JPH0362934A - 集積回路パツケージ - Google Patents
集積回路パツケージInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
る少なくとも1つのアクティブ集積回路チップと、絶縁
キャパシタが実現されている半導体相互接続キャリアの
頂部表面に形状されたチップ相互接続信号線とを有する
集積回路パッケージに関する。
り多くの駆動回路およびラッチをより高速にスイッチン
グさせ、それら回路の効率を向上させる必要が生じてい
る。そしてこのようなスイッチング速度の高速化により
ノイズも増大する。
に種々の手法が採用されてきた。1つの手法は電源電圧
の間に絶縁キャパシタとじてディスクリートのコンデン
サを実装するものである。
離れて実装され、複数の電源線や大きな電源パスによっ
て半導体チップに電気的に結合される。これら電源線は
通常長いインダクタンス経路を構成する。さらに複数の
線を流れる電流のスイッチング速度が増大するとそこで
の電圧降下が生じてしまう。電圧降下は好ましくない電
源分配ノイズとなる。
けディスクリートのキャパシタを半導体チップに近付け
ることである。しかし半導体チップに関連するワイア線
のレイアウトないしディスクリートのキャパシタの寸法
のために、ディスクリートのキャパシタを電圧降下ない
しノイズをなくすように配置するのは不可能である。さ
らに以上の目的で採用されるディスクリートのキャパシ
タは通常高周波数、低インダクタンスのキャパシタであ
り、コスト・アップを招来する。電流スイッチング速度
の増大によりもたらされるノイズは効率を悪くし、同時
スイッチング可能なVLS■回路数を低減させることに
なる。
ズを低減し、インダクタンス経路およびコストをも低減
する手法が望まれる。
、pp、5330−5331はチップ直下の多層構造に
配された絶縁キャパシタとキャパシタの絶縁材料に延び
るワイアとを開示している。この構成は構造に含まれる
インダクタンスを最小化するようにするものである。
pp、3436−3437 は多層セラミック・モジュ
ールを開示し、このモジュールではグリーン・シート構
造内にキャパシタを一実装している。
のキャパシタが大きくなり、チップとキャパシタとの間
が超低インダクタンスの結合になるという問題がある。
の絶縁キャパシタを用いて同時スイッチングのノイズを
抑圧する必要がある。そのようなキャパシタのインダク
タンスは最小のもの、理想的にはゼロでなくてはならな
い。このためEP−AOO83405は埋込みキャパシ
タ構造を含むキャリアを開示している。
、キャパシタへのリードを流れる電流による磁束を除去
するようになっている。キャパシタは多数のセグメント
を有し、これらセグメントがキャリア本体内に配され、
かつ機械的またはレーザによる除去でキャパシタのキャ
パシタンスを反転できるように、または製作後の欠陥を
なくすように適合化すべく接続されている。
用いる代りに、シリコンを用いるパッケージ手法がIE
EE Transaetions and Co
mponents、 Hybrids and
ManufaeturingTeehno l ogy
、 Vo 1.CGMT −7、No、2.1984
6月、 pp、193−196に記載されている。
・ダウン・ボンドであり、回路チップのパッドを、相互
接続キャリアに設けられたワイヤ層の対応するパッドに
物理的に結合する。このパッケージ手法は著しい効果を
もたらす。写真エツチング手法は相互接続キャリアとチ
ップとで同じであるので、極めて高い実装密度が実現で
き、相互接続の最小寸法のりクアイアメントにも答える
ことができる。さらに低コストのパッケージが可能であ
る。なぜならキャリアには通常の集積化プロセスを用い
、かつ能動素子がなければ半導体材料の欠陥も受容でき
るからである。しかしこのキャリアを能動素子に用いた
い場合もある。
102490が電源分配ワイヤ上に実装され、電気的に
結合された集積回路チップと、電源絶縁キャパシタが実
装された半導体相互接続キャリアの表面に形成されたチ
ップ相互接続信号ワイヤとを有する集積回路パッケージ
を開示している。このシリコン・キャリアは高度にドー
プされ、相対的に導電性を有するようになっている。
上部表面に横たわるように形成されている。誘電体層が
上部メタライゼーション層の主たる部分の下に設けられ
ている。メタライゼーショ層の、この部分が、キャリア
寸法の絶縁キャパシタの一方の電極を構成する。さらに
連続したメタライゼーション層がキャリアの底面に形成
されている。導体キャリア自体およびこの底面層がキャ
パシタの他の電極を構成する。電気的接続がチップのパ
ッドと上筒層との間にあるときはいつでもキャリアの大
きさのキャパシタも実効的な絶縁をなしなから低いイン
ダクタンスでチップと結合する。
チップに適用すべく開発されてきた。他方、業界はバイ
ポーラ技術からCMO5技術へと大きく変わろうとして
いる。CMO8技術は新たな可能性をもたらす。すなわ
ち超高密度、低電力消費、多くのプロセッサを1個のチ
ップに集積できる点などである。利用可能なパッケージ
は大消費電力、高効率のバイポーラ・チップの多重チッ
プ・プロセッサ・ユニットに対して最適化されている。
ンにも高いDC電流が保持されなければならない。
わる。CMO8VLSIチップでは電源に極めて高い電
流サージが必要であり、したがって新たにCMO5にR
適化されたパッケージ仕様が必要である。
減少の要請に関連する問題を解決することを目的として
いる。
実装され、かつ絶縁キャパシタが電源分配システムに一
体化されている改良された電子パッケージが提供される
。
8態様に設計されている。高速のCMOSチップを保持
するために、絶縁キャパシタがキャリアに一体化される
。チップ・キャリア上のワイヤはキャパシティを最小に
し、抵抗を最小化するようにレイアウトされている。
集積回路に関する。このキャリアの上部表面にはたとえ
ば9個の能動回路チップ1が配列されている。
いしフェース・ダウン・ボンディングの手法を用いて、
チップ1を、キャリア2の上部表面に配されたワイヤ(
図示しない〉に接続する。
ャリア2のワイヤの対応するパッドに配置して結合する
。抵抗性結合を形成するために、またチップとキャリア
とを分離するために回路チップ1、キャリア2または双
方にメタリック・バンプ15が生成される。もちろん同
様の目的を達成するメタル・システムも種々可能である
。これらは一長一短がある。採用されるシステムには超
音波ボンディング、熱圧着ボンディングおよびはんだフ
ロー・ボンディングがある。受動相互接続キャリア2は
絶縁キャパシタ・システムを有し、この絶縁キャパシタ
・システムはこの発明にしたがって回路チップ1の高密
度実装および高スィッチング速度に起因するノイズの問
題に関して最適化されている。
互接続信号ワイヤの配列は第3図ないし第7図を参照し
て詳細に説明される。
れる。そしてA−Ayfr面図が第4図に示される。こ
の断面図には半導体相互接続キャリア2の断面が含まれ
ている。このキャリア2は好ましくは単結晶シリコンか
らなっている。
ャリア2の表面にはN+のウェルがある。このウェルは
好ましくは適切なドープ材料のインプランテーションま
たは拡散により生成される。好ましい実施例ではウェル
は、キャリア2にわたって分散する。規則正しく配列さ
れた平行なストライプ4から構成されている。
プ4の表面に直接に配列されている。これら(好ましく
はメタリック)線5はストライプ4と低オーミツクで接
続される。さらにストライプ4どうじの間すなわち第1
導体lR5どうしの間で、キャリア2の表面領域に第2
導体1i6が被着されている。これら導体a6はP+の
キャリア材料と低オーミツクに接続される。
る。第1絶縁層7は第1ワイヤ平面WL1に被着されて
いる。第2ワイヤ平面WL2においては第3および第4
導体線8および9が第1絶縁層7条に被着されている。
よび6に直交して延びる。第3導体線8は第1導体線5
と電気的に接続され、第4導体a9は第2導体線6と電
気的に接続されている。第3導体線8は正の電圧VDを
供給する電源結合パッドに結合され、第4導体線9は接
地電位GNDを供給する電源結合パッドに結合されてい
る。これによりN+ストライプ4およびP+キャリア2
の接合が逆方向にバイアスされる。この結果生じるデイ
プリージョン層のキャパシタンスが絶縁キャパシタを構
成し、能動チップ1の電源用として実現される。キャリ
ア2のチップ構成およびキャリアのワイヤ平面への電気
的な接続構成は以下のように動作する。
イヤ平面WLZ上に被着される。第3ワイヤ平面WL3
は能動チップ1用の信号相互接続および信号ワイヤを含
み、第2絶縁層ll上に被着される。さらに能動チップ
および電源の機能上必要なら、信号ワイヤおよび第2ワ
イヤ平面WL2の間に電気接続貫通孔10が設けられる
。第3絶縁層13は第3ワイヤ平面WL3を被覆し、ボ
ール規定パッド14がその上に設けられる。
いる。このはんだバンプ15は能動チップ1と、3つの
ワイヤ平面に配されたチップ相互接続信号ワイヤおよび
電源分配ワイヤとの間の電気的接続を実現する。
は第3図および第4図に示されるものと本質的には異な
らない。したがって異なる部分のみ示す。主たる相違は
絶縁キャパシタの実現の仕方である。第3図および第4
図の実施例では、絶縁キャパシタはストライプ4および
キャリア材料の間の接合のデイプリージョン層により構
成されるが、第5図の実施例は純粋な誘電体キャパシタ
を用いる。また第6図および第7図の実施例はジャンク
ションおよび誘電体キャパシタを結合して用いる。
キャリア2を含む。キャリア2の表面には離間された誘
電体中間層のストライプ16が設けられている。第1ワ
イヤ平面WLIの第1導体′lB5はこれらストライプ
16の表面に被着されている。これが誘電体キャパシタ
の第1電極を構成する。第2導体線6はストライプ16
の間でキャリア2とオーミックに接続し、高ドープキャ
リア材料とともにキャパシタの第2電極を構成する。
平面WLIに電気的に接続され、これら第1および第2
ワイヤ平面が電源分配ワイヤを構成する。
第3図および第4図に対応するので、図示しない。
キャリア2の表面内に形成される。第1ワイヤ平面WL
Iの第1および第2導体線5および6はストライプ4お
よびキャリア4の対応する面と、これらストライプ4の
間でオーミックに接続される。第2導体線6の付加的な
特徴に固有な点で技術的に重要な点は、第2導体#!6
が隣接ストライプ領域にまで部分的に延び、ただ付加的
な誘電体の中間層のストライプ17によって表面から離
間しているという点である。
ン・キャパシタおよび誘電体キャパシタの並列回路とし
て絶縁キャパシタを構成した点である。すなわちこれら
2種類のキャパシタを足して大容量を実現している。
縁キャパシタ構造を能動チップの電源パッド・グリッド
に結合する受動半導体キャリアを集積回路パッケージに
含ませる点である。能動集積回路チップの電源は所望の
絶縁キャパシタを有し、電源分配ワイヤを適合化して最
適化される。
を設ける点である。チップおよびキャパシタの間が極め
て近くで結合されているので、直列のインダクタンスは
ほとんどない。したがってこのキャパシタは極めて高周
波の絶縁キャパシタとして動作する。付加、的な利点は
、第2ワイヤ平面WL2が通常はわずかな電源線および
第3ワイヤ平面用のアンダーパスしか含まないという点
である。結局これにより第2ワイヤ平面WL2は極めて
低いワイヤ密度しか持たない。第3ワイヤ平画WL3の
低キャパシタンスおよび中間層のショート故障に起因す
る製造歩留りの向上という点から極めて有利である。
るように直接にシリコンに接続されているという点であ
る。シリコンとメタル層1の間にはなんら絶縁層は不要
である。したがってこれらの間の相互接続貫通孔が省略
できる。メタル層1およびシリコンの間のインターフェ
ースは欠陥に左右されにくい。これは第4図の構成にま
さにあてはまり、第5図ないし第7図でも若干少なくな
るものの同様の効果がある。
す平面図、第2図は第1図の断面図、第3図はこの発明
の第1の実施例を示す平面図、第4図は第3図の実施例
の断面図、第5図はこの発明の第2の実施例を示す断面
図、第6図および第7図はこの発明の第3の実施例を示
す断面図である。 1・・・能動回路チップ、2・・・受動半導体相互接続
キャリア、4・・・ウェルを構成するストライプ、5・
・・第1導体線、6・・・第2導体線、WLI・・・第
1ワイヤ平面、WL2・・・第2ワイヤ平面。
Claims (11)
- (1)電源絶縁キャパシタが実装される受動半導体相互
接続キャリアの上部表面にそれぞれ形成された電源分配
ワイヤおよびチップ相互接続信号ワイヤに実装され電気
的に接続される少なくとも1つの能動集積回路チップを
具備する集積回路パッケージにおいて、 上記受動半導体相互接続キャリアが第1導電型であり、 第2導電型の複数のウェルが上記受動半導体相互接続キ
ャリアの表面に相互に離間して設けられ、 上記電源分配ワイヤが第1ワイヤ平面に設けられた第1
導体線および第2導体線を含み、 上記第1導体線が上記ウェルの表面領域にオーミックに
被着され、上記第2導体線が上記ウェルに挟まれる上記
受動半導体相互接続キャリアの表面部分にオーミックに
被着され、 上記第1導体線および第2導体線がそれぞれ電源の第1
端子および第2端子に接続され、上記ウェルと、上記ウ
ェルに埋めこまれた上記受動半導体相互接続キャリアの
材料との間の接合キャパシタンスが上記絶縁キャパシタ
を構成するようにしたことを特徴とする集積回路パッケ
ージ。 - (2)電源絶縁キャパシタが実装される受動半導体相互
接続キャリアの上部表面にそれぞれ形成された電源分配
ワイヤおよびチップ相互接続信号ワイヤに実装され電気
的に接続される少なくとも1つの能動集積回路チップを
具備する集積回路パッケージにおいて、 上記受動半導体相互接続キャリアが第1導電型であり、 誘電体層の複数のストライプが上記受動半導体相互接続
キャリアの表面に相互に離間して設けられ、 上記電源分配ワイヤが第1ワイヤ平面に設けられた第1
導体線および第2導体線を含み、 上記第1導体線が上記ストライプの表面領域に被着され
、上記第2導体線が上記ストライプに挟まれる上記受動
半導体相互接続キャリアの表面部分にオーミックに被着
され、 上記第1導体線および第2導体線がそれぞれ電源の第1
端子および第2端子に接続され、上記第1導体線、第2
導体線およびこれらの間の誘電体層の上記ストライプが
、上記絶縁キャパシタを構成するようにしたことを特徴
とする集積回路パッケージ。 - (3)上記ウェルが規則正しく平行して配置されたスト
ライプからなり、上記第1導体線および第2導体線が上
記第1ワイヤ平面において櫛状に配される請求項1記載
の集積回路パッケージ。 - (4)上記ストライプは規則正しく平行して配置され、
上記第1導体線および第2導体線が上記第1ワイヤ平面
において櫛状に配される請求項2記載の集積回路パッケ
ージ。 - (5)上記第2導体線は隣接する上記ウェルに部分的に
わたって延び、しかも上記第2導体線は上記ウェルの表
面から誘電体中間層により離間されている請求項1また
は3記載の集積回路パッケージ。 - (6)上記第1導体線は上記受動半導体相互接続キャリ
アの隣接領域に部分的にわたって延び、しかも上記第1
導体線は上記隣接領域の表面から誘電体中間層により離
間されている請求項1または3記載の集積回路パッケー
ジ。 - (7)上記電源分配ワイヤはさらに第3導体線および第
4導体線を含む第2ワイヤ平面を有し、上記第2ワイヤ
平面は第1絶縁層により上記第1ワイヤ平面から分離さ
れ、 上記第3導体線は貫通孔を介して上記第1導体線に接続
され、 上記第4導体線は貫通孔を介して上記第2導体線に接続
され、 上記チップの電源パッドが上記第3導体線および第4導
体線に接続される請求項1ないし6記載の集積回路パッ
ケージ。 - (8)上記第4導体線は上記第1ワイヤ平面の導体線に
対して直交して平行に設けられる請求項7記載の集積回
路パッケージ。 - (9)上記第1ワイヤ平面および第2ワイヤ平面のグリ
ル形状が上記チップの電源パッドのグリッドに合わされ
る請求項7または8記載の集積回路パッケージ。 - (10)上記チップ相互接続信号ワイヤが上記第2ワイ
ヤ平面から第2絶縁層を介して離間される1または複数
の第3ワイヤ平面からなる請求項7ないし9記載の集積
回路パッケージ。 - (11)上記チップのパッドは上記第3ワイヤ平面には
んだバンプにより結合される請求項1ないし10記載の
集積回路パッケージ。
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