JP4363227B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置に係り、詳しくは、パワー素子とそのパワー素子を駆動するための駆動回路とが集積化された半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a power element and a drive circuit for driving the power element are integrated.
従来より、コアと周辺機能回路とを同一基板上に搭載した半導体集積回路装置において、コアの周囲にパッドを配列したブロックを設け、このブロックと周辺機能回路を有するブロックとの間に、ブロック間の接続配線のみ横切り各ブロックの機能を損なわないでチップ切断が可能なダイシング領域を設ける技術が開示されている(特許文献1参照)。 Conventionally, in a semiconductor integrated circuit device in which a core and a peripheral function circuit are mounted on the same substrate, a block in which pads are arranged around the core is provided, and a block between the block and the block having the peripheral function circuit is provided between the blocks. A technique is disclosed in which a dicing region is provided that can cut a chip without impairing the function of each block by crossing only the connection wiring (see Patent Document 1).
この特許文献1の技術によれば、基本構造の半導体チップから別仕様の品種を製作する場合、予め1セットのマスクを用いてブロックに別れた半導体集積回路装置を形成し、ウエハプロセスにて半導体チップに設けられたダイシング領域を切断して不要な周辺機能回路を削除することで、切断工程のみにて別仕様の品種展開を行うことができる。
近年、パワー素子(出力トランジスタ)とそのパワー素子の駆動回路とが1つの半導体チップ上に集積化された半導体装置(パワーモノリシックIC)が広く利用されており、この半導体装置は各種電動アクチュエータ(例えば、スピーカ、電動モータ、各種ソレノイドなど)を駆動するために使用されている。 In recent years, a semiconductor device (power monolithic IC) in which a power element (output transistor) and a drive circuit for the power element are integrated on a single semiconductor chip has been widely used. , Speakers, electric motors, various solenoids, etc.).
この半導体装置は、従来、1つの半導体チップに1個のパワー素子が搭載されて1チャネルの出力を得られる単チャネル構成(単機能構成)が一般的であった。
しかし、近年、1つの半導体チップに2個以上の複数個のパワー素子が搭載されて複数チャネルの出力を得られる多チャネル構成(多機能構成)の半導体装置が要求されている。
Conventionally, this semiconductor device generally has a single channel configuration (single function configuration) in which one power element is mounted on one semiconductor chip and one channel output can be obtained.
However, in recent years, there has been a demand for a semiconductor device having a multi-channel configuration (multi-functional configuration) in which two or more power elements are mounted on one semiconductor chip to obtain a multi-channel output.
図4(A)は、半導体ウェハ(半導体基板)WF上に形成された従来の単チャネル構成半導体チップ51の配置例を示す要部概略平面図である。図4(B)は、半導体ウェハWFからダイシングによって切り出された1つの単チャネル構成半導体チップ51を示す概略平面図である。
FIG. 4A is a main part schematic plan view showing an arrangement example of a conventional single-channel
円盤状の半導体ウェハWFの平面上には、同一の単チャネル構成半導体チップ51が縦横方向に碁盤目状に複数個並べられて配置されている。各半導体チップ51の間には、半導体ウェハWFから各半導体チップ51をダイシングによって切り出すためのダイシングライン(ダイシング領域)DLが設定されている。
つまり、半導体ウェハWF平面は互いに直交する縦横方向に格子状に配置された各ダイシングラインDLによって升目状に分割され、その分割された半導体ウェハWFの矩形状の升目の1つずつが単チャネル構成半導体チップ51となる。
On the plane of the disk-shaped semiconductor wafer WF, a plurality of identical single-channel
In other words, the plane of the semiconductor wafer WF is divided into grids by dicing lines DL arranged in a grid pattern in the vertical and horizontal directions orthogonal to each other, and each of the rectangular grids of the divided semiconductor wafer WF has a single channel configuration. The
単チャネル構成半導体チップ51上には、1個のパワー素子PEと、そのパワー素子PEを駆動するための駆動回路DCと、複数個の電極パッド(ボンディングパッド)PDとが集積化されている。
そして、単チャネル構成半導体チップ51は、1つのパワーモノリシックIC(Integrated Circuit)を構成している。
On the single-
The single
パワー素子PEは、電力増幅を行う各種能動素子(例えば、バイポーラトランジスタ、JFET、MOSFET、サイリスタなど)である。
各電極パッドPDは、単チャネル構成半導体チップ51上に形成された導電膜による配線層(図示略)によってパワー素子PEまたは駆動回路DCに接続されると共に、単チャネル構成半導体チップ51がマウンティングされたリードフレーム(図示略)にボンディングワイヤ(図示略)によってワイヤボンディングされている。尚、電極パッドPDは各種用途用(例えば、電源供給用、グランド用、入力信号用、出力信号用など)にそれぞれ設けられている。
The power element PE is various active elements (for example, bipolar transistors, JFETs, MOSFETs, thyristors, etc.) that perform power amplification.
Each electrode pad PD is connected to the power element PE or the drive circuit DC by a wiring layer (not shown) made of a conductive film formed on the single channel
図5(A)は、半導体ウェハWF上に形成された従来の2チャネル構成半導体チップ61の配置例を示す要部概略平面図である。図5(B)は、半導体ウェハWFからダイシングによって切り出された1つの2チャネル構成半導体チップ61を示す概略平面図である。
2チャネル構成半導体チップ61上には、2個のパワー素子PEと、そのパワー素子PEを駆動するための1個の駆動回路DCと、複数個の電極パッドPDとが集積化されている。
FIG. 5A is a main part schematic plan view showing an arrangement example of a conventional two-channel
On the two-
図6(A)は、半導体ウェハWF上に形成された従来の4チャネル構成半導体チップ71の配置例を示す要部概略平面図である。図6(B)は、半導体ウェハWFからダイシングによって切り出された1つの4チャネル構成半導体チップ71を示す概略平面図である。
4チャネル構成半導体チップ61上には、4個のパワー素子PEと、そのパワー素子PEを駆動するための1個の駆動回路DCと、複数個の電極パッドPDとが集積化されている。
FIG. 6A is a main part schematic plan view showing an arrangement example of a conventional 4-channel
On the four-channel
これらの半導体チップ51,61,71を製造するには、まず、各半導体チップ51,61,71の回路構成部材(パワー素子PE、駆動回路DC、配線層、電極パッドPD)に対応する描画パターンが形成されたフォトマスクを用意する。
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、半導体ウェハWF上に塗布したフォトレジスト膜にフォトマスクの描画パターンを転写し、不要なフォトレジスト膜を除去する。
In order to manufacture these
Next, using a photolithography technique, the drawing pattern of the photomask is transferred to the photoresist film applied onto the semiconductor wafer WF, and the unnecessary photoresist film is removed.
そして、フォトマスクの描画パターンが転写されたフォトレジスト膜を保護膜として、エッチング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、PVD(Physical Vapor Deposition)法などの各種半導体装置製造方法を用い、半導体ウェハWF上に不純物を注入したり絶縁膜や配線層などを形成することにより、各半導体チップ51,61,71の回路構成部材を作成する。
Then, using the photoresist film to which the drawing pattern of the photomask is transferred as a protective film, various semiconductor device manufacturing methods such as an etching method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a PVD (Physical Vapor Deposition) method, etc. are used. Circuit components of the
尚、フォトリソグラフィ技術によるフォトマスクの描画パターンの転写工程は、目的の回路構成部材を作成するために何回か繰り返され、その転写工程の度にフォトマスクが交換される。
また、現在、主流のフォトマスクは描画パターンの4倍または5倍の大きさに描かれた拡大マスクになっており、この拡大マスクはレチクルと呼ばれる。
It should be noted that the photomask drawing pattern transfer process by photolithography is repeated several times to create a target circuit component, and the photomask is replaced each time the transfer process is performed.
At present, the mainstream photomask is an enlarged mask drawn four or five times larger than the drawing pattern, and this enlarged mask is called a reticle.
このように、従来の各半導体チップ51,61,71はそれぞれ別個の半導体ウェハWF上に形成される。また、各半導体チップ51,61,71を製造するために使用されるフォトマスクも、各半導体チップ51,61,71毎にそれぞれ別個に用意される。つまり、各半導体チップ51,61,71は全く別々に設計開発されて製造される。
そのため、従来の各半導体チップ51,61,71を製造するには、フォトマスクの製作も含めて、その設計開発に多大な時間と経費を要するという問題があった。
As described above, each of the
Therefore, in order to manufacture each of the
また、各半導体チップ51,61,71の出荷個数(生産個数)が、1枚の半導体ウェハWFから作成可能な個数より少ない場合でも、各半導体チップ51,61,71毎に1枚ずつ半導体ウェハWFを使用するため、半導体ウェハWFが無駄になる分だけ製造コストが増大するという問題があった。つまり、出荷個数の少ない半導体チップ51,61,71については特に製造コストが増大することになる。
例えば、単チャネル構成半導体チップ51の出荷個数が1500個で、1枚の半導体ウェハWFから2000個の半導体チップ51が作成可能な場合には、半導体チップ51が500個余分になるため、その500個分だけ半導体ウェハWFが無駄になる。
Further, even when the shipment number (production number) of each
For example, if the number of single-
ところで、上記各問題を解決するのに前記した特許文献1の技術を利用することはできない。
つまり、特許文献1には、多チャネル構成の半導体装置(1つの半導体チップに2個以上の複数個のパワー素子が搭載されて複数チャネルの出力を得られる半導体装置)についての記載が全くなく、多チャネル構成の半導体装置に適用することについて示唆すらもされていない。
By the way, the technique disclosed in
That is,
特許文献1には、半導体集積回路装置として動作するために最低限の構成要素からなるコアと、そのコアの機能を補助しあるいはコアにない機能を付加する周辺機能回路とが、同一基板上に搭載されていることが記載されているだけである。
そして、特許文献1の技術はコアと周辺機能回路とを切断するものであるため、前記コアをパワー素子PEに当てはめ、前記周辺機能回路を駆動回路DCに当てはめてみたとしても、上記各問題を解決することはできない。
In
And since the technique of
本発明は上記各問題を解決するためになされたものであって、その目的は、パワー素子とそのパワー素子を駆動するための駆動回路とが集積化された半導体装置において、複数個のパワー素子が搭載されて複数チャネルの出力を得られる多チャネル構成の半導体装置を低コストに提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a plurality of power elements in a semiconductor device in which a power element and a drive circuit for driving the power element are integrated. Is to provide a multi-channel semiconductor device that can obtain an output of a plurality of channels at a low cost.
(請求項1:図2(C)に示す4チャネル構成半導体チップ41に該当)
請求項1に記載の発明は、
1個のパワー素子と、そのパワー素子を駆動するための駆動回路とが集積化された基本セルと、
その基本セルが縦横方向に複数個並べて配置された半導体ウェハと、
その半導体ウェハにおける前記各基本セル間に設けられたダイシングラインと
を備えた半導体装置であって、
前記基本セル上で前記パワー素子と前記駆動回路は第1方向に並べて配置され、
前記半導体ウェハ上で前記第1方向に配列された前記各基本セルにて、任意の第1基本セルに隣合う第2基本セルは、当該第1基本セルに対して、当該第2基本セルの中心を回転軸として180゜回転した状態で配置され、
前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウェハから切り離された4個の前記基本セルからなる1つの半導体チップを備え、
前記半導体ウェハ上で前記第1方向に隣合うと共に、当該各基本セル上の前記駆動回路同士が隣合う2個の基本セルを1組とすると、前記4個の基本セルは、前記2個の基本セルを2組備えたことを技術的特徴とする。
( Claim 1 : Corresponding to the 4-
The invention described in
A basic cell in which one power element and a driving circuit for driving the power element are integrated;
A semiconductor wafer in which a plurality of basic cells are arranged in the vertical and horizontal directions;
A dicing line provided between the basic cells in the semiconductor wafer;
A semiconductor device comprising:
The power element and the driving circuit are arranged side by side in the first direction on the basic cell,
In each of the basic cells arranged in the first direction on the semiconductor wafer, a second basic cell adjacent to an arbitrary first basic cell is in relation to the first basic cell with respect to the second basic cell. It is placed in a state rotated 180 ° around the center
Comprising one semiconductor chip consisting of the four basic cells separated from the semiconductor wafer along the dicing line;
When the two basic cells adjacent to each other in the first direction on the semiconductor wafer and the drive circuits on the basic cells are adjacent to each other as a set, the four basic cells are the two basic cells. A technical feature is that two basic cells are provided.
(請求項2:図3(B)に示す2チャネル構成半導体チップ31に該当)
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の半導体装置において、
前記各基本セルには、前記パワー素子または前記駆動回路に接続された複数個の電極パッドが集積化され、
前記各電極パッドの配置箇所および個数は、前記半導体ウェハ上に配置された各基本セルによって異なることを技術的特徴とする。
( Claim 2 : Corresponds to the two-
The invention according to claim 2 is the semiconductor device according to
In each basic cell, a plurality of electrode pads connected to the power element or the driving circuit are integrated,
The technical feature is that the arrangement location and number of the electrode pads differ depending on the basic cells arranged on the semiconductor wafer.
(請求項1)
請求項1の発明において、半導体ウェハからダイシングによって切り出された各基本セルは、1つの機能ブロックと見なせる。そのため、半導体ウェハから切り出す基本セルの個数を所望のチャネル数にすることにより、単チャネル構成、2チャネル構成、4チャネル構成の各半導体チップを自由に選択して製造できる。つまり、切り離すダイシングラインを適宜設定するだけで、1枚の半導体ウェハから任意な個数の各チャネル構成半導体チップ(単チャネル構成半導体チップ、2チャネル構成半導体チップ、4チャネル構成半導体チップ)を混在させて製造できる。
(Claim 1)
In the first aspect of the present invention, each basic cell cut out from a semiconductor wafer by dicing can be regarded as one functional block. Therefore, by setting the number of basic cells cut out from the semiconductor wafer to a desired number of channels, it is possible to freely select and manufacture each semiconductor chip having a single channel configuration, a two channel configuration, and a four channel configuration. In other words, an arbitrary number of channel-configured semiconductor chips (single-channel configured semiconductor chip, 2-channel configured semiconductor chip, 4-channel configured semiconductor chip) can be mixed from a single semiconductor wafer by simply setting dicing lines to be separated. Can be manufactured.
また、各基本セルが配置された半導体ウェハを製造するには、各基本セルの配置に対応したフォトマスクを用意するだけでよく、各チャネル構成半導体チップ毎に別々のフォトマスクを用意する必要はない。つまり、各チャネル構成半導体チップは同時に設計開発され、その製造工程もダイシング工程までは同一であり、ダイシング工程にて各チャネル構成半導体チップの内のどれを製造するかが決定される。
従って、請求項1の発明によれば、従来技術に比べ、フォトマスクの製作も含めて、その設計開発に要する時間と経費を大幅に削減できる。
In addition, in order to manufacture a semiconductor wafer in which each basic cell is arranged, it is only necessary to prepare a photomask corresponding to the arrangement of each basic cell, and it is necessary to prepare a separate photomask for each channel configuration semiconductor chip. Absent. That is, each channel constituent semiconductor chip is designed and developed at the same time, and its manufacturing process is the same up to the dicing process, and it is determined which of the channel constituent semiconductor chips to manufacture in the dicing process.
Therefore, according to the first aspect of the present invention, compared to the prior art, the time and cost required for the design and development including the production of the photomask can be greatly reduced.
また、請求項1の発明では、1枚の半導体ウェハから任意な個数の各チャネル構成半導体チップを混在させて製造できるため、各チャネル構成半導体チップの出荷個数(生産個数)に関係なく、半導体ウェハが無駄にならないことから製造コストを抑制できる。
つまり、1枚の半導体ウェハから所望の個数の2チャネル構成または4チャネル構成半導体チップを作成した後に余った基本セルがある場合には、その余った基本セルを単チャネル構成半導体チップにすればよいため、半導体ウェハが無駄にならない。
According to the first aspect of the present invention, since any number of channel-configured semiconductor chips can be mixed and manufactured from a single semiconductor wafer, the semiconductor wafer can be used regardless of the shipment number (production number) of each channel-configured semiconductor chip. Manufacturing costs can be reduced since waste is not wasted.
In other words, when there is a remaining basic cell after a desired number of 2-channel or 4-channel semiconductor chips are formed from a single semiconductor wafer, the remaining basic cells may be converted into single-channel semiconductor chips. Therefore, the semiconductor wafer is not wasted.
そして、請求項1の発明によれば、4チャネル構成半導体チップを得ることができる。
その4チャネル構成半導体チップでは、4個のパワー素子が半導体チップの四隅部に離れて配置され、各パワー素子の間には4個の駆動回路が縦横方向に2個ずつ並べられて配置される。そのため、各パワー素子の放熱が促進され、各パワー素子の発熱による半導体チップの温度上昇を抑制できる。また、各パワー素子近傍に電極パッドが配置されている場合には、その電極パッドにワイヤボンディングを行う際に、ボンディングワイヤの錯綜を防止可能になり、ワイヤボンディングが容易になる。
According to the first aspect of the invention, a four-channel semiconductor chip can be obtained.
In the four-channel configuration semiconductor chip, four power elements are arranged apart from the four corners of the semiconductor chip, and two drive circuits are arranged two by two in the vertical and horizontal directions between the power elements. . Therefore, the heat dissipation of each power element is promoted, and the temperature rise of the semiconductor chip due to the heat generated by each power element can be suppressed. In addition, when electrode pads are arranged in the vicinity of each power element, it is possible to prevent the bonding wires from becoming complicated when wire bonding is performed on the electrode pads, and wire bonding is facilitated.
(請求項2)
請求項2の発明によれば、各電極パッドの配置箇所および個数を各基本セルによって異ならせることが可能になるため、電極パッドの用途に応じて1つの半導体チップ内で電極パッドを共用化できる。
例えば、1つの半導体チップに電源供給用の電極パッドとグランド用の電極パッドとを1組だけ設け、その半導体チップを構成する各基本セルで当該電極パッドを共用化してもよい。
( Claim 2 )
According to the second aspect of the present invention, it is possible to make the arrangement location and number of each electrode pad different for each basic cell, so that the electrode pad can be shared in one semiconductor chip according to the use of the electrode pad. .
For example, only one set of power supply electrode pads and ground electrode pads may be provided on one semiconductor chip, and the electrode pads may be shared by the basic cells constituting the semiconductor chip.
これは、各電極パッドは、基本セル上に形成された最上位層の配線層によって構成されるため、各電極パッドに対応する描画パターンが形成されたフォトマスクを交換するだけで、各電極パッドの配置箇所および個数を容易に変更できるからである。
そして、パワー素子および駆動回路の配置箇所を変更するのに比べて、各電極パッドの配置箇所および個数を変更するのは容易であり、その変更による製造コストの増加はほとんど無いため、請求項1の発明の前記効果が阻害されることはない。
This is because each electrode pad is composed of the uppermost wiring layer formed on the basic cell, so that each electrode pad can be replaced by simply replacing the photomask on which a drawing pattern corresponding to each electrode pad is formed. This is because the arrangement location and number of the can be easily changed.
Since in comparison to change the arrangement position of the power device and the drive circuit, is easy to change the arrangement position and the number of the electrode pads, there is almost no increase in manufacturing cost due to the change, according to
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、従来技術と同一構成部材については符号を等しくしてある。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the same constituent members as those in the prior art are denoted by the same reference numerals.
図1は、半導体ウェハ(半導体基板)WF上に形成された本実施形態の基本セル11の配置例を示す要部概略平面図である。尚、図面および以下の説明では、各基本セル11を区別するため符号「11」の末尾に符号「a」〜「h」を付してある。
FIG. 1 is a main part schematic plan view showing an arrangement example of the
円盤状の半導体ウェハWFの平面上には、同一の基本セル11(11a〜11h)が縦横方向に碁盤目状に複数個並べられて配置されている。各基本セル11の間には、半導体ウェハWFから所望の基本セル11をダイシングによって切り出すための仮のダイシングライン(ダイシング領域)DLtが設定されている。
つまり、半導体ウェハWF平面は互いに直交する縦横方向に格子状に配置された各ダイシングラインDLtによって升目状に分割され、その分割された半導体ウェハWFの矩形状の升目の1つずつが基本セル11となる。
On the plane of the disk-shaped semiconductor wafer WF, a plurality of the same basic cells 11 (11a to 11h) are arranged in a grid pattern in the vertical and horizontal directions. A temporary dicing line (dicing area) DLt for cutting out a desired
That is, the plane of the semiconductor wafer WF is divided into grids by dicing lines DLt arranged in a grid pattern in the vertical and horizontal directions orthogonal to each other, and each of the rectangular grids of the divided semiconductor wafer WF is a
基本セル11上には、1個のパワー素子PEと、そのパワー素子PEを駆動するための駆動回路DCと、複数個の電極パッド(ボンディングパッド)PDとが集積化されている。そして、基本セル11は、1つのパワーモノリシックICを構成している。
On the
基本セル11上でパワー素子PEと駆動回路DCは、基本セル11の長手方向(図1に示す横方向)に並べて配置されている。
そして、半導体ウェハWF上で図1に示す横方向(第1方向)に配列された各基本セル11にて、任意の基本セル(第1基本セル)11に隣合う基本セル(第2基本セル)11は、当該任意の基本セル(第1基本セル)11に対して、当該隣合う基本セル(第2基本セル)11の中心を回転軸として180゜回転した状態で配置されている。
On the
Then, in each
つまり、図1に示す横方向(第1方向)に配列された各基本セル11e〜11hにおいて、第1基本セル11bに隣合う第2基本セル11a,11cは、第1基本セル11bに対して、第2基本セル11a,11cの中心を回転軸として180゜回転した状態で配置されている。また、第1基本セル11cに隣合う第2基本セル11b,11dは、第1基本セル11cに対して、第2基本セル11b,11dの中心を回転軸として180゜回転した状態で配置されている。
That is, in each of the
同様に、図1に示す横方向(第1方向)に配列された各基本セル11a〜11dにおいて、第1基本セル11fに隣合う第2基本セル11e,11gは、第1基本セル11fに対して、第2基本セル11e,11gの中心を回転軸として180゜回転した状態で配置されている。また、第1基本セル11gに隣合う第2基本セル11f,11hは、第1基本セル11gに対して、第2基本セル11f,11hの中心を回転軸として180゜回転した状態で配置されている。
Similarly, in each of the
そのため、本実施形態の半導体ウェハWFの製造に使用されるフォトマスクを作成するには、まず、基本セル11aの回路構成部材(パワー素子PE、駆動回路DC、配線層、電極パッドPD)に対応する描画パターンを作成する。
そして、基本セル11aの描画パターンを180゜回転させて基本セル11bの描画パターンを作成し、各基本セル11a,11bの描画パターンを並べたものを一組とし、その一組分の描画パターンを横方向に並べて横一列分の描画パターンとし、その横一列分の描画パターンを縦方向に並べれば、半導体ウェハWF全体のフォトマスクを作成できる。
Therefore, in order to create a photomask used for manufacturing the semiconductor wafer WF of this embodiment, first, it corresponds to the circuit constituent members (power element PE, drive circuit DC, wiring layer, electrode pad PD) of the
Then, the drawing pattern of the
このように作成したフォトマスクを使用し、従来技術と同様に、フォトリソグラフィ技術を用いてフォトマスクの描画パターンが転写されたフォトレジスト膜を形成し、そのフォトレジスト膜を保護膜として、各種半導体装置製造方法(エッチング法、CVD法、PVD法など)を用れば、各基本セル11(11a〜11h)を作成できる。 Using the photomask created in this way, as in the prior art, a photolithography technique is used to form a photoresist film to which the drawing pattern of the photomask has been transferred, and the photoresist film is used as a protective film for various semiconductors. If an apparatus manufacturing method (such as an etching method, a CVD method, or a PVD method) is used, each basic cell 11 (11a to 11h) can be created.
図2は、半導体ウェハWFから所望の基本セル11をダイシングによって切り出すことで作成される各半導体チップ21,31,41を示す概略平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing the
図2(A)は、半導体ウェハWFから1個の基本セル11aを切り出した例であり、この基本セル11aにより1つの単チャネル構成半導体チップ21が構成される。
そして、単チャネル構成半導体チップ21を製造するには、基本セル11aの外周を囲むダイシングラインDLtに沿って半導体ウェハWFを切断することにより、半導体ウェハWFから基本セル11aを切り離せばよい。
FIG. 2A shows an example in which one
In order to manufacture the single-
図2(B)は、半導体ウェハWFから図示横方向に隣合う2個の基本セル11a,11bを切り出した例であり、これら基本セル11a,11bにより1つの2チャネル構成半導体チップ31が構成される。
つまり、2チャネル構成半導体チップ31上には、2個のパワー素子PEと、そのパワー素子PEを駆動するための2個の駆動回路DCと、複数個の電極パッドPDとが集積化されている。
FIG. 2B shows an example in which two
That is, on the two-channel
2個の基本セル11a,11bは、半導体ウェハWF上で図1に示す横方向(第1方向)に隣合うと共に、各基本セル11a,11b上の駆動回路DC同士が隣合う。
そして、2チャネル構成半導体チップ31を製造するには、各基本セル11a,11bの外周を囲むダイシングラインDLtに沿って半導体ウェハWFを切断すると共に、各基本セル11a,11b間のダイシングラインDLtは残したままにすることにより、半導体ウェハWFから各基本セル11a,11bを切り離せばよい。
The two
In order to manufacture the two-
図2(C)は、半導体ウェハWFから図示横方向および縦方向に隣合う4個の基本セル11a,11b,11e,11fを切り出した例であり、これら基本セル11a,11b,11e,11fにより1つの4チャネル構成半導体チップ41が構成される。
つまり、4チャネル構成半導体チップ41上には、4個のパワー素子PEと、そのパワー素子PEを駆動するための4個の駆動回路DCと、複数個の電極パッドPDとが集積化されている。
尚、4チャネル構成半導体チップ41は、例えば、4個のパワー素子PEが構成するHブリッジ回路によって電動モータなどを駆動制御するために使用される。
FIG. 2C shows an example in which four
That is, on the four-channel
The 4-
2個の基本セル11a,11bと同様に、2個の基本セル11e,11fは、半導体ウェハWF上で図1に示す横方向(第1方向)に隣合うと共に、各基本セル11e,11f上の駆動回路DC同士が隣合う。
ここで、半導体ウェハWF上で図1に示す横方向(第1方向)に隣合うと共に、各基本セル11上の駆動回路DC同士が隣合う2個の基本セル11を1組とする。すると、4個の基本セル11a,11b,11e,11fは、2個の基本セル11a,11bからなる1組と、2個の基本セル11e,11fからなる1組とを合わせた2組の基本セル11からなる。つまり、4個の基本セル11a,11b,11e,11fは、2個の基本セル(11a,11bと11e,11f)を2組備える。
Similar to the two
Here, a set of two
そして、4チャネル構成半導体チップ41を製造するには、各基本セル11a,11b,11e,11fの外周を囲むダイシングラインDLtに沿って半導体ウェハWFを切断すると共に、各基本セル11a,11b,11e,11f間のダイシングラインDLtは残したままにすることにより、半導体ウェハWFから各基本セル11a,11b,11e,11fを切り離せばよい。
In order to manufacture the four-
[実施形態の作用・効果]
以上詳述した本実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
[Operations and effects of the embodiment]
According to the embodiment described above in detail, the following actions and effects can be obtained.
[1]半導体ウェハWFからダイシングによって切り出された各基本セル11は、図4に示す従来技術の単チャネル構成半導体チップ51と同じであり、1つの機能ブロックと見なせる。
そのため、半導体ウェハWFから切り出す基本セル11の個数を所望のチャネル数にすることにより、図2(A)〜図2(C)に示す各半導体チップ21,31,41を自由に選択して製造できる。つまり、切り離すダイシングラインDLtを適宜設定するだけで、1枚の半導体ウェハWFから任意な個数の各半導体チップ21,31,41を混在させて製造できる。
[1] Each
Therefore, by making the number of
また、各基本セル11が配置された半導体ウェハWFを製造するには、図1に示す各基本セル11の配置に対応したフォトマスクを用意するだけでよく、各半導体チップ21,31,41毎に別々のフォトマスクを用意する必要はない。
つまり、各半導体チップ21,31,41は同時に設計開発され、その製造工程もダイシング工程までは同一であり、ダイシング工程にて各半導体チップ21,31,41の内のどれを製造するかが決定される。
In order to manufacture the semiconductor wafer WF in which the
That is, the semiconductor chips 21, 31, 41 are designed and developed at the same time, and the manufacturing process is the same up to the dicing process, and it is determined which of the semiconductor chips 21, 31, 41 is manufactured in the dicing process. Is done.
従って、本実施形態によれば、図4〜図6に示す各半導体チップ51,61,71を製造する従来技術に比べ、フォトマスクの製作も含めて、その設計開発に要する時間と経費を大幅に削減できる。 Therefore, according to the present embodiment, the time and cost required for the design and development including the production of the photomask are greatly increased as compared with the conventional technique for manufacturing the semiconductor chips 51, 61 and 71 shown in FIGS. Can be reduced.
[2]1枚の半導体ウェハWFから任意な個数の各半導体チップ21,31,41を混在させて製造できるため、各半導体チップ21,31,41の出荷個数(生産個数)に関係なく、半導体ウェハWFが無駄にならないことから製造コストを抑制できる。
つまり、1枚の半導体ウェハWFから所望の個数の各半導体チップ31,41を作成した後に余った基本セル11がある場合には、その余った基本セル11を単チャネル構成半導体チップ21にすればよいため、半導体ウェハWFが無駄にならない。
[2] Since any number of
That is, if there is a surplus
[3]2チャネル構成半導体チップ31では、2個のパワー素子PEが半導体チップ31の長手方向(第1方向)の両端部に離れて配置されており、各パワー素子PEの間には2個の駆動回路DCが当該長手方向に並べられて配置されている。
また、4チャネル構成半導体チップ41では、4個のパワー素子PEが半導体チップ41の四隅部に離れて配置されており、各パワー素子PEの間には4個の駆動回路DCが縦横方向に2個ずつ並べられて配置されている。
[3] In the two-channel
Further, in the four-channel
そのため、各パワー素子PEの放熱が促進され、各パワー素子PEの発熱による各半導体チップ31,41の温度上昇を抑制できる。
また、各パワー素子PE近傍の電極パッドPDにワイヤボンディングを行う際に、ボンディングワイヤ(図示略)の錯綜を防止可能になり、ワイヤボンディングが容易になる。
Therefore, the heat dissipation of each power element PE is promoted, and the temperature rise of each
Further, when wire bonding is performed on the electrode pads PD in the vicinity of each power element PE, it is possible to prevent the bonding wires (not shown) from being complicated, and wire bonding is facilitated.
[別の実施形態]
上記実施形態では、図1に示す横方向に隣り合う基本セル11の全ての回路構成部材(パワー素子PE、駆動回路DC、配線層、電極パッドPD)について、基本セル11の中心を回転軸として隣合う一方の基本セル11が180゜回転した状態に配置されている。
しかし、各電極パッドPDの配置箇所および個数については、半導体ウェハWF上に配置された各基本セル11によって異ならせてもよい。
[Another embodiment]
In the embodiment described above, the center of the
However, the arrangement location and the number of electrode pads PD may differ depending on the
これは、各電極パッドPDは、基本セル11上に形成された最上位層の配線層によって構成されるため、各電極パッドPDに対応する描画パターンが形成されたフォトマスクを交換するだけで、各電極パッドPDの配置箇所および個数を容易に変更できるからである。
そして、パワー素子PEおよび駆動回路DCの配置箇所を変更するのに比べて、各電極パッドPDの配置箇所および個数を変更するのは容易であり、その変更による製造コストの増加はほとんど無いため、上記実施形態の効果が阻害されることはない。
This is because each electrode pad PD is constituted by the uppermost wiring layer formed on the
And, compared to changing the placement location of the power element PE and drive circuit DC, it is easy to change the placement location and number of each electrode pad PD, there is almost no increase in manufacturing cost due to the change, The effect of the above embodiment is not hindered.
図3(A)は、図2(B)に示すのと同じ2チャネル構成半導体チップ31を示す概略平面図である。
各基本セル11a,11bにはそれぞれ、電源供給用の電極パッドPDaとグランド用の電極パッドPDbとが設けられている。
そして、基本セル11aの各電極パッドPDa,PDbは、基本セル11a上に形成された導電膜による配線層(図示略)によって基本セル11a上のパワー素子PEおよび駆動回路DCにだけ接続されている。
また、基本セル11bの各電極パッドPDa,PDbは、基本セル11b上に形成された導電膜による配線層(図示略)によって基本セル11b上のパワー素子PEおよび駆動回路DCにだけ接続されている。
FIG. 3A is a schematic plan view showing the same two-channel
Each
The electrode pads PDa and PDb of the
Each electrode pad PDa, PDb of the
図3(B)は、別の実施形態の2チャネル構成半導体チップ31を示す概略平面図である。
基本セル11aには電源供給用の電極パッドPDaとグランド用の電極パッドPDbとが設けられているのに対して、基本セル11bには各電極パッドPDa,PDbが設けられていない。
そして、各電極パッドPDa,PDbは、各基本セル11a,11b上に形成された導電膜による配線層(図示略)によって各基本セル11a,11b上の各パワー素子PEおよび各駆動回路DCに接続されている。
FIG. 3B is a schematic plan view showing a two-channel
The
Each electrode pad PDa, PDb is connected to each power element PE on each
つまり、図3(A)に示す半導体チップ31では、各基本セル11a,11b毎に独立した各電極パッドPDa,PDbが2組設けられている。それに対して、図3(B)に示す半導体チップ31では、各基本セル11a,11bで共用の各電極パッドPDa,PDbが1組だけ設けられている。
That is, in the
尚、図3(B)は2チャネル構成半導体チップ31の例であるが、4チャネル構成半導体チップ41においても、各基本セル11a,11b,11e,11fで共用の各電極パッドPDa,PDbを1組だけ設けるようにしてもよい。
また、電源供給用およびグランド用の電極パッドPDに限らず、その他の用途用(例えば、入力信号用、出力信号用など)の電極パッドPDを複数個の基本セル11で共用化してもよい。
FIG. 3B shows an example of the two-channel
Further, not only the power supply and ground electrode pads PD but also electrode pads PD for other purposes (for example, for input signals and output signals) may be shared by the plurality of
11(11a〜11h)…基本セル
21…単チャネル構成半導体チップ
31…2チャネル構成半導体チップ
41…4チャネル構成半導体チップ
WF…半導体ウェハ
DLt…ダイシングライン
PE…パワー素子
DC…駆動回路
PD,PDa,PDb…電極パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 (11a-11h) ...
WF ... Semiconductor wafer
DLt ... Dicing line
PE ... Power element
DC ... Drive circuit
PD, PDa, PDb ... electrode pads
Claims (2)
その基本セルが縦横方向に複数個並べて配置された半導体ウェハと、
その半導体ウェハにおける前記各基本セル間に設けられたダイシングラインと
を備えた半導体装置であって、
前記基本セル上で前記パワー素子と前記駆動回路は第1方向に並べて配置され、
前記半導体ウェハ上で前記第1方向に配列された前記各基本セルにて、任意の第1基本セルに隣合う第2基本セルは、当該第1基本セルに対して、当該第2基本セルの中心を回転軸として180゜回転した状態で配置され、
前記ダイシングラインに沿って前記半導体ウェハから切り離された4個の前記基本セルからなる1つの半導体チップを備え、
前記半導体ウェハ上で前記第1方向に隣合うと共に、当該各基本セル上の前記駆動回路同士が隣合う2個の基本セルを1組とすると、
前記4個の基本セルは、前記2個の基本セルを2組備えたことを特徴とする半導体装置。 A basic cell in which one power element and a driving circuit for driving the power element are integrated;
A semiconductor wafer in which a plurality of basic cells are arranged in the vertical and horizontal directions;
A semiconductor device comprising a dicing line provided between the basic cells in the semiconductor wafer,
The power element and the driving circuit are arranged side by side in the first direction on the basic cell,
In each of the basic cells arranged in the first direction on the semiconductor wafer, a second basic cell adjacent to an arbitrary first basic cell is in relation to the first basic cell with respect to the second basic cell. are arranged centered in a state of being rotated 180 ° as a rotation axis,
Comprising one semiconductor chip consisting of the four basic cells separated from the semiconductor wafer along the dicing line;
When two basic cells are adjacent to each other in the first direction on the semiconductor wafer and the drive circuits on the basic cells are adjacent to each other,
The four basic cells include two sets of the two basic cells .
前記各基本セルには、前記パワー素子または前記駆動回路に接続された複数個の電極パッドが集積化され、
前記各電極パッドの配置箇所および個数は、前記半導体ウェハ上に配置された各基本セルによって異なることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 ,
In each basic cell, a plurality of electrode pads connected to the power element or the driving circuit are integrated,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the arrangement location and the number of the electrode pads differ depending on the basic cells arranged on the semiconductor wafer.
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