JP2890269B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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    • H01L2924/11Device type
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    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路技術さ
らには電源パッドのレイアウトおよびボンディング方式
に適用して特に有効な技術に関し、例えばLOC(リー
ド・オン・チップ)リードフレームを用いたMOSLS
Iチップの実装に利用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、LSIへの電源電圧の供給は、半
導体チップ上に設けた電源パッドとリード端子とをボン
ディングワイヤによって1:1で接続することで行なっ
ていた。一方、近年、LOCリードフレーム構造のLS
Iチップ実装技術が提案されている。このLOCリード
フレーム構造は図9に示すようにリードフレーム1と半
導体チップ2とを絶縁性の両面接着テープ3によって結
合して樹脂もしくはセラミック製パッケージ4で封止し
たもので、半導体チップ2の中央にボンディングパッド
2aを設け、チップ中央まで延設された各リード端子1
aの端部にボンディングワイヤ5で接続することができ
るため、従来のチップ周辺で外側のリード端子との間で
ワイヤボンディングする方式に比べてパッケージの小型
化を図ることができるという利点を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、ダイ
ナミック型RAMのような論理集積回路にあっては、ボ
ードに実装された状態で複数の出力バッファが同時に動
作すると電源ノイズが発生して入力バッファが誤動作し
たり、内部回路が動作して電源ラインに大きな電流が流
れると、ボード上の配線のインダクタンス成分によって
電源電圧が変動して入力バッファにおけるスレッショー
ルド電圧が変化して入力信号に対するノイズマージン
(特にグランド側)が低下するという問題点があること
が、本発明者によって明らかにされた。そこで、半導体
装置の実装技術に上記LOCリードフレーム構造を適用
してリードフレームには長手方向に沿って共通のリード
端子(図7符号1b参照)を延設するとともに、半導体
チップ上には電源パッドを複数に分割して設け、上記共
通リード端子(以下、バスバーと称する)に上記複数の
電源パッドをボンディングワイヤで接続する方式を考え
た。これにより、チップ上でアルミ配線により電源ライ
ンを引き回す場合に比べてインピーダンスを下げること
ができ、電源ノイズマージンをある程度大きくすること
ができる。しかしながら、半導体装置の実装に単にLO
Cリードフレーム構造を適用したのみでは、入力バッフ
ァにおけるノイズマージンを実用的な範囲まで充分に向
上させることができないことが分かった。
【0004】本発明の目的は、ボード上に実装された半
導体集積回路の入力バッファの電源ノイズによる誤動作
を防止し、かつ入力信号に対するノイズマージンを実用
的な範囲まで向上させることにある。本発明の他の目的
は、半導体集積回路の電源ピンに対する静電破壊耐圧を
向上させることにある。この発明の前記ならびにそのほ
かの目的と新規な特徴については、本明細書の記述およ
び添附図面から明らかになるであろう。
【0005】
【課題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説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、半導体装置の実装に上記LOC
リードフレーム構造を適用し、リードフレームには長手
方向に沿って共通のバスバーを配設して両端のリード端
子に結合するとともに、電源パッドを複数に分割して半
導体チップ上に設け、このうち入力バッファ回路用の電
源パッドは上記バスバーの最もリード端子に近い側に配
置してボンディングワイヤでバスバーに接続するように
したものである。また、上記電源パッドのうち入力バッ
ファ回路用のVccパッドとVssパッドを隣接して配
設し、両パッド間の半導体チップ表面に静電保護回路を
形成するようにしたものである。
【0006】
【作用】上記した手段によれば、他の内部回路に比べ入
力バッファ回路用の電源パッドが最も電位の安定したリ
ード端子に近い部位に接続されるため、内部回路が動作
して電源用バスバーに電流が流れても入力バッファ回路
の電源電圧の変動が小さくなり、電源ノイズによる誤動
作を防止できるとともに、入力バッファ回路の論理スレ
ッショールド電圧の変化を少なくして入力信号に対する
ノイズマージンの向上を図るという上記第1の目的を達
成することができる。また、電源端子の静電保護回路を
最もリード端子に近い入力バッファ回路用のVccパッ
ドとVssパッドとの間に配設しているので、電源端子
に印加されたサージ電圧をリード端子の近くで緩和して
内部回路に印加されるのを防止して静電破壊耐圧を向上
させるという上記第2の目的を達成することができる。
【0007】
【実施例】図1には、本発明の第1の実施例が示されて
いる。図1において、1aおよび11a,11bはリー
ドフレームに形成されたリード端子、2は半導体チッ
プ、4はパッケージである。この実施例では両端のリー
ド端子11aが電源端子(Vcc端子とVss端子)と
され、この電源端子11a間および11b間に一対のバ
スバー1bがそれぞれチップの長手方向に沿って形成さ
れ、両端のリード端子11aに結合されている。また、
半導体チップ2の表面には上記バスバー1bに沿って複
数の電源パッド2aが配設され、各々ボンディングワイ
ヤ5によって共通のバスバー1bに接続されている。上
記電源パッド2aのうち両端のリード端子11aに最も
近い側の電源パッドは入力バッファ回路用の電源電圧端
子で、他の電源パッドは内部回路用の電源電圧端子とさ
れている。なお、出力バッファ回路用の電源パッドはバ
スバー1bの中央側に接続するのが、出力バッファ回路
で発生した電源ノイズを入力バッファ回路に伝えにくく
する上で望ましい。
【0008】図2には図1に示されているVss側バス
バー1bとチップ2上の回路および入力信号Vinを外
部から供給する他のLSIのドライバ9の等価回路が示
されている。図2において、6および7は半導体チップ
2上に形成された入力バッファ回路および内部回路、8
はボード上のVssラインである。また、Rはバスバー
1bの寄生抵抗である。図2を用いて本実施例の動作原
理を説明すると、本実施例では入力バッファ回路用電源
パッド2aがバスバー1bの電源ピンの一番近くに接続
されているため、内部回路7が動作してバスバー1bに
電流が流れ、寄生抵抗Rによって電源電圧Vssが変動
してもその変動量が最も小さい。従って、入力バッファ
回路6は他の内部回路の動作電流に伴う電源ノイズの影
響を受けにくい。また、入力バッファ回路6が例えばC
−MOSインバータで構成されているような場合、入力
バッファ回路の論理スレッショールド電圧は接地電位V
ssを基準に規定されるが、入力バッファ回路用電源パ
ッド2aがバスバー1bの電源ピンに一番近くに接続さ
れているため、入力バッファ回路の接地電位はボード上
の接地電位に最も近いことになる。そのため、入力信号
Vinを供給するドライバの接地電位との差が小さくな
って、入力バッファ回路のノイズマージンが向上され
る。
【0009】図3には、本発明の第2の実施例が示され
ている。この実施例では、両端のリード端子11aに最
も近い側に配置された入力バッファ回路用の電源パッド
2a,2a間に静電保護回路9が形成されている。この
ようにリード端子11aに最も近い側に静電保護回路9
を置くことによって、電源端子に高いサージ電圧が印加
されたとしても静電保護回路9により他方の電源端子へ
電流を流してサージ電圧を緩和し、内部回路に高い電圧
が印加されるのを回避して内部回路を構成する素子の静
電破壊を防止することができる。上記静電保護回路9
は、図4に示すようにバスバー1bに沿って複数個形成
してそれぞれバスバー1b間に接続するようにしてもよ
い。これにより、バスバーの入り口の静電保護回路9で
吸収しきれなかったサージ電圧を他の静電保護回路9で
緩和して内部回路の静電破壊をさらに効果的に防止する
ことができる。
【0010】図5は上記静電保護回路9の一実施例のチ
ップ断面図を、また図6はその平面図を示す。この実施
例では、電源パッド2a間の半導体チップ2の表面に基
板(p型)と異なる導電型(n型)の拡散層21,22
を形成して、各拡散層21,22をアルミ配線等により
Vss端子およびVcc端子に接続させる。これによ
り、Vss−Vcc端子間にラテラルバイポーラ・トラ
ンジスタTrが介在され、例えばVcc端子に高いサー
ジ電圧が印加されたときに保護用トランジスタTrに電
流が流れてサージ電圧を緩和させることができる。各n
型拡散層21,22は図5に示すように櫛形状に形成し
て互いに噛み合うように配置しておくことによって、よ
り多くの電流が流れやすくしてサージ電圧の緩和能力を
高めるとよい。なお、図6において、23a,23bは
電源パッド2a,2aとn型拡散層21,22とを接続
するためのアルミ配線層、24はアルミ配線層23とn
型拡散層21,22とを接触させるコンタクトホールで
ある。
【0011】図7は上記静電保護回路9の他の実施例、
図8はその拡大平面図を示すものである。この実施例で
は、図5に示されているn型拡散層21,22を、電源
パッド2aおよび入出力パッド2bの周囲を囲むように
配置して、静電保護機能の他にダイナミック型メモリL
SIにおけるガードリング領域としての機能をも持たせ
るようにしたものである。すなわち、電源パッド2aに
負のサージ電圧が印加されたときp型基板からn型拡散
層21,22に向かって電流が流れ、電子(マイノリテ
ィキャリア)が発生したとしてもそれをガードリングで
吸収することで、マイノリティキャリアがメモリアレイ
部に到達して記憶情報が破壊されるのを防止することが
できる。しかも、静電保護回路9の拡散層とガードリン
グ領域とを共用させることでことにより、集積度を高め
ることができる。この実施例では2層目のアルミ層から
なる電源パッド2aに対し、1層目のアルミ層からなる
配線層23a,23bを保護回路の拡散層21,22に
沿ってその上方に形成してコンタクトホール24にて接
続させるようにすると良い。パッド2aと配線層23
a,23bはスルーホール25により配線させる。ま
た、バスバー1bと電源パッド2aとの間を接続するの
みならずバスバー1bと上記アルミ配線層23a,23
bとをボンディングワイヤで接続するようにすると良
い。このようにすることによって、サージ電圧が電源端
子に印加されたときバスバー間に、より電流を流しやす
くして静電破壊耐圧を高めるとともに、サージ電流が流
れたときの保護素子(pn接合)自身の破壊を防止する
ことができる。
【0012】以上説明したように、上記実施例は、半導
体装置の実装にLOCリードフレーム構造を適用し、リ
ードフレームには長手方向に沿って共通のバスバーを配
設して両端のリード端子に結合するとともに、電源パッ
ドを複数に分割して半導体チップ上に設け、このうち入
力バッファ回路用の電源パッドは上記バスバーの最もリ
ード端子に近い側に配置してボンディングワイヤでバス
バーに接続するようにしたもので、上記電源パッドのう
ち入力バッファ回路用のVccパッドとVssパッドを
隣接して配設し、両パッド間の半導体チップ表面に静電
保護回路を形成するようにしたので、他の内部回路に比
べ入力バッファ回路用の電源パッドが最も電位の安定し
たリード端子に近い部位に接続されるため、内部回路が
動作して電源用バスバーに電流が流れても入力バッファ
回路の電源電圧の変動が小さくなり、電源ノイズによる
誤動作を防止できるとともに、入力バッファ回路の論理
スレッショールド電圧の変化を少なくして入力信号に対
するノイズマージンを向上させることができるという効
果がある。また、電源端子の静電保護回路を最もリード
端子に近い入力バッファ回路用のVccパッドとVss
パッドとの間に配設しているので、電源端子に印加され
たサージ電圧をリード端子の近くで緩和して内部回路に
印加されるのを防止して静電破壊耐圧を向上させること
ができるという効果がある。
【0013】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、本発明は上記実施例に
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。例えば、上
記実施例では入力バッファ回路の電源パッドに適用した
場合について説明したが、バイポーラLSIにおける基
準電圧供給用のパッドに適用することができる。以上の
説明では一例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ダイナミック型RAMに
適用した場合について説明したが、この発明はそれに限
定されるものでなく、半導体集積回路一般に利用するこ
とができる。
【0014】
【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
のとおりである。すなわち、入力バッファ回路の電源ノ
イズによる誤動作を防止し、入力バッファ回路の論理ス
レッショールド電圧の変化を少なくして入力信号に対す
るノイズマージンを向上させることができるとともに、
電源端子の静電破壊耐圧を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の一実施例を示す平面
図である。
【図2】図1の実施例の等価回路を示す説明図である。
【図3】本発明に係る半導体装置の第2の実施例を示す
平面図である。
【図4】第2の実施例の変形例を示す平面図である。
【図5】静電保護回路の一実施例を示すチップ断面図で
ある。
【図6】図5の実施例の平面図である。
【図7】本発明に係る半導体装置の第3の実施例を示す
平面図である。
【図8】図7の実施例の要部の拡大平面図である。
【図9】従来のLOCリードフレーム構造の半導体装置
の一例を示す一部断面斜視図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 半導体チップ 3 接合層(両面接着テープ) 4 パッケージ 5 ボンディングワイヤ 1a 外部リード端子 1b 共通リード端子(バスバー) 2a ボンディングパッド

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リード端子と半導体チップとが絶縁性の
    接合層によって結合されパッケージ内に封止されてなる
    半導体装置において、パッケージ内には上記リード端子
    と直交する方向に沿って共通のリード端子が配設されて
    上記リード端子のいずれかに結合されているとともに、
    電源パッドが少なくとも入力バッファ回路用とその他の
    回路用とに分割されて半導体チップ上に設けられ、この
    うち入力バッファ回路用の電源パッドは上記共通リード
    端子の最もリード端子との結合部に近い部位に配置され
    ボンディングワイヤによって共通リード端子に接続され
    ていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記入力バッファ回路用の電源パッド近
    傍の半導体チップ表面には静電保護回路が設けられてい
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 上記静電保護回路が半導体チップとその
    チップの表面に形成された拡散層とからなるpn接合部
    を含む場合において、上記拡散層は、半導体チップ上の
    ボンディングパッド群を囲むように形成されていること
    を特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
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