalanschlußflächen 30-33 vermischt.
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Die
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung soll mit einem Bauteilsubstrat (nicht
gezeigt) zusammengefügt
werden. Wenn der Hersteller das Bauteilsubstrat entwirft, das mit
der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung zusammengefügt werden soll, werden die
Signalanschlüsse 30-33 außerhalb
der Energiezufuhranschlüsse 11/12 ausgebildet,
und es findet keine Vermischung irgendwelcher Energieanschlußflächen mit
den Signalanschlüssen 30-33 statt.
Aus diesem Grunde bildet keiner der Energiezufuhranschlüsse 11/12 irgendein
Hindernis gegenüber
der Leitungsführung.
Die Signalleitungen werden direkt mit den Signalanschlüssen verbunden;
es ist keinerlei zusätzliche
Lage für
die elektrische Verbindung erforderlich. Das Ergebnis ist eine Reduktion
der Herstellungskosten des Bauteilsubstrats. Damit erlaubt es die
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung nach der dritten Ausführungsform,
daß der
Hersteller die gesamten Produktionskosten des elektrischen Systems
verringern kann.
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Die
Eingangs- und Ausgangszellen 20-23 werden mit
den Signalanschlüssen 30-33 mittels
Durchgangslöchern
und Signalleitungen, wie in 14 gezeigt,
verbunden. Die Länge
der Signalleitungen variiert von 0,5 mal der regelmäßigen Teilung
bis 3,5 mal der regelmäßigen Teilung.
Auf der anderen Seite werden die Signalzufuhranschlüsse 12 durch
die Durchgangslöcher
mit den Eingangs- und Ausgangszellen 20-23 verbunden,
und die Energiezufuhranschlüsse 11 werden
mittels Durchgangslöchern
und Signalleitungen mit den Eingangs- und Ausgangszellen 20-23 verbunden.
Die Länge
der Energiezuführleitungen
beträgt
Null oder ist gleich 0,5 mal der regulären Teilung.
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Die
Länge der
Signalleitungen kann in weitem Rahmen variiert werden; so ist für die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
aufgrund der Anordnung bzw. der Gruppierung der Signalanschlüsse ein
großes
Chip erforderlich. Allerdings sind die Energiezufuhrleitungen die
kürzesten
von allen und längenkonstant.
Somit erweitert die Halbleitereinrichtung nach der dritten Ausführungsform
das Repertoire des Herstellers.
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Tabelle
1 beschreibt die Merkmale der Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen,
die die erste, zweite und dritte Ausführungsform verkörpern.
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Es
sind zahlreiche Modifikationen der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung
möglich. Diese
Abwandlungen werden im folgenden unter Bezugnahme auf 3, 4, 6 und 16-19 beschrieben.
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Anordnung
von Eingangs- und Ausgangszellen
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Obwohl
die Mehrzahl Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 parallel
zu den zugeordneten Randlinien 1d (siehe 3 und 4)
zum Bilden einer der Eingangs- und Ausgangszellengruppen angeordnet
ist, enthält
eine Eingangs- und Ausgangszellengruppe nur eine Eingangs- und Ausgangszelle 111 in
der ersten Abwandlung (siehe 6). Die
Eingangs- und Ausgangszelle 111 ist vorzugsweise für den Antrieb
eines Hochgeschwindigkeitssignals wie zum Beispiel eines seriellen
Bit Trains (Bitzuges) bestimmt, weil das Hochgeschwindigkeitssignal
frei von Überkreuzungen
oder Störungen
mit Signalen ist, die durch benachbarte Eingangs- und Ausgangszellen
be- und getrieben werden.
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Die
Eingangs- und Ausgangszellengruppe enthält eine gerade Zahl Eingangs-
und Ausgangszellen wie beispielsweise vier Eingangs- und Ausgangszellen 112 (siehe 6)
in der zweiten Ausführungsform.
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Wenn
jede Eingangs- und Ausgangszellengruppe eine vorbestimmte Zahl Eingangs-
und Ausgangszellen aufweist, ist die Anordnung einfach und die Entwicklungs-
und Entwurfstätigkeit
leicht. Die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform
hat mehrere Eingangs- und Ausgangszellengruppen, die jeweils drei
Eingangs- und Ausgangszellen aufweisen. Die dritte Abwandlung umfaßt jedoch
mehrere Eingangs- und Ausgangszellengruppen, die sich in der Zahl
von den Eingangs- und Ausgangszellen unterscheiden. In diesem Fall
können
die Eingangs- und Ausgangszellengruppen nur eine Eingangs- und Ausgangszelle 111,
zwei Eingangs- und Ausgangszellen 114, drei Eingangs- und
Ausgangszellen 113 und vier Eingangs- und Ausgangszellen 112 (siehe 6)
aufweisen.
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Die
Eingangs- und Ausgangszellen in jeder Gruppe sind zueinander benachbart
in der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
der ersten Ausführungsform.
Bei der vierten Abwandlung sind die Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 in
einer Zellengruppe zueinander in einer Spalte, wie in 16 gezeigt,
beabstandet. Die Abstände 61/62 zwischen
den Eingangs- und Ausgangszellen 21/22/23 sind
den Energiezufuhrleitungen zugeordnet.
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In
den Zellengruppen der fünften
Abwandlung sind die Eingangs- und Ausgangszellen asymmetrisch angeordnet.
Die Eingangs- und Ausgangszellengruppe 131 weist die Eingangs-
und Ausgangszelle oder Zellen auf der rechten Seite der Zentraleingangs-
und -ausgangszelle auf, und die Eingangs- und Ausgangszellengruppe 132 weist
die Eingangs- und Ausgangszelle auf der linken Seite der zentralen
Eingangs- und Ausgangszelle auf. Die Eingangs- und Ausgangszellen
auf der rechten Seite können
in der Zahl unterschiedlich von den Eingangs- und Ausgangszellen
auf der linken Seite sein.
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Layout der
Eingangs- und Ausganszellengruppen
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Die
sechste Abwandlung weist eine isolierte Eingangs- und Ausgangszellengruppe 211 ebenso
wie Spalten von Eingangs- und Ausgangszellen 212 (siehe 17)
auf. Die isolierte Eingangs- und Ausgangszellengruppe 211 dient
als Spalte von Eingangs- und Ausgangszellengruppen. Eine Spalte
Eingangs- und Augangszellengruppen 223 unterscheidet sich
in der Anzahl von Eingangs- und Ausgangszellengruppen von den Spalten
der Eingangs- und Ausgangszellengruppen 212 und den Spalten
der Eingangs- und Ausgangsgruppen 211. Die Spalte Eingangs-
und Ausgangszellengruppen hat nur eine Eingangs- und Ausgangszellengruppe,
die Spalte der Eingangs- und Ausgangszellengruppe 223 umfaßt drei
Eingangs- und Ausgangszellengruppen, und die vier Eingangs- und
Ausgangszellengruppen bilden die Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen 212.
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Die
siebte Modifikation hat einen großen Makrozellenblock 215.
Dieser dringt in den peripheren Bereich der bestimmten Lage der
mehrlagigen Struktur ein. Jedoch ist niemals irgendeine Eingangs-
und Ausgangszelle innerhalb des großen Makrozellenblocks angeordnet.
In anderen Worten befinden sich alle Eingangs- und Ausgangszellen
außerhalb
der Makrozellen.
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Intervalle/Abstände von
Eingangs- und Ausgangszellengruppen Die Eingangs- und Ausgangszellengruppen
sind in der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform
in der Spalte ohne irgendeine Lücke
oder Beabstandung angeordnet. Dieses Merkmal ist bevorzugt, weil
die Eingangs- und Ausgangszellen mit hoher Dichte angeordnet sind.
Jedoch ist eine Eingangs- und Ausgangszellengruppe 224 einer
Spalte von der benachbarten Eingangs- und Ausgangszellengruppe 225 in
derselben Spalte bei der achten Abwandlungsform beabstandet. Natürlich ist
es nicht nötig,
in jeder Spalte einen Abstand einzuführen. Die achte Modifikation weist
eine Eingangs- und Ausgangszelle benachbart der Eingangs- und Ausgangszellengruppe 222 in
derselben Spalte auf. Die Eingangs- und Ausgangszellengruppen der
Spalte 223 sind ebenfalls zueinander beabstandet, und der
Abstand ist gleich dem Bereich, der von einer Eingangs- und Ausgangszellengruppe
belegt werden soll. Der Abstand zwischen den Eingangs- und Ausgangszellengruppen 224 und 225 ist
Signal/Energiezufuhrleitungen zugeordnet. Verschiedene Eingangs-
und Ausgangszellengruppen 301 können in dem inneren Bereich
der bestimmten Lage (siehe 6) ausgebildet
werden. Jedoch befinden sich alle Signalanschlußflächen außerhalb der Energiezufuhranschlüsse für die Eingangs-
und Ausgangszellen. Letztere können
in einem Teil des peripheren Bereichs entlang einer der Randlinien
konzentriert werden.
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Bei
der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung nach der ersten Ausführungsform
werden die Spalten der Eingangs- und Ausgangszellen in regelmäßigen Intervallen
angeordnet, wobei jede gleich einem Mehrfachen des Intervalls zwischen
den Spalten der Signalanschlüsse
ist. Die neunte Ausführungsform
hat eine Leerstelle 412 zwischen den Spalten der Eingangs-
und Ausgangszellengruppen, die in regelmäßigen Intervallen (siehe 17)
angeordnet sind. Die Leerstelle kann an der Grenze zwischen einer
Energiezufuhranschlußgruppe, die
einer bestimmten Spannung wie zum Beispiel 3,3 Volt zugeordnet ist,
und einer benachbarten Energiezufuhranschlußgruppe, die einer anderen
Spannung wie zum Beispiel 2,5 Volt zugeordnet ist, ausgebildet werden.
Die Leerstelle 412 ist für die Energiezufuhrleitungen
verfügbar.
Die Energie zufuhrleitungen legen die Netzspannungen an die Spalten-Eingangs-
und Ausgangszellengruppen 212 in seitlicher Richtung an
und sind längenreduziert.
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Bei
der zehnten Modifikation werden die Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen
ausgeweitet, um es dem Hersteller zu ermöglichen, die Energiezufuhrleitungen 414 (siehe 19)
zu passieren. Der Abstand zwischen den Spalten der Signalanschlüsse ist
breiter als die Energiezufuhrleitung 414.
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Layout/Anordnunung von
Signalanschlüssen
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Die
Signalanschlüsse
entsprechen den Eingangs- und Ausgangszellen. Wenn eine Eingangs- und Ausgangszellengruppe
aus einer Spalte von Eingangs- und Ausgangszellengruppen, wie durch
Bezugszeichen 511 (siehe 17) angedeutet,
entfernt wird, werden die Signalanschlüsse, die der Eingangs- und
Ausgangszellengruppe zugeordnet werden sollen, ebenfalls entfernt.
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Bei
der siebten Modifikation dringt die große Makrozelle in den peripheren
Bereich ein, so daß der
innere Bereich eine polygonale Form hat. Damit sind der innere Bereich
und der periphere Bereich nicht auf eine rechteckige Form und/oder
eine rahmenartige Gestaltung beschränkt. Die Eingangs- und Ausgangszellen
belegen Bereiche, die enger als die Bereiche sind, die von den Signalanschlüssen eingenommen
sind. Jedoch belegt die Eingangs- und Ausgangszelle 22 der
achten Modifikation einen Bereich, der breiter als der Bereich ist,
der von dem zugeordneten Signalanschluß belegt wird (siehe 18).
Damit werden geeignete Makrozellen für die Eingangs- und Ausgangszellen
ausgewählt.
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Die
vierte Modifikation weist Lücken/Abstände 61/62 unter
den Eingangs- und Ausgangszellen auf, so daß die Energiezufuhrleitungen
nicht durch die Abstandsräume 61/62 geführt sind.
Im übrigen
sind die Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen in der
zehnten Abwandlungsform weit beabstandet, und die Energiezuführleitungen 414/415 sind
durch den Abstandsraum 413 geführt. Diese Energiezufuhrleitungen
sind so weit, daß die
Signalanschlüsse
zwischen der Quelle eines p-Kanal-Feldeffekttransistors und der
Energiequelle VDD und zwischen der Quelle eines n-Kanal-Feldeffekttransistors
und der Energiequelle VSS hinsichtlich des Widerstands reduziert
sind. Der p-Kanal-FET und der n-Kanal-FET können einen komplementären Inverter
bilden. Die Energiezuführleitungen
von den Eingangs- und Ausgangszellen können durch eine untere Lage
geführt
sein, in der die Energiezuführleitungen
für die
Makrozellen ausgebildet sind. Da die neunte Modifikation die Leerstelle 412 aufweist,
werden die Energiezufuhranschlüsse
in der Leerstelle 412 ausgebildet. Die Netzspannungen werden
an die Eingangs- und Ausgangszellen von diesen Energiezufuhranschlüssen angelegt. Es
wird jedoch niemals irgendein Signalanschluß außerhalb dieser Energiezufuhranschlüsse ausgebildet.
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Es
sollte aus dem vorangehenden Beschreibungsteil deutlich geworden
sein, daß die
Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Anordnung der Signalanschlüsse außerhalb der Energiezufuhranschlüsse aufweist.
Wenn der Hersteller ein Bausteinsubstrat entwirft, das mit der Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
zusammengesetzt werden soll, verringert er die Zahl der das mehrlagige
Bauteilsubstrat bildenden Lagen- oder Schichtenzahl, weil die Signalleitungen
mit den Signalanschlüssen
auf der gleichen Ebene verbunden werden. Damit ist die Flip-Chip-Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung
gegenüber
den Flip-Chip-Halbleitereinrichtungen nach dem Stand der Technik
vorteilhaft, insbesondere im Hinblick auf die Gesamtherstellungskosten
des elektrischen Systems.
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Obwohl
besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es
für den
Fachmann klar, daß diverse Änderungen
und Modifikationen ausgeführt
werden können,
ohne daß von
Geist und Umfang der Erfindung abgewichen wird.
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Beispielsweise
kann die Zahl der Eingangs- und Ausgangszellen der Eingangs- und
Ausgangszellengruppen auf demselben Chip variiert werden, und die
Eingangs- und Ausgangszellen können
zuneinander beabstandet werden. Im einzelnen weist jede Eingangs-
und Ausgangszellengruppe in der in 3 und 4 gezeigten
Ausführungsform
drei Teile auf, und die drei Eingangs- und Ausgangszellen sind zueinander
benachbart. Jedoch können
die Teile der Eingangs- und Ausgangszellen in der Zahl gegenüber anderen
Eingangs- und Ausgangszellen verschieden sein. Darüber hinaus
können
die Eingangs- und Ausgangszellen in einer Eingangs- und Ausgangszellengruppe
zueinander beabstandet sein.
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Die
Spalten der Signalanschlüsse 31/33 können auf
jeder Seite der Spalte der Signalanschlüsse über der Spalte 32 der
Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 angeordnet werden.
Ande rerseits können
die Spalten der Signalanschlüsse 31 und 33 auf
beiden Seiten der Spalte der Signalanschlüsse 32 asymmetrisch
angeordnet werden.
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Die
Eingangs- und Ausgangszellen 2 in einer Spalte können in
der Zahl von den Eingangs- und
Ausgangszellengruppen in einer anderen Spalte verschieden sein.
Die Eingangs- und Ausgangszellengruppen 2 können zueinander
in jeder Spalte ohne irgendeine Lücke beabstandet werden.
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Die
Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen können in
unregelmäßigen Intervallen
angeordnet werden. In diesem Fall können Verdrahtungsleitungen
in einem Bereich ausgebildet sein, der einem Teil der relativ breiten
Lücke zwischen
benachbarten Spalten Eingangs- und
Ausgangszellengruppen entspricht. Das Intervall zwischen den benachbarten
Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen kann ein Mehrfaches
sein, das verschieden von dem Mehrfachen des Intervalls zwischen
den benachbarten Spalten von Signalanschlüssen ist. Der Abstand zwischen
den benachbarten Spalten der Eingangs- und Ausgangszellengruppen
kann breiter als das Mehrfache des Intervalls zwischen benachbarten
Spalten von Signalanschlüssen sein.
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Die
Zahl der Signalanschlüsse
in einer Spalte kann geringer als die Zahl der Eingangs- und Ausgangszellengruppen
in der zugeordneten Spalte sein. In diesem Fall ist ein bestimmter
Signalanschluß weit
zu dem benachbarten Signalanschluß beabstandet, und die Signalleitung
zu den bestimmten Signalanschluß kann durch
den weiten Bereich in der Anschluß bildenden Lage geführt werden.