JP4633445B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路に関し、特に半導体素子に重なるように配線を形成する半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit in which wiring is formed so as to overlap a semiconductor element.
Hブリッジ回路は、一般的に4個の出力トランジスタによって構成される。このようなHブリッジ回路が半導体集積回路に集積される場合、半導体基板中に4つの出力トランジスタを形成する。さらに、出力トランジスタの上に絶縁層を設け、絶縁層の上にアルミ配線層を設ける。また、出力トランジスタに備えられたパッド電極は、電源電位やグランド電位などの所定の信号に接続される。(例えば、特許文献1参照。)。
4個の出力トランジスタを一組としたHブリッジ回路は、ひとつのモータを制御したり、ひとつの周波数の信号を検出したりするので、1ch(チャネル)のHブリッジ回路といえる。さらに、車載用のスマートキーレスアンテナのように、複数の周波数の信号を検出する場合には、複数chに対応したHブリッジ回路が必要とされる。そのような場合に、複数chに対応したHブリッジ回路がひとつの半導体集積回路に形成されていれば、車載が容易になり、好ましい。しかし、半導体基板の上に形成された出力トランジスタに対して、アルミ配線層を設けるだけでは、インピーダンスが大きくなってしまうので、所定のスペックを満たせなくなり、その結果、半導体集積回路の動作が不安定になる可能性がある。また、Hブリッジ回路がひとつの半導体集積回路に形成される場合、半導体集積回路のうちの所定の部分に、回路によって発生された熱が集中してしまい、半導体集積回路の動作が不安定になる可能性がある。 An H bridge circuit including a set of four output transistors controls a single motor or detects a signal of a single frequency, and thus can be said to be a 1ch (channel) H bridge circuit. Further, when detecting signals having a plurality of frequencies, such as an in-vehicle smart keyless antenna, an H bridge circuit corresponding to a plurality of channels is required. In such a case, if an H bridge circuit corresponding to a plurality of channels is formed in one semiconductor integrated circuit, it is easy to mount the vehicle, which is preferable. However, simply providing an aluminum wiring layer for the output transistor formed on the semiconductor substrate increases the impedance, so that the specified specifications cannot be satisfied. As a result, the operation of the semiconductor integrated circuit is unstable. There is a possibility. Further, when the H bridge circuit is formed in one semiconductor integrated circuit, heat generated by the circuit is concentrated on a predetermined portion of the semiconductor integrated circuit, and the operation of the semiconductor integrated circuit becomes unstable. there is a possibility.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の出力トランジスタを設置した場合であっても、安定した動作の半導体集積回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that operates stably even when a plurality of output transistors are provided.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の半導体集積回路は、半導体基板の表面に形成されつつ、所定の信号を出力する複数の出力回路であって、かつパワー用あるいはドライバ用の複数の出力回路と、複数の出力回路による信号の出力を制御する制御回路とを備える。複数の出力回路は、半導体基板を構成する辺のうちの対向する2辺付近に離れて形成されているとともに、略対称な配置に形成されており、制御回路は、半導体基板の表面において、対向する2辺付近に離れて形成された複数の出力回路の間に位置するように形成されている。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor integrated circuit according to an aspect of the present invention includes a plurality of output circuits that output a predetermined signal while being formed on a surface of a semiconductor substrate, and that are a plurality of power or driver circuits. Output circuit and a control circuit for controlling the output of signals from the plurality of output circuits. The plurality of output circuits are formed in the vicinity of two opposing sides of the sides constituting the semiconductor substrate and are formed in a substantially symmetrical arrangement, and the control circuit is opposed to the surface of the semiconductor substrate. It is formed so as to be positioned between a plurality of output circuits formed apart in the vicinity of the two sides.
「略対称」とは、線対称や点対称を含み、厳密に対称になっている必要はなく、対応する部分が分かる程度に対称になっていればよい。
この態様によると、半導体基板のうちの対向する2辺付近に、複数の出力回路を離して配置させるので、半導体基板の全体に熱が分散し、その結果、半導体基板の一部分での熱集中を低減できるので、安定した動作の半導体集積回路を提供できる。
“Substantially symmetric” includes line symmetry and point symmetry, and does not need to be strictly symmetric, but may be symmetric so that the corresponding portion can be understood.
According to this aspect, since the plurality of output circuits are arranged apart from each other in the vicinity of two opposite sides of the semiconductor substrate, heat is dispersed throughout the semiconductor substrate, and as a result, heat concentration in a part of the semiconductor substrate is reduced. Therefore, a semiconductor integrated circuit with stable operation can be provided.
複数の出力回路のそれぞれは、複数のトランジスタによって構成されており、本半導体集積回路はさらに、複数のトランジスタのそれぞれに備えられた複数種類の端子のうち、複数のトランジスタ間において互いに共通する端子を接続する第1の配線層と、第1の配線層のうちの少なくともひとつの共通端子を接続する配線の上方に形成され、かつ第1の配線層に接続された第2の配線層とを備えてもよい。この場合、第1の配線層と、第2の配線層を重ねるので、インピーダンスを小さくできる。 Each of the plurality of output circuits includes a plurality of transistors, and the semiconductor integrated circuit further includes a terminal common to the plurality of transistors among a plurality of types of terminals provided in each of the plurality of transistors. A first wiring layer to be connected; and a second wiring layer formed above the wiring for connecting at least one common terminal of the first wiring layers and connected to the first wiring layer. May be. In this case, since the first wiring layer and the second wiring layer are overlapped, the impedance can be reduced.
第1の配線層および第2の配線層とスルーホールを介して接続されるパッドをさらに備えてもよい。パッドは、対向する2辺の外側に向かうようにワイヤを接続してもよい。この場合、ワイヤが接続された位置からそれぞれのトランジスタまでの距離の差が小さくなるので、インピーダンスのばらつきを小さくできる。 You may further provide the pad connected with a 1st wiring layer and a 2nd wiring layer through a through hole. You may connect a wire so that a pad may go to the outer side of 2 sides which oppose. In this case, the difference in distance from the position where the wire is connected to each transistor is reduced, so that variation in impedance can be reduced.
複数の出力回路は、4つのトランジスタを一組として構成されるブリッジ回路を複数含み、それら複数のブリッジ回路が、対向する2辺に沿って配置されていてもよい。この場合、ブリッジ回路に適用できる。また、第2の配線層は、金配線であってもよい。 The plurality of output circuits may include a plurality of bridge circuits configured as a set of four transistors, and the plurality of bridge circuits may be arranged along two opposing sides. In this case, it can be applied to a bridge circuit. The second wiring layer may be a gold wiring.
本発明によれば、複数の出力トランジスタを設置した場合であっても、安定した動作の半導体集積回路を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit that operates stably even when a plurality of output transistors are provided.
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、複数のHブリッジ回路を実装した半導体集積回路に関する。半導体集積回路に複数のHブリッジ回路を集積する場合、複数のHブリッジが局所的に集中して配置されると、熱集中によって半導体集積回路の動作が不安定になるおそれがある。また、複数のHブリッジ回路を集積する場合、アルミニウム配線(以下、「アルミ配線」という)だけではインピーダンスが大きく、所定の仕様に規定された条件を満たせない。さらに、ボンディングワイヤの長さに制限がある場合、トランジスタに電源電圧とグランド電位を直接印加できないので、印加するための配線を半導体集積回路内に設ける必要がある。その際に、Hブリッジ回路の数が多くなれば、配線の短いトランジスタと配線の長いトランジスタが存在し、それらの間でインピーダンスのばらつきが生じる。さらに、Hブリッジ回路において、回路全体のインピーダンスは、インピーダンスの大きいトランジスタの影響を受けるので、前述の場合においても、回路全体のインピーダンスが大きくなる。さらに、Hブリッジ回路の数が多くなれば、半導体集積回路のレイアウトが複雑になる。 Before describing the present invention in detail, an outline will be described. The embodiments of the present invention relate to a semiconductor integrated circuit in which a plurality of H bridge circuits are mounted. When a plurality of H bridge circuits are integrated in a semiconductor integrated circuit, the operation of the semiconductor integrated circuit may become unstable due to heat concentration if the plurality of H bridges are locally concentrated. Further, when a plurality of H bridge circuits are integrated, only an aluminum wiring (hereinafter referred to as “aluminum wiring”) has a large impedance and cannot satisfy a condition defined in a predetermined specification. Further, when the length of the bonding wire is limited, the power supply voltage and the ground potential cannot be directly applied to the transistor. Therefore, it is necessary to provide wiring for applying in the semiconductor integrated circuit. At that time, if the number of H-bridge circuits is increased, there are short-wiring transistors and long-wiring transistors, and impedance variation occurs between them. Further, in the H-bridge circuit, the impedance of the entire circuit is affected by a transistor having a large impedance, so that the impedance of the entire circuit also increases in the above-described case. Furthermore, if the number of H bridge circuits increases, the layout of the semiconductor integrated circuit becomes complicated.
ここでは、Hブリッジ回路を制御するための制御回路を半導体基板の中央部分に配置し、半導体基板のうちで制御回路を挟んだ両側の部分(以下、一方を「第1領域」といい、他方を「第2領域」という)にHブリッジ回路をふたつずつ配置して、4つのHブリッジ回路を設けるものとする。すなわち、半導体基板が長方形の形状を有していれば、長方形の長辺の両端部分に位置する第1領域と第2領域に、Hブリッジ回路をそれぞれ設ける。その結果、4つのHブリッジ回路が半導体基板全体に分散されて配置されるので、熱集中を低減できる。また、ひとつの領域あたりのHブリッジ回路の数が少なくなるので、トランジスタに対する配線の長さの差が小さくなって、インピーダンスのばらつきが小さくなる。また、レイアウトも簡潔になる。さらに、本実施例に係る半導体集積回路は、アルミ配線の上に少なくとも一部が重なるように、別の層にて金配線を設ける。金のインピーダンスは、アルミのインピーダンスよりも小さいので、配線層の増加を抑えつつ、全体のインピーダンスを小さくできる。また、金配線のレイアウトは、アルミ配線のレイアウトと異なるように設計できるので、ここでは、ボンディングワイヤの長さを短くするように、金配線のレイアウトを設計する。 Here, a control circuit for controlling the H-bridge circuit is arranged in the central portion of the semiconductor substrate, and both sides of the semiconductor substrate sandwiching the control circuit (hereinafter, one is referred to as a “first region” and the other is Are referred to as “second region”), and two H bridge circuits are provided to provide four H bridge circuits. That is, if the semiconductor substrate has a rectangular shape, an H bridge circuit is provided in each of the first region and the second region located at both ends of the long side of the rectangle. As a result, the four H bridge circuits are distributed and arranged over the entire semiconductor substrate, so that heat concentration can be reduced. Further, since the number of H bridge circuits per region is reduced, the difference in the length of the wiring with respect to the transistor is reduced, and the variation in impedance is reduced. In addition, the layout is simplified. Furthermore, in the semiconductor integrated circuit according to the present embodiment, the gold wiring is provided in another layer so as to at least partially overlap the aluminum wiring. Since the impedance of gold is smaller than that of aluminum, the overall impedance can be reduced while suppressing an increase in the wiring layer. In addition, since the layout of the gold wiring can be designed to be different from the layout of the aluminum wiring, here, the layout of the gold wiring is designed so as to shorten the length of the bonding wire.
図1(a)−(c)は、本発明の実施例に係る半導体集積回路200の製造工程途中での平面図である。具体的にいえば、半導体集積回路200は、複数の配線層を有しており、図1(a)−(c)では、各配線層における平面図を示した。これらは、図1(a)から(c)の順に、上方になるように配置されているが、このような上下の関係は、便宜的なものであり、例えば上下の関係を反対にしてもよい。図1(a)は、第1のアルミ配線層の平面図を示す。半導体集積回路200は、トランジスタTr1からトランジスタTr16、制御回路10、パッド20からパッド102を含む。なお、各図において、トランジスタTr1からトランジスタTr16を形成するための微細な配線は、省略しており、領域のみを示している。
FIGS. 1A to 1C are plan views in the course of the manufacturing process of the semiconductor integrated
トランジスタTr1からTr4、トランジスタTr5からTr8、トランジスタTr9からトランジスタTr12、トランジスタTr13からTr16は、4つのトランジスタをそれぞれ一組にしてHブリッジ回路を構成している。すなわち、半導体集積回路200は、4つのHブリッジ回路を含み、これらを前から順に、第1Hブリッジ回路、第2Hブリッジ回路、第3Hブリッジ回路、第4Hブリッジ回路というものとする。トランジスタTr1からトランジスタTr16は、図示しない半導体基板の表面に形成されている。また、トランジスタTr1からトランジスタTr16は、所定の信号を出力する。さらに、制御回路10は、トランジスタTr1からトランジスタTr16による信号の出力を制御する。
The transistors Tr1 to Tr4, the transistors Tr5 to Tr8, the transistors Tr9 to Tr12, and the transistors Tr13 to Tr16 constitute a set of four transistors to form an H-bridge circuit. That is, the semiconductor integrated
ここで、半導体集積回路200は図示のごとく長方形の形状を有しているが、その長辺の両端に直交したふたつの短辺、すなわち第1Hブリッジ回路、第2Hブリッジ回路の端部が接するように沿った辺と、第3Hブリッジ回路、第4Hブリッジ回路の端部が接するように沿った辺をそれぞれを第1辺、第2辺とする。このように第1辺と第2辺は、対向した位置関係にある。さらに、第1辺の側において、第1Hブリッジ回路と第2Hブリッジ回路が設置された領域が第1領域であり、第2辺の側において、第3Hブリッジ回路と第4Hブリッジ回路が設置された領域が第2領域である。また、第1領域と第2領域に設置されたHブリッジ回路あるいはトランジスタをそれぞれ第1グループあるいは第2グループとしてもよい。また、トランジスタTr1からトランジスタTr16には、パッド20からパッド102が設けられている。パッド20からパッド102は、所定の信号に対して割り当てられているが、その詳細は後述する。このように、第1グループと第2グループは、半導体基板を構成すべき辺のうちの対向する2辺付近に離れて形成されているとともに、制御回路10を中心にして略対称な配置に形成されている。ここで、「略対象」は、トランジスタTr1からトランジスタTr16が対象に配置されているものの、パッド20からパッド102が対象に配置されていない構成に対応する。
Here, the semiconductor integrated
図2は、半導体集積回路200の等価回路図である。図は、ひとつのHブリッジ回路に対応しており、ここでは第1Hブリッジ回路について説明する。第1Hブリッジ回路は、前述のごとく、トランジスタTr1からトランジスタTr4によって構成されている。これらは、PMOS(Positive Metal Oxide Semiconductor)あるいはNMOS(Negative Metal Oxide Semiconductor)トランジスタに対応する。また、パッド52が電源電圧に接続され、パッド20がグランド電位に接続されており、パッド52とパッド20は、トランジスタTr1からトランジスタTr4のソース端子あるいはドレイン端子に接続されている。さらに、トランジスタTr1からトランジスタTr4のゲート端子は、制御回路10に接続されている。制御回路10は、トランジスタTr1からトランジスタTr4の動作を制御する。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor integrated
トランジスタTr1からトランジスタTr4のソース端子あるいはドレイン端子のうち、パッド52とパッド20に接続されていない端子は、パッド32またはパッド34に接続されている。パッド32とパッド34は、図2に示されるように、モータMに接続されている。第1Hブリッジ回路は、モータMに対して、モータドライバとして機能する。そのため、トランジスタTr1からトランジスタTr4はドライバ用のトランジスタといえる。このような構成において、パッド32とパッド34間のモータMを含む信号線のインピーダンスは、後述の第2のアルミ配線層と金配線層の影響を受ける。
Of the source terminals or drain terminals of the transistors Tr1 to Tr4, the terminals not connected to the
図1(a)に戻る。制御回路10は、図2での説明のごとく、トランジスタTr1からトランジスタTr16のゲート端子に対して、所定の電圧を印加する。制御回路10は、半導体集積回路200の中央部分、すなわち第1領域と第2領域の間に位置するように形成される。これは、第1グループと第2グループの間に設けられることと等価である。
Returning to FIG. As described with reference to FIG. 2, the
図1(b)は、第1のアルミ配線層の上方に形成された第2のアルミ配線層の平面図を示す。アルミ配線110からアルミ配線132は、トランジスタTr1からトランジスタTr16の上に重なるように形成されている。第1領域において、アルミ配線110は、トランジスタTr1、Tr3、Tr5、Tr7の上に重ねられ、各トランジスタの端子をGNDまたはVDDに接続している。アルミ配線112は、トランジスタTr1、Tr2の上に重ねられ、アルミ配線114は、トランジスタTr3、Tr4の上に重ねられ、アルミ配線116は、トランジスタTr5、Tr6の上に重ねられ、アルミ配線118は、トランジスタTr7、Tr8の上に重ねられ、各トランジスタの出力端子が接続されている。アルミ配線120は、トランジスタTr2、Tr4、Tr6、Tr8の上に重ねられ、各トランジスタのVDDまたはGNDに接続されている。さらに、トランジスタTr1からトランジスタTr8のそれぞれには、複数種類の端子が備えられており、アルミ配線110からアルミ配線120は、トランジスタTr1からトランジスタTr8のそれぞれに備えられた複数種類の端子のうち、互いに共通する端子を接続する。ここで、複数種類とは、例えば、ドレイン、ゲート、ソースを示す。その際、第2のアルミ配線層は、第1のアルミ配線層と図示しないスルーホールを介して接続される。また、アルミ配線110からアルミ配線120は、パッドにも接続されている。その結果、パッドは、トランジスタに設けられた複数種類の端子のうちのいずれかに対応する。なお、スルーホールは、ビアホール(貫通孔)ともよばれる。ここでは、説明の明瞭化のために、図1(a)における電源パッドを第2のアルミ配線層に投影させて表示し、対応するものには同一の符号を付与する。また、これに関しては、後述の図1(c)についても同様である。
FIG. 1B is a plan view of the second aluminum wiring layer formed above the first aluminum wiring layer. The
第2領域において、アルミ配線122は、トランジスタTr9、Tr11、Tr13、Tr15の上に重ねられ、各トランジスタのVDDまたはGNDに接続されている。アルミ配線124は、トランジスタTr9、Tr10の上に重ねられ、アルミ配線126は、トランジスタTr11、Tr12の上に重ねられ、アルミ配線128は、トランジスタTr13、Tr14の上に重ねられ、アルミ配線130は、トランジスタTr15、Tr16の上に重ねられ、各トランジスタの出力端子が接続されている。アルミ配線132は、トランジスタTr10、Tr12、Tr14、Tr16の上に重ねられ、各トランジスタの端子をGNDまたはVDDに接続している。さらに、トランジスタTr9からトランジスタTr16のそれぞれには、複数種類の端子が備えられており、アルミ配線122からアルミ配線132は、トランジスタTr9からトランジスタTr16のそれぞれに備えられた複数種類の端子のうち、互いに共通する端子を接続する。また、アルミ配線122からアルミ配線132は、パッドにも接続されている。その結果、パッドは、トランジスタに設けられた複数種類の端子のうちのいずれかに対応する。
In the second region, the
第1領域において、アルミ配線110は、パッド20、22、24、26、28、30を接続し、アルミ配線112は、パッド32、34を接続し、アルミ配線114は、パッド36、38を接続し、アルミ配線116は、パッド44、46を接続し、アルミ配線118は、パッド48、50を接続し、アルミ配線120は、パッド52、54、56、58、60を接続する。ここで、アルミ配線110に接続されたそれぞれのパッドは、グランド電位に割り当てられており、アルミ配線112からアルミ配線118に接続されたそれぞれの電源パッドは、入出力される信号に割り当てられており、アルミ配線120に接続されたそれぞれの電源パッドは、電源電圧に割り当てられている。入出力される信号とは、図2でのモータMとの間で入出力される信号に対応する。
In the first region, the
第2領域において、アルミ配線122は、パッド62、64、66、68、70を接続し、アルミ配線124は、パッド72、74を接続し、アルミ配線126は、パッド76、78を接続し、アルミ配線128は、パッド84、86を接続し、アルミ配線130は、パッド88、90を接続し、アルミ配線132は、パッド92、94、96、98、100、102を接続する。ここで、アルミ配線122に接続されたそれぞれのパッドは、電源電圧に割り当てられており、アルミ配線124からアルミ配線130に接続されたそれぞれの電源パッドは、入出力される信号に割り当てられており、アルミ配線132に接続されたそれぞれの電源パッドは、グランド電位に割り当てられている。なお、パッド40、42、80、82の上には、アルミ配線が設けられていない。
In the second region, the
図1(c)は、半導体集積回路200を形成した後に、第2のアルミ配線層上の絶縁層の上方に設けられた金配線層の平面図を示す。金配線層は、第2のアルミ配線層よりもインピーダンスが低いという特性を有する。ここで、図1(c)では、図1(a)と(b)に図示した電源パッドのうち、金配線層の上側の面において、ボンディングワイヤとつながる電源パッドを示した。また、金配線層と第2のアルミ配線層は、図示しないスルーホールによって接続されている。第1領域において、金配線140は、パッド24とパッド26によりボンディングワイヤを行うようになっている。金配線142は、パッド40とパッド42によりボンディングワイヤを行うようになっている。
FIG. 1C shows a plan view of the gold wiring layer provided above the insulating layer on the second aluminum wiring layer after the semiconductor integrated
第2領域において、金配線144は、パッド80とパッド82によりボンディングワイヤを行うようになっている。金配線146は、パッド94とパッド96によりボンディングワイヤを行うようになっている。このように、図1(a)のトランジスタTr1からトランジスタTr16にそれぞれ設けられたパッド20からパッド102は、図1(b)と(c)に示されたような第2のアルミ配線層と金配線層を介して、ボンディングワイヤを行うように構成されている。また、トランジスタTr1からトランジスタTr16を第1領域と第2領域に分けて配置するので、それぞれの領域においてワイヤをボンディングする位置、例えば、所定のパッドからトランジスタまでの距離が、第1領域と第2領域に分けない場合の距離よりも、小さくなる。すなわち、第1領域と第2領域に分けない場合には、第2領域が第1領域に接するように配置されるので、前述のごとく、所定のパッドからトランジスタまでの距離が長くなってしまう。その結果、本実施例によれば、図2において説明したようなインピーダンスに対して、ばらつきが小さくなる。
In the second region, the
なお、第1領域に属するトランジスタTr1からトランジスタTr8に設けられたパッド24、パッド26、パッド32からパッド50は、第1辺の側の外部から配線されたワイヤによりボンディングされ、第2領域に属するトランジスタTr9からトランジスタTr16に設けられたパッド72からパッド90、パッド94、パッド96は、第2辺の側の外部から配線されたワイヤによりボンディングされる。すなわち、パッドは、対向する2辺の外側に向かうようにワイヤを接続する。ここで、金配線140と金配線146が、グランド電位に割り当てられており、金配線142と金配線144が電源電位に割り当てられている。また、入出力される信号に割り当てられたパッド32等は、金配線によって接続されていない。
Note that the
第1のアルミ配線層での第1領域に設けられた複数の配線のうち、第1辺から遠い位置に形成されたアルミ配線120が、金配線層において対応する金配線142に接続されているが、金配線142の少なくとも一部がアルミ配線120よりも第1辺に近づくよう形成されている。すなわち、図1(c)に示したように、金配線142は、パッド38とパッド40に対応した部分が第1辺に近づくような形状になっている。図1(a)において、第1辺からの距離が等しいパッド52からパッド60(以下、「第1パッド群」という)と、第1辺からの距離が第1パッド群と異なっているが、互いに第1辺からの距離が等しいパッド40、パッド42(以下、「第2パッド群」という)が金配線層において接続されるように、金配線142は形成されている。前述のごとく、第1領域において、ボンディングワイヤは第1辺の側から配線されるが、金配線142が第1辺に近づくことによって、ボンディングワイヤの長さを短くできる。
Of the plurality of wirings provided in the first region of the first aluminum wiring layer, the
第1のアルミ配線層での第2領域に設けられた複数の配線のうち、第2辺から遠い位置に形成されたアルミ配線122が、金配線層において対応する金配線144に接続されているが、金配線144の少なくとも一部がアルミ配線122よりも第2辺に近づくよう形成されている。すなわち、図1(c)に示したように、金配線144は、パッド80とパッド82に対応した部分が第2辺に近づくような形状になっている。また、パッド62からパッド70が前述の第1パッド群に対応し、パッド80とパッド82が前述の第2パッド群に対応する。
Of the plurality of wirings provided in the second region of the first aluminum wiring layer, the
図3は、半導体集積回路200の模式的な断面図である。図3は、図1(a)−(c)でのA−A’における断面である。半導体基板170には、ドレインDとソースSが形成されている。ドレインDは、スルーホール174を介して、第1のアルミ配線層172に接続されている。なお、図1(a)において、第1のアルミ配線層172は、トランジスタTr13と示されている。また、半導体基板170と第1のアルミ配線層172の間に、ゲートGが形成されている。第1のアルミ配線層172の上方には、絶縁層160が形成されている。アルミ配線128は、第1のアルミ配線層172の上方に形成され、ソースSと接続されている。さらにその上に、金配線144が形成されており、金配線144は、パッド80およびスルーホール174を介して、第1のアルミ配線層172に接続されている。第1のアルミ配線層172には、パッド80が設けられ、パッド80においてワイヤがボンディングされている。なお、スルーホール174は省略してもよい。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor integrated
図4は、半導体集積回路200の出力トランジスタの一部の平面図である。図4は、図1(a)−(c)において、A−A’と示した部分の周辺における平面図であり、図3のゲートG、ドレインD、ソースSをひとつの平面上に示す。図の上から下に、ドレインDとソースSが交互に形成されている。また、ドレインDとソースSの間に、ゲートGが配置されている。ここでは、一部分のみを示したが、図示された構成が繰り返されている。各ソースSは、スルーホールを介して、第2のアルミ配線層につながっている。
FIG. 4 is a plan view of a part of the output transistor of the semiconductor integrated
図5(a)−(b)は、半導体集積回路200におけるワイヤボンディングを示す図である。図5(a)は、本実施例における半導体集積回路200を示す。ここで、図を明瞭にするために、第1領域のトランジスタをトランジスタTr20と総称し、第2領域のトランジスタをトランジスタTr22と総称する。また、トランジスタTr20には、パッド50が配置され、トランジスタTr22には、パッド52が配置されている。ここで、図5(a)には、図1(a)−(c)に示された第1のアルミ配線層から金配線層のうち、第1のアルミ配線層を示し、さらに、ワイヤボンディングでの効果を説明するために、パッドも示した。図5(a)では、半導体集積回路200を構成する辺のうち、互いに対向する第1辺と第2辺の方向にボンディングされたワイヤ154等が配線されている。すなわち、トランジスタTr20については、第1辺の方向にワイヤ154が配線され、トランジスタTr22については、第2辺の方向にワイヤが配線されている。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing wire bonding in the semiconductor integrated
図5(b)は、本実施例と異なり、複数のトランジスタを連続的に配置した場合を示す。なお、図5(b)のうち、図5(a)と対応する構成要素に対しては、図5(a)と同一の符号を使用する。図示のごとく、トランジスタTr20とトランジスタTr22が接しながら配置されている。そのため、トランジスタTr20とトランジスタTr22の両者とも、第1辺の方向にワイヤが配線されている。このように、図5(a)によれば、図5(b)に比べて、ワイヤの配線が簡易になる。また、ワイヤの長さを均等にできる。また、トランジスタTr20とトランジスタTr22が分離されるので、熱集中も低減できる。 FIG. 5B shows a case where a plurality of transistors are continuously arranged unlike the present embodiment. In FIG. 5B, the same reference numerals as those in FIG. 5A are used for the components corresponding to those in FIG. As illustrated, the transistor Tr20 and the transistor Tr22 are arranged in contact with each other. Therefore, both the transistor Tr20 and the transistor Tr22 are wired in the direction of the first side. As described above, according to FIG. 5A, the wiring of the wire is simplified as compared with FIG. 5B. Moreover, the length of the wire can be made uniform. Further, since the transistor Tr20 and the transistor Tr22 are separated, heat concentration can be reduced.
なお、本発明と実施例に係る構成の対応を例示する。「複数の出力回路」は、Hブリッジ回路に対応する。これは、例えば、トランジスタTr1からトランジスタTr4に相当する。「制御回路」は、制御回路10に対応する。「複数のトランジスタ」は、トランジスタTr1からトランジスタTr16に対応する。「第1の配線層」は、アルミ配線110からアルミ配線132に対応する。「第2の配線層」は、金配線140から金配線146に対応する。「パッド」は、パッド20からパッド102に対応する。
The correspondence between the configuration of the present invention and the example is illustrated. The “plurality of output circuits” corresponds to an H bridge circuit. This corresponds to, for example, the transistors Tr1 to Tr4. The “control circuit” corresponds to the
本発明の実施例によれば、第1辺と第2辺の付近に、複数のHブリッジ回路を離して配置させるので、半導体基板の全体に熱が分散する。また、熱が分散する結果、半導体基板の一部分での熱集中を低減できるので、安定した動作の半導体集積回路を提供できる。
また、第2のアルミ配線層と、金配線層を重ねるので、インピーダンスを小さくできる。また、ワイヤが接続された位置からそれぞれのトランジスタまでの距離の差が小さくなるので、インピーダンスのばらつきを小さくできる。また、複数のトランジスタを第1領域と第2領域に分けて配置するので、ひとつの領域に配置されたトランジスタ数が少なくなり、複数のトランジスタを半導体基板上に容易にレイアウトできる。また、Hブリッジ回路の構成において、全体のインピーダンスはインピーダンスの大きい部分に影響されるので、インピーダンスのばらつきを小さくすることによって、全体のインピーダンスを小さくできる。
According to the embodiment of the present invention, since the plurality of H bridge circuits are arranged apart from each other in the vicinity of the first side and the second side, heat is dispersed throughout the semiconductor substrate. Further, as a result of the heat being dispersed, heat concentration in a part of the semiconductor substrate can be reduced, so that a semiconductor integrated circuit with stable operation can be provided.
Further, since the second aluminum wiring layer and the gold wiring layer are overlapped, the impedance can be reduced. In addition, since the difference in distance from the position where the wire is connected to each transistor is reduced, variation in impedance can be reduced. In addition, since the plurality of transistors are arranged separately in the first region and the second region, the number of transistors arranged in one region is reduced, and the plurality of transistors can be easily laid out on the semiconductor substrate. Further, in the configuration of the H-bridge circuit, the overall impedance is affected by a portion having a large impedance. Therefore, the overall impedance can be reduced by reducing the impedance variation.
また、電流量を増加できる。また、金配線層が、第1辺あるいは第2辺からの距離が小さくなるように、ワイヤをボンディングする位置を形成するので、ボンディングワイヤの長さを短くできる。また、それによってレイアウトが容易になる。また、Hブリッジ回路に適用できる。また、複数のHブリッジ回路を備えた半導体集積回路を実現できるので、例えば、これを車載する際の工程を少なくできる。また、工程を少なくするので、コストを低減できる。 In addition, the amount of current can be increased. Further, since the position where the wire is bonded is formed such that the distance from the first side or the second side of the gold wiring layer is reduced, the length of the bonding wire can be shortened. This also facilitates layout. Further, it can be applied to an H bridge circuit. In addition, since a semiconductor integrated circuit including a plurality of H bridge circuits can be realized, for example, it is possible to reduce the number of steps when mounting the semiconductor integrated circuit. Further, since the number of steps is reduced, the cost can be reduced.
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention. .
本発明の実施例において、トランジスタTr1からトランジスタTr16は、4つのトランジスタを一組にして構成されたHブリッジ回路を複数含むものとして説明した。しかしながらこれに限らず例えば、トランジスタTr1からトランジスタTr16は、Hブリッジ回路を形成しなくてもよい。本変形例によれば、さまざまな回路構成に本発明を適用できる。つまり、複数の大電流出力のトランジスタが設置されていればよい。 In the embodiment of the present invention, the transistors Tr1 to Tr16 have been described as including a plurality of H-bridge circuits configured by combining four transistors. However, the present invention is not limited to this. For example, the transistors Tr1 to Tr16 may not form an H-bridge circuit. According to this modification, the present invention can be applied to various circuit configurations. That is, it is only necessary to install a plurality of high current output transistors.
本発明の実施例において、トランジスタの数を16とした。しかしながらこれに限らず例えば、16以上であるような、他のトランジスタの数であってもよい。また、本発明の実施例において、第1のアルミ配線層の上に、第2のアルミ配線層と金配線層を設置した。しかしながらこれに限らず例えば、銅などを使用してもよい。本変形例によれば、さまざまな回路構成に本発明を適用できる。つまり、複数の大電流出力のトランジスタが設置されていればよい。 In the embodiment of the present invention, the number of transistors is 16. However, the present invention is not limited thereto, and may be the number of other transistors such as 16 or more. In the embodiment of the present invention, the second aluminum wiring layer and the gold wiring layer are provided on the first aluminum wiring layer. However, the present invention is not limited to this. For example, copper or the like may be used. According to this modification, the present invention can be applied to various circuit configurations. That is, it is only necessary to install a plurality of high current output transistors.
本発明の実施例において、Hブリッジ回路にモータMを接続している。しかしながらこれに限らず例えば、Hブリッジ回路にインダクタンスLとキャパシタCを接続してもよい。その場合、Hブリッジ回路は、インダクタンスLとキャパシタCによって共振回路を構成し、インダクタンスLとキャパシタCによって特定される共振周波数の信号を抽出する機能を有する。さらに、第1Hブリッジ回路から第4Hブリッジ回路にそれぞれ接続されたインダクタンスLとキャパシタCの値を変えることによって、第1Hブリッジ回路から第4Hブリッジ回路の共振周波数を別の値に設定できる。本変形例によれば、様々な回路に本発明を適用できる。すなわち、半導体集積回路200に複数のHブリッジが形成されていればよい。
In the embodiment of the present invention, the motor M is connected to the H bridge circuit. However, the present invention is not limited to this. For example, the inductance L and the capacitor C may be connected to the H bridge circuit. In this case, the H bridge circuit has a function of forming a resonance circuit by the inductance L and the capacitor C and extracting a signal having a resonance frequency specified by the inductance L and the capacitor C. Further, by changing the values of the inductance L and the capacitor C respectively connected from the first H bridge circuit to the fourth H bridge circuit, the resonance frequencies of the first H bridge circuit to the fourth H bridge circuit can be set to different values. According to this modification, the present invention can be applied to various circuits. In other words, it is sufficient that a plurality of H bridges are formed in the semiconductor integrated
実施例に記載された発明の特徴は、次の項目によって規定されてもよい。
(項目1)
複数の半導体素子と、
複数の半導体素子を面上に設置する半導体基板とを備え、
複数の半導体素子をふたつのグループに分割したときに、第1グループに属する半導体素子が、半導体基板を形成する第1の辺の側に設置されつつ、第2グループに属する半導体素子が、半導体基板のうち、第1の辺に対向した第2の辺の側に設置されており、
第1グループに属する半導体素子には、第1の辺の側の外部から配線されたワイヤを接続可能なパッドが設けられ、第2グループに属する半導体素子には、第2の辺の側の外部から配線されたワイヤを接続可能なパッドが設けられていることを特徴とする半導体集積回路。
The features of the invention described in the embodiments may be defined by the following items.
(Item 1)
A plurality of semiconductor elements;
A semiconductor substrate on which a plurality of semiconductor elements are installed, and
When a plurality of semiconductor elements are divided into two groups, the semiconductor elements belonging to the first group are placed on the first side forming the semiconductor substrate, while the semiconductor elements belonging to the second group Are installed on the second side facing the first side,
The semiconductor element belonging to the first group is provided with a pad to which a wire wired from the outside on the first side can be connected, and the semiconductor element belonging to the second group has an external on the second side. A semiconductor integrated circuit, characterized in that a pad is provided to which a wire wired from can be connected.
(項目2)
複数の半導体素子に重ねられた第1の配線層と、
第1の配線層よりもインピーダンスが小さく、かつ第1の配線層に重ねられた第2の配線層をさらに備え、
複数の半導体素子にそれぞれ設けられたパッドは、第1の配線層と第2の配線層を介して、外部から配線されたワイヤを接続可能に構成されたことを特徴とする項目1に記載の半導体集積回路。
(Item 2)
A first wiring layer overlaid on a plurality of semiconductor elements;
A second wiring layer having an impedance smaller than that of the first wiring layer and superimposed on the first wiring layer;
Item 2. The item according to Item 1, wherein the pads provided in each of the plurality of semiconductor elements are configured such that wires wired from the outside can be connected via the first wiring layer and the second wiring layer. Semiconductor integrated circuit.
(項目3)
複数の半導体素子にそれぞれ設けられたパッドは、所定の信号に割り当てられ、
第1の配線層には、複数の半導体素子にそれぞれ設けられたパッドのうち、同一の信号に割り当てられたパッドどうしを接続するように複数の配線が形成され、
複数の配線のうち、第1グループのために設けられた配線であって、かつ第1の辺から遠い位置に形成された第1グループ用第1遠置配線が、第2の配線層において対応する第1グループ用第2遠置配線に接続され、第1グループ用第2遠置配線の少なくとも一部は第1グループ用第1遠置配線よりも第1の辺に近づくよう形成され、
複数の配線のうち、第2グループのために設けられた配線であって、かつ第2の辺から遠い位置に形成された第2グループ用第1遠置配線が、第2の配線層において対応する第2グループ用第2遠置配線に接続され、第2グループ用第2遠置配線の少なくとも一部は第2グループ用第1遠置配線よりも第2の辺に近づくよう形成されていることを特徴とする項目2に記載の半導体集積回路。
(Item 3)
Pads provided on each of the plurality of semiconductor elements are assigned to predetermined signals,
In the first wiring layer, a plurality of wirings are formed so as to connect pads assigned to the same signal among pads provided in a plurality of semiconductor elements,
Among the plurality of wirings, the first group first wiring arranged for the first group and formed at a position far from the first side corresponds to the second wiring layer. Connected to the second far wiring for the first group, and at least a part of the second far wiring for the first group is formed closer to the first side than the first far wiring for the first group,
Among the plurality of wirings, the second group first far-away wiring that is provided for the second group and is formed at a position far from the second side corresponds to the second wiring layer. Connected to the second far wiring for the second group, and at least a part of the second far wiring for the second group is formed to be closer to the second side than the first far wiring for the second group.
(項目4)
半導体基板と、
半導体基板の面上に設置された複数の半導体素子と、
複数の半導体素子に重ねられた第1の配線層と、
第1の配線層よりもインピーダンスが小さく、かつ第1の配線層に重ねられた第2の配線層を備え、
複数の半導体素子には、第1の配線層と第2の配線層を介して、外部から配線されたワイヤを接続可能なパッドが設けられていることを特徴とする半導体集積回路。
(Item 4)
A semiconductor substrate;
A plurality of semiconductor elements installed on the surface of the semiconductor substrate;
A first wiring layer overlaid on a plurality of semiconductor elements;
A second wiring layer having a smaller impedance than the first wiring layer and overlaid on the first wiring layer;
A semiconductor integrated circuit characterized in that a plurality of semiconductor elements are provided with pads to which wires wired from the outside can be connected via a first wiring layer and a second wiring layer.
項目1によると、複数の半導体素子を第1グループと第2グループに分けるので、ひとつのグループ当たりの半導体素子数が少なくなって、半導体素子を容易にレイアウトできる。また、ワイヤが接続された位置からそれぞれの半導体素子までの距離の差が小さくなるので、インピーダンスのばらつきを小さくできる。
項目2によると、第1の配線層と、第1の配線層よりもインピーダンスの小さい第2の配線層を重ねるので、インピーダンスを小さくできる。「重ねられた」とは、配線層が完全に重ねられている場合だけでなく、その一部が重ねられている場合も含む。
According to item 1, since a plurality of semiconductor elements are divided into the first group and the second group, the number of semiconductor elements per group is reduced, and the semiconductor elements can be easily laid out. In addition, since the difference in distance from the position where the wire is connected to each semiconductor element is reduced, variation in impedance can be reduced.
According to item 2, since the first wiring layer and the second wiring layer having a smaller impedance than the first wiring layer are overlapped, the impedance can be reduced. “Overlapped” includes not only the case where the wiring layers are completely overlapped but also the case where a part thereof is overlapped.
項目3によると、第1の辺あるいは第2の辺からの距離を小さくできるので、ワイヤの長さを短くできる。
項目4によると、第1の配線層と、第1の配線層よりもインピーダンスの小さい第2の配線層を重ねるので、インピーダンスを小さくできる。
According to
According to
なお、本発明と実施例に係る構成の対応を例示する。「複数の半導体素子」は、トランジスタTr1からトランジスタTr16に対応する。「半導体基板」は、半導体基板170に対応する。「第1の配線層」は、アルミ配線110からアルミ配線132に対応する。「第2の配線層」は、金配線140から金配線146に対応する。「パッド」は、パッド20からパッド102に対応する。また、パッド32からパッド38、パッド44からパッド50、パッド72からパッド78、パッド84からパッド90を含んでもよい。「第1グループ」は、第1領域および第1領域に配置されたトランジスタに対応し、「第1グループ用第1遠置配線」は、アルミ配線120に対応し、「第1グループ用第2遠置配線」は、金配線142に対応し、「第2グループ」は、第2領域および第2領域に配置されたトランジスタ、「第2グループ用第1遠置配線」は、アルミ配線122に対応し、「第2グループ用第2遠置配線」は、金配線144に対応する。
The correspondence between the configuration of the present invention and the example is illustrated. The “plurality of semiconductor elements” corresponds to the transistors Tr1 to Tr16. “Semiconductor substrate” corresponds to the
Tr1〜16 トランジスタ、 10 制御回路、 20〜102 パッド、 110〜132 アルミ配線、 140〜146 金配線、 160 絶縁層、 170 半導体基板、 200 半導体集積回路。 Tr1-16 transistor, 10 control circuit, 20-102 pad, 110-132 aluminum wiring, 140-146 gold wiring, 160 insulating layer, 170 semiconductor substrate, 200 semiconductor integrated circuit.
Claims (4)
前記複数の出力回路による信号の出力を制御する制御回路とを備え、
前記複数の出力回路は、前記半導体基板を構成する辺のうちの対向する2辺付近に離れて形成されているとともに、略対称な配置に形成されており、
前記制御回路は、前記半導体基板の表面において、対向する2辺付近に離れて形成された複数の出力回路の間に位置するように形成されており、
前記複数の出力回路のそれぞれは、複数のトランジスタによって構成されており、
本半導体集積回路はさらに、前記複数のトランジスタのそれぞれに備えられた複数種類の端子のうち、複数のトランジスタ間において互いに共通する端子を接続する第1の配線層と、
前記第1の配線層のうちの少なくともひとつの共通端子を接続する配線の上方に形成され、かつ前記第1の配線層に接続された第2の配線層とを備えることを特徴とする半導体集積回路。 A plurality of output circuits for outputting predetermined signals while being formed on the surface of the semiconductor substrate, and a plurality of output circuits for power or driver;
A control circuit for controlling the output of signals by the plurality of output circuits,
The plurality of output circuits are formed apart from each other in the vicinity of two opposing sides of the sides constituting the semiconductor substrate, and are formed in a substantially symmetrical arrangement.
The control circuit is formed on the surface of the semiconductor substrate so as to be positioned between a plurality of output circuits formed in the vicinity of two opposing sides.
Each of the plurality of output circuits includes a plurality of transistors,
The semiconductor integrated circuit further includes: a first wiring layer that connects terminals common to each other among the plurality of types of terminals provided in each of the plurality of transistors;
A semiconductor integrated circuit comprising: a second wiring layer formed above a wiring connecting at least one common terminal of the first wiring layers and connected to the first wiring layer. circuit.
前記パッドは、前記対向する2辺の外側に向かうようにワイヤを接続することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 A pad connected to the first wiring layer and the second wiring layer via a through hole;
The semiconductor integrated circuit according to claim 1 , wherein the pad connects a wire so as to go to the outside of the two opposing sides.
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