JP2000012618A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2000012618A
JP2000012618A JP17513398A JP17513398A JP2000012618A JP 2000012618 A JP2000012618 A JP 2000012618A JP 17513398 A JP17513398 A JP 17513398A JP 17513398 A JP17513398 A JP 17513398A JP 2000012618 A JP2000012618 A JP 2000012618A
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circuit
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semiconductor integrated
integrated circuit
circuit device
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JP17513398A
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Shinya Shirata
真也 白田
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の半導体集積回路装置では、高機能化、
高性能化を図るべく入出力ピン数や回路規模を増加させ
ると当該集積回路の面積が非常に大きくなる。また、特
に入出力ピン数または回路規模のいずれか一方を増やそ
うとすると、デッドスペースが生じてしまうので設計が
制限されてしまう。 【解決手段】 論理回路とバッファ回路を別々の半導体
基板11,12に集積し、論理回路の端子となる第1の
バンプ13と、入出力バッファ回路の端子となる第2の
バンプ14を直接接続するとともに、バッファ回路が集
積された半導体基板12にスルーホール15を形成し、
このスルーホール15の上端部に第3のバンプ16を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
装置に関し、特に論理回路と入出力バッファ回路を有す
る半導体集積回路装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路装置は、入力バ
ッファ回路及び出力バッファ回路を有するバッファ部
と、論理回路を有するコア部が半導体基板上に集積され
て構成される。
【0003】上記入力バッファ回路は外部からの信号を
受け取るための回路であり、出力バッファ回路は半導体
集積回路装置内で処理された信号を外部に出力するため
の回路である。また、上記論理回路は、NANDゲート
やNORゲート等が組み合わされ構成され、所定の論理
処理を実現するための回路である。
【0004】図4は、これらバッファ部及びコア部が集
積された従来の半導体集積回路装置を示す平面図であ
る。図4において、1はコア部、2はバッファ部、3は
前記バッファ部に外部からの信号を入出力するための端
子となる入出力ピンである。この半導体集積回路装置
は、コア部1を中心にし、その周辺にバッファ部2が配
置され、このバッファ部2上に多数の入出力ピン3が形
成されている。
【0005】次に動作について説明する。この半導体集
積回路装置では、入出力ピン3を介してバッファ部2の
入力バッファ回路に信号が入力され、この信号がコア部
1の論理回路に伝送される。そして、伝送された信号
は、この論理回路によって所定の論理処理が施され、バ
ッファ部2の出力バッファ回路に伝送される。そして、
出力バッファ回路に伝送された信号は、入出力ピン3を
介して外部に伝送される。
【0006】以上のような半導体集積回路装置は、通
常、パッケージ基板に収容され、外部からの衝撃等から
保護するとともに組立などの取り扱いが便利になるよう
になされている。この場合、半導体集積回路装置の入出
力ピン3とパッケージ基板の端子とはワイヤボンディン
グ等によって接続され、パッケージ基板の外側に形成さ
れた端子を介して半導体集積回路装置の入出力ピン3に
信号が伝送される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
装置は以上のように構成されているので、近年の半導体
集積回路装置の高機能化、高性能化に十分に対応するこ
とができないという課題があった。
【0008】すなわち、半導体集積回路装置を高機能
化、高性能化するには、コア部1の回路規模を大きく
し、入出力ピン3の数を増加させることになる。ここ
で、図4に示すような半導体集積回路装置では、コア部
1の面積と入出力ピン3の占める面積の合計がそのまま
当該集積回路の面積になるので、コア部1の回路規模を
大きくしたり入出力ピン3の数を増加させると半導体集
積回路装置の占有面積が非常に大きなものになり、半導
体パッケージの大型化を招くことになる。
【0009】また、半導体集積回路装置では、持たせる
機能によっては、回路規模は比較的小さくてよいが入出
力ピン3は多数必要であったり、逆に回路規模は比較的
大きいことが必要であるが入出力ピン3は少数でよいと
いった場合がある。
【0010】このような場合の半導体集積回路装置を図
5、図6に示す。図5は、コア部1の回路規模は小さい
ままで入出力ピン3の数を多くした半導体集積回路装置
の平面図であり、図6は、入出力ピン3の数は少ないま
まで、コア部1の回路規模を大きくした半導体集積回路
装置の平面図である。このようにコア部1の周囲に入出
力ピン3が配置されて構成される半導体集積回路装置で
は、図5に示すようにコア部1の回路規模は小さいまま
で入出力ピン3の数を多くした場合には、コア部1に機
能に関与しないデッドスペース1aが生じてしまう。ま
た、図6に示すように入出力ピン3の数は少ないまま
で、コア部1の回路規模を大きくした場合には、ピン同
士の間に隙間2aが空いてしまい、無駄な面積を増大さ
せてしまう。このため、このデッドスペースを考慮する
と、入出力ピン3の数や回路規模を自由に変更できない
という不都合がある。
【0011】さらに、上記半導体集積回路装置では、入
出力ピン3がパッケージ基板にワイヤボンディングによ
って接続されるが、このワイヤボンディングの場合、入
出力ピン3に接続されたボンディングワイヤが半導体集
積回路装置の周辺に接続されるので、接続部の位置が制
限されるとともに半導体パッケージが大型化してしまう
という課題があった。
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、回路規模や入出力ピン数を増大さ
せても占有面積が小さく抑えられ、半導体パッケージの
小型化が図れるとともに、入出力端子数や回路規模を自
由に変更できる半導体集積回路装置を提供することを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路装置は、論理回路が集積された第1の半導体基板
と、この上に重ねられた入力バッファ回路および出力バ
ッファ回路が集積された第2の半導体基板を有し、上記
論理回路の端子と、上記入力バッファ回路の端子および
出力バッファ回路の端子が直接接続されるとともに、上
記第2の半導体基板にスルーホールが形成され、このス
ルーホールの上端部に端子が突出形成されているもので
ある。
【0014】この発明に係る半導体集積回路装置は、論
理回路の端子が、入力バッファ回路の端子および出力バ
ッファ回路の端子とフリップチップ方式によって接続さ
れているものである。
【0015】この発明に係る半導体集積回路装置は、上
記スルーホールの上端部に突出形成されている端子が、
パッケージ基板の端子にフリップチップ方式によって接
続されているものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1による半
導体集積回路装置の断面図であり、図において、11は
論理回路が集積された第1の半導体基板、12は入力バ
ッファ回路及び出力バッファ回路が集積された第2の半
導体基板、13は前記論理回路の端子となる第1のバン
プ(端子)、14は前記入力バッファ回路または出力バ
ッファ回路の端子となる第2のバンプ(端子)、15は
前記第2の半導体基板12に形成されたスルーホール、
16は上記スルーホール15の上端部に突出形成された
第3のバンプ(端子)である。また、17は当該半導体
集積回路装置を収容するためのパッケージ基板、18は
前記パッケージ基板17の内側に形成されている端子で
ある。上記第1のバンプ13、第2のバンプ14、第3
のバンプ16には、例えば半田バンプが用いられる。
【0017】ここで上記第2の半導体基板12に集積さ
れた入力バッファ回路は外部からの信号を受け取るため
の回路であり、出力バッファ回路は半導体集積回路装置
内で処理された信号を外部に出力するための回路であ
る。また、上記第1の半導体基板11に集積された論理
回路は、NANDゲートやNORゲート等が組み合わさ
れ構成され、所定の論理処理を実現するための回路であ
る。
【0018】この半導体集積回路装置は、論理回路が集
積された第1の半導体基板11と、入力バッファ回路と
出力バッファ回路が集積された第2の半導体基板12が
第1のバンプ13及び第2のバンプ14を介して例えば
フリップチップ方式によって接続されている。また、上
記第2の半導体基板12にはスルーホール15が形成さ
れており、その上端部に上記第3のバンプ16が形成さ
れている。この第3のバンプは、例えばパッケージ基板
17の内側に形成された端子18とフリップチップ方式
によって接続されている。フリップチップ方式は、バン
プが形成された一対の基板を、バンプ同士を位置合わせ
して重ね、炉の中でバンプを溶融させることでボンディ
ングを行う接続方法である。このフリップチップ方式に
よると、電気的接続部を任意の配置で形成することがで
き、また接続部を増やす場合でも基板面積を広げる必要
がなく、半導体集積回路装置の寸法を小さく抑えること
ができる。
【0019】図2は上記第1の半導体基板11及び第2
の半導体基板12にそれぞれ形成された第1のバンプ1
3、第2のバンプ14の配置例を示す構成図であり、
(a)は第1の半導体基板11の平面図及び当該半導体
基板11を、平面図のa−a線で切断した断面図、
(b)は第2の半導体基板12の平面図及び当該半導体
基板12を、前記平面図のb−b線で切断した断面図で
ある。第1のバンプ13及び第2のバンプ14は、この
ように複数形成され、且つ、第1の半導体基板と第2の
半導体基板を重ねたときに第1のバンプと第2のバンプ
で互いに位置が重なるように配置される。
【0020】次のこの半導体集積回路装置の動作を説明
する。図3は、半導体集積回路装置の基本動作を説明す
るための概念図であり、fは論理回路、gはバッファ回
路、hは論理回路の信号端子、iはバッファ回路の信号
端子である。この半導体集積回路装置では、基本的には
外部からの信号がバッファ回路gに入力され、信号端子
i,hを介して論理回路fに伝送される。そして、論理
回路fで所定の論理処理がなされ信号は、信号端子h,
iを介してバッファ回路gに伝送され外部に出力され
る。ここで、信号端子h,iは、第1のバンプ13、第
2のバンプ14に相当する。
【0021】次に、この動作を半導体集積回路装置の構
成に沿って具体的に説明する。上記半導体集積回路装置
では、外部からの信号はパッケージ基板17の外側に形
成された端子から入力され、パッケージ基板17の内側
に形成された端子18と上記第2の半導体基板12上に
形成された第3のバンプ16及びスルーホール15を介
して入力バッファ回路に伝送される。この伝送された信
号は、第2のバンプ14及び第1のバンプ13を介して
第1の半導体基板11の論理回路に伝送され、所定の論
理処理が施される。そして、論理処理が施された信号
は、第1のバンプ13及び第2のバンプ14を介して出
力バッファ回路に伝送され、さらにスルーホール15、
第3のバンプ16、パッケージ基板17に形成された端
子18を介して外部に出力される。
【0022】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、論理回路と、入力バッファ回路及び出力バッファ回
路を別々の半導体基板11,12に集積し、これら半導
体基板11,12を重ねているので、同一半導体基板上
に論理回路とバッファ回路を集積し、論理回路の周囲に
バッファ回路を配設した半導体集積回路装置に比べて占
有面積が小さく抑えられる効果が得られる。
【0023】また、この半導体集積回路装置では、例え
ば論理回路の回路規模を大きくする場合には第1の半導
体基板11のみの面積を大きくすればよく、またパッケ
ージ基板17との接続部の数を多くする場合には、第2
の半導体基板12のスルーホール15や第3のバンプ1
6の数等を増やせばよいので、回路規模あるいは接続部
数のいずれか一方の変更によって論理回路の形成領域ま
たは接続部の形成領域が無駄に広くなってしまうことが
ない。したがって、半導体集積回路装置の占有面積を抑
えながら接続部や回路規模を自由に変更できるという効
果が得られる。
【0024】さらに、この半導体集積回路装置では、第
1の半導体基板11と第2の半導体基板12とがフリッ
プチップ方式で接続されるとともに、第2の半導体基板
12に形成されたスルーホール15の上端部に第3のバ
ンプ16が形成されており、これによって第2の半導体
基板12とパッケージ基板17とがフリップチップ方式
によって接続されている。フリップチップ方式では、ワ
イヤボンディングのように、電気的接続部が周辺に制限
されず、任意の位置に分散して配置できるのでアセンブ
リの自由度が広がる。また、接続部の数を増やす場合で
も基板面積は広げなくて良いので、半導体パッケージの
寸法が小さく抑えられるという効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明の半導体集積回
路装置は、論理回路が集積された第1の半導体基板と、
この上に重ねられた入力バッファ回路および出力バッフ
ァ回路が集積された第2の半導体基板を有し、上記論理
回路の端子と、上記入力バッファ回路の端子および出力
バッファ回路の端子が直接接続されるとともに、上記第
2の半導体基板にスルーホールが形成され、このスルー
ホールの上端部に端子が突出形成されているので、同一
半導体基板上に論理回路とバッファ回路を集積し、論理
回路の周囲にバッファ回路を配設した半導体集積回路装
置に比べて占有面積が小さく抑えられる効果がある。ま
た、回路規模あるいは接続部数のいずれか一方の変更に
よって論理回路の形成領域または接続部の形成領域が無
駄に広くなってしまうことがない。したがって、半導体
集積回路装置の占有面積を小さく抑えながら接続端子数
や回路規模を自由に変更できるという効果がある。
【0026】この発明の半導体集積回路装置は、論理回
路の端子が、入力バッファ回路の端子および出力バッフ
ァ回路の端子とフリップチップ方式によって接続されて
いるので、この論理回路と入出力バッファの接続におい
て、接続部の配置を自由に設計でき、また接続部の数を
増やした場合でも半導体基板の面積が小さく抑えられる
という効果がある。
【0027】この発明の半導体集積回路装置は、スルー
ホールの上端部に形成された端子が、パッケージ基板の
端子にフリップチップ方式によって接続されているの
で、この端子とパッケージ基板の接続において、ワイヤ
ボンディングのように電気的接続部が周辺に制限され
ず、任意の位置に分散して配置できるのでアセンブリの
自由度が広がる。また、接続部の数を増やした場合でも
半導体パッケージの寸法が小さく抑えられるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による半導体集積回
路装置を示す断面図である。
【図2】 第1の半導体基板に形成された第1のバンプ
と、第2の半導体基板に形成された第2のバンプの配置
例を示す構成図である。
【図3】 半導体集積回路装置の基本動作を説明するた
めの概念図である。
【図4】 従来の半導体集積回路装置を示す平面図であ
る。
【図5】 従来の半導体集積回路装置において、回路規
模は小さいままで入出力ピン数を多くした場合を示す平
面図である。
【図6】 従来の半導体集積回路装置において、入出力
ピン数は少ないままで、回路規模を大きくした場合を示
す平面図である。
【符号の説明】
11 第1の半導体基板、12 第2の半導体基板、1
3 第1のバンプ(端子)、14 第2のバンプ(端
子)、15 スルーホール、16 第3のバンプ(端
子)、17 パッケージ基板、18 端子。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 論理回路が集積された第1の半導体基板
    と、この上に重ねられた入力バッファ回路及び出力バッ
    ファ回路が集積された第2の半導体基板を有し、 上記論理回路の端子と、上記入力バッファ回路の端子お
    よび出力バッファ回路の端子が直接接続されるととも
    に、上記第2の半導体基板にスルーホールが形成され、
    このスルーホールの上端部に端子が突出形成されている
    半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 論理回路の端子は、入力バッファ回路の
    端子および出力バッファ回路の端子とフリップチップ方
    式によって接続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装置。
  3. 【請求項3】 スルーホールの上端部に突出形成されて
    いる端子は、パッケージ基板の端子にフリップチップ方
    式によって接続されていることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2記載の半導体集積回路装置。
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Cited By (3)

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KR100943009B1 (ko) 2002-06-14 2010-02-18 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법

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