JP7352992B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
まず、各実施形態に係る半導体装置1の概要について説明する。
半導体装置1は、例えば、DRAMである。半導体装置1は、複数のチップ10,11,12・・・を積層して構成される。半導体装置1は、チップ10,11,12・・・間の通信をコイルによって実施する。以下の各実施形態に係る半導体装置1は、通信用のコイルの配置面積を削減することを図ったものである。
次に、本発明の第1実施形態に係る半導体装置1及びその製造方法について、図1から図4を参照して説明する。
本実施形態に係る半導体装置1は、3以上の複数のチップ10,11,12・・・が積層されて構成される。本実施形態において、半導体装置1は、8枚のチップ10,11,12・・・、17が積層される例で説明される。具体的には、半導体装置1は、矩形且つ板状のチップ10,11,12・・・を8枚積層して構成される。また、半導体装置1は、ウェハ状態で積層された後に個片化されることで製造される。
積層方向D一方へのデータ伝送において、チップ17の送信回路57から伝送されるデータは、図3に示すように、チップ17の送信コイル37からチップ16の受信コイル46に伝送される。次いで、チップ16で受信されたデータは、チップ16の受信コイル46からチップ16の送信コイル36に伝送される。チップ16の送信コイル36は、チップ15の受信コイル45にデータを伝送する。チップ15で受信されたデータは、チップ15の受信コイル45からチップ15の送信コイル35に伝送される。これがチップ11まで繰り返される。チップ10において、受信コイル40は、チップ11の送信コイル31から伝送されたデータを受信する。チップ10の受信コイル40によって受信されたデータは、チップ10の受信回路70に伝送される。
図4に示すように、1つのチャネルにおいて、ビット番号0(bit0とする)のデータは、時間とともに、図4の経路1から経路7の順にデータ伝送される。次いで、ビット番号1(bit1とする)のデータは、bit0の経路2の伝送の際に経路1で伝送される。次いで、ビット番号2(bit2とする)のデータは、bit0の経路5、bit1の経路4の伝送の際に、経路1で伝送される。次いで、ビット番号3(bit3とする)のデータは、bit0の経路6、bit1の経路5、bit2の経路2の伝送の際に経路1で伝送される。すなわち、データ伝送は、積層方向Dにおいて隣接する経路が同時に動作しないように実施される。すなわち、例えば、チップ16の受信コイル46がチップ17の送信コイル37からデータを受信している際に、チップ14の受信コイル44がチップ15の送信コイル35からデータを受信しないように制御される。これにより。積層方向Dにおいて、送信コイル35を挟んで隣接する受信コイル46と受信コイル44が同時に動作することがない。したがって、クロストークノイズが発生せず、良好な通信を実現することができる。
(1)3以上の複数のチップ10,11,12・・・が積層された半導体装置1であって、複数のチップ10,11,12・・・のそれぞれは、基板20,21,・・・と、送信コイル30,31,・・・と、送信コイル30,31,・・・と基板20,21,・・・の面内方向で重ならない領域に設けられる受信コイル40,41,・・・と、を備え、送信コイル30,31,・・・は、積層方向Dにおいて他のチップ10,11,12・・・の受信コイル40,41,・・・と隣接するとともに重なる領域に配置され、受信コイル40,41,・・・は、同じ基板20,21,・・・に配置される送信コイル30,31,・・・との間でデータ伝送可能に構成される。これにより、径の制限されない2つのコイルを用いて積層されたチップ10,11,12・・・のデータ通信を実現できる。したがって、コイルの配置面積を削減することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体装置1及びその製造方法について、図5から図7を参照して説明する。第2実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第2実施形態に係る半導体装置1は、図5及び図6に示すように、送信コイル30が、基板20の所定位置に面内方向に沿って伸び、且つ直交する2つの基準軸A2,A3の交点Cに対して受信コイル40と相対する位置に設けられる点で、第1実施形態と異なる。これに伴い、第2実施形態に係る半導体装置1は、基板21の表面211が、他のチップ10の基板20の裏面202と隣接して積層される点で第1実施形態と異なる。また、第2実施形態に係る半導体装置1は、裏面212が、さらなる他のチップ12の基板22の表面221と隣接して積層される点で、第1実施形態と異なる。第2実施形態に係る半導体装置1は、送信コイル30及び受信コイル40が、1つの基準軸A2に対して線対称とるものの、他の基準軸A3に対して線対称とならない点で、第1実施形態と異なる。
(9)送信コイル30は、基板20の所定位置に面内方向に沿って伸び、且つ直交する2つの基準軸A2,A3の交点に対して受信コイル40と相対する位置に設けられる。これにより、チップ10,11,12・・・の張り合わせを考慮するだけで複数のチップ10,11,12・・・を適切に積層することができる。したがって、半導体装置1の製造をより容易にすることができる。
次に、本発明の第3実施形態に係る半導体装置1及びその製造方法について、図8及び図9を参照して説明する。第3実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第3実施形態に係る半導体装置1は、送信コイル30が、積層方向Dにおいて、1以上の他のチップ11を挟んで、さらなる他のチップ12の受信コイル42と隣接する点で第1及び第2実施形態と異なる。また、第3実施形態に係る半導体装置1は、図8に示すように、4つのチャネルで構成され、1つの基板21(チップ11)の表面211と他の基板20(チップ10)の表面201とを交点を合わせて貼り合わせた後、交点Cを結ぶ軸心回りに、貼り合わせたチップ10,11を他の貼り合わせたチップ12,13に対して180度回転するとともに、裏面212,222を隣接して積層される点で、第1及び第2実施形態と異なる。また、第3実施形態において、半導体装置1は、交点に対して相対する位置に送信コイル30及び受信コイル40が配置されるとともに、いずれの基準軸A2,A3に対しても点対称とはなるものの線対称とはならないように配置される点で、第1実施形態及び第2実施形態と異なる。これにより、第3実施形態に係る半導体装置1は、図9に示すように、奇数番目に積層されるチップ10,12・・・と、偶数番目に積層されるチップ11,13・・・との間で通信が実施されるようになる点で、第1及び第2実施形態と異なる。
(11)送信コイル30は、積層方向Dにおいて、1以上の他のチップ11を挟んで、さらなる他のチップ12の受信コイル42と隣接する。これにより、伝送する経路の数(段数)を削減することができるので、レイテンシを削減することができる。
10,11,・・・,17 チップ
20,21,・・・,27 基板
30,31,・・・,37 送信コイル
40,41,・・・,47 受信コイル
50,51,・・・,57 送信回路
60,61,・・・,67 送信側ドライバ
70,71,・・・,77 受信回路
80,81,・・・,87 受信側レシーバ
201,211,・・・271 表面
202,212,・・・272 裏面
A1,A2,A3 基準軸
C 交点
D 積層方向
Claims (10)
- 3以上の複数のチップが積層された半導体装置であって、
前記複数のチップのそれぞれは、
基板と、
送信コイルと、
前記送信コイルと前記基板の面内方向で重ならない領域に設けられる受信コイルと、
を備え、
前記送信コイルは、積層方向において他の前記チップの受信コイルと隣接するとともに重なる領域に配置され、
前記受信コイルは、同じ基板に配置される前記送信コイルとの間でデータ伝送可能に構成され、
前記送信コイルは、前記基板の所定位置に面内方向に沿って伸びる基準軸に対して前記受信コイルと相対し、線対称となる位置に設けられる、
半導体装置。 - 3以上の複数のチップが積層された半導体装置であって、
前記複数のチップのそれぞれは、
基板と、
送信コイルと、
前記送信コイルと前記基板の面内方向で重ならない領域に設けられる受信コイルと、
を備え、
前記送信コイルは、積層方向において他の前記チップの受信コイルと隣接するとともに重なる領域に配置され、
前記受信コイルは、同じ基板に配置される前記送信コイルとの間でデータ伝送可能に構成され、
前記送信コイルは、前記基板の所定位置に面内方向に沿って伸び、且つ直交する2つの基準軸の交点に対して前記受信コイルと相対し、点対称となる位置に設けられる、
半導体装置。 - 前記受信コイルは、前記送信コイルと一対に2組以上設けられる請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記基板は、
厚さ方向の一方の面である表面と、
厚さ方向の他方の面である裏面と、
を備え、
前記表面は、他の前記チップの前記基板の前記表面と隣接して積層され、
前記裏面は、さらなる他の前記チップの前記基板の前記裏面と隣接して積層される請求項1に記載の半導体装置。 - 前記基板は、
厚さ方向の一方の面である表面と、
厚さ方向の他方の面である裏面と、
を備え、
前記表面は、他の前記チップの前記基板の前記裏面と隣接して積層され、
前記裏面は、さらなる他の前記チップの前記基板の前記表面と隣接して積層される請求項2に記載の半導体装置。 - 前記送信コイルは、積層方向において、1以上の他の前記チップを挟んで、さらなる前記他のチップの前記受信コイルと隣接する請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記チップは、
前記送信コイルに接続され、前記送信コイルに送信データを伝送する送信回路と、
前記受信コイルに接続され、前記受信コイルから受信データを受信する受信回路と、
前記送信コイル及び前記送信回路の接続を切り替える送信側ドライバと、
前記受信コイル及び前記受信回路の接続を切り替える受信側レシーバと、
を備える請求項1から6のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記送信側ドライバは、積層方向に沿う前記送信データの送信方向に基づいて、前記送信コイル及び前記送信回路の接続を切り替え、
前記受信側レシーバは、前記送信側ドライバの切り替えに応じて、前記受信コイル及び前記受信回路の接続を切り替える請求項7に記載の半導体装置。 - 前記送信コイルは、巻き数、線幅、線間幅、使用する配線の少なくともいずれかにおいて、前記受信コイルと異なる請求項1から8のいずれかに記載の半導体装置。
- 請求項1から9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、前記半導体装置は、ウェハ状態で積層された後に個片化される半導体装置の製造方法。
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