JPH05343603A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05343603A
JPH05343603A JP14908292A JP14908292A JPH05343603A JP H05343603 A JPH05343603 A JP H05343603A JP 14908292 A JP14908292 A JP 14908292A JP 14908292 A JP14908292 A JP 14908292A JP H05343603 A JPH05343603 A JP H05343603A
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JP
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electrode terminal
insulating substrate
semiconductor chip
electrode terminals
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Harumi Mizunashi
晴美 水梨
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
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    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置において、パッケージの電源系配線
パターンの自己インダクタンスおよび半導体チップとパ
ッケージの配線パターンとを電気的に接続する電源系ボ
ンディングワイヤなどの自己インダクタンスに起因する
ノイズが半導体チップに侵入し、誤動作が生じることを
防止する。 【構成】一方の面に半導体チップ1の電極端子2に接続
される電極端子4が設けられ、他方の面にスルーホール
6を介して電極端子4に接続される電極端子7が設けら
れた絶縁基板5を備えている。絶縁基板5の電極端子4
と半導体チップ1の電極端子2とを金属ろう材3で接続
する。絶縁基板5の電極端子7のうち、電源電位給電用
のものとグランド電位給電用のものとの間に、金属ろう
材8を用いて容量9を設ける。電極端子7とパッケージ
基体12の配線パターンとを金属細線16を用いて電気
的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の多機能化は著しく、
そのため半導体チップの高速化、高消費電力化が進んで
いる。それに伴って、電源系統の配線パターンにおい
て、電源電流の増加や変化の高速化により、配線自体が
有するインダクタンスにより発生する逆起電力、即ち電
気的ノイズ(以下、ノイズという)が大きくなり、この
ことが原因で半導体装置の誤動作が起り易くなってきて
いる。
【0003】従来、ノイズ対策としては、電源系統の配
線のインダクタンス低減や電源配線とグランド配線間に
容量を結合する方法などが一般に用いられていた。後者
の方法において、容量の取付け位置は、一般に、半導体
装置を実装する配線基板上の半導体装置に近い場所、特
に半導体装置の外部端子付近に設けることが多い。これ
は、下記の理由による。
【0004】図3(a)は、電源系配線のインダクタン
スとノイズ対策用容量のキャパシタンスに関する等価回
路図であり、容量を半導体装置の外部端子部分に付けた
状態を示す。容量9より右側のインダクタンスL1とイ
ンダクタンスL2とは、半導体装置を実装する配線基板
の配線パターンによるもので、容量9より左側のインダ
クタンスL3とインダクタンスL4とは、半導体装置用
容量(以下パッケージと記す)内の配線による分を表し
ている。一般に、L1,L2>L3,L4の関係があ
る。
【0005】ここで、半導体チップのスイッチングによ
り、電源系配線に流れる電流に変化が生じると、下式に
示すような逆起電力e(ノイズ)が発生する。
【0006】 e=−L・(di/dt) (V) ・・・ ノイズのうち、L1,L2、即ち、半導体装置を実装す
る配線基板の配線パターンにより発生する分は、容量9
を流れ半導体チップには流れ込まないので、半導体チッ
プからみればノイズが低減されたことになる。即ち、半
導体チップに流れ込むノイズは、パッケージ内の配線の
インダクタンス分だけになる。よって、ノイズを効果的
に減ずるには、電源系配線中のより半導体チップに近い
場所に容量を取付ける必要がある。
【0007】そこで最近では、図3(b)に示すよう
に、パッケージに容量を取付ける方法が用いられてい
る。図3(b)において、絶縁基板13は、アルミナセ
ラミック多層基板を使用している。絶縁基板13は多層
配線になっており、配線層として信号層13Aと電源層
13Bとが設けられている。電源層13Bは2種類設け
られており、一方が電源配線用、もう一方がグランド配
線用になっている。
【0008】絶縁基板13には、一方の面の2層にくぼ
みを設け、半導体チップ搭載部を形成している。そこに
半導体チップ1を接着し、金属細線16で半導体チップ
1と、絶縁基板13の信号層13Aの配線パターンとを
電気的に接続している。半導体チップ1の電源は、信号
層13Aとスルーホール(図示せず)とを介して電源層
13Bから供給されている。半導体チップ1は、金属製
の蓋14を金属ろう材15を用いて気密封止されてい
る。絶縁基板13内の電源層13Bから引出された電源
の一端が絶縁基板13の表面に設けてあり、そこに容量
9が取付けられている。容量9には、一般に、キャパシ
タンス5〜1000(nF)程度のものが使われてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置では、容量が絶縁基板内の電源層に接続されている
ので、そこより半導体チップ側、特に金属細線のインダ
クタンスによるノイズ分については無効であった。
【0010】金属細線のインダクタンスは、そのループ
形状により異なるが、直径30μmのシリコン1%含有
のアルミニウムワイヤーで1mm当り、約0.5〜1.
0nHである。通常、金属細線長さは、2〜3mm程度
になるので、金属細線1本当り1〜3nHの値となる。
【0011】このインダクタンスの値は、従来の半導体
装置の動作速度では無視できる値であったが、近年の高
速化により無視できない値となっている。例えば、最近
のバイポーラデバイス(ECLゲートアレイ)では、1
00p・sec間に20mA程度電流が変化するように
なっている。インダクタンスを3nHとして式いより
計算すると、0.6Vの逆起電力が発生する。通常、半
導体装置の信号電圧は5Vであるので、この逆起電力は
十分に誤動作の原因になってしまう。
【0012】以上説明したように、容量を半導体装置絶
縁基板内の電源層から導出した電極端子に取付ける構造
の従来の半導体装置では、ボンデイングワイヤーのイン
ダクタンスによる逆起電力に対して無効であり、半導体
装置の動作速度向上には限界がある。
【0013】一方、最近、半導体素子上に薄膜技術を用
いて直接コンデンサーを形成する試みも行われている
が、誘電体の比誘電率を実用的な値にしようとすると5
00℃以上の高温で蒸着しなければならない。ところ
が、半導体チップの耐熱性が500℃に達していないこ
とから、いまだ実用化できないでいる。
【0014】本発明は上述のような従来の半導体装置の
問題点に鑑みてなされたものであって、電源電流の変化
により発生するノイズを、従来の半導体装置におけるよ
りもより効果的に除去することのできる構造の半導体装
置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体チップと、この半導体チップに電流を導く電気配
線パターンが設けられた半導体装置用容器とを含む半導
体装置であって、一方の面に第1の電極端子が設けら
れ、他方の面に前記第1の電極端子と電気的に接続され
た第2の電極端子が設けられ、前記第2の電極端子のう
ち、電源電位給電用の第2の電極端子とグランド電位給
電用の第2の電極端子とからなる少なくとも一対の第2
の電極端子が容量を介して接続されてなる絶縁基板を有
し、前記半導体チップと前記絶縁基板と前記半導体装置
用容器とは、前記半導体チップに設けられた電極端子が
前記絶縁基板の前記第1の電極端子に電気的に固着接続
され、前記絶縁基板の前記第2の電極端子と前記半導体
装置用容器の前記電気配線パターンとが電気的に接続さ
れている構造であることを特徴としている。
【0016】
【実施例】次に本発明の好適な実施例について図面を参
照して説明する。図1(a)は本発明の第1の実施例を
示す部分縦断面図で、特に半導体チップ部分を拡大した
ものである。
【0017】図1(a)を参照すると、本実施例では、
半導体チップ1上面の縁に沿って設けられている複数の
電極端子2に、金属ろう材3としてのAg/Su/Pb
合金を用いて、絶縁基板5の下面に設けてある電極端子
4を接着している。絶縁基板5には、半導体チップ1の
基材であるシリコンの熱膨張率を考慮し、窒化アルミニ
ウムセラミックを用いている。厚さは0.5mmであ
り、外形は、半導体チップ5と同じ大きさで、14.1
mm×14.2mmである。
【0018】絶縁基板5の上面には、下面の電極端子4
とスルーホール6によって電気的に接続された電極端子
7が設けられている。電極端子7のうち特に電源配線用
の電極端子とグランド配線用の電極端子はその内縁部
に、容量9が金属ろう材8としてのAu/Sn合金を用
いて接着されている。すなわち、電源配線とグランド配
線とが容量9で電気的に接続された構造になっている。
容量9には、キャパシタンス0.1μFの市販の積層セ
ラミックコンデンサー(サイズは1.25mm×2mm
で厚さ1mm)を用いた。
【0019】以下に、パッケージ基体との接続等につい
て、図1(a),(b)を用いて説明する。
【0020】図1(a),(b)において、電極端子7
の外縁部は、パッケージ基体12に設けられた配線パタ
ーン(図示せず)と金属細線16で電気的に接続される
部分である。パッケージ基体12には、アルミナセラミ
ック製積層基板を用いた、金属細線16には、直径30
μmのシリコン含有アルミニウム線を用い、超音波ボン
ディングにより電気的、機械的に接続している。
【0021】半導体チップ1は、パッケージ基体12に
エポキシ樹脂系接着材(図示せず)で固着されている。
そして、パッケージ基体12に蓋14を、金属ろう材1
5としてのSu/Pb合金を用いて固着することで気密
封止されている。
【0022】本実施例では、金属細線のインダクタンス
による逆起電力を除去できる結果、バイポーラデバイス
(ECLゲートアレイ)において、10p・secの間
に20mA程度電流が変化しても誤動作しない。実験で
は、80p・secの間に20mA程度電流が変化して
も誤動作しないことが確められた。
【0023】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図2(a)は、本発明の第2の実施例の部分縦断
面図であり、特に、半導体チップ部分を拡大して示すも
のである。
【0024】本実施例では、容量を薄膜技術を用いて絶
縁基板5上に形成しており、第1の実施例に比べて薄く
できるという特徴がある。本実施例は、第1の実施例に
比べて厚みが約1/3になっており、特に薄型化を要求
される場合に有効である。
【0025】絶縁基板5には、窒化アルミニウムセラミ
ックを用いており、その上面にアルミニウムを蒸着して
電極端子7を形成すると共に、平板電極10Aを形成し
ている。アルミニウムの蒸着膜の厚みは3〜5μmであ
る。平板電極10Aは、電極端子7の内、電源配線用の
もののみと電気的に接続されている。
【0026】平板電極10Aの上には、電極端子7に重
ならないように、平板電極10A上のみに、誘電体層1
1として比誘電率100〜130のチタン酸ストロンチ
ウムが厚さ約1μmほど蒸着されている。更に、誘電体
層11の上に平板電極10Bとしてのアルミニウム膜が
蒸着により形成されている。アルミニウムの膜厚は、3
〜5μmである。平板電極10Bは、電極端子7の内、
平板電極10Aと電気的に接続されていない方のもの
(グランド配線用)と電気的に接続されている。
【0027】平板電極10A,10B及び誘電体層11
で形成されたコンデンサーの有効寸法を10mm×10
mmにすることでキャパシタンスを約0.1μFにする
ことができた。本実施例では、金属ろう材3にAu/S
n合金を用いている。
【0028】以下にパッケージ基体12との接続等につ
いて、図2(a),(b)を用いて説明する。本実施例
では、絶縁基板5上の電極端子7上にSu/Pb合金製
の金属ろう材17のバンプが形成されている。この絶縁
基板5は、下向きにされ、パッケージ基体12の電気的
接続用配線パターン(図示せず)に金属ろう材17で接
続されている。半導体チップ1を搭載した絶縁基板5
は、蓋14を、電気的接続用配線パターン周辺部に予め
取付けられた金属枠18にシームウエルド溶接で固着す
ることにより気密封止されている。
【0029】尚、上述の2つの実施例では、電源配線と
グランド配線の組合せが、一組である場合について説明
したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば
ECLとTTLとが混在する集積回路のように、一つの
半導体チップ上に電源配線とグランド配線との組合せが
複数ある半導体装置においても本実施例と同様な効果を
得ることができる。
【0030】
【発明の効果】以上、説明した様に本発明を用いること
により、半導体チップの特性を劣化させることなく半導
体チップの極く近傍に容量を設けることができるので、
金属細線のインダクタンス分により発生する逆起電力を
打消し半導体チップへのノイズの侵入を防ぎ、半導体チ
ップの動作速度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】分図(a)は、本発明の第1の実施例におけ
る、半導体チップ部の部分断面図である。分図(b)
は、本発明の第1の実施例における、半導体チップとパ
ッケージ基体との接続部の部分断面図である。
【図2】分図(a)は、本発明の第2の実施例におけ
る、半導体チップ部の部分断面図である。分図(b)
は、本発明の第2の実施例における、絶縁基板とパッケ
ージ基体との接続部の部分断面図である。
【図3】分図(a)は、半導体装置の外部端子部分にノ
イズ対策用容量を設けた場合の等価回路図である。分図
(b)は、従来の半導体装置における、半導体チップと
パッケージとの接続部の部分断面図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2,4,7 電極端子 3,8,15,18 金属ろう材 5,13 絶縁基板 6 スルーホール 9 容量 10A,10B 平板電極 11 誘電体層 12 パッケージ基体 13A 信号線 13B 電源層 14 蓋 16 金属細線 18 金属枠

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップと、この半導体チップに電
    流を導く電気配線パターンが設けられた半導体装置用容
    器とを含む半導体装置であって、 一方の面に第1の電極端子が設けられ、他方の面に前記
    第1の電極端子と電気的に接続された第2の電極端子が
    設けられ、前記第2の電極端子のうち、電源電位給電用
    の第2の電極端子とグランド電位給電用の第2の電極端
    子とからなる少なくとも一対の第2の電極端子が容量を
    介して接続されてなる絶縁基板を有し、 前記半導体チップと前記絶縁基板と前記半導体装置用容
    器とは、前記半導体チップに設けられた電極端子が前記
    絶縁基板の前記第1の電極端子に電気的に固着接続さ
    れ、前記絶縁基板の前記第2の電極端子と前記半導体装
    置用容器の前記電気配線パターンとが電気的に接続され
    ている構造であることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記半導体チップに設けられた前記電極端子と前記絶縁
    基板の前記第1の電極端子とが、金属ろう材を用いて電
    気的に固着接続されていることを特徴とする半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の半導体装
    置において、 前記半導体チップは前記半導体装置用容器に設けられた
    チップ搭載部に固着され、前記絶縁基板の前記第2の電
    極端子と前記半導体装置用容器の前記電気配線パターン
    とが、金属細線のワイヤボンディングにより接続されて
    いる構造の半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2記載の半導体装
    置において、 前記容量は、前記絶縁基板の前記他方の面に設けられた
    金属薄膜と、前記金属薄膜上に設けられた誘電体層と、
    前記誘電体層上に設けらた金属薄膜とからなることを特
    徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置において、 前記誘電体層が、チタン酸ストロンチウムからなること
    を特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項4または請求項5記載の半導体装
    置において、 前記絶縁基板の前記第2の電極端子と前記半導体装置用
    容器の前記電気配線パターンとが、金属ろう材を用いて
    電気的に固着接続されていることを特徴とする半導体装
    置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001048820A1 (fr) * 1999-12-24 2001-07-05 Fujitsu Limited Dispositif en semi-conducteur comportant une puce nue de semi-conducteur montee par soudage par billes, et element de carte a condensateur en couche mince pour puce nue de semi-conducteur montee par soudage par billes
US6507107B2 (en) 2001-03-15 2003-01-14 Micron Technology, Inc. Semiconductor/printed circuit board assembly
US7008823B2 (en) 2001-03-30 2006-03-07 Micron Technology, Inc. Die stacking scheme
US7217597B2 (en) 2004-06-22 2007-05-15 Micron Technology, Inc. Die stacking scheme
US8120416B2 (en) 2007-11-12 2012-02-21 Hynix Semiconductor Inc. Semiconductor integrated circuit

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001048820A1 (fr) * 1999-12-24 2001-07-05 Fujitsu Limited Dispositif en semi-conducteur comportant une puce nue de semi-conducteur montee par soudage par billes, et element de carte a condensateur en couche mince pour puce nue de semi-conducteur montee par soudage par billes
US6891247B2 (en) 1999-12-24 2005-05-10 Fujitsu Limited Semiconductor device including semiconductor bare chip mounted by flip-chip bonding, and board member with thin-film structure capacitor for semiconductor bare chip mounted by flip-chip bonding
JP4502564B2 (ja) * 1999-12-24 2010-07-14 富士通株式会社 フリップチップ実装された半導体ベアチップを有する半導体装置、及びフリップチップ実装された半導体ベアチップ用の薄膜構造コンデンサ付き基板部材
US6507107B2 (en) 2001-03-15 2003-01-14 Micron Technology, Inc. Semiconductor/printed circuit board assembly
US6869827B2 (en) 2001-03-15 2005-03-22 Micron Technology, Inc. Semiconductor/printed circuit board assembly, and computer system
US7427535B2 (en) 2001-03-15 2008-09-23 Micron Technology, Inc. Semiconductor/printed circuit board assembly, and computer system
US7514776B2 (en) 2001-03-15 2009-04-07 Micron Technology, Inc. Semiconductor/printed circuit board assembly, and computer system
US7008823B2 (en) 2001-03-30 2006-03-07 Micron Technology, Inc. Die stacking scheme
US7112878B2 (en) 2001-03-30 2006-09-26 Micron Technology, Inc. Die stacking scheme
US7217597B2 (en) 2004-06-22 2007-05-15 Micron Technology, Inc. Die stacking scheme
US8120416B2 (en) 2007-11-12 2012-02-21 Hynix Semiconductor Inc. Semiconductor integrated circuit

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