JP2015149340A - semiconductor device - Google Patents

semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2015149340A
JP2015149340A JP2014020285A JP2014020285A JP2015149340A JP 2015149340 A JP2015149340 A JP 2015149340A JP 2014020285 A JP2014020285 A JP 2014020285A JP 2014020285 A JP2014020285 A JP 2014020285A JP 2015149340 A JP2015149340 A JP 2015149340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor chip
electrode
signal transmission
semiconductor
electrodes
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.)
Pending
Application number
JP2014020285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
吉郎 利穂
Yoshiro Riho
吉郎 利穂
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 Technology Inc
Original Assignee
Micron Technology 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 Micron Technology Inc filed Critical Micron Technology Inc
Priority to JP2014020285A priority Critical patent/JP2015149340A/en
Publication of JP2015149340A publication Critical patent/JP2015149340A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • 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
    • 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

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a coupling noise between signal paths.SOLUTION: A signal transfer through electrode T1 of a first semiconductor chip is arranged adjacently to respective potential supply through electrodes S1 and S2 of the first semiconductor chip. A second signal transfer through electrode T2 of the first semiconductor chip is arranged adjacently to respective potential supply through electrodes S1 and S3 of the first semiconductor chip. A signal transfer through electrode T1 of a second semiconductor chip is arranged adjacently to respective potential supply through electrodes S1 and S2 of the second semiconductor chip. A signal transfer through electrode T2 of the second semiconductor chip is arranged adjacently to the respective potential supply through electrodes S1 and S3 of the second semiconductor chip. The signal transfer through electrode T1 of the first semiconductor chip and the signal transfer through electrode T2 of the second semiconductor chip are electrically connected with each other.

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、複数の半導体チップが積層された構造を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a structure in which a plurality of semiconductor chips are stacked.

近年、超広帯域メモリの実現手段として半導体チップを積層したメモリが開発され、特に半導体チップ間の接続には、TSV(Through Substrate Via)と呼ばれる貫通電極が用いられる。特許文献1には、貫通電極の例が開示されている。   In recent years, a memory in which semiconductor chips are stacked has been developed as means for realizing an ultra-wideband memory, and in particular, a through electrode called TSV (Through Substrate Via) is used for connection between the semiconductor chips. Patent Document 1 discloses an example of a through electrode.

各半導体チップは、それぞれ2つのチャネルを有して構成される。したがって、半導体装置全体としては、半導体チップの枚数の2倍のチャネルがあることになる。HBMでは、これらのチャネルが互いに独立して動作するよう規定されており、そのために、コントローラと各半導体チップとの間の信号パスはチャネルごとに独立して設けられる。このようなチャネルごとの信号パスは、従来、多重スパイラル構造の信号パスによって実現される。   Each semiconductor chip is configured to have two channels. Therefore, the semiconductor device as a whole has twice as many channels as the number of semiconductor chips. The HBM stipulates that these channels operate independently of each other. For this reason, a signal path between the controller and each semiconductor chip is provided independently for each channel. Such a signal path for each channel is conventionally realized by a signal path having a multiple spiral structure.

特開2010−287859号公報JP 2010-287859 A

しかしながら、上述した多重スパイラル構造には、構造上、信号パス相互間のカップリングノイズが大きいという問題があり、改善が求められている。   However, the above-described multiple spiral structure has a problem that the coupling noise between signal paths is large due to the structure, and improvement is required.

本発明の一側面による半導体装置は、半導体基板と、それぞれ前記半導体基板を貫通し信号を受ける第1及び第2の信号伝達用貫通電極と、それぞれ前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される第1乃至第3の電位供給用貫通電極と、前記半導体基板上に設けられる多層配線構造とをそれぞれ有し、互いに積層される第1及び第2の半導体チップを備え、前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第1の半導体チップの前記第1及び第2の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記第1の半導体チップの前記第1及び第3の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第2の半導体チップの前記第1及び第2の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記第2の半導体チップの前記第1及び第3の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、前記第1の半導体チップの前記多層配線構造及び前記第2の半導体チップの前記多層配線構造のいずれか一方は、前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続するように構成されることを特徴とする。   A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, first and second signal transmission through electrodes that pass through the semiconductor substrate and receive signals, respectively, and a fixed potential is supplied through the semiconductor substrate. The first semiconductor chip includes first and second semiconductor chips each having first to third potential supply through electrodes and a multilayer wiring structure provided on the semiconductor substrate, and stacked on each other. The first signal transmission through-electrode is disposed adjacent to each of the first and second potential supply through-electrodes of the first semiconductor chip, and the first semiconductor chip of the first semiconductor chip Two signal transmission through electrodes are disposed adjacent to the first and third potential supply through electrodes of the first semiconductor chip, and the first signal of the second semiconductor chip. Transmission A through electrode is disposed adjacent to each of the first and second potential supply through electrodes of the second semiconductor chip, and the second signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is , Arranged adjacent to each of the first and third potential supply through electrodes of the second semiconductor chip, and the multilayer wiring structure of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip of the second semiconductor chip. Either one of the multilayer wiring structures electrically connects the first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip and the second signal transmission through electrode of the second semiconductor chip. It is comprised by this.

本発明の他の一側面による半導体装置は、半導体基板と、内部回路と、それぞれ前記半導体基板を貫通する複数の信号伝達用貫通電極と、それぞれ前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される少なくとも1つの電位供給用貫通電極とをそれぞれ有する第1及び第2の半導体チップと、前記第1の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちのひとつ及び前記第2の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちのひとつを含んでスパイラル状に形成され、前記第1の半導体チップ内で前記第1の半導体チップの内部回路に接続される第1の信号パスと、前記第1の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちの他のひとつ及び前記第2の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちの他のひとつを含んで前記第1の信号パスと多重スパイラルをなすスパイラル状に形成され、前記第2の半導体チップ内で前記第2の半導体チップの内部回路に接続される第2の信号パスと、前記第1の半導体チップの前記少なくとも1つの電位供給用貫通電極のうちのひとつ及び前記第2の半導体チップの前記少なくとも1つの電位供給用貫通電極のうちのひとつを含み、前記第1及び第2の信号パスによって構成される多重スパイラル構造の中央部を貫くように配置される電位供給パスとを備えることを特徴とする。   A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, an internal circuit, a plurality of signal transmission through electrodes that respectively penetrate the semiconductor substrate, and a fixed potential that is supplied through the semiconductor substrate. First and second semiconductor chips each having one potential supply through electrode, one of the plurality of signal transmission through electrodes of the first semiconductor chip, and the plurality of second semiconductor chips. A first signal path formed in a spiral shape including one of the signal transmission through electrodes and connected to an internal circuit of the first semiconductor chip in the first semiconductor chip, and the first Including another one of the plurality of signal transmission through electrodes of the semiconductor chip and the other one of the plurality of signal transmission through electrodes of the second semiconductor chip. A second signal path formed in a spiral shape that forms a multiple spiral with the first signal path and connected to an internal circuit of the second semiconductor chip in the second semiconductor chip; and the first semiconductor chip Including one of the at least one potential supply through electrode and one of the at least one potential supply through electrode of the second semiconductor chip, and is configured by the first and second signal paths. And a potential supply path arranged so as to penetrate the center of the multiple spiral structure.

本発明のさらに他の一側面による半導体装置は、半導体基板と、内部回路と、それぞれ前記半導体基板を貫通する第1乃至第4の信号伝達用貫通電極と、前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される電位供給用貫通電極とをそれぞれ有する第1乃至第3の半導体チップと、半導体基板及び内部回路を有する第4の半導体チップと、前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第1の半導体チップ内で前記第1の半導体チップの内部回路に接続される第1の信号パスと、前記第1の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第2の半導体チップ内で前記第2の半導体チップの内部回路に接続される第2の信号パスと、前記第1の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第3の半導体チップ内で前記第3の半導体チップの内部回路に接続される第3の信号パスと、前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第4の半導体チップ内で前記第4の半導体チップの内部回路に接続される第4の信号パスとを備え、前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第1乃至第4の半導体チップの積層方向から見て重なるように配置され、前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第3の信号伝達用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第4の信号伝達用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記電位供給用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、前記第1乃至第4の信号パスは、多重スパイラル構造を構成し、前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記電位供給用貫通電極を含み、前記第1乃至第4の信号パスによって構成される多重スパイラル構造の中央部を貫くように配置される電位供給パスをさらに備えることを特徴とする。   According to still another aspect of the present invention, a semiconductor device includes a semiconductor substrate, an internal circuit, first to fourth signal transmission through electrodes penetrating the semiconductor substrate, and a fixed potential penetrating the semiconductor substrate. First to third semiconductor chips each having a supplied potential supply through electrode, a fourth semiconductor chip having a semiconductor substrate and an internal circuit, and the first signal transmission of the first semiconductor chip A through-electrode, a second signal-transmitting through-electrode of the second semiconductor chip, and a third signal-transmitting through-electrode of the first semiconductor chip, and formed in a spiral shape, A first signal path connected to an internal circuit of the first semiconductor chip in the semiconductor chip; the fourth signal transmission through electrode of the first semiconductor chip; and the first signal path of the second semiconductor chip. The signal transmission through electrode and the second signal transmission through electrode of the first semiconductor chip are formed in a spiral shape, and the internal circuit of the second semiconductor chip is formed in the second semiconductor chip. A second signal path connected to the first semiconductor chip, the third signal transmission through electrode of the first semiconductor chip, the fourth signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the first signal transmission circuit. A third signal path formed in a spiral shape including the first signal transmission through electrode of the semiconductor chip and connected to an internal circuit of the third semiconductor chip in the third semiconductor chip; The second signal transmission through electrode of the first semiconductor chip, the third signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the fourth signal transmission through electrode of the first semiconductor chip Including spiral And a fourth signal path connected to the internal circuit of the fourth semiconductor chip in the fourth semiconductor chip, and the first signal of each of the first to third semiconductor chips. The transmission through electrodes are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction of the first to fourth semiconductor chips, and the second signal transmission through electrodes of the first to third semiconductor chips are The third signal transmitting through electrodes of each of the first to third semiconductor chips are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction, and are arranged so as to overlap when viewed from the stacking direction. The fourth signal transmission through electrodes of each of the three semiconductor chips are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction, and the potential supply through electrodes of the first to third semiconductor chips are stacked in the stacked layers. Direction The first to fourth signal paths form a multi-spiral structure and include the potential supply through electrode of each of the first to third semiconductor chips, and the first to fourth signal paths include the through electrodes for potential supply of the first to third semiconductor chips, It is further characterized by further comprising a potential supply path arranged so as to penetrate through the central part of the multiple spiral structure constituted by the first to fourth signal paths.

本発明によれば、電位供給用貫通電極(電位供給パス)に供給される固定電位によって、信号パス相互間の結合が弱められる。したがって、信号パス相互間のカップリングノイズを低減することが可能になる。   According to the present invention, the coupling between signal paths is weakened by the fixed potential supplied to the potential supply through electrode (potential supply path). Therefore, it is possible to reduce coupling noise between signal paths.

本発明の好ましい第1の実施の形態による半導体装置10aの模式的な正面図である。1 is a schematic front view of a semiconductor device 10a according to a preferred first embodiment of the present invention. 図1に示した半導体チップCn(nは1〜4の整数)の平面的な構成を示す図である。It is a figure which shows the planar structure of the semiconductor chip Cn (n is an integer of 1-4) shown in FIG. 図1に示した半導体チップC1に含まれるIO用TSV領域IOA00−1の一部における複数の貫通電極TSVの配置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of a plurality of through silicon vias TSV in a part of an IO TSV region IOA 00 -1 included in the semiconductor chip C1 shown in FIG. 図1に示した半導体チップC2に含まれるIO用TSV領域IOA00−2の一部における複数の貫通電極TSVの配置を示す図である。Is a diagram showing the arrangement of the plurality of through electrodes TSV in some IO for TSV region IOA 00 -2 included in the semiconductor chip C2 illustrated in FIG. 図3に示したA−A線及びその関連部分における半導体チップC1の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the semiconductor chip C1 in the AA line shown in FIG. 3, and its related part. 図3に示したB−B線及びその関連部分における半導体チップC1の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the semiconductor chip C1 in the BB line shown in FIG. 3, and its related part. 図4に示したC−C線及びその関連部分における半導体チップC2の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the semiconductor chip C2 in the CC line | wire shown in FIG. 4, and its relevant part. 図3及び図4に示した信号パスDQ2−1〜DQ2−4の立体構造を、模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a three-dimensional structure of signal paths DQ2-1 to DQ2-4 illustrated in FIGS. 3 and 4. 図1に示した半導体チップC1に含まれるCMD/ADD用TSV領域CAA−1の一部における複数の貫通電極TSVの配置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of a plurality of through silicon vias TSV in a part of a CMD / ADD TSV region CAA 0 -1 included in the semiconductor chip C1 shown in FIG. 図1に示した半導体チップC1に含まれるCMD/ADD用TSV領域CAA−1の他の一部における複数の貫通電極TSVの配置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an arrangement of a plurality of through silicon vias TSV in another part of the CMD / ADD TSV area CAA 0 -1 included in the semiconductor chip C1 shown in FIG. 図9に示したD−D線及びその関連部分における半導体チップC1の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the semiconductor chip C1 in the DD line | wire shown in FIG. 9, and its relevant part. 図10に示したE−E線及びその関連部分における半導体チップC1の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the semiconductor chip C1 in the EE line | wire shown in FIG. 10, and its relevant part. 図3に示した複数の貫通電極TSVの配置の変形例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the arrangement of the plurality of through silicon vias TSV illustrated in FIG. 3. 図10及び図11に示した複数の貫通電極TSVの配置の変形例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a modification of the arrangement of the plurality of through silicon vias TSV shown in FIGS. 10 and 11. 本発明の好ましい第2の実施の形態による半導体装置10bの模式的な正面図である。It is a typical front view of the semiconductor device 10b by preferable 2nd Embodiment of this invention. 図15に示した半導体チップC1に含まれる半導体装置10bに設けられるIO用TSV領域IOA00−1の一部における複数の貫通電極TSVの配置を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an arrangement of a plurality of through silicon vias TSV in a part of an IO TSV region IOA 00 -1 provided in the semiconductor device 10b included in the semiconductor chip C1 shown in FIG. 図16に示した複数の貫通電極TSVの配置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of arrangement | positioning of several penetration electrode TSV shown in FIG.

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。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明の第1の実施の形態による半導体装置10aは、例えばHBM(High Bandwidth Memory)に準拠する半導体装置であり、図1に示すように、基板14と、インターポーザ11と、コントローラ12と、バッファダイ13と、4枚の半導体チップC1〜C4(第1〜第4の半導体チップ)とを備えて構成される。各半導体チップは、詳細を後述するが、それぞれ2つのチャネルを有して構成される。したがって、半導体装置全体としては、半導体チップの枚数の2倍のチャネルがあることになる。HBMでは、これらのチャネルが互いに独立して動作するよう規定されており、そのために、コントローラと各半導体チップとの間の信号パスはチャネルごとに独立して設けられる。このようなチャネルごとの信号パスは、所謂多重スパイラル構造の信号パスによって実現される。なお、本実施の形態はHBMに限定されるものではなく、上記各構成の全て又は一部を備えるものも含む。   A semiconductor device 10a according to the first embodiment of the present invention is a semiconductor device compliant with, for example, HBM (High Bandwidth Memory), and as shown in FIG. 1, a substrate 14, an interposer 11, a controller 12, and a buffer The die 13 includes four semiconductor chips C1 to C4 (first to fourth semiconductor chips). Each semiconductor chip, which will be described in detail later, is configured to have two channels. Therefore, the semiconductor device as a whole has twice as many channels as the number of semiconductor chips. The HBM stipulates that these channels operate independently of each other. For this reason, a signal path between the controller and each semiconductor chip is provided independently for each channel. Such a signal path for each channel is realized by a so-called multiple spiral structure signal path. Note that the present embodiment is not limited to the HBM, and includes one having all or part of the above-described configurations.

コントローラ12は半導体チップC1〜C4の制御回路であり、半導体チップC1〜C4に対してコマンド信号CMD、アドレス信号ADDなどの各種信号を供給する機能や、半導体チップC1〜C4との間でデータ信号DQの入出力を行う機能などを有している。コントローラ12は、下面に形成される複数の半田ボール20によりインターポーザ11の上面に実装され、該インターポーザ11は基板14に実装される。   The controller 12 is a control circuit for the semiconductor chips C1 to C4, has a function of supplying various signals such as a command signal CMD and an address signal ADD to the semiconductor chips C1 to C4, and a data signal between the semiconductor chips C1 to C4. It has a function of inputting and outputting DQ. The controller 12 is mounted on the upper surface of the interposer 11 by a plurality of solder balls 20 formed on the lower surface, and the interposer 11 is mounted on the substrate 14.

バッファダイ13は、上面に形成される複数の裏面バンプ21と、下面に形成される複数の半田ボール20との間でピッチの変換を行うチップであり、半導体基板を有して構成される。裏面バンプ21と半田ボール20の接続は、この半導体基板を貫通する貫通電極TSV(不図示)によって実現される。バッファダイ13も、下面に形成される複数の半田ボール20により、インターポーザ11の上面に実装される。   The buffer die 13 is a chip that performs pitch conversion between a plurality of back surface bumps 21 formed on the upper surface and a plurality of solder balls 20 formed on the lower surface, and includes a semiconductor substrate. The connection between the back bump 21 and the solder ball 20 is realized by a through electrode TSV (not shown) penetrating the semiconductor substrate. The buffer die 13 is also mounted on the upper surface of the interposer 11 by a plurality of solder balls 20 formed on the lower surface.

バッファダイ13の上面には、半導体チップC1〜C4がこの順で積層される。半導体チップC1〜C4はそれぞれ、半導体基板と、この半導体基板を貫通する貫通電極TSVと、半導体基板の主面に形成された多層配線構造とを有して構成され、フェイスダウンで、すなわち半導体基板の主面を下にした状態で、下側に隣接するバッファダイ13又は他の半導体チップの上に設置される。   On the upper surface of the buffer die 13, semiconductor chips C1 to C4 are stacked in this order. Each of the semiconductor chips C1 to C4 includes a semiconductor substrate, a through-hole electrode TSV penetrating the semiconductor substrate, and a multilayer wiring structure formed on the main surface of the semiconductor substrate. In a state where the main surface is facing down, it is placed on the buffer die 13 or another semiconductor chip adjacent to the lower side.

半導体チップC1〜C4のうち半導体チップC1〜C3は、互いに同一のマスクで形成され、同一の構造を有している。最上層に位置する半導体チップC4についても、貫通電極TSV及び後述する裏面バンプ21が形成されない点を除いて、半導体チップC1〜C3と同一の構造を有している。半導体チップC4に貫通電極TSV及び裏面バンプ21を設けないのは、最上層に位置するため、後述する電位供給パス及び信号パスをさらに上層の半導体チップにまで延設する必要がないからである。貫通電極TSVを形成する際にはその形成に適した厚さとなるように半導体基板を薄くする必要があるが、貫通電極TSVを形成しない半導体チップC4においては相対的に厚みを厚くすることができるので、半導体チップC1〜C4の積層体の反りを軽減することが可能になる。ただし、半導体チップC4に貫通電極TSV及び裏面バンプ21を設けないとしても、内部の配線等のその他の構成は、貫通電極TSV及び裏面バンプ21があるとした場合と同様に形成される。したがって以下では、説明の便宜のために、半導体チップC4に貫通電極TSV及び裏面バンプ21が設けられているとして説明を進める場合がある。   Of the semiconductor chips C1 to C4, the semiconductor chips C1 to C3 are formed with the same mask and have the same structure. The semiconductor chip C4 located in the uppermost layer also has the same structure as the semiconductor chips C1 to C3 except that the through silicon via TSV and the back surface bump 21 described later are not formed. The reason why the through silicon via TSV and the rear surface bump 21 are not provided in the semiconductor chip C4 is that it is located in the uppermost layer, so that it is not necessary to extend a potential supply path and a signal path described later to the upper semiconductor chip. When the through electrode TSV is formed, it is necessary to make the semiconductor substrate thin so as to have a thickness suitable for the formation, but in the semiconductor chip C4 in which the through electrode TSV is not formed, the thickness can be relatively increased. Therefore, it is possible to reduce the warpage of the stacked body of the semiconductor chips C1 to C4. However, even if the through electrode TSV and the back surface bump 21 are not provided on the semiconductor chip C4, other configurations such as internal wiring are formed in the same manner as in the case where the through electrode TSV and the back surface bump 21 are provided. Therefore, hereinafter, for convenience of explanation, the description may be made assuming that the through-hole electrode TSV and the back surface bump 21 are provided in the semiconductor chip C4.

半導体チップC1〜C4それぞれの主面(バッファダイ13側の表面)には、図1に示すように、複数の表面バンプ22が形成される。また、半導体チップC4を除く半導体チップC1〜C3それぞれの裏面には、複数の裏面バンプ21が形成される。最下層に位置する半導体チップC1の複数の表面バンプ22は、バッファダイ13の上面に形成される複数の裏面バンプ21に対して一対一に設けられており、対応する裏面バンプ21と接続している。同様に、半導体チップC2〜C4の複数の表面バンプ22は、それぞれ下側に隣接する半導体チップC1〜C3の裏面に形成される複数の裏面バンプ21に対して一対一に設けられており、対応する裏面バンプ21と接続している。半導体装置10aでは、こうして相対的に下側に位置するチップ(バッファダイ13を含む)の裏面バンプ21と相対的に上側に位置するチップの表面バンプ22とを接続させ、さらに、半導体チップC1〜C3それぞれの内部では貫通電極TSVを介して表面バンプ22と裏面バンプ21を接続することにより、それぞれバッファダイ13から半導体チップC1〜C3を経て半導体チップC4に至る複数の電位供給パス及び複数の信号パスが構成される。   As shown in FIG. 1, a plurality of surface bumps 22 are formed on the main surface (surface on the buffer die 13 side) of each of the semiconductor chips C1 to C4. A plurality of back surface bumps 21 are formed on the back surfaces of the semiconductor chips C1 to C3 excluding the semiconductor chip C4. The plurality of front surface bumps 22 of the semiconductor chip C1 located in the lowermost layer are provided on a one-to-one basis with respect to the plurality of back surface bumps 21 formed on the upper surface of the buffer die 13, and are connected to the corresponding back surface bumps 21. Yes. Similarly, the plurality of front surface bumps 22 of the semiconductor chips C2 to C4 are provided one-to-one with respect to the plurality of back surface bumps 21 formed on the back surfaces of the semiconductor chips C1 to C3 adjacent to the lower side, respectively. The back surface bump 21 is connected. In the semiconductor device 10a, the back surface bump 21 of the chip (including the buffer die 13) positioned relatively below is connected to the surface bump 22 of the chip positioned relatively above, and the semiconductor chips C1 to C1 are further connected. By connecting the front surface bump 22 and the rear surface bump 21 via the through-electrode TSV inside each C3, a plurality of potential supply paths and a plurality of signals from the buffer die 13 to the semiconductor chip C4 through the semiconductor chips C1 to C3, respectively. A path is constructed.

ここで、電位供給パスは、バッファダイ13及び半導体チップC1〜C4内の各回路に対して電源電位VDD,VSS,VDDQ,VSSQなどの各種固定電位を供給するための配線である。また、信号パスは、コマンド信号CMD、アドレス信号ADD、ライトデータストローブ信号WDQS、リードデータストローブ信号RDQS、データ信号DQなどの各種信号を、コントローラ12と各半導体チップC1〜C4との間で送受信するための配線である。   Here, the potential supply path is a wiring for supplying various fixed potentials such as the power supply potential VDD, VSS, VDDQ, VSSQ to each circuit in the buffer die 13 and the semiconductor chips C1 to C4. The signal path transmits and receives various signals such as a command signal CMD, an address signal ADD, a write data strobe signal WDQS, a read data strobe signal RDQS, and a data signal DQ between the controller 12 and each of the semiconductor chips C1 to C4. Wiring.

半導体チップC1〜C4はそれぞれ、図2に示すように、内部で2つのチャネルCh,Chに分割されている。したがって半導体装置10aには、8つのチャネルが設けられている。半導体装置10aは、これら8つのチャネルが互いに独立したDRAMとして動作するよう構成される。 Each of the semiconductor chips C1 to C4 is internally divided into two channels Ch 0 and Ch 1 as shown in FIG. Accordingly, eight channels are provided in the semiconductor device 10a. The semiconductor device 10a is configured such that these eight channels operate as independent DRAMs.

このような各チャネルの動作を実現するためには、上述した複数の信号パスをチャネルごとに独立して設ける必要がある。半導体装置10aにおいては、このようなチャネルごとの信号パスを、各信号パスの構造を多重スパイラル構造とすることによって実現している。多重スパイラル構造の詳細については後述するが、多重スパイラル構造を採用することにより、チャネルごとの信号パスを設けることと、各半導体チップC1〜C4を互いに同一のマスクで形成することとの両立が可能になる。   In order to realize the operation of each channel, it is necessary to provide the above-described plurality of signal paths independently for each channel. In the semiconductor device 10a, such a signal path for each channel is realized by making the structure of each signal path into a multiple spiral structure. The details of the multi-spiral structure will be described later. By adopting the multi-spiral structure, it is possible to simultaneously provide a signal path for each channel and to form the semiconductor chips C1 to C4 with the same mask. become.

複数の信号パスのうち、データ信号DQの入出力を行うための信号パス(以下、「データ信号送受信用信号パス」と称して、他の信号パスと区別する場合がある)は、1つのチャネルにつき128本設けられる。つまり、半導体装置10aの各チャネルは、128ビット分のデータ信号DQを並列に入出力可能に構成されている。したがって、半導体装置10a全体としては、128×8=1024本のデータ信号送受信用信号パスが設けられることになる。以下では、半導体チップCn(nは1〜4の整数)に対応する256本のデータ信号送受信用信号パスを、信号パスDQm−n(mは0〜255の整数)と表す場合がある。   Among a plurality of signal paths, a signal path for inputting / outputting the data signal DQ (hereinafter referred to as “data signal transmission / reception signal path” may be distinguished from other signal paths) is one channel. 128 are provided. That is, each channel of the semiconductor device 10a is configured to be able to input / output a 128-bit data signal DQ in parallel. Therefore, the entire semiconductor device 10a is provided with 128 × 8 = 1024 signal paths for transmitting and receiving data signals. Hereinafter, 256 data signal transmission / reception signal paths corresponding to the semiconductor chip Cn (n is an integer of 1 to 4) may be represented as a signal path DQm-n (m is an integer of 0 to 255).

図2には、チャネルCh,Chそれぞれの内部構成も示している。同図に示すように、半導体チップCn(nは1〜4の整数)のチャネルCh(kは0又は1)は、メモリセルアレイ領域MAk0−n,MAk1−n、IO用TSV領域IOAk0−n,IOAk1−n、及びCMD/ADD用TSV領域CAA−nを有して構成される。メモリセルアレイ領域MAk0−n,MAk1−nは、メモリセルアレイ及びその周辺回路が配置される領域である。周辺回路には、コマンドデコーダ、アドレスラッチ回路、ロウ系制御回路、カラム系制御回路、センスアンプ、データアンプなどが含まれる。IO用TSV領域IOAk0−n,IOAk1−nには、上述したデータ信号送受信用信号パスと電位供給パスとが配置される。また、CMD/ADD用TSV領域CAA−nには、その他の信号パスと電位供給パスとが配置される。 FIG. 2 also shows the internal configurations of the channels Ch 0 and Ch 1 . As shown in the figure, the channel Ch k (k is 0 or 1) of the semiconductor chip Cn (n is an integer of 1 to 4) includes memory cell array areas MA k0 -n, MA k1 -n, and an IO TSV area IOA. k0 -n, configured with a IOA k1 -n, and CMD / ADD for TSV region CAA k -n. The memory cell array regions MA k0 -n and MA k1 -n are regions in which the memory cell array and its peripheral circuits are arranged. The peripheral circuit includes a command decoder, an address latch circuit, a row system control circuit, a column system control circuit, a sense amplifier, a data amplifier, and the like. In the IO TSV areas IOA k0 -n and IOA k1 -n, the data signal transmission / reception signal path and the potential supply path described above are arranged. Further, other signal paths and potential supply paths are arranged in the CMD / ADD TSV area CAA k -n.

以下、図3〜図7を参照し、まずデータ信号送受信用信号パスを構成するための貫通電極TSVの構造及び配置等について、詳しく説明する。なお、図3及び図4にはIO用TSV領域IOA00−1,IOA00−2のみを示しているが、他のIO用TSV領域IOAk0−n,IOAk1−nも同様の構成を有している。また、図5〜図7にはごく一部の貫通電極TSVに関わる構成のみを示しているが、他の貫通電極TSVも同様の構成を有している。 Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 7, the structure and arrangement of the through silicon vias TSV for configuring the data signal transmission / reception signal path will be described in detail. Incidentally, FIG. 3 and IO for TSV region IOA 00 -1 in Fig. 4, shows only IOA 00 -2, other IO for TSV region IOA k0 -n, the same configuration IOA k1 -n Yes doing. Moreover, although only the structure regarding only a part of penetration electrode TSV is shown in FIGS. 5-7, other penetration electrode TSV also has the same structure.

また、図3及び図4に示した角丸長方形は、それぞれが1つの貫通電極TSVを表している。角丸長方形内の文字は、その貫通電極TSVに供給される電位の種類、又は、その貫通電極TSVを含んで構成される信号パスの種類を表している。例えば、「VSS」と記した貫通電極TSVには基板14を介して電源電位VSSが供給され、「VDDQ」と記した貫通電極TSVには基板14を介して電源電位VDDQが供給される。また、「DQm−n」と記した貫通電極TSVは、上述したデータ信号送受信用信号パスDQm−nの一部分を構成している。また、角丸長方形の右肩に付した記号(「T1」「S1」など)は、説明の便宜のために付した貫通電極TSVの識別符号である。   Each of the rounded rectangles shown in FIGS. 3 and 4 represents one through electrode TSV. The characters in the rounded rectangle represent the type of potential supplied to the through electrode TSV or the type of signal path that includes the through electrode TSV. For example, the power supply potential VSS is supplied via the substrate 14 to the through silicon via TSV indicated as “VSS”, and the power supply potential VDDQ is supplied via the substrate 14 to the through silicon via TSV indicated as “VDDQ”. Further, the through silicon via TSV described as “DQm-n” constitutes a part of the data signal transmission / reception signal path DQm-n described above. Further, symbols (such as “T1” and “S1”) attached to the right shoulder of the rounded rectangle are identification codes of the through silicon via TSV attached for the convenience of explanation.

さて、図3及び図4に例示するように、IO用TSV領域IOAk0−n,IOAk1−nのそれぞれにおいては、複数の貫通電極TSVがマトリクス状に配置される。また、図5〜図7に例示するように、半導体チップCnはそれぞれ、半導体基板SSと、半導体基板SSの主面(図では下側の表面)に積層される絶縁層I1a〜I1d,I2とを有して構成される。 As illustrated in FIGS. 3 and 4, in each of the IO TSV areas IOA k0 -n and IOA k1 -n, a plurality of through silicon vias TSV are arranged in a matrix. Further, as illustrated in FIGS. 5 to 7, each of the semiconductor chips Cn includes a semiconductor substrate SS and insulating layers I1a to I1d and I2 stacked on the main surface (lower surface in the drawing) of the semiconductor substrate SS. It is comprised.

絶縁層I1a〜I1dの表面には、図5〜図7に示すように、それぞれ配線25,27,29,31が形成される。また、絶縁層I1a〜I1dの内部には、それぞれビア導体24,26,28,30が形成される。これらの配線及びビア導体は、半導体チップCn内に埋め込まれた多層配線構造を構成する。貫通電極TSVは、半導体基板SS及び絶縁層I1aを貫通するように形成され、一端で対応する裏面バンプ21と、他端で配線25とそれぞれ接続される。貫通電極TSVの側面は絶縁膜23によって覆われており、これによって貫通電極TSVと半導体基板SSとの間の絶縁が確保されている。表面バンプ22は、一端が配線31と接続し、他端が絶縁層I2の表面から突出するように形成される。   As shown in FIGS. 5 to 7, wirings 25, 27, 29, and 31 are formed on the surfaces of the insulating layers I1a to I1d, respectively. In addition, via conductors 24, 26, 28, and 30 are formed in the insulating layers I1a to I1d, respectively. These wirings and via conductors constitute a multilayer wiring structure embedded in the semiconductor chip Cn. The through electrode TSV is formed so as to penetrate the semiconductor substrate SS and the insulating layer I1a, and is connected to the corresponding back bump 21 at one end and the wiring 25 at the other end. The side surface of the through electrode TSV is covered with an insulating film 23, thereby ensuring insulation between the through electrode TSV and the semiconductor substrate SS. The surface bump 22 is formed so that one end is connected to the wiring 31 and the other end protrudes from the surface of the insulating layer I2.

電位供給パスに関して、半導体チップCnの多層配線構造は、図5及び図7に示すように、積層方向から見て重なる位置にある貫通電極TSV及び表面バンプ22を相互に接続するように構成される。つまり、電位供給パスは、積層方向から見て重なる位置にある各半導体チップCnの貫通電極TSVを相互に接続することによって構成される。したがって、電位供給パスは、バッファダイ13から半導体チップC4まで積層方向に沿って直線状に延在する配線となる。   With respect to the potential supply path, the multilayer wiring structure of the semiconductor chip Cn is configured to connect the through electrodes TSV and the surface bumps 22 that overlap each other when viewed from the stacking direction, as shown in FIGS. . In other words, the potential supply path is configured by connecting the through silicon vias TSV of the respective semiconductor chips Cn that are overlapped when viewed from the stacking direction. Therefore, the potential supply path is a wiring extending linearly from the buffer die 13 to the semiconductor chip C4 along the stacking direction.

また、半導体チップCnには、図5に示すように、ゲート絶縁膜41を介して半導体基板SSの主面を覆うゲート電極42と、このゲート電極42を挟むように半導体基板SSの主面に埋め込まれた2つの不純物拡散層40とからなるトランジスタTrが形成される。半導体チップCnの多層配線構造は、電位供給パスを、この2つの不純物拡散層40のうちの一方に接続するよう構成される。これにより、電位供給パスに供給される固定電位は、例えばトランジスタTrのソース電位として機能する。   Further, as shown in FIG. 5, the semiconductor chip Cn has a gate electrode 42 covering the main surface of the semiconductor substrate SS with a gate insulating film 41 interposed therebetween, and a main surface of the semiconductor substrate SS so as to sandwich the gate electrode 42. A transistor Tr including two buried impurity diffusion layers 40 is formed. The multilayer wiring structure of the semiconductor chip Cn is configured to connect the potential supply path to one of the two impurity diffusion layers 40. Thereby, the fixed potential supplied to the potential supply path functions as the source potential of the transistor Tr, for example.

一方、データ信号送受信用信号パスに関して、半導体チップCnの多層配線構造は、図6及び図7に示すように、積層方向から見て重ならない位置にある貫通電極TSV及び表面バンプ22を相互に接続するように構成される。その結果、データ信号送受信用信号パスに関しては、少なくとも上下に隣接する2つの半導体チップCn間では、積層方向から見て重ならない位置にある貫通電極TSV同士が接続されることになる。詳しくは後述するが、上述した多重スパイラル構造は、データ信号送受信用信号パスを構成する複数の貫通電極TSVの接続にこのような接続を採用することによって実現される。   On the other hand, with respect to the signal path for data signal transmission / reception, the multilayer wiring structure of the semiconductor chip Cn connects the through electrodes TSV and the surface bumps 22 that are not overlapped when viewed from the stacking direction, as shown in FIGS. Configured to do. As a result, with respect to the data signal transmission / reception signal path, at least two semiconductor chips Cn that are vertically adjacent to each other are connected to the through silicon vias TSV that are not overlapped when viewed from the stacking direction. As will be described in detail later, the above-described multiple spiral structure is realized by adopting such a connection for connection of a plurality of through silicon vias TSV constituting a signal path for data signal transmission / reception.

また、半導体チップCnには、図6に示すように、それぞれゲート絶縁膜41を介して半導体基板SSの主面を覆う2つのゲート電極42と、これらのゲート電極42の間及び両側に相当する半導体基板SSの主面にそれぞれ埋め込まれた3つの不純物拡散層40とからなる2つのトランジスタが形成される。これら2つのトランジスタは、データ信号送受信用信号パスに接続される入出力回路IOC(内部回路。図3及び図4を参照)を構成するものである。入出力回路IOCは、リード動作時には、メモリセルアレイから読み出されたデータ信号DQ(リードデータ)を対応するデータ信号送受信用信号パスに出力し、ライト動作時には、コントローラ12から対応するデータ信号送受信用信号パスに供給されたデータ信号DQ(ライトデータ)をメモリセルアレイに供給するよう構成される。半導体チップCnの多層配線構造は、データ信号送受信用信号パスを、上記2つのトランジスタの一方のゲート電極に接続するとともに、他方のトランジスタの一方の不純物拡散層40(一方のトランジスタと共有されない方の不純物拡散層40)に接続するよう構成される。これにより、図示した2つのトランジスタを、上記のような機能を有する入出力回路IOCとして機能させることが可能になる。   Further, as shown in FIG. 6, the semiconductor chip Cn corresponds to two gate electrodes 42 covering the main surface of the semiconductor substrate SS via the gate insulating film 41, and between and both sides of these gate electrodes 42. Two transistors each including three impurity diffusion layers 40 embedded in the main surface of the semiconductor substrate SS are formed. These two transistors constitute an input / output circuit IOC (internal circuit, see FIGS. 3 and 4) connected to a data signal transmission / reception signal path. The input / output circuit IOC outputs a data signal DQ (read data) read from the memory cell array to a corresponding data signal transmission / reception signal path during a read operation, and transmits a corresponding data signal transmission / reception from the controller 12 during a write operation. A data signal DQ (write data) supplied to the signal path is configured to be supplied to the memory cell array. The multi-layer wiring structure of the semiconductor chip Cn connects the data signal transmission / reception signal path to one gate electrode of the two transistors and one impurity diffusion layer 40 of the other transistor (which is not shared with one transistor). It is configured to be connected to the impurity diffusion layer 40). As a result, the two illustrated transistors can function as the input / output circuit IOC having the above functions.

以下、データ信号送受信用信号パスDQ2−nに着目して説明を続けるが、他のデータ信号送受信用信号パスについても同様である。   Hereinafter, the description will be continued focusing on the data signal transmission / reception signal path DQ2-n, but the same applies to other data signal transmission / reception signal paths.

図3及び図4に示すように、半導体チップCnのIO用TSV領域IOAk0−nには、データ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−4(第1〜第4の信号パス)のそれぞれに関連して、貫通電極T1〜T4(第1〜第4の信号伝達用貫通電極)が配置される。これら貫通電極T1〜T4は、菱形を構成するように配置される。また、半導体チップC1〜C4のそれぞれに設けられる4つの貫通電極T1は、積層方向から見て重なる位置に配置される(積層方向に並んで配置される)。貫通電極T2〜T4についても同様である。 As shown in FIGS. 3 and 4, each of the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-4 (first to fourth signal paths) is provided in the IO TSV area IOA k0 -n of the semiconductor chip Cn. The through electrodes T1 to T4 (first to fourth signal transmission through electrodes) are arranged in relation to the above. These penetration electrodes T1-T4 are arrange | positioned so that a rhombus may be comprised. In addition, the four through electrodes T1 provided in each of the semiconductor chips C1 to C4 are arranged at positions overlapping when viewed from the stacking direction (arranged side by side in the stacking direction). The same applies to the through electrodes T2 to T4.

半導体チップC1のIO用TSV領域IOAk0−1においては、図3に示すように、貫通電極T1〜T4が、それぞれデータ信号送受信用信号パスDQ2−1,2−4,2−3,2−2の一部を構成する。これに対し、半導体チップC2のIO用TSV領域IOAk0−2においては、図4に示すように、貫通電極T1〜T4が、それぞれデータ信号送受信用信号パスDQ2−2,2−1,2−4,2−3の一部を構成する。このような構成は、上述したように、半導体チップC2の多層配線構造によって積層方向から見て重ならない位置にある貫通電極TSV及び表面バンプ22を相互に接続することにより、実現される。 In the IO TSV region IOA k0 −1 of the semiconductor chip C1, as shown in FIG. 3, the through electrodes T1 to T4 are respectively connected to data signal transmission / reception signal paths DQ2-1, 2-4, 2-3, 2-. Part of 2. On the other hand, in the IO TSV area IOA k0 -2 of the semiconductor chip C2, as shown in FIG. 4, the through electrodes T1 to T4 are respectively connected to data signal transmission / reception signal paths DQ2-2, 2-1, 2- 4, 2-3. As described above, such a configuration is realized by connecting the through silicon vias TSV and the surface bumps 22 that are not overlapped when viewed from the stacking direction by the multilayer wiring structure of the semiconductor chip C2.

図8を参照しながら、データ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−4の構造について、より詳しく説明する。図8に示すように、データ信号送受信用信号パスDQ2−1は、バッファダイ13の貫通電極T4、半導体チップC1の貫通電極T1、半導体チップC2の貫通電極T2、及び半導体チップC3の貫通電極T3を含んでスパイラル状に構成される。また、半導体チップC4に貫通電極TSVを設けるとしたら、データ信号送受信用信号パスDQ2−1は、半導体チップC4の貫通電極T4も含んでスパイラル状に構成される。   The structure of data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-4 will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the data signal transmission / reception signal path DQ2-1 includes the through electrode T4 of the buffer die 13, the through electrode T1 of the semiconductor chip C1, the through electrode T2 of the semiconductor chip C2, and the through electrode T3 of the semiconductor chip C3. It is configured in a spiral shape. If the through-hole electrode TSV is provided in the semiconductor chip C4, the data signal transmission / reception signal path DQ2-1 is formed in a spiral shape including the through-hole electrode T4 of the semiconductor chip C4.

同様に、データ信号送受信用信号パスDQ2−2は、バッファダイ13の貫通電極T3、半導体チップC1の貫通電極T4、半導体チップC2の貫通電極T1、及び半導体チップC3の貫通電極T2、並びに、設けるとしたら半導体チップC4の貫通電極T3を含んでスパイラル状に構成される。データ信号送受信用信号パスDQ2−3は、バッファダイ13の貫通電極T2、半導体チップC1の貫通電極T3、半導体チップC2の貫通電極T4、及び半導体チップC3の貫通電極T1、並びに、設けるとしたら半導体チップC4の貫通電極T2を含んでスパイラル状に構成される。データ信号送受信用信号パスDQ2−4は、バッファダイ13の貫通電極T1、半導体チップC1の貫通電極T2、半導体チップC2の貫通電極T3、及び半導体チップC3の貫通電極T4、並びに、設けるとしたら半導体チップC4の貫通電極T1を含んでスパイラル状に構成される。   Similarly, the data signal transmission / reception signal path DQ2-2 is provided through the through electrode T3 of the buffer die 13, the through electrode T4 of the semiconductor chip C1, the through electrode T1 of the semiconductor chip C2, and the through electrode T2 of the semiconductor chip C3. Then, it is configured in a spiral shape including the through electrode T3 of the semiconductor chip C4. The data signal transmission / reception signal path DQ2-3 includes the through electrode T2 of the buffer die 13, the through electrode T3 of the semiconductor chip C1, the through electrode T4 of the semiconductor chip C2, the through electrode T1 of the semiconductor chip C3, and a semiconductor if provided. It is configured in a spiral shape including the through electrode T2 of the chip C4. The data signal transmission / reception signal path DQ2-4 includes the through electrode T1 of the buffer die 13, the through electrode T2 of the semiconductor chip C1, the through electrode T3 of the semiconductor chip C2, the through electrode T4 of the semiconductor chip C3, and a semiconductor if provided. It is configured in a spiral shape including the through electrode T1 of the chip C4.

以上のように構成したデータ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−4は、図8から理解されるように、多重スパイラル構造を構成する。そして、ある半導体チップCnの貫通電極T1は必ず、その半導体チップCn内の入出力回路IOCに接続されるべきデータ信号送受信用信号パスDQ2−nの一部分を構成する。したがって、どの半導体チップCnにおいても入出力回路IOCの接続先は貫通電極T1でよく、これにより半導体装置10aでは、半導体チップC1〜C4を同一のマスクによって形成することが実現されている。   The data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-4 configured as described above form a multiple spiral structure, as can be understood from FIG. A through electrode T1 of a certain semiconductor chip Cn always constitutes a part of a data signal transmission / reception signal path DQ2-n to be connected to the input / output circuit IOC in the semiconductor chip Cn. Therefore, in any semiconductor chip Cn, the connection destination of the input / output circuit IOC may be the through electrode T1, and in the semiconductor device 10a, the semiconductor chips C1 to C4 are formed by the same mask.

なお、図8に示すように、データ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−4はそれぞれ、対応する半導体チップCn内で入出力回路IOCの一端に接続される他、バッファダイ13内でも入出力回路の一端に接続される。図示していないが、この入出力回路の他端は、図1に示した半田ボール20を介して、図1に示したインターポーザ11内の配線に接続される。   As shown in FIG. 8, each of the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-4 is connected to one end of the input / output circuit IOC in the corresponding semiconductor chip Cn, and also in the buffer die 13. Connected to one end of the output circuit. Although not shown, the other end of the input / output circuit is connected to the wiring in the interposer 11 shown in FIG. 1 via the solder ball 20 shown in FIG.

図3及び図4に戻り、貫通電極T1〜T4の近傍には、それぞれ電位供給パスの一部分を構成する貫通電極S1〜S9(第1〜第9の電位供給用貫通電極)が配置される。半導体チップC1〜C4のそれぞれに設けられる4つの貫通電極S1は、半導体チップC1〜C4のそれぞれに設けられる4つの貫通電極T1と同様、積層方向から見て重なる位置に配置される(積層方向に並んで配置される)。貫通電極S2〜S9についても同様である。貫通電極S1〜S5には電源電位VSSが供給され、貫通電極S6〜S9には電源電位VDDQが供給される。ただし、貫通電極S1〜S9に供給する固定電位はこれらに限られず、他の固定電位としても差し支えない。   Returning to FIG. 3 and FIG. 4, in the vicinity of the through electrodes T1 to T4, through electrodes S1 to S9 (first to ninth potential supply through electrodes) constituting a part of the potential supply path are arranged. The four through electrodes S1 provided in each of the semiconductor chips C1 to C4 are arranged at positions overlapping with each other when viewed from the stacking direction (in the stacking direction), like the four through electrodes T1 provided in each of the semiconductor chips C1 to C4. Placed side by side). The same applies to the through electrodes S2 to S9. The power supply potential VSS is supplied to the through electrodes S1 to S5, and the power supply potential VDDQ is supplied to the through electrodes S6 to S9. However, the fixed potential supplied to the through electrodes S1 to S9 is not limited to these, and other fixed potentials may be used.

貫通電極S1は、貫通電極T1〜T4によって構成される菱形の中心に相当する位置に配置される。これにより、貫通電極S1を含んで構成される電位供給パスは、図8に示したように、データ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−4によって構成される多重スパイラル構造の中央部を貫くように配置されることになる。   The through electrode S1 is disposed at a position corresponding to the center of the rhombus formed by the through electrodes T1 to T4. As a result, the potential supply path including the through electrode S1 penetrates through the central portion of the multiple spiral structure including the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-4 as shown in FIG. Will be arranged as follows.

貫通電極S2〜S5は、貫通電極T1が貫通電極S1,S2のそれぞれと隣接し、貫通電極T2が貫通電極S1,S3のそれぞれと隣接し、貫通電極T3が貫通電極S1,S4のそれぞれと隣接し、貫通電極T4が貫通電極S1,S5のそれぞれと隣接するように配置される。より具体的には、貫通電極S2,T1,S1,T3,S4がこの順かつ等間隔で一直線に並べて配置され、貫通電極S3,T2,S1,T4,S5がこの順かつ等間隔で、貫通電極S2,T1,S1,T3,S4がなす直線と直交する方向に一直線に並べて配置される。   In the through electrodes S2 to S5, the through electrode T1 is adjacent to each of the through electrodes S1 and S2, the through electrode T2 is adjacent to each of the through electrodes S1 and S3, and the through electrode T3 is adjacent to each of the through electrodes S1 and S4. The through electrode T4 is disposed adjacent to the through electrodes S1 and S5. More specifically, the through electrodes S2, T1, S1, T3, and S4 are arranged in a straight line in this order and at equal intervals, and the through electrodes S3, T2, S1, T4, and S5 are penetrated in this order at equal intervals. The electrodes S2, T1, S1, T3, and S4 are arranged in a straight line in a direction orthogonal to the straight line formed by the electrodes.

貫通電極S6〜S9は、貫通電極T1〜T4の間に配置される。具体的には、貫通電極T1が貫通電極S6,S9に挟まれ、貫通電極T2が貫通電極S6,S7に挟まれ、貫通電極T3が貫通電極S7,S8に挟まれ、貫通電極T4が貫通電極S8,S9に挟まれることとなるように配置される。データ信号送受信用貫通電極に対し、VDD供給貫通電極及びVSS供給貫通電極が隣接して配置される構成である。データ信号送受信用入出力回路の電源供給を確保する。   The through electrodes S6 to S9 are arranged between the through electrodes T1 to T4. Specifically, the penetration electrode T1 is sandwiched between the penetration electrodes S6 and S9, the penetration electrode T2 is sandwiched between the penetration electrodes S6 and S7, the penetration electrode T3 is sandwiched between the penetration electrodes S7 and S8, and the penetration electrode T4 is the penetration electrode. It arrange | positions so that it may be pinched | interposed into S8 and S9. The VDD supply through electrode and the VSS supply through electrode are arranged adjacent to the data signal transmission / reception through electrode. Ensure power supply for data signal transmission / reception input / output circuit.

以上のように、半導体装置10aでは、貫通電極T1〜T4(データ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−4)の近傍に、貫通電極S1〜S9(電位供給パス)を配置している。これにより半導体装置10aでは、データ信号送受信用信号パスDQ2−1,DQ2−2,DQ2−3,及びDQ2−4相互間の結合が弱められている。したがって、データ信号送受信用信号パスDQ2−1,DQ2−2,DQ2−3,及びDQ2−4相互間のカップリングノイズが低減されている。また、データ信号送受信用信号パスDQ2−1及びDQ1−4相互間の結合も、それぞれ電源電位VSS、VDDQが供給された貫通電極S2,S9によって弱められている。したがって、データ信号送受信用信号パスDQ2−1及びDQ1−4相互間のカップリングノイズも低減されている。つまり、多重スパイラル構造を形成する同一DQグループ内のカップリングノイズも、異なるDQグループ間のカップリングノイズも、ともに低減される。   As described above, in the semiconductor device 10a, the through electrodes S1 to S9 (potential supply paths) are arranged in the vicinity of the through electrodes T1 to T4 (data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-4). Thereby, in the semiconductor device 10a, the coupling between the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1, DQ2-2, DQ2-3, and DQ2-4 is weakened. Therefore, the coupling noise between the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1, DQ2-2, DQ2-3, and DQ2-4 is reduced. The coupling between the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 and DQ1-4 is also weakened by the through electrodes S2 and S9 supplied with the power supply potentials VSS and VDDQ, respectively. Therefore, the coupling noise between the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 and DQ1-4 is also reduced. That is, both the coupling noise within the same DQ group forming the multiple spiral structure and the coupling noise between different DQ groups are reduced.

ただし、半導体装置10aが有するこのような効果は、貫通電極T1〜T4の近傍に貫通電極S1〜S9のすべてを設けなければ得られないわけではなく、貫通電極S1〜S9の少なくとも一部を設けることによって得ることができる。実際、図3から理解されるように、例えばデータ信号送受信用信号パスDQ0−nに関しては、貫通電極S2,S3に相当する貫通電極TSVが配置されていない。例えば、データ信号送受信用信号パスDQ0−1の図内下方には貫通電極S2に相当する電源電位が供給される貫通電極TSVは設けられていないが、何らノイズを生じる配線や貫通電極TSVが設けられていない、又は設けられているが配置場所が離れている場合には必ずしも配置の必要はない。そもそもカップリングノイズを生じる原因がないためである。   However, such an effect of the semiconductor device 10a is not obtained unless all of the through electrodes S1 to S9 are provided in the vicinity of the through electrodes T1 to T4. At least a part of the through electrodes S1 to S9 is provided. Can be obtained. Actually, as can be understood from FIG. 3, for example, with respect to the data signal transmission / reception signal path DQ0-n, the through electrodes TSV corresponding to the through electrodes S2 and S3 are not arranged. For example, a through electrode TSV to which a power supply potential corresponding to the through electrode S2 is not provided is provided in the lower part of the data signal transmission / reception signal path DQ0-1 in the drawing, but a wiring or a through electrode TSV that generates noise is provided. If it is not provided or is provided, but the arrangement location is remote, the arrangement is not necessarily required. This is because there is no cause of coupling noise in the first place.

なお、カップリングノイズ低減の観点から特に大きな効果を有するのは、多重スパイラル構造の中央部を貫く電位供給パス(貫通電極S1によって構成される電位供給パス)である。したがって、可能である限り、この電位供給パスは省略しないことが好ましい。   Note that the potential supply path (potential supply path configured by the through electrode S1) that penetrates the central portion of the multiple spiral structure has a particularly great effect from the viewpoint of reducing coupling noise. Therefore, it is preferable not to omit this potential supply path as much as possible.

次に、図9〜図12を参照し、データ信号送受信用信号パス以外の信号パスを構成するための貫通電極TSVの構造及び配置等について、詳しく説明する。以下では、コマンド信号CMD及びリードデータストローブ信号RDQSを送受信するための信号パス(以下、それぞれを「コマンド信号送受信用信号パス」「リードデータストローブ信号送受信用信号パス」と称して、他の信号パスと区別する場合がある)を例示して説明するが、他の信号を送受信するための信号パスについても同様である。また、図9及び図10にはCMD/ADD用TSV領域CAA−1のみを示しているが、他のCMD/ADD用TSV領域CAA−nも同様の構成を有している。さらに、図11及び図12にはごく一部の貫通電極TSVに関わる構成のみを示しているが、他の貫通電極TSVも同様の構成を有している。 Next, with reference to FIGS. 9 to 12, the structure and arrangement of the through silicon vias TSV for configuring a signal path other than the data signal transmission / reception signal path will be described in detail. Hereinafter, signal paths for transmitting and receiving the command signal CMD and the read data strobe signal RDQS (hereinafter referred to as “command signal transmission / reception signal path” and “read data strobe signal transmission / reception signal path”, However, the same applies to signal paths for transmitting and receiving other signals. 9 and 10 show only the CMD / ADD TSV area CAA 0 -1, other CMD / ADD TSV areas CAA k -n have the same configuration. Further, FIG. 11 and FIG. 12 show only the configuration related to a small part of the through silicon vias TSV, but the other through silicon vias TSV have the same configuration.

ここで、コマンド信号CMDは、リードコマンドやライトコマンドなど半導体チップCnの動作を制御するためのコマンドを表す信号であり、コントローラ12から各半導体チップCnに対して供給される。コマンド信号CMDは複数ビットの情報であり、これらは並列で各半導体チップCnに供給される。したがって、半導体装置10aは、半導体チップCnごとに複数本のコマンド信号送受信用信号パスを有して構成される。以下では、半導体チップCnに対応する複数本のコマンド信号送受信用信号パスを、信号パスCMDm−n(mは0以上の整数)と表す場合がある。また、リードデータストローブ信号RDQSは、半導体チップCnからリードデータが出力されるタイミングを示す信号であり、リードデータの出力に同期して、各半導体チップCnからコントローラ12に供給される。コントローラ12は該リードデータストローブ信号RDQSを用いてリードデータを取り込む。半導体装置10aは、半導体チップCnごとに1本のリードデータストローブ信号送受信用信号パスを有して構成される。以下では、半導体チップCnに対応するリードデータストローブ信号送受信用信号パスを、信号パスRDQS−nと表す場合がある。   Here, the command signal CMD is a signal representing a command for controlling the operation of the semiconductor chip Cn, such as a read command or a write command, and is supplied from the controller 12 to each semiconductor chip Cn. The command signal CMD is information of a plurality of bits, and these are supplied to each semiconductor chip Cn in parallel. Therefore, the semiconductor device 10a includes a plurality of command signal transmission / reception signal paths for each semiconductor chip Cn. Hereinafter, a plurality of command signal transmission / reception signal paths corresponding to the semiconductor chip Cn may be represented as a signal path CMDm-n (m is an integer of 0 or more). The read data strobe signal RDQS is a signal indicating the timing at which read data is output from the semiconductor chip Cn, and is supplied from each semiconductor chip Cn to the controller 12 in synchronization with the output of the read data. The controller 12 takes in the read data using the read data strobe signal RDQS. The semiconductor device 10a is configured to have one read data strobe signal transmission / reception signal path for each semiconductor chip Cn. Hereinafter, the read data strobe signal transmission / reception signal path corresponding to the semiconductor chip Cn may be represented as a signal path RDQS-n.

図9及び図10に示した角丸長方形は、図3及び図4と同様、それぞれが1つの貫通電極TSVを表している。また、角丸長方形内の文字及び角丸長方形の右肩に付した記号の意味も、図3及び図4と同様である。ただし、図9において「CMDm−n」と記した貫通電極TSVは、上述したコマンド信号送受信用信号パスCMDm−nの一部分を構成している。また、図10において「RDQS−n」と記した貫通電極TSVは、上述したリードデータストローブ信号送受信用信号パスRDQS−nの一部分を構成している。   Each of the rounded rectangles shown in FIGS. 9 and 10 represents one through electrode TSV, as in FIGS. 3 and 4. The meanings of the characters in the rounded rectangle and the symbol attached to the right shoulder of the rounded rectangle are the same as those in FIGS. 3 and 4. However, the through silicon via TSV indicated as “CMDm-n” in FIG. 9 constitutes a part of the above-described command signal transmission / reception signal path CMDm-n. Further, the through silicon via TSV indicated as “RDQS-n” in FIG. 10 constitutes a part of the read data strobe signal transmission / reception signal path RDQS-n described above.

図9と図3を比較すると理解されるように、コマンド信号送受信用信号パスCMDm−nに関する貫通電極TSVの配置は、データ信号送受信用信号パスDQm−nに関する貫通電極TSVの配置と同様である。コマンド信号送受信用信号パスCMD2−1〜CMD2−4を例として具体的に説明すると、まずCMD/ADD用TSV領域CAA−1には、コマンド信号送受信用信号パスCMD2−1〜CMD2−4に対応して、図9に示すように貫通電極T1〜T4及び貫通電極S1〜S9が配置される。これら貫通電極T1〜T4及び貫通電極S1〜S9それぞれの具体的な役割及び配置は、データ信号送受信用信号パスDQ2−nに関して説明したものと同様である。また、このような貫通電極T1〜T4及び貫通電極S1〜S9は、CMD/ADD用TSV領域CAA−2,CAA−3にも同様に設けられる。そして、これらの貫通電極T1〜T4,S1〜S9は、データ信号送受信用信号パスDQ2−nの例と同様の接続態様により半導体チップ間で互いに接続され、半導体チップC4の表面バンプ22にも接続される。したがって、コマンド信号送受信用信号パスCMDm−nも、データ信号送受信用信号パスDQm−nと同様の多重スパイラル構造を構成し、その中央部には、電源電位VSSが供給される電位供給パスが配置されることになる。 As understood from a comparison between FIG. 9 and FIG. 3, the arrangement of the through silicon vias TSV for the command signal transmission / reception signal path CMDm-n is the same as the arrangement of the through silicon vias TSV for the data signal transmission / reception signal path DQm-n. . In more detail the command signal transmitting and receiving signal paths CMD2-1~CMD2-4 As an example, the first CMD / ADD for TSV region CAA 0 -1, a command signal for transmission and reception signal paths CMD2-1~CMD2-4 Correspondingly, through electrodes T1 to T4 and through electrodes S1 to S9 are arranged as shown in FIG. Specific roles and arrangements of the through electrodes T1 to T4 and the through electrodes S1 to S9 are the same as those described for the data signal transmission / reception signal path DQ2-n. Further, the through electrodes T1 to T4 and the through electrodes S1 to S9 are similarly provided in the CMD / ADD TSV areas CAA 0 -2 and CAA 0 -3. The through electrodes T1 to T4 and S1 to S9 are connected to each other between the semiconductor chips in the same connection manner as the data signal transmission / reception signal path DQ2-n, and are also connected to the surface bumps 22 of the semiconductor chip C4. Is done. Therefore, the command signal transmission / reception signal path CMDm-n also has the same multi-spiral structure as the data signal transmission / reception signal path DQm-n, and a potential supply path to which the power supply potential VSS is supplied is arranged at the center thereof. Will be.

また、図10と図3を比較すると理解されるように、リードデータストローブ信号送受信用信号パスRDQS−nに関する貫通電極TSVの配置も、データ信号送受信用信号パスDQm−nに関する貫通電極TSVの配置と同様である。具体的に説明すると、まずCMD/ADD用TSV領域CAA−1には、リードデータストローブ信号送受信用信号パスRDQS−1〜RDQS−4に対応して、図10に示すように貫通電極T1〜T4及び貫通電極S1〜S9が配置される。これら貫通電極T1〜T4及び貫通電極S1〜S9それぞれの具体的な役割及び配置は、データ信号送受信用信号パスDQ2−nに関して説明したものと同様である。また、このような貫通電極T1〜T4及び貫通電極S1〜S9は、CMD/ADD用TSV領域CAA−2,CAA−3にも同様に設けられる。そして、これらの貫通電極T1〜T4,S1〜S9は、データ信号送受信用信号パスDQ2−nの例と同様の接続態様により、半導体チップ間で互いに接続され、半導体チップC4の表面バンプ22にも接続される。したがって、リードデータストローブ信号送受信用信号パスRDQS−nも、データ信号送受信用信号パスDQm−nと同様の多重スパイラル構造を構成し、その中央部には、電源電位VSSが供給される電位供給パスが配置されることになる。 As understood from comparison between FIG. 10 and FIG. 3, the arrangement of the through electrodes TSV related to the read data strobe signal transmission / reception signal path RDQS-n is also the same as the arrangement of the through electrodes TSV related to the data signal transmission / reception signal path DQm-n. It is the same. More specifically, first, in the CMD / ADD TSV area CAA 0 -1, corresponding to the read data strobe signal transmission / reception signal paths RDQS-1 to RDQS-4, as shown in FIG. T4 and through electrodes S1 to S9 are arranged. Specific roles and arrangements of the through electrodes T1 to T4 and the through electrodes S1 to S9 are the same as those described for the data signal transmission / reception signal path DQ2-n. Further, the through electrodes T1 to T4 and the through electrodes S1 to S9 are similarly provided in the CMD / ADD TSV areas CAA 0 -2 and CAA 0 -3. These through electrodes T1 to T4 and S1 to S9 are connected to each other between the semiconductor chips in the same connection manner as the data signal transmission / reception signal path DQ2-n, and are also connected to the surface bump 22 of the semiconductor chip C4. Connected. Therefore, the read data strobe signal transmission / reception signal path RDQS-n also has the same multi-spiral structure as the data signal transmission / reception signal path DQm-n, and a potential supply path to which the power supply potential VSS is supplied at the center. Will be placed.

以上のように、半導体装置10aでは、データ信号送受信用信号パス以外の信号パスに関しても、それぞれ半導体チップC1〜C4に対応する4本の同種の信号パスに対応して各半導体チップCnに4本ずつの貫通電極T1〜T4を設け、それらの近傍に電位供給パスを構成する貫通電極S1〜S9を配置している。したがって、貫通電極S1〜S9を有しない背景技術に比べて、これら4本の信号パス相互間のカップリングノイズが低減されている。   As described above, in the semiconductor device 10a, four signal paths other than the data signal transmission / reception signal paths are also provided for each semiconductor chip Cn corresponding to four similar signal paths corresponding to the semiconductor chips C1 to C4, respectively. The through electrodes T1 to T4 are provided, and the through electrodes S1 to S9 constituting the potential supply path are disposed in the vicinity thereof. Therefore, the coupling noise between these four signal paths is reduced as compared with the background art that does not have the through electrodes S1 to S9.

なお、データ信号送受信用信号パスが図3等に示したように入出力回路IOCに接続されるのに対し、コマンド信号送受信用信号パス及びリードデータストローブ信号送受信用信号パスは、図9及び図10に示すように、それぞれ入力回路IC及び出力回路OCに接続される。以下、この点について詳しく説明する。   The data signal transmission / reception signal path is connected to the input / output circuit IOC as shown in FIG. 3 and the like, while the command signal transmission / reception signal path and the read data strobe signal transmission / reception signal path are shown in FIGS. As shown in FIG. 10, the input circuit IC and the output circuit OC are connected to each other. Hereinafter, this point will be described in detail.

図11及び図12に例示するように、半導体チップCnは、ゲート絶縁膜41を介して半導体基板SSの主面を覆うゲート電極42と、このゲート電極42を挟むように半導体基板SSの主面に埋め込まれた2つの不純物拡散層40とをそれぞれ含む複数のトランジスタを有して構成される。入力回路IC及び出力回路OCはそれぞれ、この複数のトランジスタのうちのひとつによって構成される。   As illustrated in FIGS. 11 and 12, the semiconductor chip Cn includes a gate electrode 42 that covers the main surface of the semiconductor substrate SS with the gate insulating film 41 interposed therebetween, and a main surface of the semiconductor substrate SS that sandwiches the gate electrode 42. And a plurality of transistors each including two impurity diffusion layers 40 embedded in the structure. Each of the input circuit IC and the output circuit OC is constituted by one of the plurality of transistors.

半導体チップCnの多層配線構造は、入力回路ICを構成するトランジスタのゲート電極42にコマンド信号送受信用信号パスを接続するとともに、入力回路ICを構成するトランジスタの2つの不純物拡散層40の一方にリードデータストローブ信号送受信用信号パスを接続するよう構成される。これにより、前者のトランジスタをコマンド信号送受信用信号パスの入力回路ICとして機能させるとともに、後者のトランジスタをリードデータストローブ信号送受信用信号パスの出力回路OCとして機能させることが可能になる。   The multilayer wiring structure of the semiconductor chip Cn connects a command signal transmission / reception signal path to the gate electrode 42 of the transistor constituting the input circuit IC, and leads to one of the two impurity diffusion layers 40 of the transistor constituting the input circuit IC. A data strobe signal transmission / reception signal path is configured to be connected. As a result, the former transistor can function as an input circuit IC for a command signal transmission / reception signal path, and the latter transistor can function as an output circuit OC for a read data strobe signal transmission / reception signal path.

以上、第1の実施の形態による半導体装置10aについて説明したが、第1の実施の形態による半導体装置10aには、本願発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。以下、2つの変形例を挙げて説明する。   Although the semiconductor device 10a according to the first embodiment has been described above, various modifications can be made to the semiconductor device 10a according to the first embodiment without departing from the gist of the present invention. Hereinafter, two modifications will be described.

第1の変形例による半導体装置10aは、図13に示すように、すべてのデータ信号送受信用信号パスに関して、貫通電極T1〜T4の近傍に貫通電極S1〜S9のすべてを設けたものである。このようにすることにより、IO用TSV領域IOAk0−n,IOAk1−nの面積が拡大するものの、すべてのデータ信号送受信用信号パスに関して、さらに高いカップリングノイズ低減効果を得ることが可能になる。 As shown in FIG. 13, the semiconductor device 10 a according to the first modification includes all the through electrodes S <b> 1 to S <b> 9 in the vicinity of the through electrodes T <b> 1 to T <b> 4 for all the data signal transmission / reception signal paths. By doing so, although the areas of the IO TSV areas IOA k0 -n and IOA k1 -n are expanded, it is possible to obtain a higher coupling noise reduction effect for all the data signal transmission / reception signal paths. Become.

第2の変形例による半導体装置10aは、図14に示すように、データ信号送受信用信号パス以外の信号パスに関する貫通電極T1〜T4の近傍に、上述した貫通電極S1〜S9に代えて貫通電極S10〜S17を配置したものである。本変形例では、貫通電極S16,S12,T2,T1,S10,S14の列と、貫通電極S17,S13,T3,T4,S11,S15の列とが、隣接して並走するように配置される。貫通電極S10,S11,S16,S17には、電源電位VSSが供給される。一方、貫通電極S12,S13,S14,S15には、電源電位VDDが供給される。   As shown in FIG. 14, the semiconductor device 10 a according to the second modification has a through electrode in the vicinity of the through electrodes T <b> 1 to T <b> 4 related to signal paths other than the data signal transmission / reception signal path instead of the above-described through electrodes S <b> 1 to S <b> 9. S10 to S17 are arranged. In this modification, the rows of through electrodes S16, S12, T2, T1, S10, and S14 and the rows of through electrodes S17, S13, T3, T4, S11, and S15 are arranged adjacent to each other. The The power supply potential VSS is supplied to the through electrodes S10, S11, S16, and S17. On the other hand, the power supply potential VDD is supplied to the through electrodes S12, S13, S14, and S15.

本変形例では、4本の信号パスによって構成される多重スパイラル構造の中央部に電位供給パスを配置していないので、第1の実施の形態による半導体装置10aに比べてカップリングノイズ低減効果が小さくなる。しかしながら、貫通電極S10〜S17を配置しているので、ある程度のカップリングノイズ低減効果を得ることは可能である。なお、本変形例ではデータ信号送受信用信号パス以外の信号パスを例示したが、データ信号送受信用信号パスにも、同様の貫通電極TSVの配置を適用可能である。   In this modification, since the potential supply path is not arranged in the central portion of the multi-spiral structure constituted by four signal paths, the coupling noise reduction effect can be obtained as compared with the semiconductor device 10a according to the first embodiment. Get smaller. However, since the through electrodes S10 to S17 are arranged, it is possible to obtain a certain degree of coupling noise reduction effect. In this modification, signal paths other than the data signal transmission / reception signal paths are illustrated, but the same arrangement of the through silicon vias TSV can be applied to the data signal transmission / reception signal paths.

次に、図15及び図16を参照しながら、本発明の第2の実施の形態による半導体装置10bについて説明する。   Next, a semiconductor device 10b according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図15と図1を比較すると理解されるように、半導体装置10bは、バッファダイ13の上面に8枚の半導体チップC1〜C8が積層される点で、半導体装置10aと異なっている。以下、半導体装置10aと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、半導体装置10aとの相違点に着目して説明する。   As understood from comparison between FIG. 15 and FIG. 1, the semiconductor device 10 b is different from the semiconductor device 10 a in that eight semiconductor chips C <b> 1 to C <b> 8 are stacked on the upper surface of the buffer die 13. Hereinafter, the same components as those of the semiconductor device 10a will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Description will be made focusing on differences from the semiconductor device 10a.

半導体装置10bにおいては、8枚の半導体チップC1〜C8が積層されていることから、8本の信号パスによって1つの多重スパイラル構造が構成される。以下、データ信号送受信用信号パスDQ5−n(nは1〜8の整数)に着目して説明を続けるが、他の信号パスについても同様である。   In the semiconductor device 10b, since eight semiconductor chips C1 to C8 are stacked, one multiple spiral structure is configured by eight signal paths. Hereinafter, the description will be continued focusing on the data signal transmission / reception signal path DQ5-n (n is an integer of 1 to 8), but the same applies to other signal paths.

図16に例示するように、本実施の形態による半導体チップCnのIO用TSV領域IOAk0−nには、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜DQ5−8のそれぞれに関連して、貫通電極T1〜T8が配置される。これら貫通電極T1〜T8は、時計周りに長方形を構成するように配置される。長方形の頂点には、貫通電極T2,T4,T6,T8が位置している。半導体チップC1〜C8のそれぞれに設けられる8つの貫通電極T1は、第1の実施の形態と同様、積層方向から見て重なる位置に配置される(積層方向に並んで配置される)。貫通電極T2〜T8についても同様である。半導体チップC1〜C8それぞれの貫通電極T1〜T8は、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜DQ5−8が多重スパイラル構造を構成するように、各半導体チップC1〜C8内の多層配線構造によって互いに接続される。 As illustrated in FIG. 16, the TSV area IOA k0 -n for IO of the semiconductor chip Cn according to the present embodiment includes through electrodes in association with the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ5-8. T1 to T8 are arranged. These through electrodes T1 to T8 are arranged so as to form a rectangular shape clockwise. The through electrodes T2, T4, T6, and T8 are located at the vertices of the rectangle. As in the first embodiment, the eight through electrodes T1 provided in each of the semiconductor chips C1 to C8 are disposed at overlapping positions as viewed from the stacking direction (arranged in the stacking direction). The same applies to the through electrodes T2 to T8. The through electrodes T1 to T8 of the semiconductor chips C1 to C8 are connected to each other by the multilayer wiring structure in each of the semiconductor chips C1 to C8 so that the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ5-8 form a multiple spiral structure. Connected.

貫通電極T1〜T8の近傍には、それぞれ電位供給パスの一部分を構成する貫通電極S1〜S12が配置される。貫通電極S1,S2,S4,S6,S9,S11には電源電位VSSが供給され、貫通電極S3,S5,S7,S8,S10,S12には電源電位VDDQが供給される。ただし、貫通電極S1〜S12に供給する固定電位はこれらに限られず、他の固定電位としても差し支えない。   In the vicinity of the through electrodes T1 to T8, through electrodes S1 to S12 that constitute a part of the potential supply path are arranged. The power supply potential VSS is supplied to the through electrodes S1, S2, S4, S6, S9, and S11, and the power supply potential VDDQ is supplied to the through electrodes S3, S5, S7, S8, S10, and S12. However, the fixed potential supplied to the through electrodes S1 to S12 is not limited to these, and other fixed potentials may be used.

貫通電極S1は、貫通電極T1〜T8によって構成される長方形の中心に相当する位置に配置される。これにより、貫通電極S1を含んで構成される電位供給パスは、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜DQ5−8によって構成される多重スパイラル構造の中央部を貫くように配置されることになる。   The through electrode S1 is disposed at a position corresponding to the center of a rectangle formed by the through electrodes T1 to T8. Thus, the potential supply path including the through electrode S1 is disposed so as to penetrate the central portion of the multiple spiral structure configured by the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ5-8. .

貫通電極S2〜S12は、貫通電極T1〜T8によって構成される長方形の周囲を取り囲むように配置される。より具体的に説明すると、貫通電極S2〜S12は、貫通電極T1が貫通電極S1,S2と隣接してこれらの間に位置し、貫通電極T2が貫通電極S1,S4と隣接してこれらの間に位置し、貫通電極T3が貫通電極S1,S6と隣接してこれらの間に位置し、貫通電極T7が貫通電極S1,S9と隣接してこれらの間に位置し、貫通電極T8が貫通電極S1,S11と隣接してこれらの間に位置し、さらに、貫通電極S4〜S7,S8〜S11がそれぞれこの順かつ等間隔で互いに同一の方向に沿って一直線に並べて配置され、貫通電極S4,S3,S2,S12,S11がこの順かつ等間隔で貫通電極S4〜S7がなす直線と直交する方向に一直線に並べて配置されるように、配置される。データ信号送受信用貫通電極に対しVDD供給貫通電極、VSS供給貫通電極が隣接して配置される構成である。データ信号送受信用入出力回路の電源供給を確保する。   The through electrodes S2 to S12 are arranged so as to surround the periphery of the rectangle formed by the through electrodes T1 to T8. More specifically, in the through electrodes S2 to S12, the through electrode T1 is positioned adjacent to and between the through electrodes S1 and S2, and the through electrode T2 is adjacent to and between the through electrodes S1 and S4. The through electrode T3 is located adjacent to and between the through electrodes S1 and S6, the through electrode T7 is located adjacent to and between the through electrodes S1 and S9, and the through electrode T8 is disposed between the through electrodes. S1 and S11 are adjacent to each other, and the through electrodes S4 to S7 and S8 to S11 are arranged in a straight line along the same direction in this order and at equal intervals. S3, S2, S12, and S11 are arranged so as to be arranged in a straight line in a direction orthogonal to the straight line formed by the through electrodes S4 to S7 in this order and at equal intervals. The VDD supply through electrode and the VSS supply through electrode are arranged adjacent to the data signal transmission / reception through electrode. Ensure power supply for data signal transmission / reception input / output circuit.

以上のように、半導体装置10bでは、貫通電極T1〜T8(データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜5−8)の近傍に、貫通電極S1〜S12(電位供給パス)を配置している。したがって、このような貫通電極S1〜S12を有しない背景技術に比べて、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜DQ5−8相互間の結合が弱められている。したがって、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜DQ5−8相互間のカップリングノイズが、背景技術に比べて低減されている。また、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜及びDQ1−5相互間の結合も、電源電位VSSが供給された貫通電極S2によって弱められている。したがって、データ信号送受信用信号パスDQ5−1及びDQ1−5相互間のカップリングノイズも低減されている。つまり、多重スパイラル構造を形成する同一DQグループ内のカップリングノイズも、異なるDQグループ間のカップリングノイズも、ともに低減される。   As described above, in the semiconductor device 10b, the through electrodes S1 to S12 (potential supply path) are arranged in the vicinity of the through electrodes T1 to T8 (data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to 5-8). Accordingly, the coupling between the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ5-8 is weakened as compared with the background art that does not include the through electrodes S1 to S12. Therefore, the coupling noise between the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ5-8 is reduced as compared with the background art. The coupling between the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ1-5 is also weakened by the through electrode S2 to which the power supply potential VSS is supplied. Therefore, the coupling noise between the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 and DQ1-5 is also reduced. That is, both the coupling noise within the same DQ group forming the multiple spiral structure and the coupling noise between different DQ groups are reduced.

なお、第2の実施の形態では、図16から理解されるように、貫通電極T1〜T8によって構成される長方形の周囲を、電位供給パスを構成する貫通電極が完全に取り囲んでいるわけではない。例えば、図16に示した貫通電極T4〜T6の図面上側の領域には、電位供給パスを構成する貫通電極が存在していない。このような配置によっても、上述したようにデータ信号送受信用信号パスDQ2−1〜DQ2−8相互間のカップリングノイズを低減することは可能であるが、貫通電極T1〜T8によって構成される長方形の周囲を電源電位が供給される貫通電極によって完全に取り囲むことにより、上記カップリングノイズの低減効果をより高めることが可能になる。   In the second embodiment, as understood from FIG. 16, the through electrode constituting the potential supply path does not completely surround the rectangle formed by the through electrodes T1 to T8. . For example, the through electrode constituting the potential supply path does not exist in the upper region of the through electrodes T4 to T6 shown in FIG. Even with such an arrangement, it is possible to reduce the coupling noise between the data signal transmission / reception signal paths DQ2-1 to DQ2-8 as described above, but the rectangular shape constituted by the through electrodes T1 to T8. It is possible to further enhance the effect of reducing the coupling noise by completely surrounding the periphery of the substrate by a through electrode to which a power supply potential is supplied.

図17は、そのようにしてカップリングノイズの低減効果を高めた例による貫通電極TSVの配置を示している。同図に示すように、この例では、貫通電極T1〜T8の近傍に、それぞれ電源電位が供給される貫通電極S1〜S17が配置される。貫通電極T1〜T8及び貫通電極S1〜S12のそれぞれに供給される電位及びこれらの配置については、図16に示したものと同様である。貫通電極S13,S15,S17には電源電位VSSが供給され、貫通電極S14,S16には電源電位VDDQが供給される。そして、貫通電極S13〜S17は、貫通電極T4が貫通電極S1,S13と隣接してこれらの間に位置し、貫通電極T5が貫通電極S1,S15と隣接してこれらの間に位置し、貫通電極T6が貫通電極S1,S17と隣接してこれらの間に位置し、さらに、貫通電極S13,S14,S15,S16,S17がこの順かつ等間隔で貫通電極S4〜S7がなす直線と直交する方向に一直線に並べて配置されるように、配置される。   FIG. 17 shows the arrangement of the through silicon vias TSV according to an example in which the effect of reducing the coupling noise is thus increased. As shown in the figure, in this example, through electrodes S1 to S17 to which a power supply potential is supplied are arranged in the vicinity of the through electrodes T1 to T8. The potential supplied to each of the through electrodes T1 to T8 and the through electrodes S1 to S12 and their arrangement are the same as those shown in FIG. The power supply potential VSS is supplied to the through electrodes S13, S15, and S17, and the power supply potential VDDQ is supplied to the through electrodes S14 and S16. In the through electrodes S13 to S17, the through electrode T4 is located between and adjacent to the through electrodes S1 and S13, and the through electrode T5 is located between and adjacent to the through electrodes S1 and S15. The electrode T6 is positioned adjacent to and between the through electrodes S1, S17, and the through electrodes S13, S14, S15, S16, S17 are orthogonal to the straight line formed by the through electrodes S4 to S7 in this order and at equal intervals. It arrange | positions so that it may arrange in a line with a direction.

このように貫通電極T1〜T8の近傍に貫通電極S1〜S17を配置することで、データ信号送受信用信号パスDQ5−1〜DQ5−8相互間のカップリングノイズを、より効果的に低減することが可能になる。   By thus arranging the through electrodes S1 to S17 in the vicinity of the through electrodes T1 to T8, the coupling noise between the data signal transmission / reception signal paths DQ5-1 to DQ5-8 can be more effectively reduced. Is possible.

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。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記各実施の形態では、バッファダイ13の上面にフェイスダウンで各半導体チップCnを積層したが、フェイスアップで積層することとしてもよい。この場合、最上層の半導体チップCn(図1のように4枚の半導体チップC1〜C4を積層する場合には半導体チップC4、図15のように8枚の半導体チップC1〜C8を積層する場合には半導体チップC8)にも、貫通電極TSVを形成する必要がある。また、相対的に下側に位置する半導体チップCnの貫通電極TSVと相対的に上側に位置する半導体チップCnの貫通電極TSVとは、相対的に下側に位置する半導体チップCn内の多層配線構造によって、相互に接続されることになる。   For example, in each of the above embodiments, the semiconductor chips Cn are stacked face-down on the upper surface of the buffer die 13, but may be stacked face-up. In this case, the uppermost semiconductor chip Cn (in the case of stacking four semiconductor chips C1 to C4 as shown in FIG. 1), the semiconductor chip C4, and in the case of stacking eight semiconductor chips C1 to C8 as shown in FIG. In addition, it is necessary to form the through silicon via TSV also in the semiconductor chip C8). Further, the through electrode TSV of the relatively lower semiconductor chip Cn and the through electrode TSV of the relatively upper semiconductor chip Cn are multilayer wirings in the relatively lower semiconductor chip Cn. Depending on the structure, they will be connected to each other.

また、上記各実施の形態では、半導体チップCnの積層数が4又は8の場合について説明したが、本発明は、複数枚の半導体チップCnが積層される半導体装置に好適に適用可能である。   Further, although cases have been described with the above embodiments where the number of stacked semiconductor chips Cn is 4 or 8, the present invention can be suitably applied to a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips Cn are stacked.

C1〜C8 半導体チップ
CAA−n,CAA−n CMD/ADD用TSV領域
Ch,Ch チャネル
CMDm−n コマンド信号送受信用信号パス
DQ データ信号
DQm−n データ信号送受信用信号パス
I1a〜I1d,I2 絶縁層
IC 入力回路
IOA00−n,IOA01−n,IOA10−n,IOA11−n IO用TSV領域
IOC 入出力回路
MA00,MA01,MA10,MA11 メモリセルアレイ領域
OC 出力回路
RDQS−n リードデータストローブ信号送受信用信号パス
S1〜S17 電位供給用貫通電極
SS 半導体基板
T1〜T8 信号伝達用貫通電極
TSV 貫通電極
Tr トランジスタ
10a,10b 半導体装置
11 インターポーザ
12 コントローラ
13 バッファダイ
14 基板
20 半田ボール
21 裏面バンプ
22 表面バンプ
23 絶縁膜
24,26,28,30 ビア導体
25,27,29,31 配線
40 不純物拡散層
41 ゲート絶縁膜
42 ゲート電極
C1 to C8 Semiconductor chips CAA 0 -n, CAA 0 -n CMD / ADD TSV area Ch 0 , Ch 1 channel CMDm-n Command signal transmission / reception signal path DQ Data signal DQm-n Data signal transmission / reception signal path I 1 a -I 1 d , I2 insulating layer IC input circuit IOA 00 -n, IOA 01 -n, IOA 10 -n, IOA 11 -n IO for TSV region IOC input-output circuit MA 00, MA 01, MA 10 , MA 11 memory cell array region OC output Circuit RDQS-n Read data strobe signal transmission / reception signal path S1 to S17 Potential supply through electrode SS Semiconductor substrate T1 to T8 Signal transmission through electrode TSV Through electrode Tr Transistors 10a and 10b Semiconductor device 11 Interposer 12 Controller 13 Buffer die 14 Substrate 20 Solder Bo Le 21 backside bumps 22 surface bumps 23 insulating film 24, 26, 28, 30 via conductors 25, 27, 29 and 31 lines 40 impurity diffused layer 41 gate insulating film 42 gate electrode

Claims (9)

半導体基板と、それぞれ前記半導体基板を貫通し信号を受ける第1及び第2の信号伝達用貫通電極と、それぞれ前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される第1乃至第3の電位供給用貫通電極と、前記半導体基板上に設けられる多層配線構造とをそれぞれ有し、互いに積層される第1及び第2の半導体チップを備え、
前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第1の半導体チップの前記第1及び第2の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記第1の半導体チップの前記第1及び第3の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第2の半導体チップの前記第1及び第2の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記第2の半導体チップの前記第1及び第3の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第1の半導体チップの前記多層配線構造及び前記第2の半導体チップの前記多層配線構造のいずれか一方は、前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続するように構成される
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate, first and second signal transmission through electrodes that pass through the semiconductor substrate and receive signals, and first to third potential supply throughs that pass through the semiconductor substrate and are supplied with a fixed potential, respectively. Each having an electrode and a multilayer wiring structure provided on the semiconductor substrate, each including a first and a second semiconductor chip stacked on each other;
The first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and second potential supply through electrodes of the first semiconductor chip;
The second signal transmission through electrode of the first semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and third potential supply through electrodes of the first semiconductor chip;
The first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and second potential supply through electrodes of the second semiconductor chip;
The second signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and third potential supply through electrodes of the second semiconductor chip;
One of the multilayer wiring structure of the first semiconductor chip and the multilayer wiring structure of the second semiconductor chip includes the first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip. A semiconductor device configured to electrically connect the second signal transmission through electrode of a semiconductor chip.
前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極とは、前記第1及び第2の半導体チップの積層方向に並んで配置され、
前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極とは、前記積層方向に並んで配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip and the first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip are aligned in the stacking direction of the first and second semiconductor chips. Placed in
The second signal transmission through electrode of the first semiconductor chip and the second signal transmission through electrode of the second semiconductor chip are arranged side by side in the stacking direction. The semiconductor device according to claim 1.
前記第1の半導体チップの前記第1の電位供給用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第1の電位供給用貫通電極とは、前記積層方向に並んで配置され、
前記第1の半導体チップの前記第2の電位供給用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第2の電位供給用貫通電極とは、前記積層方向に並んで配置され、
前記第1の半導体チップの前記第3の電位供給用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第3の電位供給用貫通電極とは、前記積層方向に並んで配置される
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The first potential supply through electrode of the first semiconductor chip and the first potential supply through electrode of the second semiconductor chip are arranged side by side in the stacking direction,
The second potential supply through electrode of the first semiconductor chip and the second potential supply through electrode of the second semiconductor chip are arranged side by side in the stacking direction,
The third potential supply through electrode of the first semiconductor chip and the third potential supply through electrode of the second semiconductor chip are arranged side by side in the stacking direction. The semiconductor device according to claim 2.
前記第1の半導体チップの前記多層配線構造及び前記第2の半導体チップの前記多層配線構造の前記いずれか一方は、
前記第1の半導体チップの前記第1の電位供給用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第1の電位供給用貫通電極とを電気的に接続し、
前記第1の半導体チップの前記第2の電位供給用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第2の電位供給用貫通電極とを電気的に接続し、
前記第1の半導体チップの前記第3の電位供給用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第3の電位供給用貫通電極とを電気的に接続するように構成される
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。
The one of the multilayer wiring structure of the first semiconductor chip and the multilayer wiring structure of the second semiconductor chip is:
Electrically connecting the first potential supply through electrode of the first semiconductor chip and the first potential supply through electrode of the second semiconductor chip;
Electrically connecting the second potential supply through electrode of the first semiconductor chip and the second potential supply through electrode of the second semiconductor chip;
The third potential supply through electrode of the first semiconductor chip and the third potential supply through electrode of the second semiconductor chip are electrically connected to each other. The semiconductor device according to claim 1.
前記第1及び第2の半導体チップのそれぞれは、それぞれ前記半導体基板を貫通し信号を受ける第3及び第4の信号伝達用貫通電極と、それぞれ前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される第4及び第5の電位供給用貫通電極とをさらに有し、
前記半導体装置は、
半導体基板と、それぞれ前記半導体基板を貫通し信号を受ける第1乃至第4の信号伝達用貫通電極と、それぞれ前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される第1乃至第5の電位供給用貫通電極と、前記半導体基板上に設けられる多層配線構造とを有する第3の半導体チップと、
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられる多層配線構造とを有する第4の半導体チップとをさらに備え、
前記第1乃至第4の半導体チップはそれぞれ内部回路を有し、
前記第1の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極は、前記第1の半導体チップの前記第1及び第4の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第1の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極は、前記第1の半導体チップの前記第1及び第5の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第2の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極は、前記第2の半導体チップの前記第1及び第4の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第2の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極は、前記第2の半導体チップの前記第1及び第5の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第3の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第3の半導体チップの前記第1及び第2の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第3の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記第3の半導体チップの前記第1及び第3の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第3の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極は、前記第3の半導体チップの前記第1及び第4の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第3の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極は、前記第3の半導体チップの前記第1及び第5の電位供給用貫通電極のそれぞれと隣接するように配置され、
前記第2の半導体チップの前記多層配線構造は、前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、前記第1の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、前記第1の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極と前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、かつ、前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極を前記第2の半導体チップの前記内部回路に接続するように構成され、
前記第3の半導体チップの前記多層配線構造は、前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極と前記第3の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極と前記第3の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、前記第2の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極と前記第3の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、前記第2の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極と前記第3の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極とを電気的に接続し、かつ、前記第3の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極を前記第3の半導体チップの前記内部回路に接続するように構成され、
前記第4の半導体チップの前記多層配線構造は、前記第3の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極を前記第4の半導体チップの前記内部回路に接続するように構成される
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装置。
Each of the first and second semiconductor chips includes third and fourth signal transmission through electrodes that pass through the semiconductor substrate and receive signals, respectively, and a fixed potential is supplied through the semiconductor substrate. 4 and a fifth potential supply through electrode,
The semiconductor device includes:
A semiconductor substrate, first to fourth signal transmission through electrodes that pass through the semiconductor substrate and receive signals, and first to fifth potential supply throughs that pass through the semiconductor substrate and are supplied with a fixed potential, respectively. A third semiconductor chip having an electrode and a multilayer wiring structure provided on the semiconductor substrate;
A fourth semiconductor chip having a semiconductor substrate and a multilayer wiring structure provided on the semiconductor substrate;
Each of the first to fourth semiconductor chips has an internal circuit,
The third signal transmission through electrode of the first semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and fourth potential supply through electrodes of the first semiconductor chip;
The fourth signal transmission through electrode of the first semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and fifth potential supply through electrodes of the first semiconductor chip;
The third signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and fourth potential supply through electrodes of the second semiconductor chip;
The fourth signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and fifth potential supply through electrodes of the second semiconductor chip;
The first signal transmission through electrode of the third semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and second potential supply through electrodes of the third semiconductor chip;
The second signal transmission through electrode of the third semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and third potential supply through electrodes of the third semiconductor chip;
The third signal transmission through electrode of the third semiconductor chip is disposed adjacent to each of the first and fourth potential supply through electrodes of the third semiconductor chip;
The fourth signal transmission through electrode of the third semiconductor chip is disposed adjacent to the first and fifth potential supply through electrodes of the third semiconductor chip;
The multilayer wiring structure of the second semiconductor chip electrically connects the first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip and the second signal transmission through electrode of the second semiconductor chip. And electrically connecting the second signal transmission through-electrode of the first semiconductor chip and the third signal transmission through-electrode of the second semiconductor chip, and the first semiconductor The third signal transmission through electrode of the chip is electrically connected to the fourth signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the fourth signal transmission of the first semiconductor chip is performed. A through electrode is electrically connected to the first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is connected to the second signal. Configured to connect to the internal circuit of the semiconductor chip ,
The multilayer wiring structure of the third semiconductor chip electrically connects the first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip and the second signal transmission through electrode of the third semiconductor chip. And electrically connecting the second signal transmission through-electrode of the second semiconductor chip and the third signal transmission through-electrode of the third semiconductor chip, and the second semiconductor The third signal transmission through electrode of the chip and the fourth signal transmission through electrode of the third semiconductor chip are electrically connected, and the fourth signal transmission of the second semiconductor chip is performed. A through electrode is electrically connected to the first signal transmitting through electrode of the third semiconductor chip, and the first signal transmitting through electrode of the third semiconductor chip is connected to the third signal. Configured to connect to the internal circuit of the semiconductor chip ,
The multilayer wiring structure of the fourth semiconductor chip is configured to connect the fourth signal transmission through electrode of the third semiconductor chip to the internal circuit of the fourth semiconductor chip. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is characterized in that:
半導体基板と、内部回路と、それぞれ前記半導体基板を貫通する複数の信号伝達用貫通電極と、それぞれ前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される少なくとも1つの電位供給用貫通電極とをそれぞれ有する第1及び第2の半導体チップと、
前記第1の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちのひとつ及び前記第2の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちのひとつを含んでスパイラル状に形成され、前記第1の半導体チップ内で前記第1の半導体チップの内部回路に接続される第1の信号パスと、
前記第1の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちの他のひとつ及び前記第2の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極のうちの他のひとつを含んで前記第1の信号パスと多重スパイラルをなすスパイラル状に形成され、前記第2の半導体チップ内で前記第2の半導体チップの内部回路に接続される第2の信号パスと、
前記第1の半導体チップの前記少なくとも1つの電位供給用貫通電極のうちのひとつ及び前記第2の半導体チップの前記少なくとも1つの電位供給用貫通電極のうちのひとつを含み、前記第1及び第2の信号パスによって構成される多重スパイラル構造の中央部を貫くように配置される電位供給パスと
を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate; an internal circuit; a plurality of signal transmission through electrodes that respectively penetrate the semiconductor substrate; and at least one potential supply through electrode that passes through the semiconductor substrate and is supplied with a fixed potential. First and second semiconductor chips;
The first semiconductor chip is formed in a spiral shape including one of the plurality of signal transmission through electrodes and one of the plurality of signal transmission through electrodes of the second semiconductor chip, and A first signal path connected to an internal circuit of the first semiconductor chip in one semiconductor chip;
Including the other one of the plurality of signal transmission through-electrodes of the first semiconductor chip and the other one of the plurality of signal transmission through-electrodes of the second semiconductor chip. A second signal path formed in a spiral shape that forms a multiple spiral with the signal path and connected to an internal circuit of the second semiconductor chip in the second semiconductor chip;
Including one of the at least one potential supply through electrode of the first semiconductor chip and one of the at least one potential supply through electrode of the second semiconductor chip, the first and second And a potential supply path arranged so as to penetrate through the central portion of the multiple spiral structure constituted by the signal paths.
前記第1の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極は、前記第1の信号パスの一部を構成する第1の信号伝達用貫通電極を含み、
前記第2の半導体チップの前記複数の信号伝達用貫通電極は、前記第2の信号パスの一部を構成する第1の信号伝達用貫通電極と、前記第1の信号パスの一部を構成する第2の信号伝達用貫通電極とを含み、
前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極と、前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極とのそれぞれは、前記第1及び第2の半導体チップの積層方向から見て重なる位置に配置される
を備えることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
The plurality of signal transmission through electrodes of the first semiconductor chip include a first signal transmission through electrode that constitutes a part of the first signal path,
The plurality of signal transmission through electrodes of the second semiconductor chip form a first signal transmission through electrode that forms part of the second signal path and a part of the first signal path. A second signal transmission through electrode that
Each of the first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip and the first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip is a stack of the first and second semiconductor chips. The semiconductor device according to claim 6, further comprising: arranged so as to overlap when viewed from a direction.
半導体基板と、内部回路と、それぞれ前記半導体基板を貫通する第1乃至第4の信号伝達用貫通電極と、前記半導体基板を貫通し固定電位が供給される電位供給用貫通電極とをそれぞれ有する第1乃至第3の半導体チップと、
半導体基板及び内部回路を有する第4の半導体チップと、
前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第1の半導体チップ内で前記第1の半導体チップの内部回路に接続される第1の信号パスと、
前記第1の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第2の半導体チップ内で前記第2の半導体チップの内部回路に接続される第2の信号パスと、
前記第1の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第1の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第3の半導体チップ内で前記第3の半導体チップの内部回路に接続される第3の信号パスと、
前記第1の半導体チップの前記第2の信号伝達用貫通電極、前記第2の半導体チップの前記第3の信号伝達用貫通電極、及び前記第1の半導体チップの前記第4の信号伝達用貫通電極を含んでスパイラル状に形成され、前記第4の半導体チップ内で前記第4の半導体チップの内部回路に接続される第4の信号パスとを備え、
前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第1の信号伝達用貫通電極は、前記第1乃至第4の半導体チップの積層方向から見て重なるように配置され、
前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第2の信号伝達用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、
前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第3の信号伝達用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、
前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記第4の信号伝達用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、
前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記電位供給用貫通電極は、前記積層方向から見て重なるように配置され、
前記第1乃至第4の信号パスは、多重スパイラル構造を構成し、
前記第1乃至第3の半導体チップそれぞれの前記電位供給用貫通電極を含み、前記第1乃至第4の信号パスによって構成される多重スパイラル構造の中央部を貫くように配置される電位供給パスをさらに備える
ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate; an internal circuit; first to fourth signal transmission through electrodes that respectively penetrate the semiconductor substrate; and a potential supply through electrode that passes through the semiconductor substrate and is supplied with a fixed potential. First to third semiconductor chips;
A fourth semiconductor chip having a semiconductor substrate and an internal circuit;
The first signal transmission through electrode of the first semiconductor chip, the second signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the third signal transmission through of the first semiconductor chip. A first signal path formed in a spiral shape including an electrode and connected to an internal circuit of the first semiconductor chip in the first semiconductor chip;
The fourth signal transmission through electrode of the first semiconductor chip, the first signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the second signal transmission through of the first semiconductor chip. A second signal path formed in a spiral shape including an electrode and connected to an internal circuit of the second semiconductor chip in the second semiconductor chip;
The third signal transmission through electrode of the first semiconductor chip, the fourth signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the first signal transmission through of the first semiconductor chip A third signal path formed in a spiral shape including an electrode and connected to an internal circuit of the third semiconductor chip in the third semiconductor chip;
The second signal transmission through electrode of the first semiconductor chip, the third signal transmission through electrode of the second semiconductor chip, and the fourth signal transmission through of the first semiconductor chip. A fourth signal path formed in a spiral shape including an electrode and connected to an internal circuit of the fourth semiconductor chip in the fourth semiconductor chip;
The first signal transmission through electrodes of the first to third semiconductor chips are arranged so as to overlap each other when viewed from the stacking direction of the first to fourth semiconductor chips,
The second signal transmission through electrodes of each of the first to third semiconductor chips are arranged to overlap each other when viewed from the stacking direction,
The third signal transmission through electrodes of each of the first to third semiconductor chips are arranged to overlap each other when viewed from the stacking direction,
The fourth signal transmission through electrodes of each of the first to third semiconductor chips are arranged to overlap each other when viewed from the stacking direction,
The potential supply through electrodes of each of the first to third semiconductor chips are arranged to overlap each other when viewed from the stacking direction,
The first to fourth signal paths constitute a multiple spiral structure,
A potential supply path including the potential supply through electrode of each of the first to third semiconductor chips and disposed so as to penetrate a central portion of a multi-spiral structure constituted by the first to fourth signal paths. A semiconductor device, further comprising:
前記第1乃至第4の半導体チップはそれぞれメモリセルアレイを有し、
前記第1の半導体チップの前記内部回路は、前記第1の半導体チップの前記メモリセルアレイから読み出されたリードデータを前記第1の信号パスに供給するとともに、前記第1の信号パスに到来したライトデータを前記第1の半導体チップの前記メモリセルアレイに供給するよう構成され、
前記第2の半導体チップの前記内部回路は、前記第2の半導体チップの前記メモリセルアレイから読み出されたリードデータを前記第2の信号パスに供給するとともに、前記第2の信号パスに到来したライトデータを前記第1の半導体チップの前記メモリセルアレイに供給するよう構成され、
前記第3の半導体チップの前記内部回路は、前記第3の半導体チップの前記メモリセルアレイから読み出されたリードデータを前記第3の信号パスに供給するとともに、前記第3の信号パスに到来したライトデータを前記第3の半導体チップの前記メモリセルアレイに供給するよう構成され、
前記第4の半導体チップの前記内部回路は、前記第4の半導体チップの前記メモリセルアレイから読み出されたリードデータを前記第4の信号パスに供給するとともに、前記第4の信号パスに到来したライトデータを前記第4の半導体チップの前記メモリセルアレイに供給するよう構成される
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
Each of the first to fourth semiconductor chips has a memory cell array,
The internal circuit of the first semiconductor chip supplies read data read from the memory cell array of the first semiconductor chip to the first signal path and arrives at the first signal path. Configured to supply write data to the memory cell array of the first semiconductor chip;
The internal circuit of the second semiconductor chip supplies read data read from the memory cell array of the second semiconductor chip to the second signal path and arrives at the second signal path. Configured to supply write data to the memory cell array of the first semiconductor chip;
The internal circuit of the third semiconductor chip supplies read data read from the memory cell array of the third semiconductor chip to the third signal path and arrives at the third signal path. Configured to supply write data to the memory cell array of the third semiconductor chip;
The internal circuit of the fourth semiconductor chip supplies read data read from the memory cell array of the fourth semiconductor chip to the fourth signal path and arrives at the fourth signal path. The semiconductor device according to claim 8, wherein write data is supplied to the memory cell array of the fourth semiconductor chip.
JP2014020285A 2014-02-05 2014-02-05 semiconductor device Pending JP2015149340A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014020285A JP2015149340A (en) 2014-02-05 2014-02-05 semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014020285A JP2015149340A (en) 2014-02-05 2014-02-05 semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015149340A true JP2015149340A (en) 2015-08-20

Family

ID=53892507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014020285A Pending JP2015149340A (en) 2014-02-05 2014-02-05 semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015149340A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021061078A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 本田技研工業株式会社 Semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021061078A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 本田技研工業株式会社 Semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9070569B2 (en) Semiconductor memory devices and semiconductor packages
US9570375B2 (en) Semiconductor device having silicon interposer on which semiconductor chip is mounted
US7791175B2 (en) Method for stacking serially-connected integrated circuits and multi-chip device made from same
JP2013183120A (en) Semiconductor device
US9595489B2 (en) Semiconductor package with bonding wires of reduced loop inductance
US9337139B2 (en) Semiconductor device having compensation capacitor to stabilize power supply voltage
WO2020066797A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and semiconductor package structure
TWI575669B (en) Semiconductor device
WO2014077154A1 (en) Semiconductor device
JP2013197387A (en) Semiconductor device
JP2005217205A (en) Three-dimensional semiconductor device of chip multilayer structure and spacer chip used therein
US9159664B2 (en) Semiconductor device
US9640462B2 (en) Semiconductor device having wiring pad and wiring formed on the same wiring layer
US8436474B2 (en) Semiconductor integrated circuit
WO2014061426A1 (en) Semiconductor device
JP2011222807A (en) Semiconductor device
JP2013038100A (en) Semiconductor device
US9030015B2 (en) Three dimensional stacked structure for chips
JP2008182062A (en) Semiconductor device
US9224682B2 (en) Semiconductor device
JP2015149340A (en) semiconductor device
JP2008097814A (en) Stacked memory, memory module and memory system
JP2016012646A (en) Semiconductor device
JP2013243255A (en) Semiconductor device
JP2015018899A (en) Semiconductor device