JP2012099714A - 半導体チップ及びこれを備える半導体装置 - Google Patents

半導体チップ及びこれを備える半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012099714A
JP2012099714A JP2010247352A JP2010247352A JP2012099714A JP 2012099714 A JP2012099714 A JP 2012099714A JP 2010247352 A JP2010247352 A JP 2010247352A JP 2010247352 A JP2010247352 A JP 2010247352A JP 2012099714 A JP2012099714 A JP 2012099714A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
pad
substrate
wiring
output buffer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2010247352A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromasa Takeda
裕正 武田
Hiroki Fujisawa
宏樹 藤澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micron Memory Japan Ltd
Original Assignee
Elpida Memory Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elpida Memory Inc filed Critical Elpida Memory Inc
Priority to JP2010247352A priority Critical patent/JP2012099714A/ja
Priority to US13/278,755 priority patent/US8922053B2/en
Publication of JP2012099714A publication Critical patent/JP2012099714A/ja
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means 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
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/14Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1051Data output circuits, e.g. read-out amplifiers, data output buffers, data output registers, data output level conversion circuits
    • G11C7/1057Data output buffers, e.g. comprising level conversion circuits, circuits for adapting load
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/528Geometry or layout of the interconnection structure
    • H01L23/5286Arrangements of power or ground buses
    • 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
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/14Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H01L2224/141Disposition
    • H01L2224/1412Layout
    • 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
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838Geometry or layout
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01023Vanadium [V]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/014Solder alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】出力バッファのスイッチングに伴う電源ノイズがストローブ出力バッファに伝搬することを防止する。
【解決手段】データ信号DQ0を出力するデータ出力バッファOB0と、データ出力バッファOB0に電源電位VDDQを供給する電源パッド110v1と、電源パッド110v1に接続される電源配線120v1と、ストローブ信号DQSを出力するストローブ出力バッファOBdqsと、ストローブ出力バッファOBdqsに電源電位VDDQを供給する電源パッド110v2とを有し、電源配線120v1と電源パッド110v2は、互いに電気的に独立している。これにより、データ出力バッファOB0のスイッチングに伴う電源ノイズがストローブ出力バッファOBdqsに伝搬しないことから、ストローブ信号DQSの信号品質を高めることが可能となる。
【選択図】図6

Description

本発明は半導体チップ及びこれを備える半導体装置に関し、特に、データ信号を出力するデータ出力バッファ及びストローブ信号を出力するストローブ出力バッファが設けられた半導体チップ及びこれを備える半導体装置に関する。
DRAM(Dynamic Random Access Memory)などのデータ転送レートの高い半導体チップにおいては、データ信号を出力する際に、データ信号の出力タイミングを示すストローブ信号を出力することがある。これにより、データ信号の受信側となるコントローラは、ストローブ信号に同期してデータ信号を取り込むことができることから、データ転送レートが高い場合であっても、正しくデータ信号を取り込むことが可能となる。
データ信号やストローブ信号を出力する出力バッファは、半導体チップの外部に信号を出力する回路であることから、駆動能力の大きなトランジスタが用いられる。このため出力バッファは、スイッチングに伴って電源ノイズを発生させやすい。このような電源ノイズが電源配線を介して他の内部回路に伝搬しないよう、出力バッファ用の電源パッドは、他の内部回路用の電源パッドとは別個に設けられていることがある(特許文献1参照)。
特開2009−283673号公報
しかしながら、出力バッファのスイッチングに伴う電源ノイズは、他の出力バッファにも影響を与えることがある。特に、特許文献1の図12に示されているように、データ信号を出力するデータ出力バッファと、ストローブ信号を出力するストローブ出力バッファの電源を共通化すると、データ出力バッファの動作によって発生する電源ノイズがストローブ出力バッファに伝搬し、ストローブ信号の信号品質が低下することがあった。
ストローブ信号は、コントローラ側にとってデータの取り込みタイミングを示す基準信号であることから、他の信号よりも高い信号品質が求められる。このため、出力バッファのスイッチングに伴う電源ノイズがストローブ出力バッファに伝搬しないよう、半導体チップ及びこれを搭載する基板において対策を行うことが望まれている。
本発明の一側面による半導体チップは、データ信号を出力するデータ出力バッファと、前記データ出力バッファに第1の電源電位を供給する第1の電源パッドと、前記第1の電源パッドに接続される第1の配線と、前記データ信号の出力タイミングを示すストローブ信号を出力するストローブ出力バッファと、前記ストローブ出力バッファに第2の電源電位を供給する第2の電源パッドと、を有し、前記第1の配線と前記第2の電源パッドは、互いに電気的に独立していることを特徴とする。
また、本発明の一側面による半導体装置は、上記の半導体チップと、第1の面及び前記第1の面と対向する第2の面を有し、前記第1の面側に前記半導体チップが搭載された基板と、前記基板の前記第2の面に設けられ、前記半導体チップの前記第1の電源パッドに前記第1の電源電位を供給する第1の電源ボールと、前記基板の前記第2の面に設けられ、前記半導体チップの前記第2の電源パッドに前記第2の電源電位を供給する第2の電源ボールと、を備え、前記第1の電源ボール及び前記第2の電源ボールは、電気的に接続されていないことを特徴とする。
本発明の他の側面による半導体チップは、第1及び第2の電源ノードと第1の出力ノードを有し、第1及び第2の電源ノードのいずれか一方を前記第1の出力ノードに接続することによって前記第1の出力ノードからデータ信号を出力するデータ出力バッファと、第3及び第4の電源ノードと第2の出力ノードを有し、第3及び第4の電源ノードのいずれか一方を前記第2の出力ノードに接続することによって前記第2の出力ノードから前記データ信号の出力タイミングを示すストローブ信号を出力するストローブ出力バッファと、前記第1の出力ノードに接続されたデータパッドと、前記第2の出力ノードに接続されたストローブパッドと、いずれも第1の電源電位が供給される第1及び第3の電源パッドと、いずれも第2の電源電位が供給される第2及び第4の電源パッドと、前記第1乃至第4の電源パッドと前記第1乃至第4の電源ノードとをそれぞれ接続し、互いに絶縁分離された第1乃至第4の電源配線と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の他の側面による半導体装置は、上記の半導体チップと、該半導体チップが搭載された基板とを備え、前記基板は、第1乃至第4の電源ボールと、前記第1乃至第4の電源パッドと前記第1乃至第4の電源ボールとをそれぞれ接続し、互いに絶縁分離された第1乃至第4の基板配線と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、データ出力バッファの電源経路とストローブ出力バッファの電源経路とが互いに電気的に独立していることから、データ出力バッファのスイッチングに伴う電源ノイズがストローブ出力バッファに伝搬しない。これにより、ストローブ信号の信号品質を高めることが可能となる。
本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の構成を示す断面図である。 半導体チップ100に設けられたパッド列PL1,PL2の配置を説明するための模式図である。 基板200の部分断面図である。 基板200に設けられたボール210の平面的なレイアウトを説明するための模式図である。 基板200に設けられた基板配線の一部を示す模式図である。 出力バッファとボールとの接続関係を示す回路図である。 出力バッファの等価回路図である。 第1の比較例による出力バッファとボールとの接続関係を示す回路図である。 第2の比較例による出力バッファとボールとの接続関係を示す回路図である。 半導体チップ100内の電源配線の好ましいレイアウトを説明するための模式図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の構成を示す断面図である。
図1に示すように、本実施形態による半導体装置10は、半導体チップ100とこれを搭載する基板200によって構成されている。半導体チップ100の種類については特に限定されないが、DRAMのようにデータ信号を出力する際に、その出力タイミングを示すストローブ信号を出力するタイプの半導体チップが本発明の適用対象である。本実施形態においては、半導体チップ100としてDDR3(Double Data Rate 3)型のDRAMを用いている。
特に限定されるものではないが、半導体チップ100は、図1及び図2に示すように主面100aの略中央部に2列のパッド列PL1,PL2が設けられている。このような半導体チップ100を基板200にフリップチップ接続する場合、パッド列PL1に含まれるパッドについては基板200の領域A1側に設けられた配線に接続する必要があり、パッド列PL2に含まれるパッドについては基板200の領域A2側に設けられた配線に接続する必要があるため、基板200上の配線に制約が生じる。しかしながら、本実施形態においては、後述する内部電源配線の使用によって、かかる制約に起因する問題を解決することが可能である。この点については追って詳述する。
図2に示すように、パッド列PL1,PL2は、それぞれX方向に並べて配置された複数のパッドからなる。パッド列PL1とパッド列PL2は、互いにY方向に隣接して配置されている。パッド列PL1,PL2に含まれるパッドとしては、電源パッド、データパッド、ストローブパッド、アドレスパッド、コマンドパッドなどが含まれるが、以下の説明においては、主として電源パッドに着目して説明を進める。
基板200はいわゆる単層基板である。つまり、半導体チップ100が搭載された表面201及び外部端子であるボール210が形成された表面202にそれぞれ配線層が形成され、これら配線層がスルーホール導体によって接続された構成であって、これら配線層の他に内部の配線層を有していない。これにより、内部に配線層を有する多層基板に比べて低コスト化を図ることができる。但し、単層基板においては、内部の配線層を用いた配線の引き回しができないことから、パッド列PL1に接続された配線は領域A1側に設けられたボールに接続する必要があり、パッド列PL2に接続された配線は領域A2側に設けられたボールに接続する必要がある。
ここで、「配線層」とは配線を基板の平面方向に引き回すことが可能な層をいう。したがって、基板の厚み方向に接続を行うスルーホール導体などは、基板の内部に設けられているものの、配線層ではない。基板200の部分断面図である図3に示すように、基板200の表面201に設けられた基板配線部分221と、基板200の表面202に設けられた基板配線部分222と、基板200を貫通して設けられ、これら基板配線部分221と基板配線部分222とを接続するスルーホール導体223に着目した場合、スルーホール導体223が基板配線部分221と接する一方の端部223aと、スルーホール導体223が基板配線部分222と接する他方の端部223bは、平面視で同じ位置に設けられることになる。ここで、「平面視」とは、基板200の厚み方向、つまり、図3に示す矢印Zから見た場合を指す。
図3においては、一つのスルーホール導体223のみを図示しているが、基板200に多数のスルーホール導体223が設けられていることは言うまでもない。そして、これらスルーホール導体223の一方の端部223aと、これに対応する他方の端部223bは、平面視でいずれも同じ位置となる。
図4は、基板200に設けられたボール210の平面的なレイアウトを説明するための模式図である。
図4に示すように、基板200に設けられたボール210は、領域A1に設けられたボール群210A1と、領域A2に設けられたボール群210A2に分けられる。ボール群210A1に属するボールは、半導体チップ100のパッド列PL1に属するパッドに接続され、ボール群210A2に属するボールは、半導体チップ100のパッド列PL2に属するパッドに接続される。この点は、既に説明したとおりである。本実施形態では半導体チップ100としてDDR3型のDRAMを用いているため、そのボールの配列は、DDR3型DRAMの規格により定められた配列が採用されている。
図5は、基板200に設けられた基板配線の一部を示す模式図である。
図5に示すように、各パッド110と各ボール210は、基板200上の基板配線220によって基本的に一対一に接続される。但し、一部の電源パッド(例えば電源パッド119)については、複数のボールに共通接続されることがある。上述の通り、半導体チップ100は基板200の一方の表面201側に搭載され、各ボール210は基板200の他方の表面202側に設けられることから、図5に示す基板配線220は、いずれも図3に示した基板配線部分221,222及びスルーホール導体223を含んでいる。また、隣接する2つのボール間に配線可能な基板配線部分222の本数は、例えば3本に制限される。これは、多数の基板配線部分222を隣接するボール間に形成するためには、基板200に対する微細加工が必要となり、コスト増の要因となるからである。
図5において、「VDD」又は「VSS」と表記されたボール210は、出力バッファ以外の内部回路に使用する電源電位VDD及び接地電位VSSをそれぞれ供給するためのボールである。また、「VDDQ」又は「VSSQ」と表記されたボール210は、出力バッファに使用する電源電位VDDQ及び接地電位VSSQをそれぞれ供給するためのボールである。特に限定されるものではないが、電源電位VDDQと電源電位VDDは互いに同じレベルである。また、電源電位VDDQ及び電源電位VDDは、接地電位VSSQ及び接地電位VSSよりも高電位である。
図5に示す例では、「VDDQ」又は「VSSQ」と表記されたボール210がそれぞれ2つずつ示されている。これら4つのボールは、それぞれ別個の基板配線220を介してそれぞれ別個のパッド110に接続されている。このうち、「VDDQ」と表記されたボール211及び「VSSQ」と表記されたボール212は、データ出力バッファに動作電圧を供給するためのボールである。一方、「VDDQ」と表記されたボール213及び「VSSQ」と表記されたボール214は、ストローブ出力バッファに動作電圧を供給するためのボールである。このように、データ出力バッファに動作電圧を供給する基板配線220と、ストローブ出力バッファに動作電圧を供給する基板配線220は、基板200上において共通化されておらず、互いに絶縁分離されている。
その他のボールは、データ信号又はストローブ信号の入出力や、コマンド信号などを入力するためのボールであり、入出力又は入力される信号名がそれぞれ図示されている。パッドについても、入出力又は入力される信号名がそれぞれ図示されている。
図6は、出力バッファとボールとの接続関係を示す回路図である。
図6において、符号100が付されている領域に示された回路又は配線は、半導体チップ100に設けられた回路又は配線であることを意味し、符号200が付されている領域に示された配線は、基板200に設けられた配線であることを意味する。
図6に示すように、半導体チップ100には、n個のデータ出力バッファOB0〜OBn−1と、ストローブ出力バッファOBdqsが設けられている。これら出力バッファOB0〜OBn−1,OBdqsは、いずれも高位側の電源ノードv及び低位側の電源ノードsを有しており、これら電源ノード間に印加される電圧によって動作する。出力バッファOB0は、等価回路図である図7に示すように、電源ノードvと電源ノードsとの間に直列接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ及びNチャンネル型MOSトランジスタによって構成されている。かかる構成により、入力信号IN0の論理レベルに基づいて電源ノードv及び電源ノードsのいずれか一方を、これらトランジスタの接続点である出力ノードqに接続し、これにより出力ノードqからデータ信号DQ0を出力する。他の出力バッファOB1〜OBn−1,OBdqsについても同様の回路構成を有している。
データ出力バッファOB0〜OBn−1の出力ノードqは、半導体チップ100内のそれぞれ対応するデータ配線120dq0〜120dqn−1を介して、それぞれ対応するデータパッド110dq0〜110dqn−1に接続されている。データパッド110dq0〜110dqn−1は、基板200に設けられた基板配線220dq0〜220dqn−1を介して、それぞれ対応するボール210dq0〜210dqn−1に接続されている。
また、ストローブ出力バッファOBdqsの出力ノードqは、半導体チップ100内のストローブ配線120dqsを介してストローブパッド110dqsに接続されている。ストローブパッド110dqsは、基板200に設けられた基板配線220dqsを介して、ボール210dqsに接続される。
データ出力バッファOB0〜OBn−1の電源ノードv及び電源ノードsは、それぞれ半導体チップ100内の電源配線120v1,120s1を介して、それぞれ複数の電源パッド110v1,110s1に接続されている。本発明において電源パッド110v1,110s1をそれぞれ複数個設けることは必須でないが、データ出力バッファOB0〜OBn−1に十分な電力を供給ためには、電源パッド110v1,110s1をそれぞれ複数個設けることが好ましい。これら複数の電源パッド110v1及び複数の電源パッド110s1は、図6に示すように半導体チップ100の内部で短絡され、データ出力バッファOB0〜OBn−1の電源ノードv及び電源ノードsにそれぞれ接続される。
一方、ストローブ出力バッファOBdqsの電源ノードv及び電源ノードsは、それぞれ半導体チップ100内の電源配線120v2,120s2を介して、それぞれ電源パッド110v2,110s2に接続されている。電源配線120v2は、電源配線120v1とは別個の配線であり、半導体チップ100の内部において絶縁分離されている。同様に、電源配線120s2は、電源配線120s1とは別個の配線であり、半導体チップ100の内部において絶縁分離されている。
かかる構成により、データ出力バッファOB0〜OBn−1用の電源と、ストローブ出力バッファOBdqs用の電源は、半導体チップ100の内部において完全に分離される。
これら電源パッドは、基板200に設けられた基板配線を介してそれぞれ対応する電源ボールに接続される。具体的には、データ出力バッファ用の電源パッド110v1,110s1については、それぞれ対応する基板配線220v1,220s1を介して、それぞれ対応する電源ボール210v1,210s1に接続され、ストローブ出力バッファ用の電源パッド110v2,110s2については、それぞれ対応する基板配線220v2,220s2を介して、それぞれ対応する電源ボール210v2,210s2に接続される。基板配線220v2は、基板配線220v1とは別個の配線であり、基板200上において絶縁分離されている。同様に、基板配線220s2は、基板配線220s1とは別個の配線であり、基板200上において絶縁分離されている。
かかる構成により、データ出力バッファOB0〜OBn−1用の電源と、ストローブ出力バッファOBdqs用の電源は、基板200上においても完全に分離される。
これにより、データ出力バッファOB0〜OBn−1の動作に伴って発生する電源ノイズは、ストローブ出力バッファOBdqsには伝搬しないため、ストローブ信号DQSの信号品質を高めることが可能となる。これに対し、第1の比較例である図8に示すように、データ出力バッファOB0〜OBn−1用の電源とストローブ出力バッファOBdqs用の電源を半導体チップ100の内部において電気的に接続したり、第2の比較例である図9に示すように、データ出力バッファOB0〜OBn−1用の電源とストローブ出力バッファOBdqs用の電源を基板200において電気的に接続したりすると、データ出力バッファOB0〜OBn−1の動作に伴って発生する電源ノイズが共通の電源配線を介してストローブ出力バッファOBdqsに伝搬し、ストローブ信号DQSの信号品質に影響を与える可能性がある。このような問題は、本実施形態においては上述の通り解消される。
図10は、半導体チップ100内の電源配線の好ましいレイアウトを説明するための模式図である。
図10に示す例では、パッド列PL1,PL2にそれぞれ複数の電源パッド110v1,110s1が設けられており、パッド列PL2に1個の電源パッド110v2と2個の電源パッド110s2が設けられている。上述の通り、電源パッド110v1,110s1はデータ出力バッファOB0〜OBn−1用の電源パッドであり、電源パッド110v2,110s2はストローブ出力バッファOBdqs用の電源パッドである。
また、パッド列PL1に設けられた複数の電源パッド110v1,110s1は、パッド列PL1に沿ってX方向に延在する電源配線131a又は133aによってそれぞれ共通接続され、同様に、パッド列PL2に設けられた複数の電源パッド110v1,110s1も、パッド列PL2に沿ってX方向に延在する電源配線131b又は133bによってそれぞれ共通接続される。さらに、パッド列PL1に沿った電源配線131a又は133aと、パッド列PL2に沿った電源配線131b又は133bは、パッド列PL1,PL2間に存在する領域A3においてY方向に延在する電源配線132によって短絡されている。
これにより、パッド列PL1に設けられた複数の電源パッド110v1とパッド列PL2に設けられた複数の電源パッド110v1は、所定の電源配線132によって短絡され、同様に、パッド列PL1に設けられた複数の電源パッド110s1とパッド列PL2に設けられた複数の電源パッド110s1は、別の電源配線132によって短絡されることになる。その結果、データ出力バッファOB0〜OBn−1用の電源がより安定化される。例えば、パッド列PL2に配置可能な電源パッドの数が少なく、これによりパッド列PL2側に配置されるデータ出力バッファへの電力供給が不足するような場合であっても、パッド列PL1に配置可能な電源パッドから電源配線132を介して電力供給されるため、各データ出力バッファに十分な電力を供給することが可能となる。
尚、一方のパッド列に配置可能な電源パッドの数が不足する理由は、既に説明したとおり、パッド列PL1に含まれるパッドについては基板200の領域A1側に設けられた配線に接続する必要があり、パッド列PL2に含まれるパッドについては基板200の領域A2側に設けられた配線に接続する必要があるという制約が存在するからである。しかも、隣接する2つのボール間に配線可能な配線の本数が例えば3本に制限される場合には、領域A1内または領域A2内における基板配線の引き回しにも大きな制約が生じるため、上記のような電力供給不足が生じやすい。このような問題は、Y方向に延在する電源配線132を用いて電源配線131a又は133aと電源配線131b又は133bを短絡することによって解消される。
特に限定されるものではないが、電源配線131については1層目のアルミニウム配線層(AL1)を用い、電源配線132については2層目のアルミニウム配線層(AL2)を用い、電源配線133については3層目のアルミニウム配線層(AL3)を用いることが好ましい。これは、上層の配線層ほど配線の断面積が大きく低抵抗となるため、電源配線132に最下層の配線層AL1を用いると、電源配線132によって電源配線131a又は133aと電源配線131b又は133bとを接続する効果が少なくなってしまうからである。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
10 半導体装置
100 半導体チップ
110 パッド
110dq0〜110dqn−1 データパッド
110dqs ストローブパッド
110v1,110s1 電源パッド(データ出力バッファ用)
110v2,110s2 電源パッド(ストローブ出力バッファ用)
120dq0〜120dqn−1 データ配線
120dqs ストローブ配線
120v1,120s1 電源配線(データ出力バッファ用)
120v2,120s2 電源配線(ストローブ出力バッファ用)
131〜133 電源配線
200 基板
201,202 表面の表面
210,210dqs,210dq0〜210dqn−1 ボール
210v1,210s1 電源ボール(データ出力バッファ用)
210v2,210s2 電源ボール(ストローブ出力バッファ用)
220,220dqs,220dq0〜220dqn−1 基板配線
220v1,220s1 基板配線(データ出力バッファ用)
220v2,220s2 基板配線(ストローブ出力バッファ用)
221,222 基板配線部分
223 スルーホール導体
223a,223b スルーホール導体の端部
DQ0〜DQn−1 データ信号
DQS ストローブ信号
OB0〜OBn データ出力バッファ
OBdqs ストローブ出力バッファ
PL1,PL2 パッド列
VDDQ 電源電位
VSSQ 接地電位

Claims (12)

  1. データ信号を出力するデータ出力バッファと、
    前記データ出力バッファに第1の電源電位を供給する第1の電源パッドと、
    前記第1の電源パッドに接続される第1の配線と、
    前記データ信号の出力タイミングを示すストローブ信号を出力するストローブ出力バッファと、
    前記ストローブ出力バッファに第2の電源電位を供給する第2の電源パッドと、を有し、
    前記第1の配線と前記第2の電源パッドは、互いに電気的に独立していることを特徴とする半導体チップ。
  2. 前記第1の電源電位と前記第2の電源電位は互いに同じレベルであることを特徴とする請求項1に記載の半導体チップ。
  3. 前記第1及び第2の電源電位は、接地電位よりも高電位であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体チップ。
  4. 前記データ出力バッファに前記接地電位を供給する第3の電源パッドと、
    前記第3の電源パッドに接続される第2の配線と、
    前記ストローブ出力バッファに前記接地電位を供給する第4の電源パッドと、をさらに有し、
    前記第2の配線と前記第4の電源パッドは、互いに電気的に独立していることを特徴とする請求項3に記載の半導体チップ。
  5. 前記データ出力バッファ及び前記第1の電源パッドを複数備え、前記第1の配線は前記複数のデータ出力バッファと前記複数の第1の電源パッドとを共通接続することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体チップ。
  6. 第1及び第2の電源ノードと第1の出力ノードを有し、第1及び第2の電源ノードのいずれか一方を前記第1の出力ノードに接続することによって前記第1の出力ノードからデータ信号を出力するデータ出力バッファと、
    第3及び第4の電源ノードと第2の出力ノードを有し、第3及び第4の電源ノードのいずれか一方を前記第2の出力ノードに接続することによって前記第2の出力ノードから前記データ信号の出力タイミングを示すストローブ信号を出力するストローブ出力バッファと、
    前記第1の出力ノードに接続されたデータパッドと、
    前記第2の出力ノードに接続されたストローブパッドと、
    いずれも第1の電源電位が供給される第1及び第3の電源パッドと、
    いずれも第2の電源電位が供給される第2及び第4の電源パッドと、
    前記第1乃至第4の電源パッドと前記第1乃至第4の電源ノードとをそれぞれ接続し、互いに絶縁分離された第1乃至第4の電源配線と、を備えることを特徴とする半導体チップ。
  7. それぞれ第1の方向に並べて配置された複数のパッドからなり、互いに前記第1の方向と直交する第2の方向に隣接して配置された第1及び第2のパッド列を備え、
    前記第1及び第2のパッド列には、いずれも前記第1及び第2の電源パッドが複数個含まれており、
    前記第1のパッド列に含まれる前記第1の電源パッドと前記第2のパッド列に含まれる前記第1の電源パッドとを接続する第5の電源配線と、前記第1のパッド列に含まれる前記第2の電源パッドと前記第2のパッド列に含まれる前記第2の電源パッドとを接続する第6の電源配線とをさらに備える、ことを特徴とする請求項6に記載の半導体チップ。
  8. 前記第5及び第6の電源配線は、いずれも、前記第1又は第2のパッド列に沿って前記第1の方向に延在する第1の配線部分と、前記第1及び第2のパッド列に挟まれた領域において前記第2の方向に延在する第2の配線部分とを含んでおり、
    前記第2の配線部分は、前記第1の配線部分の少なくとも一部よりも上層の配線層に形成されている、ことを特徴とする請求項7に記載の半導体チップ。
  9. 請求項6乃至8のいずれか一項に記載の半導体チップと、前記半導体チップが搭載された基板とを備え、
    前記基板は、第1乃至第4の電源ボールと、前記第1乃至第4の電源パッドと前記第1乃至第4の電源ボールとをそれぞれ接続し、互いに絶縁分離された第1乃至第4の基板配線と、を備えることを特徴とする半導体装置。
  10. 前記基板は、
    前記半導体チップが搭載された第1の面と、
    前記第1乃至第4の電源ボールが設けられた第2の面と、
    前記第1乃至第4の基板配線のうち前記第1の面に設けられた第1の基板配線部分と、
    前記第1乃至第4の基板配線のうち前記第2の面に設けられた第2の基板配線部分と、
    前記基板を貫通して設けられ、前記第1の基板配線部分と前記第2の基板配線部分とを接続する複数のスルーホール導体と、を有し、
    前記複数のスルーホール導体は、それぞれ前記第1の基板配線部分と接する第1の端部と、前記第2の基板配線部分と接する第2の端部とを含み、前記第1の端部とこれに対応する前記第2の端部はいずれも平面視で同じ位置に設けられている、ことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
  11. データ信号を出力するデータ出力バッファと、前記データ出力バッファに第1の電源電位を供給する第1の電源パッドと、前記第1の電源パッドに接続される第1の配線と、前記データ信号の出力タイミングを示すストローブ信号を出力するストローブ出力バッファと、前記ストローブ出力バッファに第2の電源電位を供給し、且つ、前記第1の配線対して電気的に独立している第2の電源パッドとを有する半導体チップと、
    第1の面及び前記第1の面と対向する第2の面を有し、前記第1の面側に前記半導体チップが搭載された基板と、
    前記基板の前記第2の面に設けられ、前記半導体チップの前記第1の電源パッドに前記第1の電源電位を供給する第1の電源ボールと、
    前記基板の前記第2の面に設けられ、前記半導体チップの前記第2の電源パッドに前記第2の電源電位を供給する第2の電源ボールと、を備え、
    前記第1の電源ボール及び前記第2の電源ボールは、電気的に接続されていないことを特徴とする半導体装置。
  12. 前記基板は単層構造であり、内部に配線層が設けられていないことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
JP2010247352A 2010-11-04 2010-11-04 半導体チップ及びこれを備える半導体装置 Abandoned JP2012099714A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010247352A JP2012099714A (ja) 2010-11-04 2010-11-04 半導体チップ及びこれを備える半導体装置
US13/278,755 US8922053B2 (en) 2010-11-04 2011-10-21 Semiconductor chip and semiconductor device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010247352A JP2012099714A (ja) 2010-11-04 2010-11-04 半導体チップ及びこれを備える半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012099714A true JP2012099714A (ja) 2012-05-24

Family

ID=46018925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010247352A Abandoned JP2012099714A (ja) 2010-11-04 2010-11-04 半導体チップ及びこれを備える半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8922053B2 (ja)
JP (1) JP2012099714A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103823149A (zh) * 2013-12-03 2014-05-28 华为技术有限公司 芯片检测系统及检测方法
TWI539565B (zh) * 2014-01-29 2016-06-21 森富科技股份有限公司 記憶體與記憶體球位焊墊之佈局方法
JP2015153808A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 ソニー株式会社 半導体チップ、および、半導体モジュール
JP2016004896A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 マイクロン テクノロジー, インク. 半導体装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11339480A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JP2006278805A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Elpida Memory Inc 半導体装置
JP2008192651A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Elpida Memory Inc 半導体素子ユニットとその複合体及び半導体装置とそのモジュール並びにそれらの組立構造とフィルム基板の接続構造
JP2008227387A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Hitachi Ltd 低ノイズ半導体装置
JP2009026861A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
JP2010219498A (ja) * 2009-02-20 2010-09-30 Elpida Memory Inc 半導体装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7440340B2 (en) * 2004-10-19 2008-10-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Output buffer of a semiconductor memory device
JP4353328B2 (ja) * 2005-09-28 2009-10-28 エルピーダメモリ株式会社 半導体パッケージの製造方法及び半導体パッケージ
JP5025376B2 (ja) * 2006-09-11 2012-09-12 キヤノン株式会社 プリント配線板及び電子機器
JP2009283673A (ja) * 2008-05-22 2009-12-03 Elpida Memory Inc 半導体装置
KR100942946B1 (ko) * 2008-06-30 2010-02-22 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 소자
US8400781B2 (en) * 2009-09-02 2013-03-19 Mosaid Technologies Incorporated Using interrupted through-silicon-vias in integrated circuits adapted for stacking

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11339480A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JP2006278805A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Elpida Memory Inc 半導体装置
JP2008192651A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Elpida Memory Inc 半導体素子ユニットとその複合体及び半導体装置とそのモジュール並びにそれらの組立構造とフィルム基板の接続構造
JP2008227387A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Hitachi Ltd 低ノイズ半導体装置
JP2009026861A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Elpida Memory Inc 半導体装置及びその製造方法
JP2010219498A (ja) * 2009-02-20 2010-09-30 Elpida Memory Inc 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20120112540A1 (en) 2012-05-10
US8922053B2 (en) 2014-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4205553B2 (ja) メモリモジュール及びメモリシステム
KR100607892B1 (ko) 메모리 모듈 및 메모리 시스템
JP5490482B2 (ja) 半導体装置
JP2012114241A (ja) 半導体チップおよび半導体装置
US20120305917A1 (en) Semiconductor device
US8964483B2 (en) Semiconductor device and memory system
JP2011029535A (ja) 半導体装置
JP2011166147A (ja) 半導体メモリ装置及びそれを含む半導体パッケージ
JP2010166056A (ja) メモリ回路とその導電層の配線
JP2012099714A (ja) 半導体チップ及びこれを備える半導体装置
US8938570B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100942946B1 (ko) 반도체 메모리 소자
KR20220107004A (ko) 전송 회로, 인터페이스 회로 및 메모리
US20140112047A1 (en) Semiconductor device having data bus
JP2007095911A (ja) 半導体装置
JP2011061090A (ja) 半導体装置及びこれを備える半導体パッケージ
JP5557709B2 (ja) 半導体装置
JP2013134794A (ja) 半導体装置
JP2008097814A (ja) 積層メモリ、メモリモジュール及びメモリシステム
JP2015154316A (ja) 半導体装置
JP2013041636A (ja) 半導体装置
US20110084395A1 (en) Semiconductor package substrate and semiconductor device having the same
JP2015028802A (ja) 半導体装置
JP2020035940A (ja) 半導体装置
US8587097B2 (en) Semiconductor device that suppresses malfunctions due to noise generated in internal circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130730

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130822

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141113

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150309

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20150310