JP2015005626A - 半導体装置 - Google Patents

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transistor
semiconductor substrate
diffusion layers
bump
bump electrode
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真知夫 瀬川
Machio Segawa
真知夫 瀬川
久之 長峰
Hisashi Nagamine
久之 長峰
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PS4 Luxco SARL
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Abstract

【課題】貫通電極設置領域(又はバンプ電極設置領域)と内部回路との間に配置される回路の面積利用効率を向上し、半導体装置の小型化を実現する。
【解決手段】半導体装置は、半導体基板の上に3×3のマトリクス状に配置された9つの表面マイクロバンプMFB〜MFBと、半導体基板に形成された第1及び第2の拡散層を含むトランジスタ62と、半導体基板の上に配置された電源配線81とを備え、第1の拡散層は表面マイクロバンプMFBに接続され、第2の拡散層は電源配線81に接続され、トランジスタ62は、X方向の一端に位置する表面マイクロバンプMFB〜MFBとX方向の他端に位置する表面マイクロバンプMFB〜MFBとの間の領域に配置される。
【選択図】図7

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、貫通電極設置領域(又はバンプ電極設置領域)を備える半導体装置に関する。
近年の電子機器等の小型化により、電子機器等に搭載される半導体装置についてもその小型化が強く望まれている。このような背景から、半導体チップを平面に並べるのではなく、複数の半導体チップを3次元的に積層する技術が注目されている。中でも、半導体チップを貫通する貫通電極(Through Substrate Via)を用いてチップ間を接続する技術は、ボンディングワイヤを引き回すための領域が不要なため、半導体パッケージの実装面積を低減できる技術として期待されている(例えば特許文献2を参照)。
また、一般的に、半導体チップには、外部端子を通じて入力される静電気によって内部回路が破壊されることを防ぐための静電放電保護回路が設けられる。このような静電放電保護回路は、例えば特許文献1に示されるように、上述の貫通電極を有する半導体チップにも設けられる。この場合、静電放電保護回路は貫通電極設置領域と内部回路との間に配置される。なお、貫通電極設置領域は、貫通電極とともに或いは貫通電極に代えて設けられるバンプ電極の設置領域でもあるので、静電放電保護回路はバンプ電極設置領域と内部回路の間に配置される、と言うこともできる。
特開2010−135192号公報 特開2012−243253号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の配置では、貫通電極設置領域(又はバンプ電極設置領域)と内部回路との間に静電放電保護回路があるために面積の利用効率が悪く、小型化の面で難がある。これは、貫通電極設置領域(又はバンプ電極設置領域)と内部回路との間に配置される他の回路、例えばリードデータを出力するための出力回路などにも共通する課題である。
本発明の一側面による半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上に形成され、第1の方向に沿って第1のピッチで配置された第1乃至第3のバンプ電極と、前記半導体基板の上に形成され、前記第1の方向に沿って前記第1のピッチで配置された第4乃至第6のバンプ電極と、前記半導体基板の上に形成され、前記第1の方向に沿って前記第1のピッチで配置された第7乃至第9のバンプ電極と、それぞれ前記半導体基板に形成された第1及び第2の拡散層を含む第1のトランジスタと、前記半導体基板の上に配置された電源線とを備え、前記第1、第4、第7のバンプ電極は、前記第1の方向に交差する第2の方向に沿って、前記第1のバンプ電極が前記第4及び第7のバンプ電極の間に位置するよう第2のピッチで配置され、前記第2、第5、第8のバンプ電極は、前記第2の方向に沿って、前記第2のバンプ電極が前記第5及び第8のバンプ電極の間に位置するよう前記第2のピッチで配置され、前記第3、第6、第9のバンプ電極は、前記第2の方向に沿って、前記第3のバンプ電極が前記第6及び第9のバンプ電極の間に位置するよう前記第2のピッチで配置され、前記第1の拡散層は前記第1のバンプ電極に接続され、前記第2の拡散層は前記電源線に接続され、前記第1のトランジスタは、前記第4乃至第6のバンプ電極と前記第7乃至第9のバンプ電極との間の領域に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、第4乃至第6のバンプ電極と第7乃至第9のバンプ電極との間の領域に第1のトランジスタが配置される。すなわち、バンプ電極設置領域の内部に第1のトランジスタが配置されるので、第1のトランジスタを設置するための領域をバンプ電極設置領域外に設ける必要がない。したがって、面積の利用効率を向上し、半導体装置の小型化を実現することが可能になる。
(a)は、本発明の好ましい第1の実施の形態による半導体装置10の半製品10Aの構造を説明するための模式的な断面図であり、(b)は、半導体装置10の構造を説明するための模式的な断面図である。 図1(a)に示したメモリチップ21の主面21Fの平面図である。 (a),(b)はそれぞれ、貫通電極TSV1,TSV2の接続状態を説明するための模式図である。 図1(b)に示したメモリチップ21〜24に内蔵される静電放電保護回路61の構成を示す図である。 図1(b)に示したメモリチップ21の模式的な断面図であり、図7のC−C線に対応している。 (a)は、図4に示した静電放電保護回路61に関して、図5に示した半導体基板SSの主面SSaに埋め込まれる構成を示す平面図であり、(b)は、主面SSaに形成される構成を(a)に追記した平面図であり、(c)は、図5に示した絶縁層I1の上面に形成される構成を(b)に追記した平面図である。 図2に示した領域Bを拡大して示す平面図である。 図7の平面図から、図5に示した絶縁層I1の上面に形成される構成を抜き出して示した平面図である。 図8の平面図に、図5に示した絶縁層I2の上面に形成される構成を追記した平面図である。 図9の平面図に、図5に示した絶縁層I3の上面に形成される構成を追記した平面図である。 本発明の好ましい第2の実施の形態による半導体装置10に含まれるメモリチップ21〜24に内蔵される出力回路93及びその周辺回路の構成を示す図である。 本発明の好ましい第2の実施の形態による半導体装置10に含まれるメモリチップ21の模式的な断面図であり、図18のE−E線に対応している。 本発明の好ましい第2の実施の形態による半導体装置10における表面マイクロバンプMFB近傍の構成のうち、図12に示した半導体基板SSの主面SSaに埋め込まれる構成を示す平面図である。 図13の平面図に、図12に示した半導体基板SSの主面SSaに形成される構成を追記した平面図である。 図14の平面図に、図12に示した絶縁層I1の上面に形成される構成を追記した平面図である。 図2に示した領域Bに対応する、本発明の好ましい第2の実施の形態による半導体装置10の領域を拡大して示す平面図である。 図16の平面図に、図12に示した絶縁層I2の上面に形成される構成を追記した平面図である。 図17の平面図に、図12に示した絶縁層I3の上面に形成される構成を追記した平面図である。 (a)は、本発明の好ましい実施の形態の変形例による半導体装置10aの半製品10aAの構造を説明するための模式的な断面図であり、(b)は、半導体装置10aの構造を説明するための模式的な断面図である。
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(b)に示すように、本発明の第1の実施の形態による半導体装置10は、1枚のコントロールチップ30と、4枚のメモリチップ21〜24とが積層された構成を有している。メモリチップ21〜24は、いずれもいわゆるワイドIO型のDRAM(Dynamic Random Access Memory)であり、それぞれ、主面21F〜24Fと裏面21B〜24Bとを有している。なお、主面21F〜24Fは、トランジスタなどの各種回路素子(不図示)が形成される側の面である。メモリチップ21〜24は、主面21F〜24Fをコントロールチップ30に向けた状態、すなわちフェイスダウン方式で、コントロールチップ30上に積層されている。
メモリチップ21〜23は、互いに同じ構成を有している。メモリチップ21に着目して説明すると、メモリチップ21の主面21Fには、複数の表面マイクロバンプMFB(バンプ電極)及び複数のテストパッドTPが設けられている。また、メモリチップ21の裏面21Bには、複数の裏面マイクロバンプMBBが設けられている。詳しくは後述するが、表面マイクロバンプMFBと裏面マイクロバンプMBBとは、メモリチップ21に含まれる半導体基板(図1(b)では明示していない)を貫通する貫通電極TSVによって、互いに接続される。
裏面マイクロバンプMBBは、裏面側に隣接する他のメモリチップの表面マイクロバンプMFBと接合されており、これにより、隣接するメモリチップ間の電気的な接続が確保される。最下層に位置するメモリチップ21の表面マイクロバンプMFBは、コントローラチップ30の裏面マイクロバンプCBB(後述)に接合される。コントロールチップ30とメモリチップ21〜24それぞれとの間では、これらの接合を通じて各種信号が送受信される。
最上層に位置するメモリチップ24は、裏面マイクロバンプMBB及び貫通電極TSVを有しない点でメモリチップ21〜23と相違しており、その他の点ではメモリチップ21〜23と同様の構成を有している。以下、相違点について詳しく説明する。
上述したように、メモリチップ21〜24はそれぞれ、フェイスダウン方式でコントロールチップ30上に積層されている。したがって、貫通電極TSV及び裏面マイクロバンプMBBは、もっぱら、より上層のメモリチップにかかる信号を中継するために用いられ、最上層に位置するメモリチップ24には貫通電極TSV及び裏面マイクロバンプMBBを設ける必要がない。一方で、貫通電極TSVを設けないようにすることで、メモリチップ24を他のメモリチップ21〜23に比べて厚くすることが可能になる。メモリチップ24を厚くすれば、半導体装置10の製造の際、熱応力(主にメモリチップ21〜24を積層するときに発生する熱応力)によるチップの変形を抑制することができるので、本実施の形態による半導体装置10では、メモリチップ21〜23とメモリチップ24とでチップ製造工程に相違が生ずるものの、上記のように、メモリチップ24には裏面マイクロバンプMBB及び貫通電極TSVを設けないこととしている。ただし、メモリチップ24として、メモリチップ21〜23と同様に貫通電極TSV及び裏面マイクロバンプMBBを有するチップを用いることも可能である。
コントロールチップ30は、メモリチップ21〜24の動作を制御する半導体チップ(SOC)であり、回路基板40上にフェイスダウン方式で搭載されている。つまり、コントロールチップ30は、各種回路素子が形成される側の面である主面30Fが回路基板40側を向き、裏面30Bがメモリチップ21〜24側を向くように、回路基板40上に搭載されている。
コントロールチップ30の主面30Fには複数の表面マイクロバンプCFBが形成され、コントロールチップ30の裏面30Bには複数の裏面マイクロバンプCBBが形成される。表面マイクロバンプCFBは、回路基板40に設けられた基板電極41に接合される。一方、裏面マイクロバンプCBBは、上述したように、最下層のメモリチップ21に設けられた表面マイクロバンプMFBに接合される。コントロールチップ30に設けられた内部回路は、図示しない配線を通じて表面マイクロバンプCFBに接続されるとともに、コントロールチップ30を貫通して設けられた貫通電極TSVを介して、裏面マイクロバンプCBBにも接続されている。
回路基板40は、上面に基板電極41が設けられ、下面に外部端子42が設けられた構造を有している。回路基板40の上面には、上述したようにコントロールチップ30が搭載される。基板電極41と外部端子42とは、回路基板40を貫通する図示しないスルーホール導体を介して、相互に接続されている。また、基板電極41の上面には、メモリチップ21〜24及びコントロールチップ30を覆う封止樹脂43が設けられる。
外部端子42は、コントロールチップ30が、図示しない他のデバイス等との間で、各種の信号(アドレス信号、コマンド信号、クロック信号、データなど)を入出力するときに使用される。具体的には、半導体装置10が母基板に実装されたときに、不揮発性メモリ、センサー等の各種アナログチップ、及び、各種入出力インターフェースに接続される。コントロールチップ30は、これら他のデバイスからの各種信号に応じて自身で生成したデータ信号を、裏面マイクロバンプCBB及び表面マイクロバンプMFBなどを介してメモリチップ21〜24に記憶する。また、コントローラチップ30は、メモリチップ21〜24から裏面マイクロバンプCBB及び表面マイクロバンプMFBなどを介して供給されたデータに応じて、上述の他のデバイス等に供給する信号を生成する。
半導体装置10の製造工程においては、図1(a)に示す半製品10Aを用意し、これをコントロールチップ30及び回路基板40に接続するようにすることが好適である。半製品10Aは、図1(a)に示すように、メモリチップ21〜24と、メモリチップ21の主面21Fを除く各面を覆う封止樹脂43とから構成される。ただし、半製品10Aの利用は必須ではなく、例えば、回路基板40上にコントロールチップ30及びメモリチップ21〜24を搭載した後、封止樹脂43によってこれらのチップ21〜24,30を封止することとしてもよい。半製品10Aを用いる場合、接続先のコントロールチップ30を仕様や用途によって変えることができるため、汎用性を高めることが可能となる。
各メモリチップ21〜24の主面21F〜24Fには、図2に例示するように、X方向およびY方向にマトリクス状に配置された4つのチャネルChA〜ChDが設けられる。各チャネルChA〜ChDは、それぞれが単独のDRAMとして動作可能な回路ブロックであり、したがって、メモリチップ21〜24はそれぞれ、4つの独立したDRAMが1チップ化された構成を有している。
上述したように、主面21F〜24Fには複数の表面マイクロバンプMFBが設けられている。これら表面マイクロバンプMFBはそれぞれチャネルChA〜ChDのいずれかに対応しており、図2では、チャネルChA〜ChDに対応する表面マイクロバンプMFBをそれぞれ表面マイクロバンプMFBa〜MFBdと表記している。各チャネルChA〜ChDに割り当てられるデータ用の表面マイクロバンプMFBの数は、それぞれ例えば128個と非常に多く、また、電源用の表面マイクロバンプMFBなどもチャネルごとに多数必要であることから、チャネルChA〜ChDごとに例えば300個程度の表面マイクロバンプMFBが設けられる。このため、チップ全体では、1000個を超える表面マイクロバンプMFBが用いられることになる。
これら表面マイクロバンプMFBの中には、ダイレクトアクセス端子と呼ばれるテスト用の端子が含まれる。ただし、表面マイクロバンプMFBのサイズは非常に微小であることから、テスタのプローブをダイレクトアクセス端子に接触させることは困難である。このため、各ダイレクトアクセス端子には、テスタのプローブを接触させるためのテストパッドTPがそれぞれ割り当てられている。テストパッドTPは、表面マイクロバンプMFBよりも大きな平面サイズを有しており、これにより、テスタのプローブを接触させることが可能とされている。図1(a)の段階(積層前)やウェハ状態の段階でメモリチップ21〜24の動作テストを行う際には、テストパッドTPを通じて、テスタとメモリチップ21〜24の間で各種信号の送受信が行われる。一方、図1(b)の段階(積層後)でメモリチップ21〜24の動作テストを行う際には、コントロールチップ30を経由して、テスタとメモリチップ21〜24の間で各種信号の送受信が行われる。
メモリチップ21〜23に形成される貫通電極TSVは、内部回路及び隣接する他のメモリチップの貫通電極TSVとの接続の態様により、いくつかの種類に分類できる。図3(a)(b)に示した貫通電極TSV1,TSV2はそれぞれ、貫通電極TSVの種類の一例である。
図3(a)に示す貫通電極TSV1は、積層方向から見た平面視で、すなわち図1に示す矢印Aから見た場合に、同じ平面位置に設けられた他層の貫通電極TSV1と短絡されている。つまり、図3(a)に示すように、平面視で同じ位置に設けられた上下の貫通電極TSV1が短絡され、これら貫通電極TSV1によって1本の信号パスが構成されている。この信号パスは、メモリチップ21〜24それぞれの内部回路2に接続されている。したがって、この信号パスに対してコントロールチップ30から供給される入力信号(コマンド信号、アドレス信号、クロック信号、ライトデータなど)は、各メモリチップ21〜24の内部回路2に共通に入力される。また、各メモリチップ21〜24の内部回路2からこの信号パスに供給される出力信号(リードデータなど)は、ワイヤードオアされてコントロールチップ30に出力される。
一方、図3(b)に示す貫通電極TSV2は、平面視で異なる位置に設けられた他のメモリチップの貫通電極TSV2と短絡されている。具体的に説明すると、各メモリチップ21〜23には、平面視で同じ位置にそれぞれ4つの貫通電極TSV2が設けられ、下層のメモリチップに設けられたN(N=1〜3)番目の貫通電極TSV2は、上層のメモリチップに設けられたN+1番目の貫通電極TSV2に接続される。下層のメモリチップに設けられた4番目の貫通電極TSV2(図3(b)では最も右側の貫通電極TSV2)は、上層のメモリチップに設けられた1番目の貫通電極TSV2(図3(b)では最も左側の貫通電極TSV2)に接続される。このような循環的な接続により、4つの独立した信号パスが形成される。
そして、これら4つの貫通電極TSV2のうち、平面視で所定の位置に設けられた貫通電極TSV2(図3(b)では最も左側の貫通電極TSV2)は、当該メモリチップ21〜23内の内部回路3に接続される。また、最上層のメモリチップ24に含まれる内部回路3は、メモリチップ23に含まれる最も右側の貫通電極TSV2に接続される。
かかる構成により、図3(b)に示す信号S1〜S4は、それぞれメモリチップ21〜24の内部回路3に対して選択的に入力されることになる。このような信号としては、チップセレクト信号CSやクロックイネーブル信号CLKなどが挙げられる。
さて、メモリチップ21〜24は、それぞれの内部に、図4に例示する静電放電保護回路61を有している。静電放電保護回路61は、表面マイクロバンプMFBを通じてチップ内に供給される静電気を電源配線に逃がす役割を担うもので、表面マイクロバンプMFBごとに設けられる。本実施の形態では、このような静電放電保護回路61をバンプ電極設置領域内に配置することで、メモリチップ21〜24の小型化を実現する。以下、メモリチップ21に着目し、静電放電保護回路61にかかる構成を詳しく説明するが、メモリチップ22〜24についても同様である。
静電放電保護回路61は、図4に示すように、ダイオード接続されたNチャンネル型のMOSトランジスタ62(第1のトランジスタ)によって構成される。トランジスタ62の一端は、内部回路60と、表面マイクロバンプMFBのメモリチップ側端部であるノードnとの間を接続する配線80に接続される。一方、トランジスタ62の他端は、接地電位VSSの供給される電源配線81(第1の電源線)に接続される。トランジスタ62の順方向は、電源配線81から配線80に向かう方向である。通常、配線80の電位レベルは、電源配線81の電位レベルと等しいか或いは少し高い程度であるので、トランジスタ62を通じて電流が流れることはない。一方、静電気放電などに起因して配線80に大電流が供給された場合には、配線80の電位レベルが電源配線81の電位レベルに比べて大幅に高くなるため、トランジスタ62に降伏電流が流れる。これにより、配線80に供給された大電流を電源配線81に逃がすことが可能になるので、静電放電保護回路61によれば、内部回路60を静電気放電から護ることが実現される。
なお、図4においてノードnより上側にある構成(貫通電極TSV及び裏面マイクロバンプMBB)は、メモリチップ24には設けられない構成である。その他の点では、メモリチップ24もメモリチップ21と同様の構成を有している。
本実施の形態によるメモリチップ21は、図5に示すように、半導体基板SSと、その主面SSaに順に積層された絶縁層I1〜I4とを有して構成される。半導体基板SSは、Pチャンネル型のシリコン基板である。主面SSaには素子分離用絶縁膜ISが埋め込まれており、これにより主面SSaには、トランジスタ62が形成される活性領域K1と、貫通電極TSVが形成される活性領域K2とが区画される。活性領域K1,K2は、いずれもPチャンネル型の領域である。
貫通電極TSVは、図5に示すように、半導体基板SS及び絶縁層I1を貫通して設けられる。貫通電極TSVの半導体基板SSの裏面側、すなわちメモリチップ21の裏面21B側の端部には、裏面マイクロバンプMBBが設けられる。貫通電極TSV及び裏面マイクロバンプMBBのそれぞれと半導体基板SSとの間には絶縁膜70が配置され、これにより、貫通電極TSV及び裏面マイクロバンプMBBのそれぞれと半導体基板SSとの絶縁が確保される。
貫通電極TSVの主面SSa側の端部は、絶縁層I1の表面に形成された配線71に接続される。配線71は貫通電極TSVごとに設けられ、それぞれ絶縁層I2を貫通するスルーホール導体72を介して、絶縁層I2の表面に形成された配線73に接続される。配線73も貫通電極TSVごとに設けられ、それぞれ絶縁層I3を貫通する複数のスルーホール導体74を介して、絶縁層I3の表面に形成された配線75に接続される。配線75も貫通電極TSVごとに設けられ、それぞれ絶縁層I4を貫通する複数のスルーホール導体76を介して、絶縁層I4の表面、すなわちメモリチップ21の主面21Fに形成された表面マイクロバンプMFBに接続される。こうして、裏面マイクロバンプMBBと表面マイクロバンプMFBとは、貫通電極TSVを介して電気的に接続される。
なお、図5に示した例は、貫通電極TSVが図3(a)に示した貫通電極TSV1である場合の例であるが、他の種類の貫通電極TSVについても基本的な構造は同じである。図3(b)に示した貫通電極TSV2に関して言えば、配線71,73のいずれか又は両方を延設することにより、図3(b)に示したような接続が実現される。
また、図5にはメモリチップ21の例を示しているが、貫通電極TSVを有しないメモリチップ24においては、スルーホール導体72から裏面マイクロバンプMBBまでの構成が省略される。この場合、活性領域K2も設ける必要はなく、したがって、平面的に見て表面マイクロバンプMFBと重なる領域に、トランジスタ62を含む各種のトランジスタを配置することが可能になる。
トランジスタ62が形成される活性領域K1は、図5に示すように、貫通電極TSVが形成される活性領域K2の間に配置される。以下、トランジスタ62の構造について、図5に加えて図6(a)〜(c)も参照しながら、詳しく説明する。
活性領域K1の内側には、図6(a)に示すように、それぞれトランジスタ62のソース/ドレインの一方及び他方を構成する拡散層62D1,62D2(第1及び第2の拡散層)が形成される。拡散層62D1,62D2は、Nチャンネル型の不純物を半導体基板SSにイオン注入することによって形成されるNチャンネル型の不純物拡散層である。拡散層62D2は、拡散層62D1の両側にひとつずつ設けられる。拡散層62D1と拡散層62D2との間(2カ所)には半導体基板SSの表面が露出しており、この露出部分の上面には、図6(b)に示すように、ゲート絶縁膜62I(図5を参照)を介して、トランジスタ62のゲート電極62G(第1のゲート電極)が形成される。ゲート電極62Gは、活性領域K1の外側まで延設される。
トランジスタ62の上方には、図6(c)に示すように、さらに配線63,64が形成される。配線63,64はともに、図5に示した絶縁層I1の上面に形成される配線である。配線63は、図6(b)(c)から理解されるように、平面的に見て、拡散層62D2と、ゲート電極62Gのうち活性領域K1の外側に形成された部分とに重なるように延設される。そして、絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH1によって拡散層62D2と電気的に接続されるとともに、絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH2によってゲート電極62Gと電気的に接続される。したがって、拡散層62D2とゲート電極62Gとは配線63を介して短絡されており、これにより、図4に示したダイオード接続が実現されている。一方、配線64は、平面的に見て拡散層62D1と重なる位置に延設され、絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH3によって、拡散層62D1と接続される。
次に、表面マイクロバンプMFBとトランジスタ62の平面的な位置関係について説明する。以下、図2に示した領域Bに着目して説明するが、他の領域についても同様である。
図7〜図10は、領域B内に配置される構成を、主面21F側からの視点で透過的に示したものである。図7に示すように、主面21Fに形成される複数の表面マイクロバンプMFBは、チャネルChAに隣接して配置されるバンプ電極設置領域BAに、マトリクス状に配置される。表面マイクロバンプMFB間のY方向のピッチ(第1のピッチ)及びX方向のピッチ(第1のピッチ)はそれぞれ、図8から理解されるように、P1,P2である。以下、同図に示す9つの表面マイクロバンプMFB〜MFB(第1乃至第9のバンプ電極)に着目して、説明を進める。
図7に示すように、表面マイクロバンプMFB〜MFBは3×3のマトリクス状に配置されている。3×3のマトリクスの中央には、表面マイクロバンプMFBが配置される。表面マイクロバンプMFBのY方向(第1の方向)の両側には、表面マイクロバンプMFB,MFBが配置される。したがって、表面マイクロバンプMFB〜MFBは、Y方向に沿って一列に配置されている。表面マイクロバンプMFBのX方向(第1の方向に交差する第2の方向)の両側には、表面マイクロバンプMFB,MFBが配置される。したがって、表面マイクロバンプMFB,MFB,MFBは、X方向に沿って一列に配置されている。
表面マイクロバンプMFBのX方向の両側には、表面マイクロバンプMFB,MFBが配置される。また、表面マイクロバンプMFBのX方向の両側には、表面マイクロバンプMFB,MFBが配置される。表面マイクロバンプMFB,MFBは、表面マイクロバンプMFBとともにY方向に沿って一列に配置される。また、表面マイクロバンプMFB,MFBは、表面マイクロバンプMFBとともにY方向に沿って一列に配置される。
上でも触れたように、トランジスタ62は表面マイクロバンプMFBごとに設けられる。図7にはトランジスタ62自体の描画はしていないが、図6(c)から理解されるように、トランジスタ62は配線63,64の真下の領域に存在している。図7では、表面マイクロバンプMFB〜MFBのそれぞれに対応するトランジスタ62をトランジスタ62〜62(第1乃至第9のトランジスタ)とし、符号のみを示している。
図8から理解されるように、各トランジスタ62はそれぞれ、対応する表面マイクロバンプMFBの平面的な中心から見て、Y方向にL1(第1の距離)離れ、かつX方向にL2(第2の距離)離れた位置に平面的な中心が位置するように配置される。ただし、L1はP1より小さく、L2はP2より小さい。その結果、例えばトランジスタ62が配置される領域は、図8に示すように、表面マイクロバンプMFB〜MFBと表面マイクロバンプMFB〜MFBとの間の領域となる。
配線64は、図8及び図9から理解されるように、スルーホール導体TH4を介して、図4にも示した配線80に接続される。スルーホール導体TH4は、図5に示した絶縁層I2を貫通する柱状の導体である。配線80は表面マイクロバンプMFBごとに設けられており、それぞれ図5に示した絶縁層I2の上面に形成される。図4に示したように、配線80の一端はチャネルChA内の内部回路60に接続され、他端は、対応する表面マイクロバンプMFBに接続される配線73に接続される。図5に示したように、配線73は、絶縁層I3を貫通するスルーホール導体74を介して、対応する表面マイクロバンプMFBに接続される。したがって、配線64と、対応する表面マイクロバンプMFBとは、配線80,73及びスルーホール導体74を介して、互いに接続されている。また、配線64は、図6(b)(c)を参照して説明したように、スルーホール導体TH3を介してトランジスタ62の拡散層62D1に接続されている。したがって、拡散層62D1は、対応する表面マイクロバンプMFBと電気的に接続されている。
配線63は、図8乃至図10から理解されるように、スルーホール導体TH5、電源配線82、及びスルーホール導体TH6を介して、電源配線81に接続される。スルーホール導体TH5,TH6はそれぞれ図5に示した絶縁層I2,I3を貫通する柱状の導体であり、電源配線82は絶縁層I2の上面に形成される配線である。電源配線81は、図4に示したように接地電位VSSが供給される電源配線であり、図5に示した絶縁層I3の上面に形成される。また、配線63は、図6(b)(c)を参照して説明したように、スルーホール導体TH1,TH2を介して、トランジスタ62の拡散層62D2及びゲート電極62Gに接続されている。したがって、拡散層62D2及びゲート電極62Gは、電源配線81と電気的に接続されている。
以上の接続関係を、図7に示したトランジスタ62(kは1から9の整数)に関して説明すると、各トランジスタ62の拡散層62D1(第2k−1の拡散層)はそれぞれ、対応する表面マイクロバンプMFBに接続される。表面マイクロバンプMFBはそれぞれ、外部端子42に接続されるとともに、貫通電極TSV(第kの貫通電極)を通じて、より上層のメモリチップに設けられる表面マイクロバンプMFBに接続される。また、各トランジスタ62の拡散層62D2(第2kの拡散層)及びゲート電極62G(第kのゲート電極)は、電源配線81に共通に接続される。
以上説明したように、本実施の形態による半導体装置10によれば、図4に示した表面マイクロバンプMFBごとの静電放電保護回路61(トランジスタ62)を、バンプ電極設置領域BA内に配置することが可能になる。したがって、静電放電保護回路61を設置するための領域をバンプ電極設置領域BA外に設ける必要がないので、面積の利用効率を向上し、半導体装置の小型化を実現することが可能になる。
次に、本発明の第2の実施の形態による半導体装置10について、説明する。本実施の形態による半導体装置10は、静電放電保護回路61に代えてリードデータの出力回路をバンプ電極設置領域BA内に配置する点で、第1の実施の形態による半導体装置10と異なる。その他の点では第1の実施の形態による半導体装置10と同様であるので、以下では相違点に着目して説明する。以下では、第1の実施の形態と同様、メモリチップ21に着目して説明を進めるが、メモリチップ22〜24についても同様である。
リードデータの出力回路93は、図11に示すように、Nチャンネル型(第1の導電型)のMOSトランジスタ94(第1のトランジスタ)と、Pチャンネル型(第2の導電型)のMOSトランジスタ95(第2のトランジスタ)と、によって構成される。トランジスタ94,95は、接地電位VSSの供給される電源配線81(第1の電源線)と、電源電位VDDの供給される電源配線82(第2の電源線)との間に直列に接続される。トランジスタ94,95の接続点は、出力回路93の出力端を構成し、表面マイクロバンプMFBのメモリチップ側端部であるノードnに接続される。ノードnは、配線83を介して、内部回路90の入力端にも接続される。また、メモリチップ21〜23のノードnに限り、図11に示すように、貫通電極TSVにも接続される。
トランジスタ94のゲート電極(第1のゲート電極)は出力回路93の一方入力端を構成し、内部回路90に含まれるノア回路91の出力端に接続される。また、トランジスタ95のゲート電極(第2のゲート電極)は出力回路93の他方入力端を構成し、内部回路90に含まれるナンド回路92の出力端に接続される。トランジスタ94,95それぞれのゲート電極には、それぞれノア回路91及びナンド回路92から、対応する表面マイクロバンプMFB(第1のバンプ電極)を通じて出力されるべきリードデータRD(出力データ)を示す電位が供給される。
具体的に説明すると、リードデータRDは、図示しないリード関連回路から、ノア回路91及びナンド回路92それぞれの一方入力端に供給される。このリード関連回路は、他にも制御信号Sを生成しており、ノア回路91の他方入力端には制御信号Sの反転信号が、ナンド回路92の他方入力端には制御信号Sが、それぞれ入力される。制御信号Sは、リードデータRDを出力しないときにローレベルに活性化されるローアクティブな信号である。制御信号Sがローレベルである場合、ノア回路91及びナンド回路92の出力がそれぞれローレベル及びハイレベルに固定されるので、トランジスタ94,95はともにオフとなる。したがって、出力回路93はハイインピーダンス状態となる。一方、制御信号Sがハイレベルである場合には、出力回路93の出力端に、リードデータRDの電位レベルに応じた電位が現れる。具体的には、リードデータRDがハイレベルである場合、トランジスタ95がオンとなることによって出力回路93の出力端の電位レベルは電源電位VDDとなり、リードデータRDがローレベルである場合、トランジスタ94がオンとなることによって出力回路93の出力端の電位レベルは接地電位VSSとなる。こうして得られる出力回路93の出力は、メモリチップ21の出力データとして、表面マイクロバンプMFBを経由して外部端子42から出力される。
なお、出力回路93が接続される表面マイクロバンプMFB及び外部端子42は、ライトデータWDの入力にも用いられる。ライトデータWDは、外部のコントローラから外部端子42に供給された後、表面マイクロバンプMFB及び配線83を経由して、内部回路90に供給される。
本実施の形態によるメモリチップ21は、図12に示すように、半導体基板SSと、その主面SSaに順に積層された絶縁層I1〜I5とを有して構成される。絶縁層I5は、絶縁層I1と半導体基板SSの間に設けられる。基本的な層構造は第1の実施の形態によるメモリチップ21と同様であるが、絶縁層が5層構造になっている点(第1の実施の形態によるメモリチップ21は4層構造)で、第1の実施の形態によるメモリチップ21と相違している。ただし、第1の実施の形態によるメモリチップ21においても、絶縁層I5を設けて5層構造としても構わない。
半導体基板SSの主面SSaには、主面SSaに埋め込まれた素子分離用絶縁膜ISにより、トランジスタ94が形成される活性領域K3(第1の活性領域)と、トランジスタ95が形成される活性領域K4(第2の活性領域)と、貫通電極TSVが形成される活性領域K2とが区画される。活性領域K2,K3はPチャンネル型の領域であり、活性領域K4は、Pチャンネル型のシリコン基板である半導体基板SSにNチャンネル型の不純物をイオン注入することにより形成されたNチャンネル型の領域(Nウェル)である。
貫通電極TSVに関する構成は、図5を参照して説明したものと比べると、絶縁層I5に関連する部分が異なっている。以下、相違点について説明すると、貫通電極TSVの主面SSa側の端部は、絶縁層I1の表面に形成された配線54に接続される。配線54は、それぞれ絶縁層I5を貫通する複数のスルーホール導体77を介して、絶縁層I5の表面に形成された配線71に接続される。配線71は、図5を参照して説明したように、スルーホール導体72,74などを介して、表面マイクロバンプMFBに接続される。
活性領域K3,K4は、図13に示すように、それぞれ活性領域K2を挟んでX方向の一方側と他方側に設けられる。なお、図13〜図18に示す一点鎖線Dで区切られた領域は、1つの表面マイクロバンプMFBに対応する領域を示している。活性領域K3,K4はそれぞれ、Y方向に長く、かつ、Y方向の両端部が活性領域K2側に向かって膨らんだ形状を有している。このような形状を採用しているのは、活性領域K3,K4と活性領域K2との間の距離を確保する一方、活性領域K3,K4の面積をできるだけ広く確保するためである。
活性領域K3の内側には、それぞれ複数の拡散層94D1,94D2,96が形成される。拡散層94D1,94D2,96はいずれも、Nチャンネル型の不純物を半導体基板SSにイオン注入することによって形成されるNチャンネル型の不純物拡散層である。拡散層94D1,94D2はそれぞれ、トランジスタ94のソース/ドレインの一方及び他方を構成する。一方、拡散層96は、活性領域K3に接地電位VSSを供給するために設けられているものである。
同様に、活性領域K4の内側には、図13に示すように、それぞれ複数の拡散層95D1,95D2,97が形成される。拡散層95D1,95D2,97はいずれも、Pチャンネル型の不純物をNウェルにイオン注入することによって形成されるPチャンネル型の不純物拡散層である。拡散層95D1,95D2はそれぞれ、トランジスタ95のソース/ドレインの一方及び他方を構成する。一方、拡散層97は、活性領域K4に電源電位VDDを供給するために設けられているものである。
拡散層94D1,94D2,96,95D1,95D2,97はそれぞれ、図13に示すように、X方向に細長い長方形とされている。拡散層96は、活性領域K3の両端に1つずつ設けられる。一方、拡散層94D1,94D2(第1及び第2の拡散層)は、拡散層94D2を両端として、Y方向に交互に複数個ずつ配置される。同様に、拡散層97は、活性領域K4の両端に1つずつ設けられる。一方、拡散層95D1,95D2(第3及び第4の拡散層)は、拡散層95D2を両端として、Y方向に交互に複数個ずつ配置される。
活性領域K3の上方には、図14に示すように、ゲート絶縁膜94I(図12を参照)を介して、櫛形のゲート電極94Gが配置される。このゲート電極94Gは、トランジスタ94のゲート電極(第1のゲート電極)を構成する。拡散層94D1と拡散層94D2との間には半導体基板SSの表面が露出しており、ゲート電極94Gのうち櫛の歯に相当する部分は、この露出部分を覆うように配置される。ゲート電極94Gのうち櫛のシャフトに相当する部分は、活性領域K3と活性領域K2の間に配置される。同様に、活性領域K4の上方には、櫛形のゲート電極95Gが配置される。このゲート電極95Gは、トランジスタ95のゲート電極(第2のゲート電極)を構成する。拡散層95D1と拡散層95D2との間には半導体基板SSの表面が露出しており、ゲート電極95Gのうち櫛の歯に相当する部分は、この露出部分を覆うように配置される。ゲート電極95Gのうち櫛のシャフトに相当する部分は、活性領域K4と活性領域K2の間に配置される。
ゲート電極94Gは、図12に示した絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH13を介して、図15に示すように、それぞれ絶縁層I1の上面に形成される配線50a,50bに接続される。配線50a,50bはそれぞれ、ゲート電極94GのY方向の一端及び他端に設けられる。また、配線50a,50bはそれぞれ、絶縁層I5を貫通するスルーホール導体TH20a,TH20bを介して絶縁層I5の上面に形成される配線55a,55bに接続され(図16)、さらに、これら配線55a,55bはそれぞれ、それぞれ絶縁層I2を貫通するスルーホール導体TH25a,TH25bを介して、絶縁層I2の上面に形成される配線84に接続される(図17)。配線84は、図11に示したように、内部回路90内のノア回路91の出力に接続される配線である。したがって、ゲート電極94Gには、ノア回路91の出力が供給される。
ゲート電極95Gは、図12に示した絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH18を介して、図15に示すように、それぞれ絶縁層I1の上面に形成される配線52a,52bに接続される。配線52a,52bはそれぞれ、ゲート電極95GのY方向の一端及び他端に設けられる。配線52a,52bはそれぞれ、絶縁層I5を貫通するスルーホール導体TH22a,TH22bを介して絶縁層I5の上面に形成される配線57a,57bに接続され(図16)、さらに、これら配線57a,57bはそれぞれ、それぞれ絶縁層I2を貫通するスルーホール導体TH27a,TH27bを介して、絶縁層I2の上面に形成される配線85に接続される(図17)。配線85は、図11に示したように、内部回路90内のナンド回路92の出力に接続される配線である。したがって、ゲート電極95Gには、ナンド回路92の出力が供給される。
活性領域K3の上方には、図15に示すように、さらに配線51,54が配置される。配線54は、活性領域K2,K4の上方にも配置される。活性領域K4の上方には、配線53も配置される。
配線51は、図12に示した絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH11,TH14をそれぞれ介して拡散層94D2,96に接続される(図15)とともに、絶縁層I5を貫通するスルーホール導体TH21を介して、絶縁層I5の上面に形成される配線56に接続される(図16)。配線56はさらに、絶縁層I2を貫通するスルーホール導体TH26を介して、絶縁層I2の上面に形成される電源配線81に接続される(図17)。電源配線81には、図11に示したように、接地電位VSSが供給される。したがって、拡散層94D2,96には、接地電位VSSが供給されることになる。
配線53は、図12に示した絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH16,TH19をそれぞれ介して拡散層95D2,97に接続される(図15)とともに、絶縁層I5を貫通するスルーホール導体TH23を介して、絶縁層I5の上面に形成される配線58に接続される(図16)。配線58はさらに、絶縁層I2を貫通するスルーホール導体TH28を介して、絶縁層I2の上面に形成される電源配線82に接続される(図17)。電源配線82には、図11に示したように、電源電位VDDが供給される。したがって、拡散層95D2,97には、電源電位VDDが供給されることになる。
配線54は、図15に示すように、図12に示した絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH12を介して拡散層94D1に接続されるとともに、絶縁層I1を貫通するスルーホール導体TH17を介して拡散層95D1に接続される。また、配線54は、上述したように、貫通電極TSV及び表面マイクロバンプMFBに接続される(図12)。したがって、拡散層94D1,95D1はともに、図11に示したように、表面マイクロバンプMFBに接続されることになる。
その他、図11に示したライトデータWD用の配線83は、図12及び図18に示すように、絶縁層I3の上面に形成され、配線75を介して、対応する表面マイクロバンプMFBに接続される。したがって、表面マイクロバンプMFBに供給されたライトデータWDを、配線83経由で内部回路90に取り込むことが可能になっている。
次に、複数の表面マイクロバンプMFBのそれぞれに対応するトランジスタ94,95の平面的な配置について説明する。以下では、図16に示す表面マイクロバンプMFB〜MFB(第1乃至第9のバンプ電極)に着目して、説明を進める。なお、図16に示したこれらの符号は、対応する配線71の真上にある表面マイクロバンプMFBを指している。表面マイクロバンプMFB〜MFBは、第1の実施の形態で説明した表面マイクロバンプMFB〜MFB(図7)と同じものである。
表面マイクロバンプMFB〜MFBの相対的な位置関係は、第1の実施の形態で説明したとおりである。本実施の形態では、表面マイクロバンプMFB(kは1〜9の整数)は、トランジスタ94(第2k−1のトランジスタ)及びトランジスタ95(第2kのトランジスタ)に対応している。
図16に示すように、トランジスタ95,95は、表面マイクロバンプMFB,MFBの間の領域に配置される。同様に、トランジスタ95,95は表面マイクロバンプMFB,MFBの間の領域に配置され、トランジスタ95,95は表面マイクロバンプMFB,MFBの間の領域に配置され、トランジスタ94,94は表面マイクロバンプMFB,MFBの間の領域に配置され、トランジスタ94,94は表面マイクロバンプMFB,MFBの間の領域に配置され、トランジスタ94,94は表面マイクロバンプMFB,MFBの間の領域に配置される。さらに、トランジスタ94は表面マイクロバンプMFBに対してトランジスタ95の反対側に配置され、トランジスタ94は、表面マイクロバンプMFBに対してトランジスタ95の反対側に配置され、トランジスタ94は、表面マイクロバンプMFBに対してトランジスタ95の反対側に配置され、トランジスタ95は、表面マイクロバンプMFBに対してトランジスタ94の反対側に配置され、トランジスタ95は、表面マイクロバンプMFBに対してトランジスタ94の反対側に配置され、トランジスタ95は、表面マイクロバンプMFBに対してトランジスタ94の反対側に配置される。
以上の配置から理解されるように、Y方向に隣接する表面マイクロバンプMFB間では、トランジスタ94,95の配置が左右逆になっている。こうすることで、X方向に隣接する表面マイクロバンプMFB間で、接地電位VSSを供給するための電源配線81(図17)及び配線56(図16)、及び、電源電位VDDを供給するための電源配線82(図17)及び配線58(図16)を共有することが可能になっている。なお、図16及び図17から理解されるように、これらの配線56,58,81,82はそれぞれ、Y方向に隣接する表面マイクロバンプMFB間に共通に接続される。
上述した接続関係を表面マイクロバンプMFB〜MFBについて説明すると、トランジスタ94の拡散層94D1(第4k−3の拡散層)と、トランジスタ95の拡散層95D1(第4k−1の拡散層)とは、対応する表面マイクロバンプMFBに接続される。また、各トランジスタ94の拡散層94D2(第4k−2の拡散層)は、拡散層96とともに接地電位VSSが供給される電源配線81(図17)に接続され、各トランジスタ95の拡散層95D2(第4kの拡散層)は、拡散層97とともに電源電位VDDが供給される電源配線82(図17)に接続される。
以上説明したように、本実施の形態による半導体装置10の構成によれば、図11に示した表面マイクロバンプMFBごとの出力回路93(トランジスタ94,95)を、バンプ電極設置領域BA内に配置することが可能になる。したがって、出力回路93を設置するための領域をバンプ電極設置領域BA外に設ける必要がないので、面積の利用効率を向上し、半導体装置の小型化を実現することが可能になる。
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。
例えば、本発明は、貫通電極TSVを有するメモリチップを用いない半導体装置にも好適に適用できる。図19(b)には、そのような半導体装置10aの例を示している。半導体装置10aは、同図に示すように、第1及び第2の実施の形態で説明した半導体装置10からメモリチップ21〜23を取り除き、貫通電極TSVを有しないメモリチップ24をコントローラチップ30の上に直接積層した構成を有している。このような半導体装置10aに含まれるメモリチップ24に内蔵される静電放電保護回路やリードデータの出力回路にも、本発明は好適に適用可能である。なお、半導体装置10aも半導体装置10と同様、図19(a)に示す半製品10aAを用意し、これをコントロールチップ30及び回路基板40に接続することによって製造することが好適である。
2,3,60,90 内部回路
10,10a 半導体装置
10A,10aA 半製品
21〜24 メモリチップ
30 コントロールチップ
40 回路基板
41 基板電極
42 外部端子
43 封止樹脂
50a,50b,52a,52b,51,53,54,55a,55b,56,57a,57b,58,63,64,71,73,75,80,84,84,85 配線
81,82 電源配線
61 静電放電保護回路
62,62〜62,94,95 トランジスタ
62D1,62D2,94D1,94D2,96,95D1,95D2,97 拡散層
62G,94G ゲート電極
62I,94I ゲート絶縁膜
72,74,76,77,TH1〜TH6,TH11〜TH14,TH16〜TH19,TH20a,TH20b,TH21,TH22a,TH22b,TH23,TH25a,TH25b,TH26,TH27a,TH27b,TH28 スルーホール導体
91 ノア回路
92 ナンド回路
93 出力回路
BA バンプ電極設置領域
CBB 裏面マイクロバンプ
CFB 表面マイクロバンプ
ChA〜ChD チャネル
I1〜I5 絶縁層
IS 素子分離用絶縁膜
K1〜K4 活性領域
MBB 裏面マイクロバンプ
MFB,MFBa〜MFBd,MFB〜MFB 表面マイクロバンプ
SS 半導体基板
TP テストパッド
TSV,TSV1,TSV2 貫通電極

Claims (9)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板の上に形成され、第1の方向に沿って第1のピッチで配置された第1乃至第3のバンプ電極と、
    前記半導体基板の上に形成され、前記第1の方向に沿って前記第1のピッチで配置された第4乃至第6のバンプ電極と、
    前記半導体基板の上に形成され、前記第1の方向に沿って前記第1のピッチで配置された第7乃至第9のバンプ電極と、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第1及び第2の拡散層を含む第1のトランジスタと、
    前記半導体基板の上に配置された第1の電源線とを備え、
    前記第1、第4、第7のバンプ電極は、前記第1の方向に交差する第2の方向に沿って、前記第1のバンプ電極が前記第4及び第7のバンプ電極の間に位置するよう第2のピッチで配置され、
    前記第2、第5、第8のバンプ電極は、前記第2の方向に沿って、前記第2のバンプ電極が前記第5及び第8のバンプ電極の間に位置するよう前記第2のピッチで配置され、
    前記第3、第6、第9のバンプ電極は、前記第2の方向に沿って、前記第3のバンプ電極が前記第6及び第9のバンプ電極の間に位置するよう前記第2のピッチで配置され、
    前記第1の拡散層は前記第1のバンプ電極に接続され、
    前記第2の拡散層は前記第1の電源線に接続され、
    前記第1のトランジスタは、前記第4乃至第6のバンプ電極と前記第7乃至第9のバンプ電極との間の領域に配置されることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第1乃至第9のバンプ電極はそれぞれ、前記半導体基板を貫通する第1乃至第9の貫通電極に接続される
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1のトランジスタは、前記半導体基板の上に形成された第1のゲート電極をさらに含み、
    前記第1のゲート電極は前記第1の電源線に接続される
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. それぞれ前記半導体基板に形成された第3及び第4の拡散層並びに第2のゲート電極を含む第2のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第5及び第6の拡散層並びに第3のゲート電極を含む第3のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第7及び第8の拡散層並びに第4のゲート電極を含む第4のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第9及び第10の拡散層並びに第5のゲート電極を含む第5のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第11及び第12の拡散層並びに第6のゲート電極を含む第6のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第13及び第14の拡散層並びに第7のゲート電極を含む第7のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第15及び第16の拡散層並びに第8のゲート電極を含む第8のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第17及び第18の拡散層並びに第9のゲート電極を含む第9のトランジスタとをさらに備え、
    前記第3の拡散層は前記第2のバンプ電極に接続され、
    前記第5の拡散層は前記第3のバンプ電極に接続され、
    前記第7の拡散層は前記第4のバンプ電極に接続され、
    前記第9の拡散層は前記第5のバンプ電極に接続され、
    前記第11の拡散層は前記第6のバンプ電極に接続され、
    前記第13の拡散層は前記第7のバンプ電極に接続され、
    前記第15の拡散層は前記第8のバンプ電極に接続され、
    前記第17の拡散層は前記第9のバンプ電極に接続され、
    前記第4の拡散層、前記第2のゲート電極、前記第6の拡散層、前記第3のゲート電極、前記第8の拡散層、前記第4のゲート電極、前記第10の拡散層、前記第5のゲート電極、前記第12の拡散層、前記第6のゲート電極、前記第14の拡散層、前記第7のゲート電極、前記第16の拡散層、前記第8のゲート電極、前記第18の拡散層、及び前記第9のゲート電極は前記第1の電源線に接続され、
    前記第1乃至第9のトランジスタはそれぞれ、前記第1乃至第9のバンプ電極のうちの対応するものの平面的な中心から見て、前記第1の方向に第1の距離離れ、かつ前記第2の方向に第2の距離離れた位置に平面的な中心が位置するように配置され、
    前記第1の距離は、前記第1のピッチより小さく、
    前記第2の距離は、前記第2のピッチより小さい
    ことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
  5. それぞれ前記半導体基板に形成された第3及び第4の拡散層を含む第2のトランジスタと、
    前記半導体基板の上に配置され、かつ前記第1の電源線とは異なる電位が供給される第2の電源線とをさらに備え、
    前記第3の拡散層は前記第1のバンプ電極に接続され、
    前記第4の拡散層は前記第2の電源線に接続され、
    前記第1のトランジスタは、前記第1のバンプ電極と前記第7のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第2のトランジスタは、前記第1のバンプ電極と前記第4のバンプ電極との間の領域に配置される
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  6. 前記第1のバンプ電極と前記第7のバンプ電極との間の領域に配置された第1の活性領域と、
    前記第1のバンプ電極と前記第4のバンプ電極との間の領域に配置された第2の活性領域とをさらに備え、
    前記第1及び第2の拡散層は前記第1の活性領域内に配置され、
    前記第3及び第4の拡散層は前記第2の活性領域内に配置される
    ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
  7. 前記第1のトランジスタは第1の導電型のトランジスタであり、
    前記第2のトランジスタは、前記第1の導電型とは異なる第2の導電型のトランジスタである
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体装置。
  8. 前記第1のトランジスタは第1のゲート電極を含み、
    前記第2のトランジスタは第2のゲート電極を含み、
    前記第1及び第2のゲート電極のそれぞれには、前記第1のバンプ電極を通じて出力されるべき出力データを示す電位が供給される
    ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. それぞれ前記半導体基板に形成された第5及び第6の拡散層を含む第3のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第7及び第8の拡散層を含む第4のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第9及び第10の拡散層を含む第5のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第11及び第12の拡散層を含む第6のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第13及び第14の拡散層を含む第7のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第15及び第16の拡散層を含む第8のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第17及び第18の拡散層を含む第9のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第19及び第20の拡散層を含む第10のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第21及び第22の拡散層を含む第11のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第23及び第24の拡散層を含む第12のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第25及び第26の拡散層を含む第13のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第27及び第28の拡散層を含む第14のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第29及び第30の拡散層を含む第15のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第31及び第32の拡散層を含む第16のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第33及び第34の拡散層を含む第17のトランジスタと、
    それぞれ前記半導体基板に形成された第35及び第36の拡散層を含む第18のトランジスタとをさらに備え、
    前記第5及び第7の拡散層は前記第2のバンプ電極に接続され、
    前記第9及び第11の拡散層は前記第3のバンプ電極に接続され、
    前記第13及び第15の拡散層は前記第4のバンプ電極に接続され、
    前記第17及び第19の拡散層は前記第5のバンプ電極に接続され、
    前記第21及び第23の拡散層は前記第6のバンプ電極に接続され、
    前記第25及び第27の拡散層は前記第7のバンプ電極に接続され、
    前記第29及び第31の拡散層は前記第8のバンプ電極に接続され、
    前記第33及び第35の拡散層は前記第9のバンプ電極に接続され、
    前記第6、10、14、18、22、26、30、34の拡散層は前記第1の電源線に接続され、
    前記第8、12、16、20、24、28、32、36の拡散層は前記第2の電源線に接続され、
    前記第2及び第8のトランジスタは、前記第1のバンプ電極と前記第4のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第1及び第13のトランジスタは、前記第1のバンプ電極と前記第7のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第4及び第10のトランジスタは、前記第2のバンプ電極と前記第5のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第3及び第15のトランジスタは、前記第2のバンプ電極と前記第8のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第6及び第12のトランジスタは、前記第3のバンプ電極と前記第6のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第5及び第17のトランジスタは、前記第3のバンプ電極と前記第9のバンプ電極との間の領域に配置され、
    前記第7のトランジスタは、前記第4のバンプ電極に対して前記第8のトランジスタの反対側に配置され、
    前記第9のトランジスタは、前記第5のバンプ電極に対して前記第10のトランジスタの反対側に配置され、
    前記第11のトランジスタは、前記第6のバンプ電極に対して前記第12のトランジスタの反対側に配置され、
    前記第14のトランジスタは、前記第7のバンプ電極に対して前記第13のトランジスタの反対側に配置され、
    前記第16のトランジスタは、前記第8のバンプ電極に対して前記第15のトランジスタの反対側に配置され、
    前記第18のトランジスタは、前記第9のバンプ電極に対して前記第17のトランジスタの反対側に配置され、
    前記第1、第3、第5、第7、第9、第11、第13、第15、第17のトランジスタは第1の導電型のトランジスタであり、
    前記第2、第4、第6、第8、第10、第12、第14、第16、第18のトランジスタは、前記第1の導電型とは異なる第2の導電型のトランジスタである
    ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
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