JP2541586B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、動作が高速で、
実装に際してインピーダンス整合を必要とする半導体装
置に適用して有効な技術に関する。
〔従来の技術〕
たとえば、動作が極めて高速な論理集積回路素子など
からなる半導体装置においては、半導体装置が実装され
る実装基板との間でのインピーダンス整合を図るなどの
目的で、信号伝送路と接地線などの間に、いわゆる終端
抵抗を介設することが必要となる。
従来、このような終端抵抗は、半導体装置とは別個に
当該半導体装置が実装される実装基板の一部に設けるこ
とが一般的である。
なお、このような半導体装置の実装技術などについて
は、株式会社サイエンスフォーラム、昭和58年11月28日
発行、「超LSIデバイスハンドブック」、P232〜P238に
記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、上記の従来技術のように、半導体装置とは
別個に実装基板などの一部に終端抵抗を設けた場合に
は、当該終端抵抗の配置に要する分だけ半導体装置の実
装に要する面積が増加し、実装密度の低下を招くという
問題がある。
さらに、半導体装置から離れた位置に終端抵抗が設け
られるため、半導体装置と終端抵抗との間に介在するボ
ンディング・ワイヤや入出力ピンなどの伝送路における
インピーダンスのばらつきなどによって、せっかく終端
抵抗を設けても、所期のインピーダンス整合を得ること
ができない場合があるなど、種々の問題があることを本
発明者は見出した。
本発明の目的は、実装密度を向上させることが可能な
半導体装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、入出力ピンなどの特性のばらつ
きに影響されることなく、インピーダンス整合を効果的
に実現することが可能な半導体装置を提供することにあ
る。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
〔問題点を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、能動素子が形成された第1のペレットの上
に受動素子が形成された第2のペレットを搭載した構造
の半導体装置を提供するものである。
〔作用〕
上記した手段によれば、たとえば、終端抵抗などの受
動素子が形成された第2のペレットが、能動素子が形成
された第1のペレットの上に配置されるので全体の投影
面積が大幅に減少し、従来のように外部に終端抵抗を別
個に設ける場合に比較して、実装に要する面積が低減さ
れ、半導体装置の実装密度を向上させることができる。
また、終端抵抗などの受動素子が形成された第2のペ
レットと能動素子が形成された第1のペレットとの距離
が近いので、両者の間に介在する信号伝送路などにおけ
る特性のばらつきの影響が最小限に押さえられ、終端抵
抗などの受動素子が形成された第2のペレットによる、
能動素子が形成された第1のペレットと外部とのインピ
ーダンス整合を効果的に行わせることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例である半導体装置の断面図
である。
本実施例の半導体装置は、いわゆるピン・グリッド・
アレイ型の封止形態を呈している。
すなわち、セラミックスやガラス繊維強化樹脂などか
らなり、底面に複数の入出力ピン1aが垂直に突設された
パッケージベース1の上部中央には、第1のペレット2
が、たとえば、樹脂や低融点金属およびそれらの合金な
どからなる接合材層3を介して固着されている。
パッケージベース1において第1のペレット2を取り
囲む領域には、個々の入出力ピン1aに個別に接続された
複数の配線構造1bが形成されている。
この配線構造1bは、たとえば高融点金属のペーストを
スクリーン印刷した後に焼成したり、金属箔をフォトリ
ソグラフィによって所定のパターンにすることにより形
成されている。
第1のペレット2は、たとえばシリコンなどの半導体
で構成されており、その内部には、フォトリソグラフィ
などによって形成された図示しないトランジスタなどの
能動素子などを組み合わせることによって図示しない論
理集積回路などが形成されている。
さらに、第1のペレット2の上面の周辺部には、内部
に形成された図示しないトランジスタなどの能動素子か
らなる論理集積回路と外部との入出力信号の授受を行う
ための複数の入出力電極2aが配設されており、各々の入
出力電極2aは、たとえば金属などの導体からなる複数の
ボンディング・ワイヤ4を介してパッケージベース1の
複数の配線構造1bに、すなわち入出力ピン1aに電気的に
接続されている。
この場合、第1のペレット1の上面には、複数の前記
入出力2aの各々に接続され同電位にされた図示しない複
数の接続電極が設けられ、この接続電極の各々には、複
数の導体バンプ5が必要に応じて突設されており、対向
面に図示しない接続電極が形成された第2のペレット6
が、当該導体バンプ5を介して、いわゆるフリップ・チ
ップ・ボンディングによって搭載されている。
この第2のペレット6は、たとえば第1のペレット2
と同系の物質であるシリコンなどで構成されているとと
もに、その一側面には、前記の図示しない接続電極に接
続され、たとえば、厚膜または薄膜技術などによって形
成された、厚膜抵抗素子,厚膜容量素子,薄膜抵抗素
子,薄膜容量素子などからなる受動素子6aが配設されて
おり、必要に応じて設けられた前記バンプ5を介して、
任意の入出力電極2aに接続されている。
また、厚膜抵抗素子,厚膜容量素子,薄膜抵抗素子,
薄膜容量素子などからなる受動素子6aは、第2のペレッ
トが第1のペレット2にボンディングされる前に、レー
ザ・トリミングなどによって抵抗値や容量値などが所望
の値に適宜調整されるものである。
そして、この第2のペレット6に形成され、第1のペ
レット2の複数の入出力電極2aに必要に応じて接続され
る受動素子6によって、第2のペレット2に接続される
ボンディング・ワイヤ4,配線構造1b,入出力ピン1aなど
の信号伝送路におけるインピーダンスが適宜調整され、
たとえば、入出力ピン1aを介して図示しない実装基板に
装着される際のインピーダンス整合が実現されるもので
ある。
さらに、第2のペレット6および第1のペレット2の
周囲には、当該第2のペレット6と第1のペレット23と
の対向部の空間に充満されるとともに、ボンディング・
ワイヤ4などを包囲するように樹脂7が被着されてい
る。
また、パッケージベース1には、該パッケージベース
1に搭載された第1のペレット2および第2のペレット
6などを外部から遮断して収容するキャップ8が、たと
えば低融点ガラス、低融点金属およびその合金、樹脂な
どの封止材9を介して封着され、パッケージベース1と
ともにいわゆるピン・グリッド・アレイ型のパッケージ
を構成している。
ここで、本実施例の半導体装置では、第1のペレット
2に形成された図示しないトランジスタなどの能動素子
からなる論理集積回路などと外部とのインピーダンス整
合をとるための受動素子6aが、当該第1のペレット2に
搭載された第2のペレット6に形成されているので、た
とえば、実装時に、パッケージベース1およびキャップ
8などで構成されるパッケージの外部に個別に終端抵抗
などの受動素子を配置する場合に比較して、実装基板を
占有する面積を大幅に低減することができ、実装密度を
向上させることができる。
また、第1のペレット2に形成された図示しない能動
素子の入出力電極2aと、第2のペレット6に形成された
能動素子6aとが極めて近い位置にあるため、従来では回
避できなかった、両者の間に介在するポンディング・ワ
イヤや外部接続端子などに起因するインピーダンスのば
らつきも改善され、能動素子6aによる第1のペレット2
に形成された図示しないい能動素子の外部とのインピー
ダンス整合の実現を効果的に行うことができる。
さらに、第1のペレット2と第2のペレット6とが、
たとえばシリコン半導体などの同系の物質で構成されて
いるので、両者の熱膨張率の差異に起因して導体バンプ
5の接合部などに作用する熱応力を低減することがで
き、半導体装置の動作の信頼性を向上させることができ
る。
また、第1のペレット2と第2のペレット6との間に
樹脂7が充満されていることにより、導体バンプ5およ
び接続電極の耐蝕性が向上し、半導体装置の動作の信頼
性を向上させることができる。
このように本実施例においては以下の効果を得ること
ができる。
(1).論理集積回路などを構成するトランジスタなど
の能動素子が形成された第1のペレット2の上に、当該
能動素子と外部とのインピーダンス整合をとるための受
動素子6aが形成された第2のペレット6をフリップ・チ
ップ・ボンディングによって搭載した構造であるため、
たとえば、実装時に、パッケージベース1およびキャッ
プ8などで構成されるパッケージの外部に個別に抵抗な
どの受動素子を配置する場合に比較して、実装基板を占
有する面積を大幅に低減することができ、実装密度を向
上させることができる。
また、第1のペレット2に形成された能動素子の入出
力電極2aと、第2のペレット6に形成された受動素子6a
とが極めて近いため、従来では回避できなかった、両者
の間に介在するポンディング・ワイヤや外部接続端子な
どに起因するインピーダンスのばらつきも改善され、受
動素子6aによる第1のペレット2に形成された図示しな
い能動素子の外部とのインピーダンス整合の実現を効果
的に行うことができる。
(2).第1のペレット2とこの第1のペレット2にフ
リップ・チップ・ボンディングされる第2のペレット6
とを同系の物質で構成することにより、両者の熱膨張率
の差異に起因して導体バンプ5の接合部などに作用する
熱応力を低減することができ、導体バンプ5の不時の剥
離などが回避され、半導体装置の動作の信頼性を向上さ
せることができる。
(3).第1のペレット2と第2のペレット6との間に
樹脂7が充満されていることにより、導体バンプ56およ
び接続電極の耐腐蝕性が向上し、半導体装置の動作の信
頼性を向上させることができる。
(4).前記(1)〜(3)の結果、極めて高速な動作
を行う論理集積回路などからなる半導体装置における生
産性が向上する。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
たとえば、第2のペレットの材質としては、シリコン
などに限らず、セラミックス,サファイアなどいかなる
ものであってもよい。
また、封止形態としては、実施例のようなピン・グリ
ッド・アレイなどに限らず、フラット・パッケージ,デ
ユアル・イン・ライン・パッケージなどいかなる封止形
態であってもよいことは言うまでもない。
さらに、第1のペレットの入出力電極とパンケージ・
ベースとを接続する方式としては、ポンディング・ワイ
ヤを用いるワイヤ・ボンディング方式に限らず、第1の
ペレットをパッケージベースにフリップチップボンディ
ングしてもよく、さらにTABリードなどによるテープ・
オートメイテド・ボンディングなどいかなる方式であっ
てもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である能動素子と外部と
のインピーダンス整合をとるための受動素子の実装技術
に要した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、一般の半導体装置の実装技術に広く適用で
きる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
すなわち、能動素子が形成された第1のペレットの上
に受動素子が形成された第2のペレットを搭載したの
で、たとえば、終端抵抗などの受動素子が形成された第
2のペレットが、能動素子が形成された第1のペレット
の上に配置され全体の投影面積が大幅に減少するので、
従来のように外部に終端抵抗を個別に設ける場合に比較
して、実装に要する面積が低減され、能動素子が形成さ
れた第1のペレットなどからなる半導体装置の実装密度
を向上させることができる。
また、終端抵抗などの受動素子が形成された第2のペ
レットと能動素子が形成された第1のペレットとの距離
が近いので、両者の間に介在する信号伝送路などにおけ
る特性のばらつきの影響が最小限に押えられ、終端抵抗
などの受動素子が形成された第2のペレットによる、能
動素子が形成された第1のペレットと外部とのインピー
ダンス整合を効果的に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例である半導体装置の断面図
である。 1……パッケージベース、1a……入出力ピン、1b……配
線構造、2……第1のペレット、2a……入出力電極、3
……接合材層、4……ポンディング・ワイヤ、5……導
体バンプ、6……第2のペレット、6a……受動素子、7
……樹脂、8……キャップ、9……封着材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤崎 博 東京都小平市上水本町1448番地 日立超 エル・エス・アイエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 樫村 弘信 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 大塚 寛治 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 審査官 中澤 登 (56)参考文献 特開 昭62−172785(JP,A) 特開 昭59−52859(JP,A) 特開 昭60−202983(JP,A) 特開 昭61−208257(JP,A) 特開 平1−228202(JP,A) 実開 昭58−51527(JP,U)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】能動素子が形成された第1のペレットの上
    に受動素子が形成された第2のペレットを搭載したこと
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記第2のペレットは、前記第1のペレッ
    トの側に突設された複数の導体バンプを介して、当該第
    1のペレットにフリップ・チップ・ボンディングされて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項3】前記第2のペレットに形成された受動素子
    は、該ペレットの一側面に形成された薄膜素子または厚
    膜素子からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記第1のペレットと第2のペレットは同
    系の物質からなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置
  5. 【請求項5】前記導体バンプは、前記第1のペレットに
    設けられ、前記能動素子と外部とを接続する入出力電極
    と同電位にされていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置
  6. 【請求項6】前記第1のペレットと第2のペレットとの
    接続部および該第1のペレットにおける前記入出力電極
    が樹脂によって包囲されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】前記第2のペレットの受動素子により、前
    記第1のペレットと外部とにおけるインピーダンス整合
    が行われることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置。
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