JP6066658B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の大規模集積回路(LSI)などを積層した半導体装置に関し、特に、デジタルカメラなどの撮像装置で用いられる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of large scale integrated circuits (LSIs) and the like are stacked, and more particularly to a semiconductor device used in an imaging device such as a digital camera.
近年、トランジスタなどの半導体素子の微細化が進んで、これによって、LSIなどの大規模集積回路の性能が飛躍的に向上している。例えば、トランジスタのゲート長も0.1μm以下となって、駆動用のクロック周波数もGHzのオーダーとなっている。このように、微細化加工技術を用いて、多数の半導体素子を1チップ上に集積することによって、LSIの性能および機能を向上させている。 In recent years, miniaturization of semiconductor elements such as transistors has progressed, and as a result, the performance of large-scale integrated circuits such as LSIs has been dramatically improved. For example, the transistor gate length is 0.1 μm or less, and the driving clock frequency is on the order of GHz. As described above, the performance and function of an LSI are improved by integrating a large number of semiconductor elements on one chip by using a miniaturization technique.
ところが、微細化の限界および実装する機能の増加に起因して、多数のトランジスタを1チップ上に集積させた場合には、LSIにおける信号配線を考慮すると、1チップの面積の増加が顕著になってしまう。この点を考慮すると、1チップ上に多数のトランジスタなどを集積することが必ずしも適切であるとは限らない。 However, due to the limitations of miniaturization and the increase in functions to be mounted, when many transistors are integrated on one chip, an increase in the area of one chip becomes significant when considering signal wiring in LSI. End up. Considering this point, it is not always appropriate to integrate a large number of transistors on one chip.
1チップの面積の増加を抑制するため、例えば、複数のLSI(つまり、チップ)を積層する半導体装置がある。つまり、複数のLSIを3次元方向(立体的)に積層する半導体装置が知られている。この種の半導体装置においては、ロジックLSI、メモリLSI、およびイメージセンサーLSIなどの異なる機能を有するLSIを三次元的に積層して集積効率を向上させるようにしている。 In order to suppress an increase in the area of one chip, for example, there is a semiconductor device in which a plurality of LSIs (that is, chips) are stacked. That is, a semiconductor device in which a plurality of LSIs are stacked in a three-dimensional direction (three-dimensional) is known. In this type of semiconductor device, LSIs having different functions such as a logic LSI, a memory LSI, and an image sensor LSI are three-dimensionally stacked to improve integration efficiency.
そして、このような半導体装置では、積層されたLSI間の通信および積層されたLSI群と外部装置との通信を、マイクロバンプ又は貫通ビアなどによって行うようにしている(特許文献1参照)。 In such a semiconductor device, communication between stacked LSIs and communication between stacked LSI groups and an external device are performed by micro bumps or through vias (see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に記載の半導体装置は、積層するLSIの大きさが同一であり、最上位および最下位のLSIの間ら位置するLSIが当該最上位又は最下位のLSIとその大きさが異なると、複数のLSIを効率的に積層することが困難となってしまう。 By the way, in the semiconductor device described in Patent Document 1, the LSIs to be stacked have the same size, and the LSI located between the highest and lowest LSIs is the same as the highest or lowest LSI. If they are different, it is difficult to efficiently stack a plurality of LSIs.
さらに、特許文献1に記載の半導体装置では、最上位および最下位のLSIが通信を行う際、専用に設けられた貫通電極を用いて通信を行っている関係上、最上位のLSIと最下位のLSIとの間に位置するLSIにおいてトランジスタなどの半導体素子を集積する際、前記の貫通電極に起因してそのレイアウトの自由度が低下してしまう。 Furthermore, in the semiconductor device described in Patent Document 1, when the highest-order LSI and the lowest-order LSI communicate with each other, communication is performed using a dedicated through electrode, so that the lowest-order LSI and the lowest-order LSI are used. When a semiconductor element such as a transistor is integrated in an LSI located between the two LSIs, the degree of freedom in layout is reduced due to the through electrodes.
加えて、例えば、デジタルカメラを例に挙げると、多数の画素を備える撮像素子を用いて撮影像を高速フレームで連続的に記録処理する際には、撮像素子用のデバイス(LSI)と記録処理を行うデバイス(LSI)との間における伝送速度を極めて高速にする必要がある。 In addition, for example, taking a digital camera as an example, when a captured image is continuously recorded in a high-speed frame using an imaging device having a large number of pixels, a device (LSI) for the imaging device and recording processing are performed. It is necessary to increase the transmission speed with the device (LSI) that performs the process.
高速伝送を行うためには、上記のデバイスを互いに隣接させることが望ましいが、レイアウトの関係上、上記のデバイスを隣接させることが困難な場合もある。 In order to perform high-speed transmission, it is desirable that the above devices be adjacent to each other, but it may be difficult to make the above devices adjacent due to layout.
一方、上述の貫通電極を用いた三次元積層の半導体装置を用いれば、上記のデバイスを直接的に接続して高速伝送を行うことができるものの、貫通電極を用いると、当該貫通電極に半導体装置の一部分を貫通電極のための領域として使用しなければならない。 On the other hand, if a three-dimensionally stacked semiconductor device using the above-described through electrode is used, the above devices can be directly connected to perform high-speed transmission. However, when the through electrode is used, the semiconductor device is connected to the through electrode. Must be used as a region for the through electrode.
この結果、半導体装置の一部分にトランジスタなどの半導体素子を実装することができず、回路効率(つまり、実装効率)が低下してしまう。 As a result, a semiconductor element such as a transistor cannot be mounted on a part of the semiconductor device, and circuit efficiency (that is, mounting efficiency) is lowered.
従って、本発明の目的は、複数のLSIなどの集積回路を積層する際、容易に積層することができ、しかも個々の集積回路におけるレイアウトの自由度が低下することがなく、実装効率が低下することのない半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to easily stack an integrated circuit such as a plurality of LSIs, and the degree of freedom of layout in each integrated circuit is not lowered, and the mounting efficiency is lowered. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device that does not occur.
前記の目的を達成するため、本発明による半導体装置は、基板の上に少なくとも3つの集積回路が積層して配置された半導体装置であって、第1の集積回路と該第1の集積回路の直上に位置する第2の集積回路を除いて前記第1の集積回路の上側に位置する第3の集積回路と前記第1の集積回路とを接続するための接続部と、前記第2の集積回路の上側に前記第3の集積回路を積層するために設けられた絶縁体のスペーサーとを有し、前記接続部は、前記第1の集積回路の電極と接続するための複数の下側電極と前記第3の集積回路の電極と接続するための複数の上側電極とを備え、前記上側電極と前記下側電極の対応した電極同士がそれぞれ内部の基板によって接続され、前記第1の集積回路および当該第1の集積回路と接続される前記第3の集積回路の一部分と重なり合うように配置されていることを特徴とする。 To achieve the object, the semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which at least three integrated circuits are arranged stacked on the substrate, the first integrated circuit and said first integrated circuit a third integrated circuit and the first integrated circuit and the connection for connecting the positioned above said except second integrated circuits a first integrated circuit located immediately above, the second integrated An insulating spacer provided for laminating the third integrated circuit on the upper side of the circuit, and the connecting portion includes a plurality of lower electrodes for connecting to the electrodes of the first integrated circuit And a plurality of upper electrodes for connecting to the electrodes of the third integrated circuit, and the corresponding electrodes of the upper electrode and the lower electrode are connected to each other by an internal substrate, and the first integrated circuit and the second is connected with the first integrated circuit Wherein the of being arranged so as to overlap with a portion of an integrated circuit.
本発明によれば、複数のLSIなどの集積回路を積層する際、容易に積層することができ、しかも個々の集積回路におけるレイアウトの自由度が低下することがなく、実装効率を向上させることができる。 According to the present invention, when a plurality of integrated circuits such as LSIs are stacked, they can be easily stacked, and the degree of freedom of layout in each integrated circuit is not lowered, and the mounting efficiency can be improved. it can.
以下、本発明の実施の形態による半導体装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, semiconductor devices according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による半導体装置の一例についてその構成を破断して示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, with the configuration broken.
図示の半導体装置100は、LSIなどの集積回路が複数積層されてパッケージ化されている。図示の例では、半導体装置(以下積層LSIと呼ぶ)100は、3つのLSI103、106、および107が積層されており、LSI103はインターポーザ(基板)102上の一面に配置されている。そして、インターポーザ102の他面には複数の外部端子101が形成されている。
The illustrated
LSI103は複数の電極104を有しており、LSI103はマイクロバンプ105によってLSI106に接続されている。そして、LSI106上にはスペーサー109を介してLSI107が配置され、LSI103とLSI107との間には接続領域108が規定されている。
The
なお、図示の例では、LSI106の大きさ(表面積)はLSI103および107の大きさよりも小さい。
In the illustrated example, the size (surface area) of the
外部端子101は、積層LSI100と外部デバイスとを接続するための端子である。図1には示されていないが、インターポーザ102には、LSI103と外部端子101を接続するための配線が形成されている。
The
図示の例では、LSI103は、CPUが搭載されるとともに、画像処理を行う画像処理部および積層LSI100外のシステム基板上の外部デバイスとの高速通信を行う通信部が搭載されている。電極104はLSI相互を電気的に接続するとともに、LSIとインターポーザと電気的に接続するためのものである。
In the illustrated example, the
なお、図示のように、LSI103の電極104とLSI106の電極104とはマイクロバンプ105によって接続され、これらLSIにおいて相互に信号の送受信が行われる。
As shown in the figure, the
LSI106には、例えば、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、又は磁性体メモリなどのメモリが搭載されている。つまり、LSI106はメモリ用のLSIである。また、LSI107には、外部から入光された光を光電変換するイメージセンサーが搭載されている。
For example, a memory such as DRAM, SRAM, flash memory, or magnetic memory is mounted on the
接続領域(接続部)108は、LSI103の電極104とLSI107の電極104とを接続するための専用領域である。その高さは、LSI103とLSI107との間隔に等しい。そして、スペーサー109は、LSI106およびLSI107を積層するための部材として用いられる。
The connection area (connection portion) 108 is a dedicated area for connecting the
ここで、図示の積層LSI100における信号の流れについて説明する。
Here, a signal flow in the illustrated stacked
いま、LSI103の上側に位置するLSI107において外部から入射した光が受光されると、LSI1107は当該光を光電変換した後、デジタル信号(例えば、画像信号)として接続領域108を介してLSI103に送信する。LSI103は、メモリLSIであるLSI106を用いてデジタル信号について画像信号処理および符号化処理などを行って、処理済みのデジタル信号を積層LSI100の外部に接続されたSDカードなどの外部デバイス(に記録データとして送信する。
Now, when light incident from the outside is received by the
図2は、図1に示す接続領域108の構成を説明するための図である。そして、図2(a)は、有線によってlSI同士を接続した例を示す図であり、図2(b)は無線によってLSI同士を接続した例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of
図2(a)において、接続領域108は、シリコン基板200を備えており、このシリコン基板200には図中上下方向に延びる貫通電極201が形成されている。そして、貫通電極201の両端にはそれぞれ電極104が形成されて、電極104にはマイクロバンプが配設されている(なお、図1において、接続領域108にはマイクロバンプ105は示されていない)。つまり、貫通電極201は、LSI103およびLSI107を電極104およびマイクロバンプ105を介して電気的に接続する。
In FIG. 2A, the
この結果、LSI107において光電変換の結果得られたデジタル信号は、LSI107の電極104、マイクロバンプ105、接続領域の電極104、貫通電極201、接続領域108の電極104、マイクロバンプ105、そして、LSI103の電極104を介してLSI103に送られる。
As a result, the digital signal obtained as a result of photoelectric conversion in the
図2(b)において、接続領域108は、トランスミッタ(送信部)202およびレシーバ(受信部)203を備えている。そして、トランスミッタ202には電極104が形成され、この電極104にはマイクロバンプ105が配設されている。同様に、レシーバ203には電極104が形成され、この電極104にはマイクロバンプ105が配設されている。
In FIG. 2B, the
図示はしないが、トランスミッタ202はデジタル信号(画像データ)をパラレルシリアル変換するための変換部、振幅増幅部、およびアンテナ部を有している。また、レシーバ203はアンテナ部、振幅増幅部、画像データをシリアルパラレル変換するための変換部を有している。
Although not shown, the
LSI107において光電変換の結果得られた画像データは、LSI107の電極104、マイクロバンプ105、トランスミッタ202の電極104を介してトランスミッタ202に与えられる。そして、トランスミッタ202は無線によって画像データをレシーバ203に送る。レシーバ203は画像データを受けると、レシーバ203の電極104、マイクロバンプ105、LSI103の電極104を介して画像データをLSI103に送る。
Image data obtained as a result of photoelectric conversion in the
なお、送受信に用いられる同期方式として、例えば、LSI107が同期信号を生成しトランスミッタ202から当該同期信号をレシーバ203に送信する同期信号送信式が用いられる。さらには、レシーバ203にPLL(Phase Locked Loop)回路および復調器を備えて、同期をとるようにしてもよい。
As a synchronization method used for transmission / reception, for example, a synchronization signal transmission method in which the
また、図2(b)に示す例では接続領域108にマイクロバンプ105、電極104、トランスミッタ202、およびレシーバ203が搭載された例について説明したが、レシーバ203をLSI103に搭載し、トランスミッタ202をLSI107に搭載するようにしてもよい。この際には、接続領域108がLSI103およびLSI107に含まれることになる。
In the example shown in FIG. 2B, the example in which the
さらに、本発明の第1の実施形態では、LSI103、LSI106、およびLSI107にそれぞれイメージセンサー、メモリ、およびCPUなどが搭載された例について説明したが、単なる一例であって、LSI103、LSI106、およびLSI107は前記の機能に限定されるものではない。
Furthermore, in the first embodiment of the present invention, an example in which an image sensor, a memory, a CPU, and the like are mounted on the
加えて、上述の例では、3層に積層された積層LSI100において、中間層のLSIの大きさが最下層および最上層のLSIの大きさよりも小さい場合について説明したが、4層以上でも同様して、積層LSI100を構成することができる。積層LSI100が4層以上である際には、最下層のLSIを基準LSIとして当該LSIの直上に位置するLSIは基準LSIと直接的に接続される。残りのLSIはそれぞれ基準LSIに形成された接続領域によって基準LSIに接続されることになる。この結果、積層LSI100は最下層のLSIが最も大きく、最下層のLSIの直上の位置するLSIが最も小さく、上層に向かうに連れてLSIの大きさは大きくなる。
In addition, in the above-described example, the case where the size of the LSI of the intermediate layer is smaller than the size of the LSI of the lowermost layer and the uppermost layer in the stacked
このように、本発明の第1の実施形態では、基準LSI(所定のLSI)である最下層のLSI103と基準LSIの直上に位置するLSIを除くLSI107とを、LSI103および107の一部分と重なり合うように配置された接続領域(接続部)によって接続するようにしたので、積層が容易となるばかりでなくLSIのレイアウトの自由度を損なうことなくLSI同士の接続を容易に行うことができる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the
[第2の実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態による半導体装置の一例について説明する。
[Second Embodiment]
Subsequently, an example of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described.
図3は、本発明の第2の実施形態による半導体装置の構成についてその一例を破断して示す図である。なお、図3において、図1に示す半導体装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, broken away. In FIG. 3, the same constituent elements as those of the semiconductor device shown in FIG.
図示の半導体装置(積層LSI)300は、さらにLSI301、302、および303を有しており、LSI106上にLSI301が配置され、LSI301上にLSI302が配置されている。そして、LSI103、LSI106、LSI301、およびLSI302は順次電極104およびマイクロバンプ105によって電気的に接続されている。また、LSI302とLSI107との間には絶縁体であるスペーサー109が配設されている。
The illustrated semiconductor device (laminated LSI) 300 further includes
一方、図1および図2に関連して説明したように、LSI103上には第1の接続領域108が設けられ、この第1の接続領域108上には中継層であるLSI303が配置されている(つまり、接続領域は分割されている)。そして、LSI303上には第2の接続領域108が配置されている。LSI103、第1の接続領域108、LSI303、および第2の接続領域108は、電極104によって電気的に接続され、LSI107は第2の接続領域108に電気的に接続されている。
On the other hand, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the
LSI301およびLSI302の各々は、例えば、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、又は磁性体メモリが搭載されたメモリであり、LSI106とともにメモリとして、LSI103で行われる画像信号処理および符号化処理の際に用いられる。LSI303は、第1および第2の接続領域108を接続する中継層であって、第1および第2の接続領域108を伝送される信号を中継するためのものである。
Each of the
図3に示す例では、LSI103とLSI107との間に3つのLSI106、301、および302が順次積層されているため、その高さが高くなる。このため、1つの接続領域108によってLSI103とLSI107とを接続しようとすると、強度が不足することがある。このため、ここでは、LSI303を中継層として用いて、このLSI303を第1の接続領域108と第2の接続領域108との間に配設して、強度の低下を回避している。
In the example illustrated in FIG. 3, the three
なお、第1および第2の接続領域108は、図1に関連して説明したように、有線又は無線で信号の伝送を行う。
Note that the first and
図4は、本発明の第2の実施形態による半導体装置の構成について他の例を破断して示す図である。なお、図4において、図3に示す半導体装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。 FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those of the semiconductor device shown in FIG.
図示の半導体装置(積層LSI)400は、LSI301および303の代わりに、LSI303’を有しており、このLSI303’はLSI106および302の間に配設されるとともに、第1および第2の接続領域108の間に配設されている。
The illustrated semiconductor device (laminated LSI) 400 includes an
LSI303’は電極104およびマイクロバンプ105によってLSI302に電気的に接続され、LSI303’とLSI106との間にはスペーサー109が配置されている。また、LSI303’は電極104によって第1および第2の接続領域108に電気的に接続されている。
The
図示の例では、LSI303’は、CPUなどを備えるロジックLSIであり、第1の接続領域108を介してLSI103に接続される。そして、LSI303’の一部は中継層としても用いられる。
In the illustrated example, the
なお、本発明の第2の実施形態に示す各LSIの機能は上述の機能に限定されるものではない。 The functions of the LSIs shown in the second embodiment of the present invention are not limited to the functions described above.
このように、本発明の第2の実施形態では、半導体装置の高さが高くなる場合に、接続領域の間に中継層(LSI)を配設するようにしたので、半導体装置の高さが高い場合であっても強度が不足することがない。そして、基準LSIである最下層のLSIと基準LSIの直上に位置するLSIを除く残りのLSIとを、基準LSIに形成された接続領域を用いて他のLSIとの接続を行うようにしたので、積層が容易となるばかりでなくLSIのレイアウトの自由度を損なうことなくLSI同士の接続を容易に行うことができる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, when the height of the semiconductor device is increased, the relay layer (LSI) is disposed between the connection regions. Even if it is high, the strength is not insufficient. Since the lowermost LSI, which is the reference LSI, and the remaining LSI except for the LSI located immediately above the reference LSI are connected to other LSIs using the connection area formed in the reference LSI. In addition to facilitating lamination, LSIs can be easily connected without impairing the degree of freedom of LSI layout.
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態による半導体装置について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described.
図5は、本発明の第3の実施形態による半導体装置の構成についてその一例を破断して示す図である。 FIG. 5 is a cutaway view showing an example of the configuration of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
図示の半導体装置500は、複数の集積回路(LSI)が3次元配置されてパッケージ化された三次元構造を有している。半導体装置500は基板517を備え、その上面に実装された各部品(図示せず)と電気的に配線接続される。基板517には、半田ボール504aを有するパッケージ基板504が積層され、パッケージ基板504には順次第2のLSI(第2の集積回路)502、第3のLSI(第3の集積回路)503、および第1のLSI(第1の集積回路)501が積層されている。
The illustrated
図6は、図5に示すLSIの構成を説明するための図である。そして、図6(a)は第1のLSIの構成を示す側面図であり、図6(b)は第3のLSIの構成を示す側面図である。また、図6(c)は第2のLSIの構成を示す側面図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the LSI shown in FIG. FIG. 6A is a side view showing the configuration of the first LSI, and FIG. 6B is a side view showing the configuration of the third LSI. FIG. 6C is a side view showing the configuration of the second LSI.
図6(a)に示す第1のLSI501は、半導体層505を有しており(第1のLSI501の半導体層505は第1の半導体層である)、半導体層505には、例えば、トランジスタのゲート、ソース、およびドレインとチャネルの各領域が形成される。そして、第1の半導体層505には二酸化ケイ素などの絶縁膜(図示せず)が形成されている。半導体層505の上には、トランジスタおよび第1のLSI501の最上部に実装される第1の電極508を電気的に接続する配線507を有する配線層506が形成される(第1のLSI501の配線層506は第1の配線層である)。
A
配線層506は、2層以上の多層配線層で形成するようにしてもよい。配線層506において配線に用いられる金属は、例えば、Au(金)又はAl(アルミニウム)などが用いられるが、導電率および用途に応じて種々選択可能である。
The
図6(b)に示す第3のLSI503は、第1のLSI501と同様に、半導体層505および配線層506を有している。第3のLSI503の半導体層505および配線層506はそれぞれ第3の半導体層および第3の配線層である。
Similar to the
さらに、第3のLSI503は第1のLSI501に備えられた第1の電極508と同様な第7の電極514を有するとともに、第5の電極512および第6の電極513を有している。
Further, the
第5の電極512は、半導体層505の下面に形成され、第6の電極513および第7の電極514は、配線層506の上面に形成さる。第5の電極512および第6の電極513は、配線層506に形成される配線507および半導体層505に形成されるシリコン貫通ビア515を介して電気的に接続される。
The
図6(c)に示す第2のLSI502は、第1のLSI501と同様に、半導体層505および配線層506を有している。第2のLSI502の半導体層505および配線層506はそれぞれ第2の半導体層および第2の配線層である。さらに、第2のLSI502は第1のLSI501に備えられた第1の電極508と同様な第2の電極509、第3の電極510、および第4の電極511を有している。
Similar to the
図5に示す半導体装置500では、半田ボールを有するパッケージ基板504の上に、第2のLSI502がその半導体層505を下面として積層される。第2のLSI502に備えられた第2の電極509は、Au(金)などを材料とするボンディングワイヤー516によってパッケージ基板504に電気的に接続される。
In the
第2のLSI502の上には、第3のLSI503が積層される。第3のLSI503を積層する際には、下面側に第6の電極513および第7の電極514が位置し、上面側に第5の電極512が位置するようにする。第2のLSI502に備えられた第3の電極510と第3のLSI503に備えられた第6の電極513とが電気的に接続されるよう配置が行われる。さらに、第2のLSI502に備えられた第4の電極511と第3のLSI503に備えられた第7の電極514とが電気的に接続されるよう配置が行われる。
A
第3のLSI503の上には第1のLSI501が積層される。第1のLSI501を積層する再には、下面側に第1の電極508が位置し、上面側に半導体層505が位置するようにする。第1のLSI501に備えられた第1の電極508と第3のLSI503に備えられた第5の電極512とが電気的に接続される。そして、第1の電極508は、第3のLSI503に備えられた第5の電極512、シリコン貫通ビア515、配線、および第6の電極513を介し、第3の電極510と電気的に接続される。
A
図7は、第2のLSI502に備えられた第2の電極509、第3の電極510、および第4の電極511の配置位置を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing the arrangement positions of the
第2のLSI502において、第2の電極509は第2のLSI502の外周部分近傍に配置される。第4の電極511は、第2のLSI502の中央部分付近に配置される。また、第3の電極510は、第2の電極509と第4の電極511との間に位置するように配置される。
In the
なお、第1のLSI501と第3のLSI503との間および第3のLSI503と第2のLSI502との間には、各電極が接する部分以外を絶縁物質で挟む構成とするようにしてもよく、さらには、絶縁物質として各LSIを接着するための接着効果を有する物質を用いるようにしてもよい。
It should be noted that the
このように、本発明の第3の実施形態による半導体装置では、上述のように、配線層、電極、および半導体層などを配置するようにしたので、集積効率を向上させることができるばかりでなく、LSI間における伝送速度を向上させることができる。 As described above, in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, the wiring layer, the electrode, the semiconductor layer, and the like are arranged as described above, so that the integration efficiency can be improved. The transmission speed between LSIs can be improved.
[第4の実施形態]
続いて、本発明の第4の実施形態による半導体装置の一例について説明する。
[Fourth Embodiment]
Subsequently, an example of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
図8は、本発明の第4の実施形態による半導体装置の一例についてその構成を破断して示す図である。なお、図8に示す半導体装置において、図5に示す半導体装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an example of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, with the configuration broken. In the semiconductor device shown in FIG. 8, the same components as those in the semiconductor device shown in FIG.
図8に示す半導体装置500では、パッケージ基板504にケース部519が取り付けられて、このケース部519によって第1のLSI501、第2のLSI502、および第3のLSI503が覆われている。ケース部519には、第1のLSI501に対向して開口部が形成されており、この開口部にレンズ518がはめ込まれている。
In the
図8に示す例では、第1のLSI501は、A/D変換回路を有するCMOSイメージセンサーであり、第1のLSI501はレンズ118を介して光学像を受光する。そして、第1のLSI501は光学像を光電変換して光学像に応じたアナログ信号を出力する。そして、このアナログ信号はA/D変換回路によってデジタル信号に変換される。
In the example illustrated in FIG. 8, the
このデジタル信号は、第1のLSI501に備えられた第1の電極508から、第3のLSI503に備えられた第5の電極512、シリコン貫通ビア115、配線、および第6の電極513を介して、第3の電極510から第2のLSI502に入力される。デジタル信号が通過する第3のLSI502は、例えば、DRAMなどのメモリである。デジタル信号は直接メモリ部分に記録されず、第2のLSI502を経由して、第2のLSI502の制御下で、第7の電極514を介してメモリ部分に書き込まれるとともに、読み出しが行われる。
This digital signal is transmitted from the
第2のLSI502は、例えば、信号処理LSIであり、入力されたデジタル信号について所定の処理を行って、メモリである第3のLSI503に当該処理済みのデジタル信号を画像データとして書き込む。さらには、第2のLSI502はメモリに書き込まれた画像データの読み出し制御も行う。
The
また、第2のLSI502は基板117に実装される部品、例えば、SDカードなどの記録媒体との信号接続を第2の電極509およびボンディングワイヤー516を介して行う。
The
このように、本発明の第4の実施形態では、半導体装置100にレンズを装着すれば、カメラ又はビデオカメラなどの撮像装置を容易に構成することができる。
Thus, in the fourth embodiment of the present invention, if a lens is attached to the
以上説明したように、本発明の実施の形態による半導体装置では、複数のLSIなどの集積回路を積層する際、容易に積層することができるばかりでなく、個々の集積回路におけるレイアウトの自由度が低下することがなく、回路効率(つまり、実装効率)を向上させることができる。 As described above, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, when a plurality of integrated circuits such as LSIs are stacked, not only can they be stacked easily, but also the degree of freedom of layout in each integrated circuit is increased. Circuit efficiency (that is, mounting efficiency) can be improved without being reduced.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
102 インターポーザ
103,106,107 LSI
104 電極
105 マイクロバンプ
108 接続領域
109 スペーサー
200 シリコン基板
201 貫通電極
202 トランスミッタ
203 レシーバ
102
Claims (8)
第1の集積回路と該第1の集積回路の直上に位置する第2の集積回路を除いて前記第1の集積回路の上側に位置する第3の集積回路と前記第1の集積回路とを接続するための接続部と、
前記第2の集積回路の上側に前記第3の集積回路を積層するために設けられた絶縁体のスペーサーとを有し、
前記接続部は、前記第1の集積回路の電極と接続するための複数の下側電極と前記第3の集積回路の電極と接続するための複数の上側電極とを備え、前記上側電極と前記下側電極の対応した電極同士がそれぞれ内部の基板によって接続され、前記第1の集積回路および当該第1の集積回路と接続される前記第3の集積回路の一部分と重なり合うように配置されていることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device in which at least three integrated circuits are stacked on a substrate,
And a third integrated circuit and the first integrated circuit with the exception of the second integrated circuit located located above the said first integrated circuit directly on the first integrated circuit and said first integrated circuit a connecting portion for connection,
An insulating spacer provided on the upper side of the second integrated circuit for stacking the third integrated circuit ;
The connecting portion includes a plurality of lower electrodes for connecting to the electrodes of the first integrated circuit and a plurality of upper electrodes for connecting to the electrodes of the third integrated circuit, and the upper electrode and the the corresponding electrodes of the lower electrode is connected by an internal substrate respectively, are arranged so as to overlap a portion of the third integrated circuit connected to the first integrated circuit and the first integrated circuit A semiconductor device.
前記第1の集積回路に接続される受信部とを有し、
前記送信部と前記受信部とは無線で接続されることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 The connection unit includes a transmission unit connected to the third integrated circuit,
A receiver connected to the first integrated circuit,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the transmission unit and the reception unit are connected wirelessly.
前記第3の集積回路は少なくとも光電変換を行うためのLSIであり、
前記第1の集積回路は、前記光電変換の結果得られた信号を処理するロジックLSIであり、
前記第2の集積回路はメモリ用のLSIであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。 The first integrated circuit is the bottommost integrated circuit closest to the substrate, and the third integrated circuit is the topmost integrated circuit farthest from the substrate;
The third integrated circuit is an LSI for performing at least photoelectric conversion;
The first integrated circuit is a logic LSI that processes a signal obtained as a result of the photoelectric conversion,
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second integrated circuit is a memory LSI.
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