JPWO2016046987A1 - 電子装置および半導体装置 - Google Patents

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Abstract

電子装置は、第1配線基板と、上記第1配線基板上に搭載された半導体装置と、を含む。上記半導体装置の第2配線基板上には、複数の第1半導体チップと、上記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、が並べて搭載される。また、上記複数の第1半導体チップは、上記配線基板の第1基板辺と上記第2半導体チップの第1チップ辺の延長線との間に搭載される。また、上記第1配線基板は、上記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する第1電源線と、上記第2半導体チップに、第2電源電位を供給し、かつ、上記第1電源線よりも幅の大きい第2電源線と、を有する。また、上記第2電源線は、平面視において、上記第2配線基板の上記第1基板辺と交差し、かつ、上記第2配線基板の上記第1基板辺側から上記第2半導体チップに向かって延びる。

Description

この発明は、例えば、複数の半導体チップが配線基板上に並んで搭載された半導体装置、および半導体装置を搭載した電子装置に関する。
特開平6−151639号公報(特許文献1)には、配線基板の複数のピン(端子)のうち、グランドピンおよび電源ピンが、内側から外側へ一続きになるよう連続配置される半導体装置が記載されている。
また、特開2006−237385号公報(特許文献2)や、特開2007−213375号公報(特許文献3)には、複数のメモリチップと、上記複数のメモリチップを制御するデータ処理チップとが、配線基板上に並んで搭載された半導体装置が記載されている。
特開平6−151639号公報 特開2006−237385号公報 特開2007−213375号公報
複数の半導体チップが配線基板上に並べて配置され、上記複数の半導体チップが配線基板を介して電気的に接続された半導体装置がある。このような半導体装置の性能を向上させるため、半導体装置が処理可能なデータ量を増大させる技術が要求される。
半導体装置が処理するデータ量を増大させるためには、信号の伝送速度を向上させる技術が必要である。また、半導体装置が処理するデータ量を増大させるためには、演算処理回路に供給される電流値が大きくなるので、大きな電流を効率的に演算処理回路に供給する技術が必要である。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態による電子装置は、第1配線基板と、上記第1配線基板上に搭載された半導体装置と、を含む。上記半導体装置の第2配線基板上には、複数の第1半導体チップと、上記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、が並べて搭載される。また、上記複数の第1半導体チップは、上記配線基板の第1基板辺と上記第2半導体チップの第1チップ辺の延長線との間に搭載される。また、上記第1配線基板は、上記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する第1電源線と、上記第2半導体チップに、第2電源電位を供給する第2電源線と、を有する。また、上記第2電源線は、平面視において、上記第2配線基板の上記第1基板辺と交差し、かつ、上記第2配線基板の上記第1基板辺側から上記第2半導体チップと重なる領域に向かって延びるものである。
上記一実施の形態によれば、複数の半導体チップが配線基板を介して互いに電気的に接続された半導体装置が搭載された電子装置の性能を向上させることができる。
一実施の形態である半導体装置を含む電子装置の構成例を示す拡大平面図である。 図1のA−A線に沿った拡大断面図である。 図1に示すマザーボードの上面を示す拡大平面図である。 図3のA−A線に沿った拡大断面図である。 図1に示す半導体装置が有する複数の半導体チップと電気的に接続される複数の伝送経路の構成の概要を示す説明図である。 図1に示す半導体装置のA−A線に沿った断面図である。 図1に示す半導体装置のB−B線に沿った断面図である。 図1に示す半導体装置の下面側の構造を示す平面図である。 図1に示すロジックチップの表面側の平面図である。 図1に示すメモリチップの表面側の平面図である。 図5に示す内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図5に示す内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図1〜図12を用いて説明した半導体装置の製造工程の概要を示す説明図である。 図13に示す配線基板準備工程で準備する配線基板のチップ搭載面側を示す平面図である。 図14に示す配線基板に複数の半導体チップを搭載した状態を示す平面図である。 図1に示す半導体装置PKG1に対する変形例を示す平面図である。 図12に示す制御信号の伝送経路に対する変形例の配線イメージを示す説明図である。 図1に対する変形例である半導体装置が搭載された電子装置を示す平面図である。 図18に示すマザーボードの上面を示す拡大平面図である。 図18に示す半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図18に示す半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図18に示す半導体装置の下面側の構造を示す平面図である。 図1に対する他の変形例である半導体装置が搭載された電子装置を示す平面図である。 図23に示すマザーボードの上面を示す拡大平面図である。 図23に示す半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図23に示す半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図23に示す半導体装置の下面側の構造を示す平面図である。 図26に対する変形例である半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。 図2に対する変形例を示す断面図である。 図2に対する変形例である電子装置の構成例を示す拡大断面図である。 図13に示す製造工程の変形例を示す説明図である。
(本願における記載形式・基本的用語・用法の説明)
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe(シリコン・ゲルマニウム)合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Cu層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Cu、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するため、あるいは領域の境界を明示するために、ハッチングやドットパターンを付すことがある。
(実施の形態)
本実施の形態では、複数の半導体チップが配線基板を介して電気的に接続された半導体装置、および上記半導体装置が搭載された電子装置、の一例として、カーナビゲーション装置の内部に搭載される半導体装置、および上記半導体装置を有するモジュール(電子装置)を取り上げて説明する。
本実施の形態で一例として取り上げるカーナビゲーション装置は、自動車に搭載される電子機器である。近年、カーナビゲーション装置に対して、一つの装置内に様々な機能(システム)を付与して、高機能化を図る取り組みがある。例えば、カーナビゲーション装置には、自動車の現在位置を表示したり、目的地までの経路案内を行ったりするカーナビゲーションシステムの他、音楽再生システムや動画再生システムなど、種々の機能(システム)を有するものがある。また、上記した様々なシステムのそれぞれの性能を向上させる観点からは、各システムが単位時間に処理するデータ量を増加させることが好ましい。
上記のような複数のシステムを備える電子装置は、マザーボード上に機能の異なる複数の半導体装置(例えば制御用の半導体装置と記憶用の半導体装置)を搭載して、複数の半導体装置間をマザーボードの配線で電気的に接続する方法が考えられる。しかし、単位時間に処理されるデータ量の増加、あるいは、データの転送速度の向上を考慮すると、マザーボードの配線を介して複数の半導体装置を接続する方式の場合、電気的特性を向上させることが難しい。
そこで、本願発明者は、一つの半導体装置に複数の半導体チップを搭載し、インタポーザである配線基板を介して複数の半導体チップの間を電気的に接続する構成を検討した。すなわち、以下で説明する半導体装置PKG1(図1参照)は、複数の半導体チップを有するマルチチップモジュール(MCM:Multi-Chip Module)である。また、半導体装置PKG1は、一つの半導体パッケージ内にシステムが形成された、SiP(System in Package)である。半導体装置PKG1が備える配線基板IP1(図2参照)は、マザーボードである配線基板MB1と比較して、平面積が小さく、高い加工精度で配線を形成することができる。このため、複数の半導体チップ間を電気的に接続した場合、高い電気的特性を得ることができる。
しかし、半導体装置PKG1のように、一つの半導体パッケージ内に複数のシステムを作りこみ、かつ、電気的な特性を向上させる場合、複数のシステムを駆動する電源を供給する経路、あるいは半導体装置PKG1との間で信号電流を入力または出力する経路、を効率的に配置する必要があることが判った。
例えば、グラフィックや動画などを形成する回路を駆動するためには、5A(アンペア)を超えるような大電流が必要になる場合がある。配線密度の増大に伴って、電源の供給経路の断面積が小さくなると、インピーダンスが大きくなるが、インピーダンスが大きい電源供給経路に大電流が流れると、電圧降下量が増大する。また、回路を動作させるための電源電位のマージンが小さい場合には、電圧降下により、回路が動作しなくなる懸念がある。
また、駆動電圧の供給経路の抵抗値が大きいと、半導体装置PKG1の温度が上昇して回路動作が不安定になる懸念がある。また、例えば、上記のような大電流が流れる電源経路と、1.6Gbps(Giga bit per second)以上の高速信号伝送経路が混在する場合、高速信号伝送経路に対するノイズ対策を考慮する必要がある。特に、差動対を利用して信号を伝送する場合、あるいは、バス幅を大きくして単位時間当たりの信号伝送量を増加させる場合には、信号伝送経路の数が増加する。このため、マザーボードよりも平面積の小さいインタポーザの配線基板に、効率的に配線経路を形成する技術が必要になる。
以下、電子装置の構成、および電子装置が有する半導体装置の順で、本実施の形態の電子装置の構成例について説明する。
<電子装置>
まず、本実施の形態の電子装置の構成例について説明する。図1は、本実施の形態の電子装置の構成例を示す拡大平面図である。また、図2は、図1のA−A線に沿った拡大断面図である。また、図3は、図1に示すマザーボードの上面を示す拡大平面図である。また、図4は、図3のA−A線に沿った拡大断面図であって、電源供給用の半田ボールの周辺を拡大して示している。
なお、図2は、断面図であるが、電子装置EDV1の構成部品の電気的な接続関係の例を見やすくするため、ハッチングを省略している。また、図3では、配線基板MB1の上面を覆う、絶縁膜SRBに覆われた複数の配線MWおよび、端子(実装基板端子)CNのうちの一部を示している。また、図3は平面図であるが、複数の端子CNを、流れる電流の種類に応じて異なる模様を付して示し、各模様の表す意味は、凡例の隣に符号を付して示している。
図1に示す電子装置(電子機器)EDV1は、配線基板(マザーボード、実装基板)MB1と、配線基板MB1に搭載される半導体装置PKG1と、配線基板MB1に搭載される電力供給装置(レギュレータ)RGL1と、を有する。また、図2に示す例では、配線基板MB1には、半導体装置PKG1、電力供給装置RGL1に加えて、コンデンサCC1などの複数の電子部品が搭載されている。
配線基板MB1に搭載される電力供給装置RGL1は、電子装置EDV1が備える複数の電子部品のそれぞれに電力を供給する電源用部品である。電力供給装置RGL1は、例えば、電力変換回路を有し、電子装置EDV1の外部に設けられた外部電源から入力された電力を、電子装置EDV1が備える各種回路の動作電圧、動作電流に対応した電圧値、電流値に変換する。電力供給装置RGL1で変換された電力は、配線基板MB1が有する配線MWを介して、電子装置EDV1が備える複数の回路(電子部品が備える回路)のそれぞれに供給される。
また、電子装置EDV1が有する配線基板MB1は、半導体装置PKG1の搭載面である上面(面、半導体装置搭載面)MBt、および上面MBtの反対側の下面(面、裏面)MBbを有する。配線基板MB1は、半導体装置PKG1を含む、複数の電子部品を搭載して電気的に接続し、モジュールを形成する基板であり、複数の電子部品を支持する強度が要求される。このため、配線基板MB1の厚さは半導体装置PKG1の配線基板IP1の厚さよりも大きい(厚い)。
例えば、図2に示す例では、配線基板MB1の厚さは、1.6mmである。一方、配線基板IP1の厚さは、配線基板MB1の厚さよりも薄く、1.2mmである。なお、各基板の厚さは上記した値に限らず、配線基板MB1の厚さは例えば1.0mm〜2.0mm程度、配線基板IP1の厚さは例えば0.2mm〜1.5mm程度のものを使用しても良い。また、配線基板MB1の厚さは、上面MBtおよび下面MBbのうち、一方の面から他方の面までの距離である。また、配線基板IP1の厚さは、上面IPtおよび下面IPbのうち、一方の面から他方の面までの距離である。
また、配線基板MB1は、例えばガラス布にエポキシ系の樹脂を含浸させた、プリプレグ材などの絶縁性材料から成る基材を有する。図2に示す例では、配線基板MB1は、プリプレグから成る複数の絶縁層と、銅箔などの導体膜からなる複数の配線層と、を交互に積層することで形成される、多層配線基板(積層基板)である。なお、配線基板IP1も、プリプレグ材から成る基材(コア材)を有していても良いが、配線基板MB1は、配線基板IP1が有する基材よりも相対的に厚いプリプレグ材が必要である。上記のように、本実施の形態では、各配線基板MB1、IP1を構成する絶縁層としてプリプレグ材を用いているため、配線基板の強度を向上することができる。なお、配線基板の厚さが大きい、すなわち、各絶縁層の厚さが大きい場合には、プリプレグ材に限らず、エポキシ系の樹脂のみから成る絶縁性材料により絶縁層を構成しても良い。
また、図2に示すように、配線基板MB1は、複数の配線(実装基板配線、マザーボード配線)MWを有する。配線基板MB1は、複数の配線層を有する多層配線基板であって、複数の配線MWは、複数の配線層のそれぞれに形成されている。図3に示すように、複数の配線MWには、半導体装置PKG1が有する複数の半導体チップのうち、ロジックチップ(半導体チップ)LCに電源電位を供給する電源線VHW、メモリチップ(半導体チップ)MCに電源電位を供給する電源線VQWが含まれる。また、複数の配線MWには、ロジックチップLCとの間で、電気信号を送信、または受信する信号線SGWが含まれる。なお、配線基板MB1には、多数の信号線SGWが形成されているが、図3では見易さのため、多数の信号線SGWのうちの2本を例示的に示している。
また、配線基板MB1は、上面MBt側に形成された複数の端子CNを有する。複数の端子CNは、半導体装置PKG1と配線基板MB1とを電気的に接続するための実装端子である。図3に示すように、複数の端子CNには、半導体装置PKG1が有する複数の半導体チップのうち、ロジックチップ(半導体チップ)LCに電源電位を供給する端子VHCN、メモリチップ(半導体チップ)MCに電源電位を供給する端子VQCNが含まれる。また、複数の端子CNには、ロジックチップLCとの間で、電気信号を送信、または受信する端子SGCNが含まれる。
また、複数の端子CNは、配線基板MB1が有する複数の配線層のうち、最上層(第1層目)に形成された導体パターンである。詳しくは、図4に示すように最上層に形成された導体パターンは、配線基板MB1の上面MBtを覆うように形成された絶縁膜SRBにより覆われる。また、絶縁膜SRBには複数の開口部SRk1が形成され、複数の開口部SRk1のそれぞれにおいて、最上層に形成された導体パターンの一部が露出する。
また、図3に示す端子CNを構成する複数の導体パターンは、他の端子CNとは電気的に分離され、端子CN毎に独立して形成された、個別の導体パターンを含む。例えば、信号線SGWと電気的に接続される信号用の端子SGCNの場合、隣の端子CNとは電気的に分離されている。このように、隣り合う信号用の端子SGCNを電気的に分離することで、信号伝送経路のそれぞれに、異なる信号電流を流すことができる。
また、図3に示す端子CNを構成する複数の導体パターンは、電源線VHW、電源線VQWのように配線MWを構成する帯状の導体膜を含む。このように帯状の導体膜を端子CNの一部として利用する場合、一つの帯状の導体膜上に複数の開口部SRk1が形成される。例えば電源線VHWの場合、一本の帯状の電源線VHWと厚さ方向に重なる位置に複数の開口部SRk1が形成される。この複数の開口部SRk1のそれぞれが、電源線VHWを接続するための実装端子である端子VHCNとして機能する。このように、一つの電源線VHWを利用して複数の端子CNを設けることで、電源電位の供給経路中の抵抗を低減できる。そして、電源電位の供給経路の抵抗を低減する結果、駆動時の電子装置EDV1(図1参照)の温度上昇を抑制できるので、回路動作を安定化させることができる。
また、絶縁膜SRBには、電力供給装置RGL1と厚さ方向に重なる位置に、複数の開口部SRk1が形成され、複数の開口部SRk1において、電力供給装置RGL1を接続するための端子RGCNが露出している。端子RGCNを構成する導体パターンは、端子VHCNやVQCNを構成する導体パターンと同様に、電源線VHWまたは電源線VQWを構成する帯状の導体パターンの一部である。このように、電源供給用の端子CNおよび端子RGCNを構成する導体パターンとして、電源用の配線MWの一部を利用すると、図4に示すように、電源線VHWおよび電源線VQWのそれぞれを、配線基板MB1の最上層の配線層で引き回すことができる。言い換えれば、本実施の形態では、電源線VHWおよび電源線VQWのそれぞれは、最上層よりも下層に形成された配線層を経由せずに、半導体装置PKG1と電気的に接続される。なお、本実施の形態に対する変形例としては、最上層の下層の配線層を経由させても良い。
<半導体装置の概要>
図1および図2に示すように、本実施の形態の電子装置EDV1は、配線基板MB1の上面MBt上に搭載される、半導体装置PKG1を有する。以下、半導体装置PKG1の詳細な構成について説明する。本セクションでは、まず、半導体装置PKG1の回路構成例を説明した後、半導体装置PKG1の構造について説明する。図5は、図1に示す半導体装置が有する複数の半導体チップと電気的に接続される複数の伝送経路の構成の概要を示す説明図である。
なお、図5では、ロジックチップLCが有する複数の回路のうちメモリチップMCを制御する制御回路CTL、および例えば画像表示システムなどの演算処理を行う、演算処理回路PRCを代表例として図示している。また、図5では、メモリチップMCが有する複数の回路のうち、データ信号の入出力動作を行う、入出力回路CACと、データ信号を記憶するメモリ回路RAMとを代表的に示している。
図1および図5に示すように、本実施の形態の半導体装置PKG1は、配線基板IP1と、配線基板IP1の上面IPtに搭載される複数の半導体チップを有する。図1および図5に示す例では、複数の半導体チップは、記憶回路(メモリ回路)が形成された2個のメモリチップMC(メモリチップM1、M2)と、2個のメモリチップMCのそれぞれの動作を制御する制御回路を備えたロジックチップLCと、で構成される。なお、複数の半導体チップの数は、上記には、限定されず、種々の変形例が適用できる。特に、メモリチップMCの数は、半導体装置PKG1に設けられたシステムに応じて必要な記憶容量が異なる。記憶容量の値は、メモリチップMCの数に比例して大きくなるので、例えば、メモリチップMCの数は、2個以上、あるいは1個でも良い。また、上面IPt上に複数のロジックチップLCを搭載しても良い。また、ロジックチップLCおよびメモリチップMC以外の機能を備える半導体チップを搭載しても良い。
図5に示す複数のメモリチップMCのそれぞれは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)と呼ばれる記憶回路(以下、メモリ回路RAMと記載する)と、メモリ回路RAMに対するデータ信号の入出力動作を行う、入出力回路CACを備える。また、複数のメモリチップMCのそれぞれと電気的に接続されるロジックチップLCには、メモリチップMCのメモリ回路RAMの動作を制御する制御回路CTL、およびデータ信号に対して演算処理を行う演算処理回路PRCを備える。
また、複数のメモリチップMCのそれぞれは、入出力回路CACを駆動するための電源電位VDDQ_M1、VDDQ_M2を供給する電源電位供給経路VDQ_P、および基準電位VSSを供給する基準電位供給経路VSS_Pを有する。図5では、メモリチップM1用の電源電位VDDQ_M1と、メモリチップM2用の電源電位VDDQ_M2とを区別して図示しているが、電源電位VDDQ_M1と、電源電位VDDQ_M2とは同電位であり、例えば、それぞれ2A程度の電流が流れる。また、基準電位VSSは、例えば、接地電位(GND電位)、あるいは、電源電位とは異なる値の電位である。
また、電源電位供給経路VDQ_P、および基準電位供給経路VSS_Pは、配線基板IP1が備える外部端子である端子(ランド)LDに接続される。図4に示す端子(ランド)VQLDは、図5に示す電源電位供給経路VDQ_Pの一部を構成する。また、電源電位供給経路VDQ_P、および基準電位供給経路VSS_Pは、配線基板IP1において分岐して、ロジックチップLCの電極PDLに接続される。
また、複数のメモリチップMCのそれぞれは、電気信号を伝送する複数の信号伝送経路を有する。複数の信号伝送経路には、データ信号SGN_DAT1を伝送するデータ信号伝送経路DTP1、動作タイミングを同期するためのクロック信号SGN_CLKを伝送するクロック信号伝送経路CKP1、および入出力動作を制御する制御信号SGN_CTL1を伝送する制御信号伝送経路CTP1が含まれる。データ信号伝送経路DTP1、クロック信号伝送経路CKP1、および制御信号伝送経路CTP1のそれぞれは、ロジックチップLCの電極PDLと、メモリチップMCの電極PDMとを接続する。
なお、図5では、メモリチップMCに電源電位を供給する経路として、入出力回路CACを駆動するための電源電位VDDQ_M1、VDDQ_M2を供給する電源電位供給経路VDQ_P、および基準電位VSSを供給する基準電位供給経路VSS_Pを示す。ただし、上記の他、図示しない電源制御回路やクロック発振回路などの主要回路(コア回路)を駆動するコア回路用の電源電位の供給経路、あるいは別の基準電位の供給経路が含まれていても良い。
また、図5では、データ信号伝送経路DTP1、クロック信号伝送経路CKP1、および制御信号伝送経路CTP1が複数のメモリチップMCのそれぞれに一本ずつ接続された例を示している。しかし、メモリチップMCには、複数のデータ信号伝送経路DTP1、複数のクロック信号伝送経路CKP1、および複数の制御信号伝送経路CTP1が接続されている。
例えば、メモリチップMCには、メモリ回路RAMが有するチャネルの数、および各チャネルのデータバスの幅に応じた数のデータ信号伝送経路が、接続される。例えば、メモリチップMCのそれぞれが、64ビットのバス幅のチャネルを4チャネル有している場合、256ビット分のデータ信号伝送経路DTP1が接続される。また、データ信号SGN_DAT1の他、図示しないデータストローブ信号やデータマスク信号を考慮すると、データ信号伝送経路DTP1の数はさらに増加する。
また、図5に示すクロック信号伝送経路CKP1で伝送される信号電流には、タイミング信号であるクロック信号SGN_CLKの他、クロック信号SGN_CLKの有効化を制御するクロックイネーブル信号が含まれる。
また、図5に示す制御信号SGN_CTL1には、チップセレクト信号、ロウアドレスストローブ信号、カラムアドレスストローブ信号、ライトイネーブル信号などのコマンド系信号や、アドレス信号、バンクアドレス信号などのアドレス指定系信号が含まれる。したがって、複数のメモリチップMCのそれぞれには、制御信号SGN_CTL1の種類数に応じた数の制御信号伝送経路CTP1が接続される。
また、ロジックチップLCは、演算処理回路PRCを駆動するための電源電位VDDHを供給する電源電位供給経路VDH_Pと、制御回路CTLを駆動するための電源電位VDDLを供給する電源電位供給経路VDL_Pと、基準電位VSSを供給する基準電位供給経路VSS_Pと、を有する。演算処理回路PRCと制御回路CTLとを同じ駆動電圧で駆動させる場合には、電源電位VDDHと電源電位VDDLを共用できるが、異なる駆動電圧で動作させる場合には、駆動電圧の値に応じた電源電位供給経路が必要になる。なお、図5に示す例では、基準電位VSSは、演算処理回路PRCおよび制御回路CTLのそれぞれに同じ電位(例えば接地電位)が供給される。
本実施の形態のように、一つの半導体装置PKG1の内部に複数のシステムを構築する場合、システムの種類に応じて消費する電力量が異なる。例えば、グラフィックや動画などを形成するための演算処理を行う、演算処理回路PRCを駆動するためには、相対的に多くの電力が消費される。
例えば、図5に示す例では、0.9V(ボルト)の電源電位VDDHを供給する演算処理回路PRC用の電源電位供給経路VDH_Pには、10A程度の電流が流れる。一方、入出力動作を制御する制御回路CTLの消費電力量は、演算処理回路PRCの消費電力量よりも小さく、制御回路CTL用の電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値は、相対的に小さい。例えば、図5に示す例では、0.9V(ボルト)の電源電位VDDLを供給する制御回路CTL用の電源電位供給経路VDL_Pには、3A程度の電流が流れる。
すなわち、演算処理回路PRC用の電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値は、制御回路CTL用の電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値よりも大きい。上記した例では、演算処理回路PRCの駆動用に供給される電源電位VDDHと、制御回路CTLの駆動用に供給される電源電位VDDLとが同じである。しかし、電源電位VDDHと電源電位VDDLが異なる場合でも、電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値は、電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値よりも大きい。
すなわち、演算処理回路PRCの駆動用に供給される電源電位VDDHは、制御回路CTLの駆動用に供給される電源電位VDDLよりも大きい。また、演算処理回路PRC用の電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値は、制御回路CTL用の電源電位供給経路VDL_Pを流れる電流値よりも大きい。
また、電源電位供給経路VDH_P、電源電位供給経路VDL_P、および基準電位供給経路VSS_Pのそれぞれは、配線基板IP1が備える外部端子である端子LDに接続される。図4に示す端子VHLDは、図5に示す電源電位VDDHを供給する電源電位供給経路VDH_Pの一部を構成する。
また、ロジックチップLCは、電気信号を伝送する複数の信号伝送経路を有する。複数の信号伝送経路には、メモリチップMCとの間で、データ信号SGN_DAT1を伝送するデータ信号伝送経路DTP1、動作タイミングを同期するためのクロック信号SGN_CLK1を伝送するクロック信号伝送経路CKP1、および入出力動作を制御する制御信号SGN_CTL1を伝送する制御信号伝送経路CTP1が含まれる。また、複数の信号伝送経路には、半導体装置PKG1の外部機器との間で、データ信号SGN_DAT1を伝送するデータ信号伝送経路DTP2、動作タイミングを同期するためのクロック信号SGN_CLK1を伝送するクロック信号伝送経路CKP2、および入出力動作を制御する制御信号SGN_CTL1を伝送する制御信号伝送経路CTP2が含まれる。
なお、ロジックチップLCが有する複数の電極PDLのうち、信号伝送経路である電極PDLは、メモリチップMCとの間でクロック信号SGN_CLK1、制御信号SGN_CTL1、およびデータ信号SGN_DAT1を伝送する、内部インタフェース電極(インタフェース端子)IIFを有する。また、信号伝送経路である電極PDLは、半導体装置PKG1の外部機器との間で、クロック信号SGN_CLK2、制御信号SGN_CTL2、およびデータ信号SGN_DAT2を伝送する、外部インタフェース電極(インタフェース端子)OIFを有する。
また、配線基板IP1の端子LDとロジックチップLCとの間で伝送されるデータ信号SGN_DAT2と、ロジックチップLCとメモリチップMCとの間で伝送されるデータ信号SGN_DAT1とは、異なるデータ信号であっても良い。ロジックチップLCの演算処理回路PRCで演算処理を行うことにより、処理の前後で、入力信号と出力信号が異なる場合がある。
また、配線基板IP1の端子LDとロジックチップLCとの間で伝送される制御信号SGN_CTL2には、制御回路CTLや演算処理回路PRCを制御する信号などが含まれる。したがって、配線基板IP1の端子LDとロジックチップLCとの間で伝送される制御信号SGN_CTL2と、ロジックチップLCとメモリチップMCとの間で伝送される制御信号SGN_CTL1とは、互いに異なっている。
また、配線基板IP1の端子LDとロジックチップLCとの間で伝送されるクロック信号SGN_CLK2には、制御回路CTL回路に対するタイミング信号の他、演算処理回路PRCに対するタイミング信号が含まれていても良い。したがって、したがって、配線基板IP1の端子LDとロジックチップLCとの間で伝送されるクロック信号SGN_CLK2と、ロジックチップLCとメモリチップMCとの間で伝送されるクロック信号SGN_CLK1とは、互いに異なっていても良い。
上記のように、メモリ回路RAMへのデータ信号SGN_DAT1の入力、およびメモリ回路RAMからのデータ信号SGN_DAT1の出力は、ロジックチップLCを介して実施される。したがって、メモリチップMCに接続される信号伝送経路(図2参照)の大部分がロジックチップLCを介して配線基板IP1の端子LDと電気的に接続され、ロジックチップLCを介さずに、配線基板IP1の端子LDと電気的に接続される信号伝送経路は殆どない。
言い換えれば、ロジックチップLCの信号伝送経路を構成する電極PDLには、複数の外部インタフェース電極OIFと複数の内部インタフェース電極IIFとが含まれる。一方、メモリチップMCの信号伝送経路を構成する電極PDMは、殆どが、ロジックチップLCとの間で信号を伝送する内部インタフェース電極IIFであり、外部インタフェース電極OIFは無いまたは少ない。
図5に示す例では、メモリチップMCに接続される全ての信号伝送経路がロジックチップLCと電気的に接続されている。言い換えれば、図5に示す例では、メモリチップMCの外部インタフェース電極OIFは存在しない。しかし、図5に対する変形例としては、図5に示す信号伝送経路以外の信号伝送経路が、ロジックチップLCを介さずに、配線基板IP1の端子LDと電気的に接続されていても良い。
図示は省略するが、例えば、半導体装置PKG1の組立後にメモリチップMCに対して個別に試験を行うためのテスト用の信号伝送経路などは、ロジックチップLCを介さずに、配線基板IP1の端子LDと電気的に接続されていても良い。言い換えれば、図5に対する変形例では、配線基板IP1が有する複数の端子LDに、ロジックチップLCを介さずにメモリチップMCと電気的に接続される信号端子と、ロジックチップLCを介してメモリチップMCと電気的に接続される複数の信号端子と、が含まれる場合がある。
上記の場合、メモリ回路RAMは、制御回路CTLを介して入出力動作が制御されるので、ロジックチップLCを介さずに、配線基板IP1の端子LDと電気的に接続される信号伝送経路があった場合でも、その数は少ない。つまり、ロジックチップLCを介してメモリチップMCと電気的に接続される信号端子の数は、ロジックチップLCを介さずにメモリチップMCと電気的に接続される信号端子の数よりも多い。
なお、上記した、「ロジックチップLCを介さずにメモリチップMCと電気的に接続される信号端子の数」とは、図5に示す例のように、ロジックチップLCを介さずにメモリチップMCと電気的に接続される信号端子の数が0個である場合も含む。
<半導体装置の構造>
次に、半導体装置PKG1の構造について説明する。図6は、図1に示す半導体装置のA−A線に沿った断面図である。また、図7は、図1に示す半導体装置のB−B線に沿った断面図である。また、図8は、図1に示す半導体装置の下面側の構造を示す平面図である。また、図9は、図1に示すロジックチップの表面側の平面図である。また、図10は、図1に示すメモリチップの表面側の平面図である。
なお、図6および図7は断面図であるが、図の見易さを優先して、絶縁層IL、SR1、SR2およびアンダフィル樹脂UFに対するハッチングを省略している。また、図8は平面図であるが、複数の端子LDを、流れる電流の種類に応じて異なる模様を付して示し、各模様の表す意味は、凡例の隣に符号を付して示している。また、図9および図10は平面図であるが、複数の電極PDLを、流れる電流の種類に応じて異なる模様を付して示し、各模様の表す意味は、凡例の隣に符号を付して示している。
図6に示すように、配線基板IP1は、ロジックチップLCおよびメモリチップMC(図7参照)が搭載された上面(面、主面、チップ搭載面)IPt、上面IPtとは反対側の下面(面、主面、実装面)IPb、および上面IPtと下面IPbの間に配置された複数の側面IPsを有し、図1および図8に示すように平面視において四角形の外形形状を成す。図1および図8に示す例では、配線基板IP1の平面サイズ(平面視における寸法、上面IPtおよび下面IPbの寸法、外形サイズ)は、例えば一辺の長さが30mm〜100mm程度の四角形を成す。
図1に示すように、平面視において、配線基板IP1の周縁部は、基板辺Sip1、基板辺Sip1の反対側に位置する基板辺Sip2、基板辺Sip1および基板辺Sip2と交差する基板辺Sip3、および基板辺Sip3の反対側に位置する基板辺Sip4を有する。図1に示す例では、配線基板IP1の四辺のうちの基板辺Sip1と電源供給装置RGL1とが互いに対向するように、半導体装置PKG1は配線基板MB1上に搭載されている。
配線基板IP1は、上面IPt側に搭載されたロジックチップLCを含む複数の半導体チップと、図1に示すマザーボード(実装基板)である配線基板MB1と、を電気的に接続するためのインタポーザ(中継基板)である。また、配線基板IP1は、上面IPt側に搭載されたロジックチップLCと、複数のメモリチップMCと、を電気的に接続するためのインタポーザである。
また、図6に示すように、配線基板IP1は、チップ搭載面である上面IPt側と実装面である下面IPb側を電気的に接続する複数の配線層(図6に示す例では10層)WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6、WL7、WL8、WL9、WL10を有する。各配線層は、電気信号や電力を供給する経路である配線などの導体パターンが形成され、絶縁層ILにより覆われる。
また、複数の配線層のうち、最も上面IPt側に配置される配線層WL1の大部分は、ソルダレジスト膜である絶縁膜SR1に覆われる。また、複数の配線層のうち、最も下面IPb側に配置される配線層WL10の大部分は、ソルダレジスト膜である絶縁膜SR2に覆われる。
また、配線基板IP1は、例えば、ガラス繊維に樹脂を含浸させたプリプレグからなるコア層(コア材、コア絶縁層)CRの上面および下面に、それぞれ複数の配線層をビルドアップ工法により積層することで、形成されている。また、コア層CRの上面側の配線層WL5と下面側の配線層WL6とは、コア層CRの上面と下面のうちの一方から他方までを貫通するように設けられた複数の貫通孔(スルーホール)に埋め込まれた、複数のスルーホール配線TWを介して電気的に接続されている。
図6および図7に示すように、配線基板IP1の上面IPtには、ロジックチップLCまたはメモリチップMC(図7参照)と電気的に接続される複数のボンディングパッド(ボンディングリード、半導体チップ接続用端子)TCSが形成されている。また、配線基板IP1の下面IPbには、半導体装置PKG1の外部入出力端子である複数の端子(ランド、外部接続端子)LDが形成されている。複数のボンディングパッドTCSと複数の端子LDは、配線基板IP1に形成された配線WR、ビアVA、およびスルーホール配線TWを介して、それぞれ電気的に接続されている。
なお、図6に示す例では、配線基板IP1はコア材であるコア層CRの上面側および下面側にそれぞれ複数の配線層を積層した配線基板を示している。しかし、図6に対する変形例としては、プリプレグ材などの硬い材料からなるコア層CRを有さず、絶縁層ILと配線WRなどの導体パターンを順に積層して形成する、所謂、コアレス基板を用いても良い。コアレス基板を用いた場合、スルーホール配線TWは形成せず、各配線層は、ビアVAを介して電気的に接続される。また、図6では、10層の配線層を有する配線基板IP1を例示的に示しているが、変形例としては、例えば、11層以上、あるいは9層以下の配線層を有する配線基板を用いても良い。
また、図8に示す複数の端子LDは、配線基板IP1が有する複数の配線層のうち、最下層(図6に示す例では第10層目の配線層WL10)に形成された導体パターンである。詳しくは、図4に示すように、最下層に形成された導体パターンは、配線基板IP1の下面IPbを覆うように形成された絶縁膜SR2により覆われる。また、絶縁膜SR2には複数の開口部SRk2が形成され、複数の開口部SRk2のそれぞれにおいて、最下層の配線層WL10に形成された導体パターンの一部が露出する。
また、図8に示す端子LDを構成する複数の導体パターンは、他の端子LDとは電気的に分離され、端子LD毎に独立して形成された、個別の導体パターンを含む。例えば、信号線SGWと電気的に接続される信号用の端子SGLDの場合、隣の端子LDとは電気的に分離されている。このように、隣り合う信号用の端子SGLDを電気的に分離することで、信号伝送経路のそれぞれに、異なる信号電流を流すことができる。
また、図8に示す端子LDを構成する複数の導体パターンは、電源プレーンVHP、電源プレーンVQPのように複数の端子LDが連結された相対的に面積の大きい導体膜を含む。以下、隣り合う複数の端子LDが連結された面積を有する導体膜を、導体プレーンと呼ぶ。また、導体プレーンのうち、電源電位の供給経路を構成する導体プレーンを、電源プレーンと呼ぶ。また、導体プレーンのうち、基準電位の供給経路を構成する導体プレーンを、グランドプレーンと呼ぶ。
本実施の形態のように導体プレーンを端子LDの一部として利用する場合、一つの導体プレーンに複数の開口部SRk2が形成される。例えば電源プレーンVHPの場合、一つの電源プレーンVHPと厚さ方向に重なる位置に複数の開口部SRk2が形成される。この複数の開口部SRk2のそれぞれが、電源プレーンVHPを半田ボールSBp(図4参照)と接続するための端子VHLDとして機能する。このように、一つの電源プレーンVHPを利用して複数の端子LDを設けることで、電源電位の供給経路中の抵抗を低減できる。そして、電源電位の供給経路の抵抗を低減する結果、駆動時の半導体装置PKG1の温度上昇を抑制できるので、回路動作を安定化させることができる。
また、図6に示す例では、複数の端子LDのそれぞれには、半田ボール(半田材、外部端子、電極、外部電極)SBpが接続されている。半田ボールSBpは、半導体装置PKG1を図1に示す配線基板MB1に実装する際に、配線基板MB1側の複数の端子CN(図4参照)と複数の端子LDを電気的に接続する、導電性部材である。半田ボールSBpは、例えば、鉛(Pb)入りのSn−Pb半田材、あるいは、Pbを実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田からなる半田材である。鉛フリー半田の例としては、例えば錫(Sn)のみ、錫−ビスマス(Sn−Bi)、または錫−銅−銀(Sn−Cu−Ag)、錫−銅(Sn−Cu)などが挙げられる。ここで、鉛フリー半田とは、鉛(Pb)の含有量が0.1wt%以下のものを意味し、この含有量は、RoHS(Restriction of Hazardous Substances)指令の基準として定められている。
また、図8に示すように複数の端子LDは、行列状(アレイ状、マトリクス状)に配置されている。また、複数の端子LDに接合される複数の半田ボールSBp(図6参照)も行列状(マトリクス状)に配置されている。このように、配線基板IP1の実装面側に、複数の外部端子(半田ボールSBp、端子LD)を行列状に配置する半導体装置を、エリアアレイ型の半導体装置と呼ぶ。エリアアレイ型の半導体装置は、配線基板IP1の実装面(下面IPb)側を、外部端子の配置スペースとして有効活用することができるので、外部端子数が増大しても半導体装置の実装面積の増大を抑制することが出来る点で好ましい。つまり、高機能化、高集積化に伴って、外部端子数が増大する半導体装置を省スペースで実装することができる。
また、図1に示すように、半導体装置PKG1は、配線基板IP1上に搭載されるロジックチップLCおよび複数のメモリチップMCを有している。ロジックチップLCおよび複数のメモリチップMCは、配線基板IP1上に並べて搭載されている。言い換えれば、ロジックチップLCおよび複数のメモリチップMCは、積層されず、平面視において、互いに重なる部分がない。
また、ロジックチップLCは、平面視において配線基板IP1よりも平面積が小さい四角形の外形形状を成す。詳しくは、平面視において、ロジックチップLCの周縁部は、チップ辺Scp1、チップ辺Scp1の反対側に位置するチップ辺Scp2、チップ辺Scp1およびチップ辺Scp2と交差するチップ辺Scp3、およびチップ辺Scp3の反対側に位置するチップ辺Scp4を有する。図1に示す例では、ロジックチップLCは、チップ辺Scp1と基板辺Sip1とが、並んで延びるように配線基板IP1上に搭載される。詳しくは、ロジックチップLCは、チップ辺Scp1と基板辺Sip1、チップ辺Scp2と基板辺Sip2、チップ辺Scp3と基板辺Sip3、およびチップ辺Scp4と基板辺Sip4、がそれぞれ互いに並ぶように、配線基板IP1上に搭載される。
また、複数のメモリチップMCのそれぞれは、平面視において配線基板IP1よりも平面積が小さい四角形の外形形状を成す。図1に示す例では、複数のメモリチップMCのそれぞれは長方形を成す。詳しくは、図10に示すように、平面視において、メモリチップMCの周縁部は、チップ辺Smc1、チップ辺Smc1の反対側に位置するチップ辺Smc2、チップ辺Smc1およびチップ辺Smc2と交差するチップ辺Smc3、およびチップ辺Smc3の反対側に位置するチップ辺Smc4を有する。また、図10に示す例では、チップ辺Smc1とチップ辺Smc2とが、それぞれ長辺であり、チップ辺Smc3とチップ辺Smc4とが、それぞれ短辺である。
また、図1に示す例では、複数のメモリチップMCのそれぞれの面積は、ロジックチップLCの面積よりも大きい。メモリチップMCの記憶容量は、メモリ回路RAM(図5参照)の形成領域の面積に比例して大きくなる。このため、複数のメモリチップMCのそれぞれの面積は、ロジックチップLCの面積よりも大きくすることで、メモリチップMCの記憶容量を増大させることができる。
また、図1に示すように、複数のメモリチップMCのそれぞれは、ロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に搭載される。複数のメモリチップMCを、チップ辺Scp1の延長線と基板辺Sip1との間に搭載することの利点については、後述する。
また、図6に示すように、ロジックチップLCは、表面(主面、上面)LCt、表面LCtとは反対側の裏面(主面、下面)LCb、および、表面LCtと裏面LCbとの間に位置する側面LCsを有する。
ロジックチップLCの表面LCt側には、複数の電極(チップ端子、ボンディングパッド)PDLが形成されている。複数の電極PDLは、ロジックチップLCの表面LCtにおいてロジックチップLCの表面LCtを保護する保護膜から露出している。本実施の形態では、図9に示すように、複数の電極PDLは、ロジックチップLCの表面LCtに行列状(マトリクス状、アレイ状)に配置されている。ロジックチップLCの電極である複数の電極PDLを行列状に配置することで、ロジックチップLCの表面LCtを電極の配置スペースとして有効活用することができるので、ロジックチップLCの電極数が増大しても平面積の増大を抑制することが出来る点で好ましい。ただし、図示は省略するが、本実施の形態に対する変形例としては、複数の電極PDLが表面LCtの周縁部に形成されるタイプの半導体チップに適用することもできる。
また、図6に示す例では、ロジックチップLCは、表面LCtが配線基板IP1の上面IPtと対向配置された状態で、配線基板IP1上に搭載されている。このような搭載方式は、フェイスダウン実装方式、あるいはフリップチップ接続方式と呼ばれる。
また、図示は省略するが、ロジックチップLCの主面(詳しくは、ロジックチップLCの基材である半導体基板の素子形成面に設けられた半導体素子形成領域)には、複数の半導体素子(回路素子)が形成されている。複数の電極PDLは、ロジックチップLCの内部(詳しくは、表面LCtと図示しない半導体素子形成領域の間)に配置される配線層に形成された配線(図示は省略)を介して、この複数の半導体素子と、それぞれ電気的に接続されている。
ロジックチップLC(詳しくは、ロジックチップLCの基材)は、例えばシリコン(Si)から成る。また、表面LCtには、ロジックチップLCの基材および配線を覆う絶縁膜が形成されており、複数の電極PDLのそれぞれの一部は、この絶縁膜に形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、複数の電極PDLは、それぞれ金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム(Al)から成る。なお、電極PDLを構成する材料は、アルミニウム(Al)に限らず、銅(Cu)であっても良い。
また、図6に示すように、複数の電極PDLにはそれぞれ突起電極SBcが接続され、ロジックチップLCの複数の電極PDLと、配線基板IP1の複数のボンディングパッドTCSとは、複数の突起電極SBcを介して、それぞれ電気的に接続されている。突起電極(バンプ電極)SBcは、ロジックチップLCの表面LCt上に突出するように形成された金属部材(導電性部材)である。突起電極SBcは、本実施の形態では、電極PDL上に、下地金属膜(アンダーバンプメタル)を介して半田材が積層された、所謂、半田バンプである。下地金属膜は、例えば、電極PDLとの接続面側からチタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)が積層された積層膜(ニッケル膜上にさらに金(Au)膜を形成する場合もある)を例示することができる。
また、半田バンプを構成する半田材としては、上記した半田ボールSBpと同様に、鉛入りの半田材や鉛フリー半田を用いることができる。ロジックチップLCを配線基板IP1に搭載する際には、複数の電極PDLおよび複数のボンディングパッドTCSの双方に、予め半田バンプを形成しておき、半田バンプ同士を接触させた状態で加熱処理(リフロー処理)を施すことで、半田バンプ同士が一体化して、突起電極SBcが形成される。また、本実施の形態に対する変形例としては、銅(Cu)やニッケル(Ni)からなる導体柱の先端面に半田膜を形成したピラーバンプ(柱状電極)を突起電極SBcとして用いても良い。
また、図7に示すように、メモリチップMCのそれぞれは、表面(主面、上面)MCt、表面MCtとは反対側の裏面(主面、下面)MCb、および、表面MCtと裏面MCbとの間に位置する側面MCsを有する。
メモリチップMCの表面MCt側には、複数の電極(チップ端子、ボンディングパッド)PDMが形成されている。複数の電極PDMは、メモリチップMCの表面MCtにおいてメモリチップMCの表面MCtを保護する保護膜から露出している。本実施の形態では、図10に示すように、複数の電極PDMは、メモリチップMCの表面LCtに行列状(マトリクス状、アレイ状)に配置されている。
図10に示す例では、メモリチップMCはチャネルChA0、ChA1、ChB0、ChB1の四つのチャネル領域に分割され、各チャネル領域に、それぞれ複数の電極PDMが行列状に配列されている。メモリチップMCの各チャネル領域は、それぞれメモリ回路RAM(図5参照)が形成された領域を有し、各チャネル領域のメモリ回路RAMのそれぞれが、電極PDMを介して図6に示すロジックチップLCと電気的に接続される。
このように、一つのメモリチップMCを複数のチャネル領域に分割することで、周波数を一定とした場合における単位時間当たりに伝送されるデータ信号の数を増加させることができる。
また、メモリチップMCの電極である複数の電極PDLを行列状に配置することで、メモリチップMCの表面MCtを電極の配置スペースとして有効活用することができるので、メモリチップMCの電極数が増大しても平面積の増大を抑制することが出来る点で好ましい。
また、図7に示す例では、メモリチップMCは、表面MCtが配線基板IP1の上面IPtと対向配置された状態で、配線基板IP1上に搭載されている。すなわち、図6に示すロジックチップLCと同様に、フェイスダウン実装方式で配線基板IP1に搭載されている。
また、メモリチップMCの主面(詳しくは、メモリチップMCの基材である半導体基板の素子形成面に設けられた半導体素子形成領域)には、複数の半導体素子(回路素子)が形成されている。複数の電極PDMは、メモリチップMCの内部(詳しくは、表面MCtと図示しない半導体素子形成領域の間)に配置される配線層に形成された配線(図示は省略)を介して、この複数の半導体素子と、それぞれ電気的に接続されている。
メモリチップMC(詳しくは、メモリチップMCの基材)は、例えばシリコン(Si)から成る。また、表面MCtには、メモリチップMCの基材および配線を覆う絶縁膜が形成されており、複数の電極PDMのそれぞれの一部は、この絶縁膜に形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、複数の電極PDMは、それぞれ金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム(Al)から成る。
また、図7に示すように、複数の電極PDMにはそれぞれ突起電極SBcが接続され、メモリチップMCの複数の電極PDMと、配線基板IP1の複数のボンディングパッドTCSとは、複数の突起電極SBcを介して、それぞれ電気的に接続されている。突起電極(バンプ電極)SBc、および突起電極SBcと電極PDMとの間に配置される下地金属膜は、上記した通りなので重複する説明は省略する。
また、図6に示すロジックチップLCと配線基板IP1の間、および図7に示すメモリチップMCと配線基板IP1の間には、アンダフィル樹脂(絶縁性樹脂)UFがそれぞれ配置される。アンダフィル樹脂UFは、ロジックチップLCの表面LCtと配線基板IP1の上面IPtの間の空間、およびメモリチップMCの表面MCtと配線基板IP1の上面IPtの間の空間を塞ぐように配置される。
また、アンダフィル樹脂UFは、絶縁性(非導電性)の材料(例えば樹脂材料)から成り、半導体チップ(ロジックチップLCおよびメモリチップMC)と配線基板IP1の電気的接続部分(複数の突起電極SBcの接合部)を封止するように配置される。このように、複数の突起電極SBcと複数のボンディングパッドTCSとの接合部をアンダフィル樹脂UFで覆うことで、半導体チップと配線基板IP1の電気的接続部分に生じる応力を緩和させることができる。また、ロジックチップLCの複数の電極PDLと複数の突起電極SBcとの接合部に生じる応力についても緩和させることができる。さらには、ロジックチップLCの半導体素子(回路素子)が形成された主面を保護することもできる。
<電源電位供給経路と信号伝送経路のレイアウトの詳細>
次に、上記した電子装置EDV1(図1参照)が有する半導体装置PKG1の電源電位供給経路と、信号伝送経路とのレイアウトについて詳細に説明する。まず、本実施の形態のように、一つの半導体パッケージ内に複数のシステムを作りこみ、かつ、電気的な特性を向上させる場合、複数のシステムを駆動する電源を供給する経路、あるいは半導体装置PKG1との間で信号電流を入力または出力する信号伝送経路、を効率的に配置する必要がある。
そこで、本願発明者は、配線経路を効率化させる取り組みとして、まず、信号伝送経路の種類に着目した。すなわち、図2に示すように、本実施の形態の半導体装置PKG1は、半導体装置PKG1の内部で(詳しくは、ロジックチップLCとメモリチップMCとの間で)電気信号を伝送する内部インタフェース経路(内部伝送経路)SGN_P1を有する。また、本実施の形態の半導体装置PKG1は、半導体装置PKG1の外部機器との間で、電気信号を伝送する外部インタフェース経路(外部伝送経路)SGN_P2を有する。
この内部インタフェース経路SGN_P1と、外部インタフェース経路SGN_P2とを混在させた場合、配線経路が複雑になるため、各信号伝送経路のそれぞれの伝送品質を向上させることが困難になる。特に、各配線経路の動作周波数を増加させて伝送速度を向上させる場合、伝送経路とリターンパス(リファレンス経路)との離間距離のマージンが小さいため、配線経路はできる限り単純化することが好ましい。
そこで、本実施の形態では、図1に示すように、複数のメモリチップMCのそれぞれは、ロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に搭載される。上記したように複数のメモリチップMCが有する信号伝送経路は、その大部分(全てである場合を含む)がロジックチップLCと電気的に接続される。すなわち、複数のメモリチップMCが有する信号伝送経路は、その大部分(全部である場合を含む)が内部インタフェース経路SGN_P1である。
このため、図1に示すように複数のメモリチップMCのそれぞれが、ロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に搭載されると、図2に示す内部インタフェース経路SGN_P1を構成する配線は、チップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に集約して設けることができる。
一方、図2に示す外部インタフェース経路SGN_P2は、ロジックチップLCと電気的に接続される。したがって、外部インタフェース経路SGN_P2を構成する配線を、図1に示すロジックチップLCのチップ辺Scp2の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に集約して設ければ、内部インタフェース経路SGN_P1と、外部インタフェース経路SGN_P2との形成領域を分離することができる。
次に、本願発明者は、電源電位の供給経路と、信号伝送経路との関係について検討した。特に、半導体装置PKG1の特性低下の原因になり易い、大電流が流れる伝送経路に着目して検討を行った。半導体装置PKG1の特性低下の原因になり易い大電流とは、例えば、5A(アンペア)を超えるような電流である。本実施の形態では、図2に示す電源電位供給経路VDH_Pには、例えば10Aの電流が流れるので、電源電位供給経路VDH_Pは大電流が流れる経路に該当する。
大電流が流れることによる半導体装置PKG1の特性低下の原因の一つは、伝送経路中に大電流が流れることにより生じる熱によって半導体装置PKG1の温度が上昇することである。
半導体装置PKG1の温度上昇の原因となる熱は、ジュール熱である。したがって、伝送経路中の抵抗を低減することにより、発熱量を低減することができる。また、伝送経路の抵抗は、伝送経路の断面積を大きくすることにより低減することができるので、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることで、発熱量を低減することができる。
しかし、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくするためには、電源電位供給経路VDH_Pを構成する導体パターンの面積を大きくする必要がある。特に、図2に示す半導体装置PKG1と配線基板MB1とを電気的に接続する部分では、連続的に隣り合う多数の端子LDを電源電位供給経路VDH_Pとして利用する必要がある。
このため、図8に示すように、電源電位供給経路VDH_Pを構成する複数の端子VHLDを設けた領域には、他の種類の信号または電位の供給経路である端子LDを設けることができない。したがって、端子LDのレイアウト設計に制約が生じる。
ここで、本願発明者は、複数のメモリチップMCが有する信号伝送経路は、その大部分(全てである場合を含む)がロジックチップLCと電気的に接続される内部インタフェース経路SGN_P1である点に着目した。すなわち、メモリチップMCに接続される内部インタフェース経路SGN_P1は、ロジックチップLCと電気的に接続されていれば良い。このため、半導体装置PKG1の外部端子である端子LDとメモリチップMCとを直接的に接続する伝送経路は少ない。したがって、図1に示すロジックチップLCのチップ辺Scp2の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間の領域に電源電位供給経路VDH_P(図2参照)を設けることで、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくした場合でも、端子LD(図8参照)のレイアウト設計に制約が生じ難い。
したがって、図3に示すように、本実施の形態の電子装置EDV1が有する配線基板MB1は、複数のメモリチップのそれぞれに電源電位VDDQ_M1、VDDQ_M2(図5参照)を供給する電源線VQWと、ロジックチップLCに、電源電位VDDQ_M1、VDDQ_M2よりも大きい電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWと、を有する。また、電源線VHWの幅WHは、電源線VQWの幅WQよりも大きい。また、電源線VHWは、平面視において、配線基板MB1の基板辺Sip1と交差し、かつ、配線基板MB1の基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる。
言い換えれば、本実施の形態の電子装置EDV1は、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWは、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって引き込まれている。これにより、大電流が流れる電源線VHWの幅WHを太くすることができるので、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。
この結果、電源電位供給経路VDH_Pに電流を流すことによる発熱量を低減し、半導体装置PKG1の温度上昇を抑制することができる。また、半導体装置PKG1の温度上昇を抑制することにより、温度上昇に起因する半導体装置PKG1の電気的特性の低下を抑制できる。つまり、半導体装置PKG1や半導体装置PKG1を備える電子装置EDV1の信頼性を向上させることができる。
また、図9に示すように、本実施の形態の半導体装置PKG1が有するロジックチップLCは、複数のメモリチップMC(図10参照)との間で電気信号を伝送する複数の内部インタフェース経路SGN_P1を構成する複数の内部インタフェース電極IIFを有する。また、複数の内部インタフェース電極IIFは、ロジックチップLCの有する四辺のうち、チップ辺Scp1(図3で言う、基板辺Sip1に最も近い辺)に沿って配置される。言い換えれば、複数の内部インタフェース電極IIFは、ロジックチップLCの有する四辺のうち、チップ辺Scp1側に寄っている。
このように、複数の内部インタフェース電極IIFを、ロジックチップLCのチップ辺Scp1側に寄せて設けることにより、内部インタフェース経路SGN_P1の経路距離を短くすることができる。本実施の形態の配線レイアウトのイメージを図11および図12を用いて説明する。図11および図12は、図5に示す内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。なお、図11および図12に示す例では、配線基板IP1が有する複数の配線層のうち、第2層目の配線層WL2および第4層目の配線層WL4でそれぞれ複数の信号伝送経路を引き回す例を示している。
図11および図12に示すように、複数の内部インタフェース電極IIFを、ロジックチップLCのチップ辺Scp1側に寄せて設けると、内部インタフェース電極IIFとメモリチップMCの距離が近くなるので、配線経路の距離を短くすることができる。また、配線経路の距離を短くすれば、配線密度を低減することができるので、内部インタフェース経路の電気的特性を制御し易くなる。
例えば、本実施の形態では、内部インタフェース経路SGN_P1は、信号を伝送する配線の周囲を、導体パターンで囲む、ストリップラインと呼ばれる配線構造になっている。ストリップライン構造の場合、信号伝送経路を構成する配線が形成された配線層の一層上の配線層、および一層下の配線層に、上記配線よりも幅が太い導体パターン(以下、導体プレーンと記載する)を形成する。導体プレーンには、例えば基準電位、あるいは電源電位が供給される。また、信号伝送経路を構成する配線が形成された配線層では、当該配線の周囲に、基準電位、あるいは電源電位が供給された導体パターンが、離間して形成されている。このように、信号伝送経路を構成する配線の周囲を基準電位、あるいは電源電位が供給された導体パターンで囲むことにより、電磁波の広がりを抑制することができる。
ここで、ストリップラインの効果を得るためには、信号伝送経路を構成する配線と、周囲の導体パターンとの離間距離を一定の範囲内で制御することが好ましい。本実施の形態では、上記したように配線密度を低減できるので、ストリップラインの配線構造を利用する際に、信号伝送経路を構成する配線と、周囲の導体パターンとの離間距離を制御し易い。したがって、電磁波の広がりを抑制し、内部インタフェース経路SGN_P1の電気的特性を向上させることができる。
なお、配線密度の低下を考慮しない場合には、図9に示すロジックチップLCの有する複数の電極PDLのうち、任意の位置に内部インタフェース電極IIFを設けることもできる。この場合でも、上記したように、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることはできる。
また、配線密度を低減する観点からは、図11および図12に示すように、信号伝送経路を異なる配線層で引き回すことが好ましい。例えば、図11および図12に示すように、配線層WL2と配線層WL4で信号伝送経路を引き回す場合、各配線層WL2,WL4間に導体プレーンを配置できるので、例えば、平面視において、配線層WL2に引き回された信号伝送経路と配線層WL4に引き回された信号伝送経路とが互いに交差しても、電気的特性の低下を抑制できる。
なお、図11および図12では、配線密度を低減するための更に好ましい実施態様を例示的に説明したが、本実施の形態に対する変形例としては、複数(複数種)の信号伝送経路を同じ配線層に形成しても良い。
また、図3に示すように、本実施の形態の配線基板MB1が有する電源線VHWは、平面視において、ロジックチップLCのチップ辺Scp1と重なる線と交差し、かつ、配線基板IP1の基板辺Sip1からロジックチップLCのチップ辺Scp2に向かって延びる。つまり、本実施の形態の電子装置EDV1は、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWは、ロジックチップLCと重なる、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれている。
これにより、図2に示すように、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源電位供給経路VDH_Pを、配線基板IP1の厚さ方向に直線的に形成することができる。このように、電源電位供給経路VDH_Pを、ロジックチップLCの直下の領域からロジックチップLCに向かって、直線的に形成することで、電源電位供給経路VDH_Pの厚さ方向の距離を短くすることができる。この結果、電源電位供給経路VDH_Pに電流を流すことによる発熱量を低減し、半導体装置PKG1の温度上昇を抑制することができる。
また、上記したように、複数の内部インタフェース電極IIF(図9参照)を、ロジックチップLCのチップ辺Scp1側に寄せて設けた場合、内部インタフェース経路SGN_P1と電源電位供給経路VDH_Pとの距離を離すことが好ましい。本実施の形態によれば、電源線VHWは、ロジックチップLCと重なる、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれているので、内部インタフェース経路SGN_P1と電源電位供給経路VDH_Pとの距離を容易に離すことができる。
なお、本実施の形態に対する変形例として、図3に示す電源線VHWが、ロジックチップLCと重なる領域までは引き込まれず、基板辺Sip1とロジックチップLCのチップ辺Scp1と重なる線との間まで引き込まれていても良い。
また、図8に示すように、本実施の形態の配線基板IP1は、下面IPbに形成され、複数のメモリチップMCのそれぞれに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する電源プレーン(電源用導体パターン)VQPを有する。また、配線基板IP1は、下面IPbに形成され、ロジックチップLCに、電源電位VDDQよりも大きい電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源プレーン(電源用導体パターン)VHPと、を有する。また、電源プレーンVHPの幅WHは、電源プレーンVQPの幅WQよりも大きい。また、電源プレーンVHPは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる。
本実施の形態に対する変形例としては、半導体装置PKG1の配線基板IP1の端子LDとして、複数の端子LDが連結された電源プレーンVHPを用いなくても良い。この場合でも、電源線VHWに接続される端子LDの数を増やせば、図2に示す電源電位供給経路VDH_Pの断面積を低減することができる。
しかし、本実施のように配線基板IP1が有する複数の配線層のうち、端子LDが形成される最下層の配線層WL10(図6参照)に電源プレーンVHPを設けることにより、配線基板IP1と配線基板MB1とを電気的に接続する部分における発熱量を低減することができる。
また、本実施の形態のように、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる電源プレーンVHPを有している場合、例えば図2に示す電源線VHWの引き込み距離が小さい場合でも、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。例えば、図3に示す電源線VHWが、ロジックチップLCと重なる領域までは引き込まれず、基板辺Sip1とロジックチップLCのチップ辺Scp1と重なる線との間まで引き込まれている場合、電源線VHWの抵抗が大きくなる。しかし、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる電源プレーンVHPを設けることにより、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。
また、図8に示すように、本実施の形態の配線基板IP1が有する電源プレーンVHPは、平面視において、ロジックチップLCのチップ辺Scp1と重なる線と交差し、かつ、配線基板IP1の基板辺Sip1からロジックチップLCのチップ辺Scp2に向かって延びる。つまり、本実施の形態の電子装置EDV1は、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源プレーンVHPは、ロジックチップLCと重なる、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれている。
これにより、例えば電源線VHWの引き込み距離が小さい場合であっても、図2に示す電源電位供給経路VDH_Pを、配線基板IP1の厚さ方向に直線的に形成することができる。また、上記したように、電源プレーンVHPを、ロジックチップLCと重なる、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込むことにより、内部インタフェース経路SGN_P1と電源電位供給経路VDH_Pとの距離を容易に離すことができる。
また、図11および図12を用いて説明したように、配線基板IP1が有する複数の配線層のうち、第2層目の配線層WL2と第4層目の配線層WL4に信号伝送経路を引き回す場合、内部インタフェース経路SGN_P1は、図6に示すコア層CRよりも下面IPb側の配線層WL6、WL7、WL8、WL9、WL10には形成されない。
一方、図6に示すように電源電位供給経路VDH_Pは、コア層CRよりも下面IPb側の配線層WL6、WL7、WL8、WL9、WL10において、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれている。図6に示す例では、電源電位供給経路VDH_Pは、配線層WL10に形成された電源プレーンVHPにより、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれている。
この場合、電源電位供給経路VDH_Pを構成する導体プレーンと内部インタフェース経路SGN_P1との間にプリプレグ材から成るコア層CRが介在する。このため、電源電位供給経路VDH_Pに大電流を流すことによるノイズの影響を低減できる。
図11および図12に示す複数の内部インタフェース経路SGN_P1には、高速動作させる信号伝送経路が含まれる。複数の内部インタフェース経路SGN_P1の動作周波数には、様々な値があるが、複数の内部インタフェース経路SGN_P1のうちの一部は複数の内部インタフェース経路SGN_P1のうちの他部と比較して高い周波数で動作させる。例えば、図5に示す、データ信号SGN_DATやクロック信号SGN_CLKは、特に高い周波数で動作させる。また制御信号SGN_DATのうちの一部も、高い周波数で動作させる。データ転送速度の高速化を図る場合には、データバスの幅を大きくすることの他、これらの電気信号を伝送する内部インタフェース経路SGN_P1の動作周波数を高くする。一方、図5に示す制御信号SGN_CTL1のうち、チップセレクト信号、やライトイネーブル信号などのコマンド系信号は、コマンドの入力頻度が低いため、相対的に低い周波数で動作させることができる。
上記のように、内部インタフェース経路SGN_P1の動作周波数を高くする場合には、電源電位供給経路VDH_Pを構成する導体プレーンと内部インタフェース経路SGN_P1との間にコア層CRを介在させてノイズ影響を低減することが特に好ましい。
また、図3に示すように、本実施の形態の配線基板MB1は、電源線VHWの両隣に設けられる複数の電源線VQWを有する。また、複数の電源線VQWは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1と交差し、かつ、配線基板IP1の基板辺Sip1から電源線VHWに沿って延びる。
つまり、本実施の形態の電子装置EDV1は、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の電源線VQWと、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWとを、配線基板IP1の基板辺Sip1側に集約して配置している。このように電源電位の供給経路を集約することで、信号伝送経路のレイアウト設計上の制約を更に低減できる。
また、図3に示す例では、複数の電源線VQWのそれぞれは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側から複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域まで延びる。また、電源線VHWは、平面視において、複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域の間に配置される。
上記したように半導体装置PKG1の外部端子である端子LDとメモリチップMCとを直接的に接続する伝送経路は少ない。したがって、本実施の形態に対する変形例としては、電源線VHWと、メモリチップMCの直下の領域とが重なっていても良い。しかし、本実施の形態では、電源線VHWは、平面視において、複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域の間に配置され、複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域には形成されていない。
これにより、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の電源線VQWをメモリチップMCの直下の任意の位置に配置することができる。電源線VQWは、電源線VHWと比較して流れる電流の値が小さいので、半導体装置PKG1の温度上昇に与える影響は相対的に小さい。しかし、図7に示すように、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する電源電位供給経路VDQ_Pを、メモリチップMCの直下の領域まで引き込むことにより、電源電位供給経路VDQ_Pの厚さ方向の距離を短くすることができる。この結果、電源のロスを低減し、図5に示す入出力回路CACを駆動する駆動電圧の変動を抑制することができる。
また、図8に示すように、本実施の形態の配線基板IP1は、電源プレーンVHPの両隣に設けられる複数の電源プレーンVQPを有する。また、複数の電源プレーンVQPは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1と交差し、かつ、配線基板IP1の基板辺Sip1から電源プレーンVHPに沿って延びる。
つまり、本実施の形態の半導体装置PKG1は、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の電源プレーンVQPと、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWとを、配線基板IP1の基板辺Sip1側に集約して配置している。このように電源電位の供給経路を集約することで、信号伝送経路のレイアウト設計上の制約を更に低減できる。
また、図8に示す例では、複数の電源プレーンVQPのそれぞれは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側から複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域まで延びる。また、電源線VHWは、平面視において、複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域の間に配置される。
上記した電源線VHW、VQWの場合と同様に、本実施の形態に対する変形例としては、電源プレーンVHPと、メモリチップMCの直下の領域とが重なっていても良い。しかし、本実施の形態では、電源プレーンVHPは、平面視において、複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域の間に配置され、複数のメモリチップMCのそれぞれと重なる領域には形成されていない。
これにより、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の電源プレーンVQPをメモリチップMCの直下の任意の位置に配置することができる。そして、図7に示すように、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する電源電位供給経路VDQ_Pを、メモリチップMCの直下の領域まで引き込むことにより、電源電位供給経路VDQ_Pの厚さ方向の距離を短くすることができる。この結果、電源のロスを低減し、図5に示す入出力回路CACを駆動する駆動電圧の変動を抑制することができる。
また、図3に示すように、配線基板MB1の上面MBtには、電源電位VDDH(図5参照)を供給する電力供給装置RGL1が搭載され、電力供給装置RGL1は、電源線VHWの延長線上に搭載される。このように電源線VHWの延長線上に電力供給装置RGL1が搭載されることにより、電源線VHWを直線的に配置することができる。このため、電源線VHWの配線経路距離を短くすることにより、電源線VHWの配線経路中での電源のロスを低減できる。
また、図8に示すように、本実施の形態では、配線基板IP1の平面視において、内部インタフェース経路SGN_P1(図11参照)を形成する領域と外部インタフェース経路SGN_P2を形成する領域とを分離する。そして、内部インタフェース経路SGN_P1を形成する領域に電源電位の供給経路を集約して配置する。上記のような構成は、複数の端子(ランド)LDの種類毎の分布の観点から、以下のように表現することができる。
すなわち、配線基板IP1の下面IPbは、基板辺Sip1とチップ辺Scp1の延長線と重なる線との間に設けられた領域DA1と、基板辺Sip2とチップ辺Scp2の延長線と重なる線との間に設けられた領域DA2と、を有する。また、複数の端子LDは、複数のメモリチップMCのそれぞれに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の端子(電源用ランド)VQLDを有する。また、複数の端子LDは、ロジックチップLCに、電源電位VDDQよりも大きい電源電位VDDH(図5参照)を供給する複数の端子VHLD(電源用ランド)を有する。また、複数の端子LDは、ロジックチップLCとの間で、電気信号を送信または受信する複数の端子(信号用ランド)SGLDを有する。また、領域DA2では、複数の端子VQLDおよび複数の端子VHLDの合計数よりも、複数の端子SGLDの数の方が多い。
上記のように、配線基板IP1の下面IPbにおいて、電源電位を供給するための端子VQLD、VHLDが主に設けられた領域DA1と、電気信号を伝送するための端子SGLDが主に設けられた領域DA2を分離することで、電源電位を供給する経路による外部インタフェース経路SGN_P2に対するノイズ影響を低減することができる。
外部インタフェース経路SGN_P2には、例えば、差動対を用いて電気信号を伝送する差動信号伝送経路が含まれる。この差動対を用いて電気信号を伝送する技術は信号波形を安定化させる技術であって、特に、電気信号の伝送速度を高速化させる場合に適用される。本実施の形態では、外部インタフェース経路SGN_P2に含まれる差動信号伝送経路には、1.6Gbps以上の伝送速度で差動信号が伝送される。したがって、外部インタフェース経路SGN_P2に差動信号伝送経路が含まれる場合には、上記した領域DA1と領域DA2とを分離することにより、ノイズ影響を低減することが特に好ましい。
また、上記した領域DA1と領域DA2とを分離することにより、ノイズ影響を低減する効果は、図3を用いて説明した、電源線VHWや電源線VQWの引き込み方法、あるいは、図8に示す電源プレーンVHPや電源プレーンVQPの有無とは別に考えることができる。
<半導体装置の製造方法>
次に、図1〜図12を用いて説明した半導体装置PKG1の製造工程について説明する。半導体装置PKG1は、図13に示すフローに沿って製造される。図13は、図1〜図12を用いて説明した半導体装置の製造工程の概要を示す説明図である。なお、図13では、半導体装置を製造した後、マザーボードに搭載し、図1に示す電子装置を製造する工程までを記載している。
なお、以下の製造方法の説明においては、予め製品サイズに形成された配線基板IP1を準備して、一層分の半導体装置PKG1を製造する方法について説明する。しかし、変形例としては、複数の製品形成領域に区画された、所謂、多数個取り基板を準備して、複数の製品形成領域のそれぞれについて組立を行ったあと、製品形成領域毎に分割して複数の半導体装置を取得する、多数個取り方式にも適用できる。この場合、図13に示すボールマウント工程の後、または電気的試験工程の後に、多数個取り基板を切断して製品形成領域毎に分割する、個片化工程が追加される。
1.配線基板準備工程
まず、図13に示す配線基板準備工程では、図14に示す配線基板IP1を準備する。図14は、図13に示す配線基板準備工程で準備する配線基板のチップ搭載面側を示す平面図である。なお、図14のA−A線に沿った断面は、図6に示すロジックチップLC、アンダフィル樹脂UF、および複数の半田ボールSBpを取り除いたものと同様なので、図6および図7を参照して説明する。
図14に示すように、配線基板IP1の上面IPtは、図13に示す半導体チップ搭載工程で、複数の半導体チップを搭載する領域である複数のチップ搭載領域DBAを備える。なお、チップ搭載領域DBAは、図1に示すロジックチップLCおよび複数のメモリチップMCを搭載する予定領域であって、目視可能な境界線が存在しなくても良い。図14では、チップ搭載領域DBAの位置を示すために二点鎖線を付してチップ搭載領域DBAの境界を示している。
また、複数のチップ搭載領域DBAのそれぞれには、複数のボンディングパッドTCSが形成されている。複数のボンディングパッドTCSは、図13に示すダイボンド搭載工程において、図6および図7に示す突起電極SBcを介してロジックチップLC(図6参照)およびメモリチップMC(図7参照)と電気的に接続される電極端子である。
なお、図14では、ボンディングパッドTCSの配列の一例として行列状に配列される例を示しているが、ボンディングパッドTCSの配列には種々の変形例がある。例えば、チップ搭載領域DBAの周縁部に沿ってボンディングパッドTCSを配列し、チップ搭載領域DBAの中央部には、ボンディングパッドTCSを形成しなくても良い。
図14に示す配線基板IP1の配線構造は、図1〜図12を用いて既に説明したので、重複する説明は省略する。ただし、本工程では、図6および図7に記載されている半田ボールSBpは、接続されていない。本実施の形態のように、コア材であるコア層CRを有する配線基板IP1の製造方法は、例えば、複数のスルーホール配線TWが形成されたコア層CRを基材としてコア層CRの上面側と下面側に、それぞれビルドアップ工法により配線層を積層することにより製造できる。また、コア材を用いない場合には、図示しない基材上に複数の配線層を積層した後、基材を引き剥がすことにより、配線基板を製造することができる。
2.ダイボンド工程
次に、図13に示すダイボンド工程では、図15に示すように、配線基板IP1の上面IPtにロジックチップLCおよび複数のメモリチップMCを搭載する。図15は、図14に示す配線基板に複数の半導体チップを搭載した状態を示す平面図である。なお、図14のA−A線に沿った断面は、図6に示すおよび複数の半田ボールSBpを取り除いたものと同様なので、図6および図7を参照して説明する。
本工程では、図9に示すロジックチップLC、および図10に示すメモリチップMCを準備して(半導体チップ準備工程)、配線基板IP1のチップ搭載領域DBA(図14参照)上に搭載する。図15および図6に示す例では、ロジックチップLCの表面LCt(図6参照)と配線基板IP1上面IPtが対向した状態で、所謂フェイスダウン実装方式により、実装する。また、図15および図7に示す例では、メモリチップMCの表面MCt(図7参照)と配線基板IP1上面IPtが対向した状態で、フェイスダウン実装方式により、実装する。
また、本工程では、図6に示すようにロジックチップLCの表面LCt側に形成された複数の電極PDLと、配線基板IP1の複数のボンディングパッドTCSとが、複数の突起電極SBcを介してそれぞれ電気的に接続される。また、図7に示すようにメモリチップMCの表面MCt側に形成された複数の電極PDMと、配線基板IP1の複数のボンディングパッドTCSとが、複数の突起電極SBcを介してそれぞれ電気的に接続される。
本実施の形態のように、複数のボンディングパッドTCSを行列状に配置する場合、複数の突起電極SBcとして半田材料を球形に成形した、半田バンプを用いる場合が多い。ただし、突起電極SBcは半田バンプには限定されず、例えば、銅などの金属材料を柱状に成形した、ピラーバンプを用いても良い。
また、本工程では、ロジックチップLCと配線基板IP1の間、および複数のメモリチップMCと配線基板IP1の間のそれぞれに、アンダフィル樹脂(絶縁性樹脂)UFが配置される。アンダフィル樹脂UFは、半導体チップと配線基板IP1の電気的接続部分(複数の突起電極SBcの接合部)を封止するように配置される。このように、複数の突起電極SBcの接続部を封止するようにアンダフィル樹脂UFを配置することで、ロジックチップLCと配線基板IP1の電気的接続部分に生じる応力を緩和させることができる。
このアンダフィル樹脂UFの形成方法は、大きく分けて2種類の方法がある。第1の方法である先貼り方式では、半導体チップを搭載する前に、アンダフィル樹脂UFをチップ搭載領域DBA(図14参照)上に配置しておく。次に、アンダフィル樹脂UFの上からロジックチップLCを押し付けて、配線基板IP1とロジックチップLCを電気的に接続する。その後、アンダフィル樹脂UFを硬化させる。なお、半導体チップを搭載する前に樹脂材を配置する本方式の場合、上記のようなペースト状の樹脂材に限らず、フィルム状の樹脂材を用いることもできる。
また、第2の方法である後注入方式では、アンダフィル樹脂UFを配置する前に、ロジックチップLCと配線基板IP1を電気的に接続する。その後、ロジックチップLCと配線基板IP1の間の隙間に液状の樹脂を注入し、硬化させる。本工程では、上記した先貼り方式と後注入方式のいずれを用いても良い。
また、図6と図7を比較して判るように、メモリチップMCの厚さ(表面MCtと裏面MCbとの離間距離)は、ロジックチップLCの厚さ(表面LCtと裏面LCbとの離間距離)よりも大きい。この場合、半導体チップの搭載順序としては、相対的に薄いロジックチップLCを搭載した後、メモリチップMCを搭載することが好ましい。これにより、後から搭載する半導体チップの搭載時に、図示しない搭載治具が既に搭載された半導体チップに接触することを防止できる。
したがって、本実施の形態では、まず、ロジックチップLCを先に搭載する。ロジックチップLCは、チップ辺Scp1が配線基板IP1の基板辺Sip1に沿うように配線基板IP1上に搭載される。次に、複数のメモリチップMCは、配線基板IP1の基板辺Sip1とロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線との間に並ぶように搭載される。図15に示す例では、平面形状が長方形であるメモリチップの周縁部を構成する四辺のうち、長辺であるチップ辺Smc1が基板辺Sip1に沿うように、複数のメモリチップMCのそれぞれは配線基板IP1上に搭載される。
また、本実施の形態のように、ロジックチップLCの厚さとメモリチップMCとの厚さが異なる場合、ロジックチップLCの裏面LCbの高さとメモリチップMCの裏面MCbの高さが異なる。この場合、ロジックチップLCの裏面LCbに図示しないヒートシンクなどの放熱部材を密着させる際には、メモリチップMCの裏面MCbの高さを考慮する必要がある。
図示は省略するが、ロジックチップLCの周囲を囲むようにメモリチップMCが配置されている場合には、ロジックチップLCに接触させる放熱部材の平面積が限定される。しかし、図15に示すように、本実施の形態によれば、ロジックチップLCのチップ辺Scp1と基板辺Sip2の間には、メモリチップMCが搭載されていない。したがって、ロジックチップLCの裏面LCbに放熱部材を接触させる場合、ロジックチップLCのチップ辺Scp1よりも基板辺Sip1側の領域HSA1と反対側の領域HSA2に放熱部材を広げることで、放熱部材の平面積を広くすることができる。なお、放熱部材の平面積は、要求される放熱特性に応じて決定することができる。また、放熱部材をロジックチップLCおよびメモリチップMCの両方に接触させることもできる。つまり、本実施の形態によれば、図15に示す領域HSA2にロジックチップLCの裏面LCbよりも高さが高い部品を配置しないことで、放熱設計の自由度を向上させることができる。
3.ボールマウント工程
次に、図13に示すボールマウント工程では、図6および図7に示すように、配線基板IP1の下面IPb側に、複数の半田ボールSBpを取り付ける。本工程では、図6および図7に示す絶縁膜SR2から露出する端子LD上に半田ボールSBpを配置して、リフロー処理(加熱して半田成分を溶融接合させた後、冷却する処理)を施すことにより半田ボールSBpが端子LDに接合される。なお、図1に示す配線基板MB1と半導体装置PKG1を電気的に接続する導電性材料として半田ボールSBpを用いない場合、本工程は省略することもできる。あるいは、本工程において、半田ボールSBpに代えて、端子LDの露出面に、薄い半田膜などの金属膜を形成しても良い。
4.検査工程
次に、図13に示す検査工程では、図13に示すボールマウント工程で、複数の半田ボールSBpが接合された検査体の検査を行う。本工程では、外観検査や、検査体に形成された回路の電気的な試験を行う。また、本工程では、予め準備された検査項目毎の評価基準に基づいて検査体の合否を判定する。そして、合格と判定された検査体が図6および図7に示す半導体装置PKG1として取得される。
検査で合格した半導体装置PKG1は、図13に示す半導体装置実装工程に搬送される。なお、半導体装置実装工程を検査工程とは別の事業所等で実施する時は、検査工程の後、半導体装置PKG1を梱包する梱包工程、および別の事業所等に出荷する出荷工程を行っても良い。
5.半導体装置実装工程
次に、図13に示す半導体装置実装工程では、図1に示すように配線基板MB1上に、半導体装置PKG1を搭載する。本工程では、図3に示す配線基板MB1を準備して(実装基板準備工程)、配線基板MB1の上面MBt上に図1に示す半導体装置PKG1を搭載する。
図3に示すように、配線基板MB1の上面(搭載面)MBtには、半導体装置PKG1を接続するための複数の端子CNが形成されている。半導体装置PKG1は、外部端子である複数の半田ボールSBpを備える。なお、電力供給装置(レギュレータ)RGL1は、実装基板準備工程の段階で予め配線基板MB1上に搭載されていても良い。あるいは、半導体装置PKGを搭載する直前に電力供給装置RGL1を搭載しても良い。なお、半導体装置PKGを搭載した後で電力供給装置RGL1を搭載することもできるが、図2に示すように、電力供給装置RGL1の厚さが半導体装置PKG1の厚さよりも薄い場合には、電力供給装置RGL1は半導体装置PKG1よりも先に搭載しておくことが好ましい。
本実施の形態では、図1に示すように、配線基板MB1に搭載された電力供給装置RGL1側に、半導体装置PKG1が有する配線基板IP1の基板辺Sip1を向けて半導体装置PKG1を搭載する。
本工程では、例えば図4に示すように半導体装置PKG1の複数の半田ボールSBpを、配線基板MB1の複数の端子CNにそれぞれ接合することで、半導体装置PKG1と配線基板MB1とを電気的に接続する。詳しくは、複数の端子CNの露出面に図示しない複数の半田材(例えばクリーム半田)をそれぞれ塗布する。その後、上記複数の半田材と半導体装置PKG1の複数の半田ボールSBpを接触させる。その後、半田材と半田ボールSBpとが接触した状態で加熱処理(リフロー処理)を施すことで、半田材と半田ボールSBpとが一体化する。これにより、半導体装置PKG1の複数の端子LDと配線基板MB1の複数の端子CNとは、複数の半田ボールSBpを介してそれぞれ電気的に接続される。
また図2に示すコンデンサCC1のように、半導体装置PKG1以外の電子部品を搭載する場合には、半導体装置PKGを搭載する前、あるいは半導体装置PKG1を搭載した後で搭載することができる。
なお、コンデンサCC1のように搭載に半田を用いて端子と電気的に接続する電子部品を搭載する場合には、リフロー処理が必要になる。この場合、リフロー処理を一括して実施すれば、各電子部品を搭載する半田材として共通する材料を使用することができる。
(変形例)
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
<変形例1>
例えば、上記実施の形態では、配線基板IP1上に、ロジックチップLCおよび2個のメモリチップMCが搭載され、半導体チップ以外の電子部品が搭載されていない例を取り上げて説明した。しかし、上記実施の形態に対する変形例としては、ロジックチップLCおよびメモリチップMC以外の電子部品(他の半導体チップも含む)を搭載しても良い。図16は、図1に示す半導体装置PKG1に対する変形例を示す平面図である。また、図17は、図12に示す信号伝送経路に対する変形例の配線イメージを示す説明図である。
図16および図17に示す半導体装置PKG2は、配線基板IP1上に、複数のコンデンサCTTが搭載されている点で、図1に示す半導体装置PKG1と相違する。複数のコンデンサCTTは、図17に示すように、制御信号伝送経路CTP1の終端に接続される終端電源用のコンデンサである。図17に示す例では、ロジックチップLCから出力され、メモリチップM1を経由してコンデンサCTTに接続される経路と、ロジックチップLCから出力され、メモリチップM2を経由してコンデンサCTTに接続される経路と、を備えている。
メモリ回路を駆動してデータの入力または出力を行う際に、データの入出力を確定させるタイミングが、外部同期クロックの立ち上がり時、および立ち下り時である方式はDDR(Double Data Rate)方式と呼ばれる。DDR方式では、信号波形を安定させるために、メモリ回路からの出力の終端にメモリ回路を駆動する電圧の1/2の電圧を接続する。
DDR方式にも複数の種類があるが、LPDDR(Low Power DDR)4方式の場合、メモリチップMCの内部に、データ信号用の他、種々の信号用の終端電源の機能を備えるため、図1に示す実施形態のように、配線基板IP1上に終端電源用のコンデンサを搭載しなくても良い。ただし、バイパスコンデンサ等の目的でコンデンサを搭載する場合はある。一方、終端電源の機能を内蔵しない方式の場合、メモリチップMCからの出力の終端部に、終端抵抗(図示は省略)を介して終端電源が接続される。
ここで、図16に示すように、複数のメモリチップMCは、ロジックチップLCのチップ辺Scp1と基板辺Sip1との間の領域HSA1に集約して搭載されている。このため、ロジックチップLCのチップ辺Scp1と基板辺Sip2との間の領域HSA2は、ロジックチップLCの周囲のスペースが広い。そこで、本変形例では、領域HSA2に複数のコンデンサCTTを搭載することで、コンデンサCTTを搭載することによる半導体装置PKG2の大型化を抑制している。
詳しくは、複数のコンデンサCTTは、平面視において、基板辺Sip3とロジックチップLCのチップ辺Scp3との間、および基板辺Sip4とロジックチップLCのチップ辺Scp4との間に搭載される。
なお、図16および図17では、半導体チップ以外の電子部品が配線基板IP1上に搭載されている例として、終端電源であるコンデンサCTTを搭載した例を取り上げて説明した。しかし、本実施の形態に対する別の変形例では、例えば、図16に示す複数のコンデンサに、バイパスコンデンサ、あるいはデカップリングコンデンサなどが含まれていても良い。
<変形例2>
また上記実施の形態では、配線基板IP1上に、ロジックチップLCおよび2個のメモリチップMCが搭載され、半導体チップ以外の電子部品が搭載されていない例を取り上げて説明した。しかし、配線基板IP1上に搭載される半導体チップの数は、上記実施の形態以外にも種々の変形例がある。特に、メモリチップMCの数は、半導体装置PKG1に設けられたシステムに応じて必要な記憶容量が異なる。記憶容量の値は、メモリチップMCの数に比例して大きくなるので、例えば、メモリチップMCの数は、2個以上、あるいは1個でも良い。また、上面IPt上に複数のロジックチップLCを搭載しても良い。また、ロジックチップLCおよびメモリチップMC以外の機能を備える半導体チップを搭載しても良い。
以下、図18〜図22を用いて、4個のメモリチップMCを有する半導体装置PKG3および電子装置EDV2について説明する。図18は図1に対する変形例である半導体装置が搭載された電子装置を示す平面図である。また、図19は、図18に示すマザーボードの上面を示す拡大平面図である。また、図20および図21は、図18に示す半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。また、図22は、図18に示す半導体装置の下面側の構造を示す平面図である。
図18に示す半導体装置PKG3は、配線基板IP1上に4個のメモリチップMCが搭載されている点で図1に示す半導体装置PKG1と相違する。図1と比較して新たに追加されたメモリチップM3およびメモリチップM4は、それぞれメモリチップM1およびメモリチップM2と基板辺Sip2との間に搭載されている。詳しくは、メモリチップM3は、メモリチップM1のチップ辺Smc1と基板辺Sip1との間に搭載されている。また、メモリチップM4はメモリチップM2のチップ辺Smc1と基板辺Sip1との間に搭載されている。
つまり、半導体装置PKG3は、複数のメモリチップM1、M2、M3、M4を有し、複数のメモリチップM1、M2、M3、M4のそれぞれは、平面視において、ロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に搭載される。このように、複数のメモリチップMCのそれぞれが、ロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip1との間に搭載される場合、メモリチップMCの数が3個以上であっても上記実施の形態で説明した技術を同様に適用することができる。
例えば、図19に示すように、電子装置EDV2が有する電源線VHWは、平面視において、配線基板MB1の基板辺Sip1と交差し、かつ、配線基板MB1の基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる。これにより、大電流が流れる電源線VHWの幅WHを太くすることができるので、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。
また例えば、図20および図21に示すように、複数の内部インタフェース電極IIFを、ロジックチップLCのチップ辺Scp1側に寄せて設けることにより、内部インタフェース経路SGN_P1の経路距離を短くすることができる。
ところで、図11と図20を比較して判るように、メモリチップMCの数が増加すると、内部インタフェース経路SGN_P1の配線密度が上昇する。
したがって、本変形例の場合は、図20および図21に示すように、信号伝送経路を複数の異なる配線層で引き回すことにより、内部インタフェース経路SGN_P1の配線密度を低下させることが特に好ましい。
また、図19に示すように、電子装置EDV2は、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWは、ロジックチップLCと重なる、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれている。これにより、上記実施の形態で説明した電子装置EDV1と同様に、電源電位供給経路VDH_Pの厚さ方向の距離を短くすることができる。この結果、電源電位供給経路VDH_Pに電流を流すことによる発熱量を低減し、半導体装置PKG1の温度上昇を抑制することができる。
また、図19に示すように、複数の電源線VQWのそれぞれは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側から複数のメモリチップM1、M2のそれぞれと重なる領域まで延びる。また、電源線VHWは、平面視において、複数のメモリチップM1、M2のそれぞれと重なる領域の間、および複数のメモリチップM3、M4のそれぞれと重なる領域の間に配置される。
これにより、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の電源線VQWを複数のメモリチップMCのそれぞれの直下の任意の位置に配置することができるので、メモリチップMCの入出力回路CACを駆動する駆動電圧の変動を抑制することができる。
また、図22に示すように、半導体装置PKG3は、下面IPbに形成され、複数のメモリチップMCのそれぞれに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する電源プレーン(電源用導体パターン)VQPと、下面IPbに形成され、ロジックチップLCに、電源電位VDDQよりも大きい電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源プレーン(電源用導体パターン)VHPと、を有する。また、電源プレーンVHPの幅WHは、電源プレーンVQPの幅WQよりも大きい。また、電源プレーンVHPは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる。これにより、配線基板IP1と配線基板MB1とを電気的に接続する部分における発熱量を低減することができる。
また、図22に示すように、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる電源プレーンVHPを有している場合、例えば図2に示す電源線VHWの引き込み距離が小さい場合でも、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。例えば、図19に示す電源線VHWが、ロジックチップLCと重なる領域までは引き込まれず、基板辺Sip1とロジックチップLCのチップ辺Scp1と重なる線との間まで引き込まれている場合、電源線VHWの抵抗が大きくなる。しかし、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる電源プレーンVHPを設けることにより、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。
<変形例3>
また上記変形例2では、複数のメモリチップMCの全てが、チップ辺Scp1の延長線と基板辺Sip1との間に搭載される実施態様を説明したが、複数のメモリチップMCのうちの一部を、チップ辺Scp1の延長線と基板辺Sip1との間に搭載しても良い。
以下、図23〜図28を用いて、4個のメモリチップMCを有する半導体装置PKG3および電子装置EDV2について説明する。図23は、図1に対する他の変形例である半導体装置が搭載された電子装置を示す平面図である。また、図24は、図23に示すマザーボードの上面を示す拡大平面図である。また、図25および図26は、図23に示す半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。また、図27は、図23に示す半導体装置の下面側の構造を示す平面図である。
図23に示す半導体装置PKG4は、配線基板IP1上に4個のメモリチップMCが搭載されている点で図1に示す半導体装置PKG1と相違する。また、半導体装置PKG4は、複数のメモリチップMCのうち、メモリチップM3およびメモリチップM4が、それぞれロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と基板辺Sip2との間に搭載されている点で、図18に示す半導体装置PKG3と相違する。
詳しくは、メモリチップM3は、平面視において、基板辺Sip3とロジックチップLCのチップ辺Scp3との間に搭載される。また、メモリチップM4は、平面視において、基板辺Sip4とロジックチップLCのチップ辺Scp4との間に搭載される。
このように、複数のメモリチップMCのうちの一部が、ロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と、配線基板IP1の基板辺Sip2との間に搭載される場合でも、メモリチップM1およびメモリチップM2が、チップ辺Scp1の延長線と基板辺Sip1との間に搭載されていれば、上記実施の形態で説明した技術を同様に適用することができる。
例えば、図24に示すように、電子装置EDV3が有する電源線VHWは、平面視において、配線基板MB1の基板辺Sip1と交差し、かつ、配線基板MB1の基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる。これにより、大電流が流れる電源線VHWの幅WHを太くすることができるので、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。
また例えば、図25および図26に示すように、複数の内部インタフェース電極IIFを、ロジックチップLCのチップ辺Scp1側に寄せて設けることにより、内部インタフェース経路SGN_P1の経路距離を短くすることができる。なお、図25および図26に示す例では、複数の内部インタフェース電極IIFは全体として、チップ辺Scp1側に寄せて設けられているが、複数の内部インタフェース電極IIFのうちの一部は、チップ辺Sip3およびチップ辺Sip4に沿って形成されている。
このように、複数の内部インタフェース電極IIFのうちの一部を、チップ辺Sip3およびチップ辺Sip4に沿って形成すると、メモリチップM3、M4までのインタフェース経路SGN_P1の経路距離を短くすることができる。
上記変形例2で説明した図20と図25とを比較して判るように、半導体装置PKG4の場合、上記変形例2の半導体装置PKG3と比較して、信号伝送経路の配線密度を低下させることができる。したがって、内部インタフェース経路SGN_P1の配線密度を低下させる観点からは、本変形例は有効である。
一方、図20に示すようにロジックチップLCのチップ辺Scp1の延長線と配線基板IP1の基板辺Sip2との間に形成される内部インタフェース経路SGN_P1の数は上記変形例2の半導体装置PKG3の方が本変形例の半導体装置PKG4(図25参照)よりも少ない。したがって、外部インタフェース経路SGN_P2(図19、図24参照)と内部インタフェース経路SGN_P1(図20、図25参照)を分離する観点からは、上記変形例2の態様が好ましい。
また、上記実施の形態の「ダイボンド工程」において説明したように、図15に示す領域HSA2にロジックチップLCの裏面LCbよりも高さが高い部品を配置しないことで、放熱設計の自由度を向上させることができる。したがって、放熱設計の自由度を向上させる観点からは、上記変形例2の方が好ましい。
また、図24に示すように、電子装置EDV3は、ロジックチップLCに電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源線VHWは、ロジックチップLCと重なる、ロジックチップLCの直下の領域まで引き込まれている。これにより、上記実施の形態で説明した電子装置EDV1と同様に、電源電位供給経路VDH_Pの厚さ方向の距離を短くすることができる。この結果、電源電位供給経路VDH_Pに電流を流すことによる発熱量を低減し、半導体装置PKG1の温度上昇を抑制することができる。
また、図24に示すように、複数の電源線VQWのそれぞれは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側から複数のメモリチップM1、M2のそれぞれと重なる領域まで延びる。また、電源線VHWは、平面視において、複数のメモリチップM1、M2のそれぞれと重なる領域の間、および複数のメモリチップM3、M4のそれぞれと重なる領域の間に配置される。
これにより、メモリチップMCに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する複数の電源線VQWを複数のメモリチップMCのそれぞれの直下の任意の位置に配置することができるので、メモリチップMCの入出力回路CACを駆動する駆動電圧の変動を抑制することができる。
また、図27に示すように、半導体装置PKG4は、下面IPbに形成され、複数のメモリチップMCのそれぞれに電源電位VDDQ(図5参照)を供給する電源プレーン(電源用導体パターン)VQPと、下面IPbに形成され、ロジックチップLCに、電源電位VDDQよりも大きい電源電位VDDH(図5参照)を供給する電源プレーン(電源用導体パターン)VHPと、を有する。また、電源プレーンVHPの幅WHは、電源プレーンVQPの幅WQよりも大きい。また、電源プレーンVHPは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる。これにより、配線基板IP1と配線基板MB1とを電気的に接続する部分における発熱量を低減することができる。
また、図27に示すように、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる電源プレーンVHPを有している場合、例えば図2に示す電源線VHWの引き込み距離が小さい場合でも、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。例えば、図24に示す電源線VHWが、ロジックチップLCと重なる領域までは引き込まれず、基板辺Sip1とロジックチップLCのチップ辺Scp1と重なる線との間まで引き込まれている場合、電源線VHWの抵抗が大きくなる。しかし、基板辺Sip1側からロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる電源プレーンVHPを設けることにより、電源電位供給経路VDH_Pの断面積を大きくすることができる。
また、本変形例で説明した技術と、上記変形例1で説明した技術を組み合わせると、図28に示すように、制御信号伝送経路CTP1をフライバイ接続で接続し易くなる。図28は、図26に対する変形例である半導体装置が有する内部インタフェース経路の配線イメージを示す説明図である。
図28に示す半導体装置PKG5は、配線基板IP1上に、複数のコンデンサCTTが搭載されている点で、図26に示す半導体装置PKG4と相違する。複数のコンデンサCTTは、上記変形例1で説明したように、信号伝送経路の終端に接続される終端電源用のコンデンサである。図28に示す例では、ロジックチップLCから出力され、メモリチップM1、メモリチップM3を順に経由してコンデンサCTTに接続される経路と、ロジックチップLCから出力され、メモリチップM2、メモリチップM4を順に経由してコンデンサCTTに接続される経路と、を備えている。つまり、図28に示す信号伝送経路CTP1は、所謂、フライバイ方式で接続されている。
ここで、図28に示すように、メモリチップM3は、平面視において、基板辺Sip3とロジックチップLCのチップ辺Scp3との間に搭載される。また、メモリチップM4は、平面視において、基板辺Sip4とロジックチップLCのチップ辺Scp4との間に搭載される。複数のコンデンサCTTは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip2とメモリチップM3との間、および配線基板IP1の基板辺Sip2とメモリチップM4との間、にそれぞれ搭載されている。
図28に示すように、複数のメモリチップMCおよびコンデンサCTTを配列することで、フライバイ方式で接続した時の制御信号伝送経路CTP1の経路距離を短くすることができる。
<変形例4>
また上記実施の形態では、図3に示すように電源線VHWと電源線VQWとが重ならず、配線基板MB1の最上層に電源線VHWと電源線VQWとを形成して引き込む実施態様について説明した。上記実施の形態のように、単層で電源線VHWと電源線VQWとを引き込んだ場合、配線構造が単純化されるので、電源電位の供給経路中でのロスを低減できる。一方、電源線VHWの幅をさらに大きくする場合には、電源線VQWとの関係で制約が生じる。
そこで、上記実施の形態に対する変形例のように、図29に示すように、電源線VHWを最上層よりも下層の配線層に形成しても良い。図29は、図2に対する変形例を示す断面図である。なお、図29は、断面図であるが、電子装置EDV1の構成部品の電気的な接続関係の例を見やすくするため、ハッチングを省略している。
図29に示す電子装置EDV1は、電源線VHWを最上層よりも下層の配線層に形成されている点で、図2に示す電子装置EDV1と相違する。また、図29に示す電子装置EDV4は、電源線VHWの一部が電源線VQWと重なっている点で図2に示す電子装置EDV1と相違する。
図29に示す例では、電力供給装置RGL1から出力される電源電位供給経路VDH_Pは、配線基板MB1のスルーホール配線THWを介して最上層よりも下層(例えば第2層)の配線層に接続される。スルーホール配線THWは、配線基板MB1を厚さ方向に貫通する貫通孔の内壁に導体を付着させることにより形成された導体パターンである。
また、電源電位供給経路VDH_Pは、最上層よりも下層に形成された電源線VHWを介して、半導体装置PKG1と重なる領域に引き込まれる。電源線VHWは、平面視において、配線基板IP1の基板辺Sip1と交差し、かつロジックチップLCと重なる領域に向かって延びる点は上記実施の形態と同様である。また、図29に示す例では、電源線VHWは、ロジックチップLCと重なる領域まで延びる。
そして、電源線VHWによりロジックチップLCと重なる領域まで引き込まれた電源電位供給経路VDH_Pは、配線基板MB1のスルーホール配線THWを介して最上層に形成された端子CNに通じる。以降は、上記実施の形態と同様の経路で、電源電位VDDH(図5参照)はロジックチップLCに供給される。
本変形例によれば、電源線VHWが他の配線(図29に示す例では電源線VQW)と重なっても良いので、電源線VHWの幅を任意の値に設定することができる。
また、本変形例によれば、図29に示すように電源線VHWを引き込む経路中と厚さ方向に重なる位置に、他の信号または電位を供給する端子LDを形成することができる。
なお、図29に示す例では、電源線VHWの一部が電源線VQWと重なっている例を示しているが、電源線VHWと重なる配線は例えば基準電位を供給する配線や他の電源電位を供給する配線であっても良い。
<変形例5>
また上記実施の形態では、半導体装置PKG1の例として、配線基板IP1上に、半導体チップをフェイスダウン実装方式により実装する実施態様を説明した。しかし、図6に示すロジックチップLCや、図7に示すメモリチップMCは、パッケージ基板である配線基板IP1上に直接搭載する場合の他、インタポーザを介して配線基板IP1上に搭載されていても良い。一例として、図2に対する変形例として、図2に示すロジックチップLCを配線基板IP1とは別のインタポーザ用の配線基板を介して配線基板IP1上に搭載した実施態様を説明する。図30は、図2に対する変形例である電子装置の構成例を示す拡大断面図である。
図30に示すロジックチップLCは、配線基板IP1とは異なるインタポーザである、配線基板IP2を介して、配線基板IP1の上面IPt上に搭載されている。言い換えれば、配線基板IP1の上面IPtには、ロジックチップLCが配線基板IP2に搭載されたロジックパッケージLCPが搭載されている。
上記実施の形態で説明したロジックチップLCに係る記述を、図30に示すようにロジックチップLCが内蔵されたロジックパッケージLCPに置き換えても良い。なお、上記実施の形態で説明したロジックチップLCをロジックパッケージLCPに置き換えた場合、図6に示す複数の電極PDLは、銅(Cu)を主成分とする材料により構成される。
また、図30では、配線基板IP1上に搭載される半導体パッケージの例として、代表的にロジックチップLCを内蔵するロジックパッケージLPCを取り上げて説明した。しかし、図30に対する変形例としては、図7に示すメモリチップMCを内蔵するメモリパッケージ(半導体パッケージ)を搭載しても良い。つまり、図7に示すメモリチップMCを、メモリパッケージに置き換えても良い。この場合、図7に示す複数の電極PDMは、銅(Cu)を主成分とする材料により構成される。
また、本変形例の場合、ロジックパッケージLCPおよびメモリパッケージのうち、いずれか一方、または両方を搭載しても良い。
また上記実施の形態では、図13を用いて半導体装置の製造工程の概要および半導体装置を製造した後、マザーボードに搭載し、図1に示す電子装置を製造する工程を例示的に説明した。しかし、半導体装置の製造工程や電子装置を製造する工程には、種々の変形例がある。
例えば、本変形例のように、配線基板IP1上にメモリパッケージを搭載する場合、図31に示すような製造工程がある。図31は図13に示す製造工程の変形例を示す説明図である。
図30を用いて説明した変形例のように、半導体パッケージの上に別の半導体パッケージを搭載する実施態様として、PoP(Package on Package)と呼ばれる方式がある。PoP方式では、下段側の半導体装置と上段側の半導体装置をそれぞれ別の製造者が製造し、各製造者から半導体装置を購入した事業者が最終的な組み立てを行う場合がある。
この場合、図31に示すような組立フローになる。すなわち、半導体装置製造工程では、図2に示す配線基板IP1上にロジックチップLCを搭載し、メモリチップMCは搭載しない状態で検査し、出荷する。また、例えば別の製造者が、配線基板上にメモリチップMCを搭載したメモリパッケージを製造する(メモリチップ準備工程)。次に、ロジックチップLCが搭載された半導体装置と、メモリパッケージをそれぞれ購入した事業者が、配線基板IP1上にメモリパッケージを搭載する。その後、メモリパッケージが搭載された半導体装置を図2に示す配線基板MBに搭載する。以上の工程によりPoP方式で製造された半導体装置および上記半導体装置が搭載された電子装置が得られる。
<変形例6>
また、例えば、上記の通り種々の変形例について説明したが、上記で説明した各変形例同士を組み合わせて適用することができる。
その他、実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。
(1)
第1面、前記第1面の反対側に位置する第2面および前記第2面に形成された複数のランドを有する配線基板と、
前記配線基板の前記第1面上にそれぞれ搭載された複数の第1半導体チップと、
前記配線基板の前記第1面上において前記複数の第1半導体チップと並べて搭載され、かつ、前記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、
を備え、
平面視において、前記配線基板の周縁部は、第1基板辺、および前記第1基板辺の反対側に位置する第2基板辺を有し、
平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、第1チップ辺、および前記第1チップ辺の反対側に位置する第2チップ辺を有し、
前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺が、前記配線基板の第1基板辺と並ぶように搭載され、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺の延長線と、前記第1基板辺との間に搭載され、
前記配線基板は、前記第2面に形成され、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する第1電源用導体パターンと、前記第2面に形成され、前記第2半導体チップに、前記第1電源電位よりも大きい第2電源電位を供給する第2電源用導体パターンと、を有し、
前記第2電源用導体パターンの幅は、前記第1電源用導体パターンの幅よりも大きく、
前記第2電源用導体パターンは、平面視において、前記配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップと重なる領域に向かって延びる、半導体装置。
(2)
(1)において、
前記第2半導体チップは、前記複数の第1半導体チップとの間で電気信号を伝送する経路である複数の第1インタフェース電極を有し、
前記複数の第1インタフェース電極は、前記第1チップ辺に沿って配置される、半導体装置。
(3)
(1)において、
前記第2電源用導体パターンは、平面視において、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺と重なる線と交差し、かつ、前記配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップの前記第2チップ辺と重なる線に向かって延びる、半導体装置。
(4)
(1)において、
前記配線基板は、前記第2電源用導体パターンの両隣に設けられる複数の前記第1電源用導体パターンを有し、
複数の前記第1電源用導体パターンは、平面視において、前記配線基板の前記第1基板辺と交差し、かつ、前記配線基板の前記第1基板辺側から前記第2電源用導体パターンに沿って延びる、半導体装置。
(5)
(4)において、
複数の前記第1電源用導体パターンのそれぞれは、平面視において、前記配線基板の前記第1基板辺側から前記複数の第1半導体チップのそれぞれと重なる領域まで延び、
前記第2電源用導体パターンは、平面視において、前記複数の第1半導体チップのそれぞれと重なる領域の間に配置される、半導体装置。
(6)
(1)において、
前記複数のランドは、
前記第2半導体チップを介さずに前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される第1信号端子と、
前記第2半導体チップを介して前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される複数の第2信号端子と、が含まれ、
前記第1信号端子の数は前記第2信号端子の数よりも少ない、半導体装置。
(7)
(1)において、
平面視において、前記配線基板の周縁部は、前記第1基板辺および前記第2基板辺と交差する第3基板辺、および前記第3基板辺の反対側に位置する第4基板辺を有し、
前記配線基板の前記第1面には、前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される、複数のコンデンサが搭載され、
平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、前記第1チップ辺および前記第2チップ辺と交差する第3チップ辺、および前記第3チップ辺の反対側に位置する第4チップ辺を有し、
前記複数のコンデンサは、平面視において、前記第3基板辺と前記第2半導体チップの前記第3チップ辺との間、および前記第4基板辺と前記第2半導体チップの前記第4チップ辺との間に搭載される、半導体装置。
(8)
(1)において、
前記半導体装置は、前記配線基板の前記第1面上にそれぞれ搭載され、かつ、前記第2半導体チップにより制御される複数の第3半導体チップを有し、
前記複数の第3半導体チップは、平面視において、前記複数の第1半導体チップと、前記第1基板辺との間に搭載される、半導体装置。
(9)
(1)において、
前記半導体装置は、前記配線基板の前記第1面上にそれぞれ搭載され、かつ、前記第2半導体チップにより制御される複数の第3半導体チップを有し、
平面視において、前記配線基板の周縁部は、前記第1基板辺および前記第2基板辺と交差する第3基板辺、および前記第3基板辺の反対側に位置する第4基板辺を有し、
平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、前記第1チップ辺および前記第2チップ辺と交差する第3チップ辺、および前記第3チップ辺の反対側に位置する第4チップ辺を有し、
前記複数の第3半導体チップは、平面視において、前記第3基板辺と前記第2半導体チップの前記第3チップ辺との間、および前記第4基板辺と前記第2半導体チップの前記第4チップ辺との間に搭載される、半導体装置。
(10)
(9)において、
前記配線基板の前記第1面には、前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される、複数のコンデンサが搭載され、
前記複数のコンデンサは、平面視において、前記第2基板辺と前記複数の第3半導体チップとの間に搭載される、半導体装置。
(11)
第1面および前記第1面の反対側に位置する第2面を有する第1配線基板と、
第3面、前記第3面の反対側に位置する第4面および前記第4面に形成された複数のランドを有する第2配線基板と、前記第2配線基板の前記第3面上にそれぞれ搭載された複数の第1半導体チップと、前記第2配線基板の前記第3面上において前記複数の第1半導体チップと並べて搭載され、かつ、前記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、を備え、前記第1配線基板の前記第1面上に搭載された半導体装置と、
を含み、
平面視において、前記第2配線基板の周縁部は、第1基板辺、および前記第1基板辺の反対側に位置する第2基板辺を有し、
平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、第1チップ辺、および前記第1チップ辺の反対側に位置する第2チップ辺を有し、
前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺が、前記第2配線基板の第1基板辺と並ぶように搭載され、
前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺の延長線と、前記第1基板辺と、の間に搭載され、
前記第1配線基板は、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する複数の第1電源線と、前記第2半導体チップに、第2電源電位を供給すし、前記複数の第1電源線の間に設けられた第2電源線と、を有し、
前記第2電源線は、平面視において、前記第2配線基板の前記第1基板辺と交差し、かつ、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップと重なる領域に向かって延び、
複数の前記第1電源線のそれぞれは、平面視において、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記複数の第1半導体チップのそれぞれと重なる領域まで延び、
前記第2電源線は、平面視において、前記複数の第1半導体チップのそれぞれと重なる領域の間に配置される、電子装置。
CAC 入出力回路
CC1 コンデンサ
ChA0、ChA1、ChB0、ChB1 チャネル
CKP1、CKP2 クロック信号伝送経路
CN 端子(実装基板端子)
CR コア層(コア材、コア絶縁層)
CTL 制御回路
CTP1、CTP2 制御信号伝送経路
CTT コンデンサ
DA1、DA2 領域
DBA チップ搭載領域
DTP1、DTP2 データ信号伝送経路
EDV1、EDV2、EDV3、EDV4 電子装置(電子機器)
HSA1、HSA2 領域
IIF 内部インタフェース電極(インタフェース端子)
IL、SR1、SR2 絶縁層
IP1、IP2 配線基板(インタポーザ)
IPb 下面(面、主面、実装面)
IPs 側面
IPt 上面(面、主面、チップ搭載面)
LC ロジックチップ(半導体チップ)
LCb、MCb 裏面(主面、下面)
LCP ロジックパッケージ
LCs、MCs 側面
LCt、MCt 表面(主面、上面)
LD 端子(ランド、外部接続端子)
M1、M2、M3、M4、MC メモリチップ(半導体チップ)
MB1 配線基板(マザーボード、実装基板)
MBb 下面(面、裏面)
MBt 上面(面、半導体装置搭載面)
MW 配線(実装基板配線、マザーボード配線)
OIF 外部インタフェース電極(インタフェース端子)
PDL、PDM 電極(チップ端子、ボンディングパッド)
PKG1、PKG2、PKG3、PKG4、PKG5 半導体装置
PRC 演算処理回路
RAM メモリ回路(記憶回路)
RGCN 端子
RGL1 電力供給装置(レギュレータ)
SBc 突起電極
SBp 半田ボール(半田材、外部端子、電極、外部電極)
Scp1、Scp2、Scp3、Scp4、Smc1、Smc2、Smc3、Smc4 チップ辺
SGCN、SGLD 端子
SGN_DAT1、SGN_DAT2 データ信号
SGN_CLK1、SGN_CLK2 クロック信号
SGN_CTL1、SGN_CTL1 制御信号
SGN_P1 内部インタフェース経路(内部伝送経路)
SGN_P2 外部インタフェース経路(外部伝送経路)
SGW 信号線
Sip1、Sip2、Sip3、Sip4 基板辺
SR1、SR2、 絶縁膜
SRk1、SRk2 開口部
TCS ボンディングパッド(ボンディングリード、半導体チップ接続用端子)
THW、TW スルーホール配線
TM2 複数の端子
UF アンダフィル樹脂(絶縁性樹脂)
VA ビア
VDDH、VDDL、VDDQ 電源電位
VDH_P、VDL_P、VDQ_P 電源電位供給経路
VHCN、VLCN、VQCN 端子(電源電位供給用端子)
VHLD、VLLD、VQLD 端子(ランド、電源電位供給用ランド
VHP、VQP 電源プレーン(電源用導体パターン)
VHW、VQW 電源線(配線)
VQP 電源プレーン(電源用導体パターン)
VSS 基準電位
VSS_P 基準電位供給経路
WH 幅
WL1 配線層
WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6、WL7、WL8、WL9、WL10 配線層
WH、WQ 幅
WR 配線

Claims (16)

  1. 第1面および前記第1面の反対側に位置する第2面を有する第1配線基板と、
    第3面、前記第3面の反対側に位置する第4面および前記第4面に形成された複数のランドを有する第2配線基板と、前記第2配線基板の前記第3面上にそれぞれ搭載された複数の第1半導体チップと、前記第2配線基板の前記第3面上において前記複数の第1半導体チップと並べて搭載され、かつ、前記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、を備え、前記第1配線基板の前記第1面上に搭載された半導体装置と、
    を含み、
    平面視において、前記第2配線基板の周縁部は、第1基板辺、および前記第1基板辺の反対側に位置する第2基板辺を有し、
    平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、第1チップ辺、および前記第1チップ辺の反対側に位置する第2チップ辺を有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺が、前記第2配線基板の第1基板辺と並ぶように搭載され、
    前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺の延長線と、前記第1基板辺と、の間に搭載され、
    前記第1配線基板は、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する第1電源線と、前記第2半導体チップに、前記第1電源電位よりも大きい第2電源電位を供給する第2電源線と、を有し、
    前記第2電源線の幅は、前記第1電源線の幅よりも大きく、
    前記第2電源線は、平面視において、前記第2配線基板の前記第1基板辺と交差し、かつ、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップと重なる領域に向かって延びる、電子装置。
  2. 請求項1において、
    前記第2半導体チップは、前記複数の第1半導体チップとの間で電気信号を伝送する経路である複数の第1インタフェース電極を有し、
    前記複数の第1インタフェース電極は、前記第1チップ辺に沿って配置される、電子装置。
  3. 請求項1において、
    前記第2電源線は、平面視において、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺と重なる線と交差し、かつ、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップの前記第2チップ辺と重なる線に向かって延びる、電子装置。
  4. 請求項1において、
    前記第1配線基板は、前記第2電源線の両隣に設けられる複数の前記第1電源線を有し、
    複数の前記第1電源線は、平面視において、前記第2配線基板の前記第1基板辺と交差し、かつ、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記第2電源線に沿って延びる、電子装置。
  5. 請求項4において、
    複数の前記第1電源線のそれぞれは、平面視において、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記複数の第1半導体チップのそれぞれと重なる領域まで延び、
    前記第2電源線は、平面視において、前記複数の第1半導体チップのそれぞれと重なる領域の間に配置される、電子装置。
  6. 請求項1において、
    前記複数のランドは、
    前記第2半導体チップを介さずに前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される第1信号端子と、
    前記第2半導体チップを介して前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される複数の第2信号端子と、が含まれ、
    前記第1信号端子の数は前記第2信号端子の数よりも少ない、電子装置。
  7. 請求項1において、
    平面視において、前記第2配線基板の周縁部は、前記第1基板辺および前記第2基板辺と交差する第3基板辺、および前記第3基板辺の反対側に位置する第4基板辺を有し、
    前記第2配線基板の前記第3面には、前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される、複数のコンデンサが搭載され、
    平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、前記第1チップ辺および前記第2チップ辺と交差する第3チップ辺、および前記第3チップ辺の反対側に位置する第4チップ辺を有し、
    前記複数のコンデンサは、平面視において、前記第3基板辺と前記第2半導体チップの前記第3チップ辺との間、および前記第4基板辺と前記第2半導体チップの前記第4チップ辺との間に搭載される、電子装置。
  8. 請求項1において、
    前記半導体装置は、前記第2配線基板の前記第3面上にそれぞれ搭載され、かつ、前記第2半導体チップにより制御される複数の第3半導体チップを有し、
    前記複数の第3半導体チップは、平面視において、前記複数の第1半導体チップと、前記第1基板辺との間に搭載される、電子装置。
  9. 請求項1において、
    前記半導体装置は、前記第2配線基板の前記第3面上にそれぞれ搭載され、かつ、前記第2半導体チップにより制御される複数の第3半導体チップを有し、
    平面視において、前記第2配線基板の周縁部は、前記第1基板辺および前記第2基板辺と交差する第3基板辺、および前記第3基板辺の反対側に位置する第4基板辺を有し、
    平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、前記第1チップ辺および前記第2チップ辺と交差する第3チップ辺、および前記第3チップ辺の反対側に位置する第4チップ辺を有し、
    前記複数の第3半導体チップは、平面視において、前記第3基板辺と前記第2半導体チップの前記第3チップ辺との間、および前記第4基板辺と前記第2半導体チップの前記第4チップ辺との間に搭載される、電子装置。
  10. 請求項9において、
    前記第2配線基板の前記第3面には、前記複数の第1半導体チップと電気的に接続される、複数のコンデンサが搭載され、
    前記複数のコンデンサは、平面視において、前記第2基板辺と前記複数の第3半導体チップとの間に搭載される、電子装置。
  11. 請求項1において、
    前記第1配線基板の前記第1面には、前記第2電源電位を供給する電力供給装置が搭載され、
    前記電力供給装置は、前記第2電源線の延長線上に搭載される、電子装置。
  12. 請求項1において、
    前記第2配線基板は、前記第4面に形成され、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに前記第1電源電位を供給する第1電源用導体パターンと、前記第4面に形成され、前記第2半導体チップに、前記第2電源電位を供給する第2電源用導体パターンと、を有し、
    前記第2電源用導体パターンの幅は、前記第1電源用導体パターンの幅よりも大きく、
    前記第2電源用導体パターンは、平面視において、前記第2配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップと重なる領域に向かって延びる、電子装置。
  13. 請求項1において、
    前記第2配線基板の前記第4面は、前記第1基板辺と前記第1チップ辺の延長線と重なる線との間に設けられた第1領域と、前記第2基板辺と前記第1チップ辺の延長線と重なる線との間に設けられた第2領域と、を有し、
    前記複数のランドは、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する複数の第1電源用ランドと、前記第2半導体チップに、前記第1電源電位よりも大きい第2電源電位を供給する複数の第2電源用ランドと、前記第2半導体チップとの間で、電気信号を送信または受信する複数の信号用ランドと、を有し、
    前記第2領域では、前記複数の第1電源用ランドおよび前記複数の第2電源用ランドの合計数よりも、前記複数の信号用ランドの数の方が多い、電子装置。
  14. 請求項1において、
    前記複数の半導体チップのうちの一つ以上は、第3配線基板を介して前記第2配線基板の前記第3面上にそれぞれ搭載されている、電子装置。
  15. 第1面、前記第1面の反対側に位置する第2面および前記第2面に形成された複数のランドを有する配線基板と、
    前記配線基板の前記第1面上にそれぞれ搭載された複数の第1半導体チップと、
    前記配線基板の前記第1面上において前記複数の第1半導体チップと並べて搭載され、かつ、前記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、
    を備え、
    平面視において、前記配線基板の周縁部は、第1基板辺、および前記第1基板辺の反対側に位置する第2基板辺を有し、
    平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、第1チップ辺、および前記第1チップ辺の反対側に位置する第2チップ辺を有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺が、前記配線基板の第1基板辺と並ぶように搭載され、
    前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺の延長線と、前記第1基板辺との間に搭載され、
    前記配線基板は、前記第2面に形成され、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する第1電源用導体パターンと、前記第2面に形成され、前記第2半導体チップに、前記第1電源電位よりも大きい第2電源電位を供給する第2電源用導体パターンと、を有し、
    前記第2電源用導体パターンの幅は、前記第1電源用導体パターンの幅よりも大きく、
    前記第2電源用導体パターンは、平面視において、前記配線基板の前記第1基板辺側から前記第2半導体チップと重なる領域に向かって延びる、半導体装置。
  16. 第1面、前記第1面の反対側に位置する第2面および前記第2面に形成された複数のランドを有する配線基板と、
    前記配線基板の前記第1面上にそれぞれ搭載された複数の第1半導体チップと、
    前記配線基板の前記第1面上において前記複数の第1半導体チップと並べて搭載され、かつ、前記複数の第1半導体チップのそれぞれを制御する第2半導体チップと、
    を備え、
    平面視において、前記配線基板の周縁部は、第1基板辺、および前記第1基板辺の反対側に位置する第2基板辺を有し、
    平面視において、前記第2半導体チップの周縁部は、第1チップ辺、および前記第1チップ辺の反対側に位置する第2チップ辺を有し、
    前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺が、前記配線基板の第1基板辺と並ぶように搭載され、
    前記複数の第1半導体チップのそれぞれは、前記第2半導体チップの前記第1チップ辺の延長線と、前記第1基板辺と、の間に搭載され、
    前記配線基板の前記第2面は、前記第1基板辺と前記第1チップ辺の延長線と重なる線との間に設けられた第1領域と、前記第2基板辺と前記第1チップ辺の延長線と重なる線との間に設けられた第2領域と、を有し、
    前記複数のランドは、前記複数の第1半導体チップのそれぞれに第1電源電位を供給する複数の第1電源用ランドと、前記第2半導体チップに、前記第1電源電位よりも大きい第2電源電位を供給する複数の第2電源用ランドと、前記第2半導体チップとの間で、電気信号を送信または受信する複数の信号用ランドと、を有し、
    前記第2領域では、前記複数の第1電源用ランドおよび前記複数の第2電源用ランドの合計数よりも、前記複数の信号用ランドの数の方が多い、半導体装置。


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