JP2011114071A - 半導体集積回路装置及びその入出力用ボンディングパッドの配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源用ボンディングパッドが同一周回上で複数の電源に対応することを実現することで、半導体集積回路装置の設計時における高い自由度を確保しながらも、良好な電気特性の実現、消費電流の増大への対応、空間の有効活用、及び基板への実装時のマークとしての効果を有する半導体集積回路装置及びその入出力用ボンディングパッドの配置方法を提供する。
【解決手段】半導体集積回路装置の外縁部に沿って周回する額縁状の位置で、周回と直交する方向に分断されることで形成される２つ、又はそれ以上の領域に配置された外部接続用パッドを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体集積回路装置に関し、特にその外部接続用の電源用ボンディングパッドの配置に関する。

正方形の平面形状を有する半導体集積回路装置には通常、半導体チップの能動面の中央部に正方形の内部コア回路の領域が形成されている。そして、コア回路領域の周囲に当たる半導体集積回路装置の外縁部には、外部との電気的な接続用のボンディングパッドを備えた入出力セル領域が形成されている。このボンディングパッドには信号用と電源用とがある。そして、半導体集積回路装置においては、昨今の大規模化によってその消費電流が増大している。したがって、充分な電流を供給するために半導体集積回路装置には、より数多くの電源用ボンディングパッドが必要になっている。

ここで、コア回路の外周の各辺に対して垂直な方向を高さ、またコア回路の外周の各辺に対して平行な方向を幅と定義する。

通常、ボンディングパッドの配列は直列である。一定面積の半導体集積回路装置においてボンディングパッドのピッチを狭めることなくボンディングパッドの数を増やす方法としてボンディングパッドを千鳥状配列したものが開発されている。しかし、千鳥状配列のボンディングパッドには、コア回路からの距離、すなわちボンディングパッドの高さが大きくなってしまうこと、延いては半導体集積回路装置の面積が広がってしまうことという問題点がある。そこで、特開２００６−１７９９３１号公報では、半導体集積回路装置の外縁部を周回するように２列に配置された千鳥状配列の外周側のボンディングパッドが通常は高さが幅以上であるものを高さが幅未満であるように配置されることで、上述の問題点が解消されることが開示されている。

ところで、ボンディングパッドは、ワイヤによる配線を介して半導体パッケージのリード端子と電気的に接続される。このリード端子は、半導体集積回路装置各辺の外側の領域に配置されている。そして、ワイヤの配線長が短いほど、半導体パッケージの電気特性は良好になるため、ワイヤの配線長が最短になるようにボンディングパッドが配置された半導体集積回路装置のレイアウトの設計が要求される。

ここで、電源用ボンディングパッドに着目すると、半導体集積回路装置の設計時には、信号用ボンディングパッド列に混在させて複数の電源用ボンディングパッドを予め分散配置する設計手法が多く採られている。しかし、実際に使用される電源用ボンディングパッドの位置は、半導体パッケージの電源用リード端子の位置によって決定される。したがって、最終的に、いくつかの電源用ボンディングパッドが未使用のまま残され、半導体集積回路装置の表面が無駄に使用され、半導体装置の小型化が阻害される不都合が生じる。

そこで、図１の半導体集積回路装置を示す平面図に示されるような半導体集積回路装置が特開平４−２８８８４４号公報に開示されている。図１を参照すると、正方形の平面形状を有する半導体集積回路装置１０１の中央部に正方形の内部コア回路（図示せず）の領域が形成されている。また、コア回路領域の周囲に当たる半導体集積回路装置１０１の外縁部には、ボンディングパッドを備えた入出力セル領域が形成されている。また、入出力セル領域内の外周側には、半導体集積回路装置１０１の外周の各辺に沿って導電部を露出して周回する電源用ボンディングパッド１０３が配置されている。そして、電源用ボンディングパッド１０３に沿って内周側には多数の正方形ドット状の信号用ボンディングパッド１０２が同様に周回するように配置されている。この結果、半導体パッケージの電源用リード端子の位置がどこに配置されたとしても電源用ボンディングパッドとのワイヤ配線を最短にすることができる。

特開２００６−１７９９３１号公報 特開平４−２８８８４４号公報

半導体集積回路装置における電源用ボンディングパッドの必要数の増加に伴い、電源用ボンディングパッドの自由度の高い配置が求められている一方で、半導体集積回路装置においては複数の異なる電源への対応が必要である場合が多くなっている。

特許文献２において電源用ボンディングパッドが半導体集積回路装置上を切れ目なく周回することで自由度の高い配置が実現されているものの、同一周回上では単一電源にしか対応できていなかった。

本発明が解決しようとする課題は、電源用ボンディングパッドが同一周回上で複数の電源に対応することを実現することで、半導体集積回路装置の設計時における高い自由度を確保しながらも、良好な電気特性の実現、消費電流の増大への対応、空間の有効活用、及び基板への実装時のマークとしての効果を有する半導体集積回路装置及びその入出力用ボンディングパッドの配置方法を提供することである。

以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の半導体集積回路装置（１０１）は、コア回路領域（１０４）と、入出力セル領域（１０５）とを備え、また入出力セル領域（１０５）は、複数の信号用ボンディングパッド（１０２）と、半導体集積回路装置（１０１）の外縁部に沿って周回する額縁状の位置で、周回と直交する方向に分断されることで形成される２つ、又はそれ以上の領域に配置された電源用ボンディングパッド（１０３）とを備える。

そして、本発明の半導体集積回路装置（１０１）の入出力用ボンディングパッドの配置方法は、半導体集積回路装置（１０１）上のコア回路領域（１０４）の周囲に入出力セル領域（１０５）を形成するステップと、入出力セル領域（１０５）上に複数の信号用ボンディングパッド（１０２）を形成するステップと、半導体集積回路装置（１０１）の外縁部に沿って周回する額縁状の位置で、周回と直交する方向に分断されることで形成される２つ、又はそれ以上の領域に電源用ボンディングパッド（１０３）を配置するステップと、半導体集積回路装置（１０１）の外周の各辺に沿って可及的に接近して電源用ボンディングパッド（１０３）を配置するステップと、半導体集積回路装置の角付近にＬ字形状に半導体集積回路装置（１０１）を配置するステップとを備える。

本発明により、電源用ボンディングパッドが同一周回上で複数の電源に対応することを実現し、半導体集積回路装置の設計時における高い自由度を確保しながらも、良好な電気特性の実現、消費電流の増大への対応、空間の有効活用、及び基板への実装時のマークとしての効果を有する半導体集積回路装置を提供することが可能となる。

図１は特許文献２の半導体集積回路装置を示す平面図である。 図２は本発明の半導体集積回路装置を示す平面図である。 図３は本発明の第２の実施形態に係る半導体集積回路装置を示す平面図である。

（第１の実施形態）
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態による半導体集積回路装置、及びその入出力用ボンディングパッドの配置方法を詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態における半導体集積回路装置の一例を示す平面図である。図２を参照すると、半導体集積回路装置１０１は、複数の信号用ボンディングパッド１０２と、２つの電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２と、コア回路領域１０４と、入出力セル領域１０５とを備えている。

半導体集積回路装置１０１の中央部には内部コア回路領域１０４が形成されている。また、コア回路領域１０４の周囲に当たる半導体集積回路装置１０１の外縁部には、ボンディングパッドを備えた入出力セル領域１０５が形成されている。また、入出力セル領域１０５内の内周側、すなわちコア回路領域１０４の直ぐ外側の領域を周回するように複数の矩形ドット状の信号用ボンディングパッド１０２が配置されている。そして、入出力セル領域１０５内の外周側には、半導体集積回路装置１０１の外周の各辺に沿って平行に可及的に接近した位置で導電部を露出して周回するように外部接続用パッドである電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２が配置されている。

電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２は、周回を遮断する方向、すなわち周方向ではなく径方向で２つの領域に分断されている。図２に示された例では、Ｌ字形状の２つの領域に分断されている。また、電源用ボンディングパッド１０３−１は、半導体集積回路装置１０１の３つの角に再接近しているのに対し、電源用ボンディングパッド１０３−２は、半導体集積回路装置１０１の１つの角にのみ再接近している。

以上に示された配置にすることにより、図２に示されるような、同一周回上に、２つの電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２を有する半導体集積回路装置１０１を作り出すことが可能となる。

２つの領域に分断された電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２には、それぞれに個別の２種類の電位、例えば電源及びグランドの電源供給が行われる。電源の供給は、半導体集積回路装置１０１各辺の外側の領域に配置されている図示せぬリード端子から図示せぬワイヤによる配線を介して行われる。半導体集積回路装置の大規模化に伴う消費電流の増大に備え、このワイヤによる配線は１本でなく、複数本用いても良い。また、ワイヤの配線長が短いほど半導体パッケージの電気特性が良好になるため、ワイヤの配線長が最短になるようにワイヤが配されることが肝要である。

その点、本発明による半導体集積回路装置１０１では、電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２は、半導体集積回路装置１０１の外周の各辺近くを周回するように配置されている。このため、電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２のＬ字形状に合わせ、異なる電位毎に、半導体パッケージの電源用リード端子が配置されることでワイヤ配線を両電位とも最短にすることができる。また、複数本のワイヤ配線が行われる場合においても同様に、各々のワイヤ配線を容易に最短にすることができる。

したがって、半導体集積回路装置１０１の設計時における高い自由度を保ったまま、半導体集積回路装置１０１の良好な電気特性が実現されるとともに、半導体集積回路装置１０１の消費電流の増大に対応することができる。

また、信号用ボンディングパッド１０２の領域に電源用ボンディングパッド１０３を配置する必要がないことも、半導体集積回路装置１０１の設計時における高い自由度の確保につながり、そして半導体集積回路装置１０１の表面における無駄の回避が実現される。

特許文献２の実施例の場合には、電源用ボンディングパッド１０３が半導体集積回路装置１０１上を切れ目なく周回しており、同一周回上では単一電源にしか対応できなかった。しかし、本発明による２つの領域に分断された電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２を有する半導体集積回路装置１０１の場合には、同一周回上で２種類の電源に対応することができる。

また、特許文献２の実施例の場合には、２種類の電源に対応するために、信号用ボンディングパッド１０２を挟んで外周及び内周に電源用ボンディングパッド１０３が配置されている。しかし、内周側の電源用ボンディングパッド１０３を必要としない本発明の場合には、全てのワイヤ配線を最短にすることができ、半導体集積回路装置１０１の良好な電気特性が得られる。更に、内周側の電源用ボンディングパッド１０３の領域が不要なため、半導体集積回路装置１０１上の空間を有効活用することができる。すなわち、その領域を排除することで半導体集積回路装置１０１を小型化すること、又は信号用ボンディングパッド１０２、若しくはコア回路領域１０４等の他の領域に転用することができる。

図２に示された本発明の一例では、形状の異なる２つのＬ字形状の電源用ボンディングパッド１０３−１及び１０３−２が配置された。半導体集積回路装置１０１の対向する角に行われるこのような配置は、基板への実装時に、半導体パッケージの実装位置及び配置方向を視認できるマークとしての効果を有する。これは、対角だけではなく４隅を用いることも当然可能である。これにより、マークが別途設けられる必要がなくなり、マーク形成の工程及びコストが削減できる。また、マークの欠け、かすれ等の問題が起こらないため、精度良くマークを認識できるという効果も有する。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による半導体集積回路装置、及び入出力用ボンディングパッドの配置方法について添付図面を参照しながら説明する。

図３は、本発明の実施形態における半導体集積回路装置の一例を示す平面図である。図３を参照すると、半導体集積回路装置１０１は、複数の信号用ボンディングパッド１０２と、３種類の電位用である電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３と、コア回路領域１０４と、入出力セル領域１０５とを備えている。

半導体集積回路装置１０１の中央部には内部コア回路領域１０４が形成されている。また、コア回路領域１０４の周囲に当たる半導体集積回路装置１０１の外縁部には、ボンディングパッドを備えた入出力セル領域１０５が形成されている。また、入出力セル領域１０５内の内周側、すなわちコア回路領域１０４の直ぐ外側の領域を周回するように複数の矩形ドット状の信号用ボンディングパッド１０２が配置されている。そして、入出力セル領域１０５内の外周側には、半導体集積回路装置１０１の外周の各辺に沿って平行に可及的に接近した位置で導電部を露出して周回するように電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３が配置されている。

電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３は、周回を遮断する方向、すなわち周方向ではなく径方向で分断されている。図３に示された例では、Ｌ字形状の４つの電源用ボンディングパッド１０３−１それぞれが４隅、すなわち半導体集積回路装置１０１の角付近に配置されている。また、２つの電源用ボンディングパッド１０３−２は、半導体集積回路装置１０１の１組の対辺に沿った位置にそれぞれが互いに平行に配置されている。そして、２つの電源用ボンディングパッド１０３−３は、半導体集積回路装置１０１の上述とは別の１組の対辺に沿った位置にそれぞれが互いに平行に配置されている。

以上に示した配置にすることにより、図３に示されるような、同一周回上に、３種類の電位用の電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３を有する半導体集積回路装置１０１を作り出すことが可能となる。

３種類の電位の領域に分断された電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３には、それぞれに個別の３種類の電位、例えば電源、グランド、及びレベル信号の電源供給が行われる。電源の供給は、半導体集積回路装置１０１各辺の外側の領域に配置されている図示せぬリード端子から図示せぬワイヤによる配線を介して行われる。また、第１の実施形態と同様に、このワイヤによる配線は１本でなく、複数本用いても良い。

以上に示した入出力用ボンディングパッドの配置方法による本発明の第２の実施形態による半導体集積回路装置においては第１の実施形態の効果と同様の効果を有している。加えて、第２の実施形態においては以下に示される効果を有している。

本発明の第２の実施形態による半導体集積回路装置１０１では、電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３は、半導体集積回路装置１０１の外周の各辺近くを周回するように配置されている。このため、半導体集積回路装置１０１の４隅付近の電源用ボンディングパッド１０３−１、半導体集積回路装置１０１の１組の対辺付近の電源用ボンディングパッド１０３−２、及び半導体集積回路装置１０１のもう１組の対辺付近の電源用ボンディングパッド１０３−３に合わせ、異なる電位毎に、半導体パッケージの電源用リード端子が配置されることでワイヤ配線を全電位とも最短にすることができる。また、複数本のワイヤ配線が行われる場合においても同様に、各々のワイヤ配線を容易に最短にすることができる。

また、本発明による３種類の電位の領域に分断された電源用ボンディングパッド１０３−１、１０３−２、及び１０３−３を有する半導体集積回路装置１０１の図３に示された一例の場合には、同一周回上で３種類の電源に対応することができる。

図３に示された本発明の一例では、形状の異なる４つのＬ字形状の電源用ボンディングパッド１０３−１が配置された。半導体集積回路装置１０１の角に行われるこのような配置は、基板への実装時に、半導体パッケージの実装位置及び配置方向を視認できるマークとしての効果を有する。これは、４隅ではなく対角だけを用いても機能としては充分である。

ところで、本発明の第２の実施形態では、半導体集積回路装置１０１の設計時における高い自由度の確保のために、配置する電位を３種類に絞った形態での説明が行われた。しかし、実際には、分断された電源用ボンディングパッド１０３の領域数に応じた電位を供給することができる。このため、本発明の第２の実施形態における半導体集積回路装置１０１では、同一周回上で、３種類に限らず複数の異なる電源にも対応することができる。逆に、１種類の電源のみを使うことも制限はしていない。

また、更に、分断する領域数を増やすことによってより多くの電源に対応することも可能である。この際、非常に多くの領域に分断された場合には、特許文献１の実施形態と類似した形態となる。しかし、本発明による半導体集積回路装置１０１では、電源用ボンディングパッド１０３の構造が極めて単純であるため、その作成が容易であり、高い自由度で、その数の加減、及びその配置も可能である。また、電源用ボンディングパッド１０３を要求される数に応じて分断することで、未使用のまま残される電源用ボンディングパッドを作り出すことがない。

近年の半導体集積回路では、コア電圧とＩ／Ｏ電圧とが異なり、３種類以上の異なる電源に対応する必要がある場合がある。特に、画像処理用の半導体集積回路では内部に複数の異なる電源電圧が用いられる場合が多い。また、低速動作回路に低い電圧が供給されることで動作時電力及びリーク電力を削減できることから、半導体チップ設計時に複数の電源系統が用いられる設計、すなわち多電源設計が多く用いられるようになってきている。

本発明の半導体集積回路装置１０１によって電源用ボンディングパッド１０３が同一周回上で複数の電源に対応することが可能となる。そして、半導体集積回路装置１０１の設計時における高い自由度を確保しながらも、良好な電気特性の実現、消費電流の増大への対応、空間の有効活用、及び基板への実装時のマークとしての効果も有する。

以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

１０１ 半導体集積回路装置
１０２ 信号用ボンディングパッド
１０３ 電源用ボンディングパッド
１０３−１ 電源用ボンディングパッド
１０３−２ 電源用ボンディングパッド
１０３−３ 電源用ボンディングパッド
１０４ （内部）コア回路領域
１０５ 入出力セル領域

Claims (5)

1. 半導体集積回路装置の外縁部に沿って周回する額縁状の位置で、前記周回と直交する方向に分断されることで形成される２つ、又はそれ以上の領域に配置された外部接続用パッド
   を備える
   半導体集積回路装置。
2. 請求項１に記載の半導体集積回路装置であって、
   前記外部接続用パッドは、
   前記半導体集積回路装置の外周の各辺に沿って可及的に接近して配置される
   半導体集積回路装置。
3. 請求項１又は２に記載の半導体集積回路装置であって、
   前記外部接続用パッドは、
   前記半導体集積回路装置の角付近にＬ字形状に形成された領域を含む
   半導体集積回路装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体集積回路装置であって、
   前記外部接続用パッドは、
   電源用ボンディングパッドであり、
   同一周回上の異なる領域の前記電源用ボンディングパッドにはそれぞれ電位が供給される
   半導体集積回路装置。
5. 半導体集積回路装置の外縁部に沿って周回する額縁状の位置で、前記周回と直交する方向に分断されることで形成される２つ、又はそれ以上の領域に外部接続用パッドを配置するステップと、
   前記半導体集積回路装置の外周の各辺に沿って可及的に接近して前記外部接続用パッドを配置するステップと、
   前記半導体集積回路装置の角付近にＬ字形状に前記外部接続用パッドを配置するステップと
   を備え、
   前記外部接続用パッドは、
   電源用ボンディングパッドである
   半導体集積回路装置の入出力用ボンディングパッドの配置方法。

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