KR101977760B1 - Multi chip semiconductor appratus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 레이아웃에 관한 것으로, 더 상세하게는 멀티 칩 반도체 장치에서의 전원 공급 배선의 레이아웃에 관한 것이다. 멀티 칩 반도체 장치는 제 1 외부 전원 공급 관통 전극 및 제 1 접지 전원 공급 관통 전극이 적어도 하나의 행을 구성하면서 교대로 배치되어 있는 제 1 영역; 및 복수의 제 2 외부 전원 공급 관통 전극 행 및 복수의 제 2 접지 전원 공급 관통 전극 행이 상호 교대로 배치되어 있는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 2 영역의 관통 전극 행의 관통 전극 간의 거리는 상기 제 1 영역에 배치된 관통 전극 간의 거리의 소정 배수에 해당한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor layout, and more particularly, to a layout of a power supply wiring in a multi-chip semiconductor device. A multi-chip semiconductor device comprising: a first region in which a first external power supply through electrode and a first ground power supply through electrode are alternately arranged while forming at least one row; And a second region in which a plurality of second external power supply penetrating electrode rows and a plurality of second ground power supply penetrating electrode rows are alternately arranged, and a distance between the penetrating electrodes in the penetrating electrode row of the second region Corresponds to a predetermined multiple of the distance between the penetrating electrodes arranged in the first region.
Description
본 발명은 반도체 레이아웃에 관한 것으로, 더 상세하게는 멀티 칩 반도체 장치에서의 전원 공급 배선의 레이아웃에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor layout, and more particularly, to a layout of a power supply wiring in a multi-chip semiconductor device.
반도체 장치에 대한 패키징 기술은 소형화 및 실장 신뢰성 만족을 위하여 지속적으로 발전되고 있다. 예컨대, 소형화에 대한 요구는 칩 크기에 근접한 패키지에 대한 기술 개발을 가속화시키고 있으며, 실장 신뢰성에 대한 요구는 실장 작업의 효율성 및 실장 후의 기계적/전기적 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 패키징 기술에 대한 중요성을 부각시키고 있다.BACKGROUND ART [0002] Packaging technology for semiconductor devices is continuously being developed for miniaturization and mounting reliability. For example, the demand for miniaturization is accelerating the development of technology for packages close to the chip size, and the demand for mounting reliability emphasizes the importance of packaging technology that can improve the efficiency of the mounting operation and the mechanical / electrical reliability after mounting I have to.
또한, 전기 전자 제품의 소형화와 더불어 고성능화가 요구됨에 따라, 고용량의 반도체 모듈을 제공하기 위한 다양한 기술들이 연구 개발되고 있다. 고용량의 반도체 모듈을 제공하기 위한 방법으로서는 메모리 칩의 고집적화를 들 수 있으며, 이러한 고집적화는 한정된 반도체 칩의 공간 내에 보다 많은 수의 셀을 집적해 넣는 것으로 실현될 수 있다.In addition, along with miniaturization of electrical and electronic products and high performance, various technologies for providing a high-capacity semiconductor module have been researched and developed. A method for providing a high-capacity semiconductor module may include high integration of a memory chip, and such high integration can be realized by integrating a larger number of cells in a limited space of the semiconductor chip.
그러나, 이와 같은 메모리 칩의 고집적화는 정밀한 미세 선폭을 요구하는 등, 고난도의 기술과 많은 개발 시간을 필요로 한다. 따라서, 고용량의 반도체 모듈을 제공하기 위한 다른 방법으로 적층(stack) 기술이 제안되었다.However, the high integration of such a memory chip requires high technology and a lot of development time, such as requiring a precise line width. Thus, a stack technique has been proposed as another method for providing a high-capacity semiconductor module.
적층 멀티칩 반도체 장치는 하나의 패키지 내에 2개 이상의 반도체 칩이 적층 및 탑재된 패키지이다. 반도체 칩을 적층 구조로 쌓아 올려 패키징하는 방법의 한 예로 관통 실리콘 비아(Through Silicon Via, 이하 TSV)를 이용한 구조가 도입되었다. TSV를 이용한 패키지는 반도체 칩 내에 상기 반도체 칩을 관통하는 홀을 형성하고, 상기 관통된 홀 내에 전도성 물질을 채움으로써 TSV를 형성한다. 상기 TSV를 매개로 상부와 하부 반도체 칩을 전기적으로 연결한다.A stacked multi-chip semiconductor device is a package in which two or more semiconductor chips are stacked and mounted in one package. A structure using through silicon vias (TSV) has been introduced as an example of stacking semiconductor chips in a stacked structure and packaging them. A package using a TSV forms a hole penetrating the semiconductor chip in a semiconductor chip and forms a TSV by filling a conductive material in the hole. And the upper and lower semiconductor chips are electrically connected through the TSV.
도 1은 종래의 TSV를 이용하여 적층되는 멀티 칩 반도체 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a multi-chip semiconductor device stacked using a conventional TSV.
도 1에 도시된 멀티 칩 반도체 장치는 제 1 내지 제 4 반도체 칩(CHIP1~CHIP4)을 포함한다. 상기 반도체 칩 중에서 예컨대 가장 하부에 위치한 칩에 형성된 외부 접속 패드(PAD)를 통하여, 멀티 칩 반도체 장치는 외부의 컨트롤러와 통신한다. 컨트롤러가 각각의 반도체 칩을 제어할 수 있도록 상기 제 1 내지 제 4 반도체 칩(CHIP1~CHIP4)은 관통 전극(TSV)을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 상기 관통 전극(TSV)은 다양한 신호 및 데이터 등을 각 칩으로 송수신할 수 있으며, 뿐만 아니라 해당 칩에서 필요로 하는 전원을 공급하는 수단으로도 사용된다.The multi-chip semiconductor device shown in Fig. 1 includes first to fourth semiconductor chips CHIP1 to CHIP4. The multi-chip semiconductor device communicates with an external controller through an external connection pad (PAD) formed on the chip located at the bottom of the semiconductor chip, for example. The first to fourth semiconductor chips CHIP1 to CHIP4 are electrically connected through a penetrating electrode TSV so that the controller can control each semiconductor chip. The penetrating electrode TSV can transmit and receive various signals and data to and from each chip, and is also used as a means for supplying power required by the chip.
도 2는 상기 제 1 반도체 칩(CHIP1)의 전원 공급 배선 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2에서는 제 1 반도체 칩(CHIP1)에 대해 예시적으로 설명할 것이며, 제 2 내지 제 4 반도체 칩(CHIP2~CHIP4)도 제 1 반도체 칩(CHIP1)과 동일한 구조를 갖는다. 이하에서 설명하는 반도체 칩은, 데이터를 메모리 셀에 저장하는 기능을 하는 메모리 칩에 해당한다.2 is a schematic view showing a power supply wiring structure of the first semiconductor chip CHIP1. In FIG. 2, the first semiconductor chip CHIP1 will be described as an example, and the second to fourth semiconductor chips CHIP2 to CHIP4 have the same structure as the first semiconductor chip CHIP1. The semiconductor chip described below corresponds to a memory chip that functions to store data in a memory cell.
제 1 반도체 칩(CHIP1)은 관통 전극을 통하여 외부로부터 전원을 공급 받는다. 이때, 전원을 공급하는 관통 전극은 메모리 셀 영역(memory cell area) 외곽에 위치되는 페리(peripheral) 영역에 주로 배치된다. 도 2는 페리 영역에 외부 전원을 공급하는 관통 전극과 접지 전원을 공급하는 관통 전극이 일 행에 교대로 배치되고 있음을 도시하고 있다.The first semiconductor chip CHIP1 is supplied with power from the outside through the penetrating electrode. At this time, the penetrating electrode for supplying power is mainly arranged in a peripheral region located outside the memory cell area. 2 shows that the penetrating electrodes for supplying external power to the ferry area and the penetrating electrodes for supplying the ground power are alternately arranged in one row.
구체적으로, 제 1 반도체 칩(CHIP1)은 복수의 제 1 관통 전극(10a), 복수의 제 2 관통 전극(10b), 제 1 및 제 2 파워 배선(15a, 15b), 제 1 및 제 2 접지 배선(20a, 20b), 제 1 연결 배선(25) 및 제 2 연결 배선(30), 및 신호 배선(35)을 포함할 수 있다. More specifically, the first semiconductor chip CHIP1 includes a plurality of first penetrating
복수의 제 1 관통 전극(10a)은 외부 전원(VDD)을 제공받으며, 일정 간격을 가지고 도면의 제 1 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 제 2 관통 전극(10b)은 접지 전원(VSS)을 제공받으며, 상기 제 1 방향으로 일정 간격을 가지고 배열된다. 이때, 제 1 관통 전극(10a)과 제 2 관통 전극(10b)은 제 1 방향으로 교대로 배치될 수 있다. The plurality of first penetrating
제 1 파워 배선(15a) 및 제 2 파워 배선(15b)은 제 1 관통 전극(10a)을 사이에 두고 제 1 방향을 따라 평행하게 연장된다. 제 1 접지 배선(20a) 및 제 2 접지 배선(20b) 역시 제 2 관통 전극(10b)을 사이에 두고 제 1 방향을 따라 평행하게 연장된다. 이때, 제 1 파워 배선(15a) 및 제 1 접지 배선(20a)이 제 1 및 제 2 관통 전극(10a, 10b)의 상위 행에 배치될 수 있고, 제 2 파워 배선(15a) 및 제 2 접지 배선(20b)이 제 1 및 제 2 관통 전극(10b, 10b)의 하위 행에 배치될 수 있다. The
제 1 연결 배선(25)은 제 1 및 제 2 파워 배선(15a, 15b)간을 연결시키도록 제 1 방향과 실질적으로 수직을 이루는 제 2 방향으로 연장되며, 제 2 연결 배선(30)은 제 1 및 제 2 접지 배선(20a, 20b)간을 연결시키도록 제 1 연결 배선(25)과 평행하게 연장될 수 있다. 도면 부호 CT는 콘택부를 지시한다. The
제 1 및 제 2 연결 배선(25,30)은 상기 제 1 및 제 2 파워 배선(15a, 15b) 및 상기 제 1 및 제 2 접지 배선(20a, 20b)이 형성되는 평면 상부에 절연막을 사이에 두고 배치될 수 있다. The first and
신호 배선(35)은 제 1 및 제 2 연결 배선(25,30)이 형성되는 평면에 평행하게 배열될 수 있다.The
그런데, 알려진 바와 같이 반도체 칩에서 관통 전극이 차지하는 면적이 상당하기 때문에, 칩 효율을 높이기 위하여 관통 전극의 개수를 최대한 줄이고 관통 전극을 효율적으로 배치시키고 있다. 뿐만 아니라, 상기 파워 배선 등을 메쉬(mesh) 형태로 배치시키는 경우 역시 반도체 칩 내에 포함된 도전 층들을 적합하게 상하 배치시켜야 할 필요가 있다.However, as is known, since the area occupied by the through electrodes in the semiconductor chip is considerable, the number of the through electrodes is minimized and the through electrodes are efficiently arranged in order to increase the chip efficiency. In addition, when the power wiring or the like is disposed in the form of a mesh, the conductive layers included in the semiconductor chip need to be suitably arranged vertically.
따라서, 종래 기술이 제시하고 있는 반도체 칩의 전원 공급 배선의 레이아웃에 대한 면적 효율성을 제고시키는 다양한 방안이 모색되고 있다.Therefore, various measures for improving the area efficiency with respect to the layout of the power supply wiring of the semiconductor chip proposed by the prior art have been sought.
본 발명은 멀티 칩 반도체 장치의 각 칩에 대한 효율적인 전원 공급 배선 기술을 제공한다.The present invention provides an efficient power supply wiring technique for each chip of a multi-chip semiconductor device.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 칩 반도체 장치는 제 1 외부 전원 공급 관통 전극 및 제 1 접지 전원 공급 관통 전극이 적어도 하나의 행을 구성하면서 교대로 배치되어 있는 제 1 영역; 및 복수의 제 2 외부 전원 공급 관통 전극 행 및 복수의 제 2 접지 전원 공급 관통 전극 행이 상호 교대로 배치되어 있는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 2 영역의 관통 전극 행의 관통 전극 간의 거리는 상기 제 1 영역에 배치된 관통 전극 간의 거리의 소정 배수에 해당한다.A multi-chip semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a first region in which a first external power supply through electrode and a first ground power supply through electrode are alternately arranged while forming at least one row; And a second region in which a plurality of second external power supply penetrating electrode rows and a plurality of second ground power supply penetrating electrode rows are alternately arranged, and a distance between the penetrating electrodes in the penetrating electrode row of the second region Corresponds to a predetermined multiple of the distance between the penetrating electrodes arranged in the first region.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 칩 반도체 장치는 복수의 관통 전극을 통해 전기적으로 연결되어 적층된 복수의 반도체 칩을 포함하고, 상기 각각의 반도체 칩은 복수의 메모리 셀 영역 및 상기 메모리 셀 영역 사이에 페리 영역을 포함하며, 상기 페리 영역 중 가장자리 페리 영역에는 제 1 외부 전원 공급 관통 전극 및 제 1 접지 전원 공급 관통 전극이 적어도 하나의 행을 구성하면서 교대로 배치되고, 상기 페리 영역 중 중심 페리 영역에는 복수의 제 2 외부 전원 공급 관통 전극 행 및 복수의 제 2 접지 전원 공급 관통 전극 행이 상호 교대로 배치되며, 상기 중심 페리 영역의 관통 전극 행의 관통 전극 간의 거리는 상기 가장자리 페리 영역에 배치된 관통 전극 간의 거리의 소정 배수에 해당한다.A multi-chip semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of semiconductor chips electrically connected and stacked through a plurality of through electrodes, each semiconductor chip including a plurality of memory cell regions and a plurality of Wherein a first external power supply through electrode and a first ground power supply through electrode are alternately arranged in at least one row in an edge ferry region of the ferry region, Wherein a plurality of second external power supply through electrode rows and a plurality of second ground power supply through electrode rows are alternately arranged in the center ferry region, Corresponds to a predetermined multiple of the distance between the electrodes.
본 기술에 의하면 관통 전극을 사용하는 멀티 칩 반도체 장치의 칩 면적 효율을 높일 수 있다.According to this technique, the chip area efficiency of the multi-chip semiconductor device using the penetrating electrode can be increased.
도 1은 종래의 TSV를 이용하여 적층되는 멀티 칩 반도체 장치를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 제 1 반도체 칩의 전원 공급 배선의 레이아웃을 개략적으로 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 칩 반도체 장치에서, 일 반도체 칩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 메모리 셀 영역의 인접 영역에 대한 구체적인 레이아웃을 나타내는 도면,
도 5는 도 3의 중심 페리 영역에 대한 구체적인 레이아웃을 나타내는 도면,
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 반도체 칩의 구성을 종합적으로 나타내는 도면이다.1 is a view showing a multi-chip semiconductor device stacked using a conventional TSV,
2 is a view schematically showing the layout of the power supply wiring of the first semiconductor chip of Fig. 1, Fig.
3 is a view schematically showing a configuration of a semiconductor chip in a multi-chip semiconductor device according to an embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a diagram showing a specific layout of a neighboring region of the memory cell region of FIG. 3;
Figure 5 is a diagram showing a specific layout for the center ferry area of Figure 3;
6 is a view schematically showing the configuration of the semiconductor chip shown in Figs. 3 to 5. Fig.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예는 도 1에 도시된 것과 같이, 관통 전극(TSV)을 통해 전기적으로 연결되어 적층되는 복수의 반도체 칩을 포함하는 멀티 칩 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는, 구체적으로 멀티 칩 반도체 장치가 포함하는 각각의 반도체 칩에 대한 전원 공급 배선의 레이아웃을 개시하고 있다.As shown in FIG. 1, the embodiment of the present invention relates to a multi-chip semiconductor device including a plurality of semiconductor chips electrically connected and stacked through a penetrating electrode (TSV). The embodiment of the present invention specifically discloses the layout of the power supply wiring for each semiconductor chip included in the multi-chip semiconductor device.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 칩 반도체 장치에서, 일 반도체 칩(1000)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing a configuration of a
본 발명의 일 실시예는, 반도체 칩(1000) 내에서 관통 전극이 형성되는 영역은 크게 두 부분으로 구분될 수 있다. 전원을 공급하는 관통 전극은 반도체 칩(1000) 내 주로 페리 영역(peripheral area)에 위치하는데, 상기 페리 영역은 전원 사용이 많은 메모리 셀 영역(memory cell area)과 인접하여 가장자리에 위치되는 제 1 영역(100A, 100B) 및 상기 제 1 영역(100A, 100B) 사이에 위치되는 중심 페리 영역인 제 2 영역(200)으로 구분될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a region where the penetrating electrode is formed in the
우선, 상기 제 1 영역(100A, 100B)은 메모리 셀 영역과 인접하게 배치되므로, 제 1 영역(100A, 100B)에 배치되는 외부 전원 공급 관통 전극(VDD) 및 접지 전원 공급 관통 전극(VSS)은 메모리 셀 영역에 원활한 전원 전압 공급을 위해 -제 1 간격을 가지고 행방향으로 교대로- 촘촘히 배치된다. 도 3에서는 하나의 행에 관통 전극이 교대로 배치되는 것만 도시되어 있으나, 필요한 전원의 양에 따라 상기와 같은 행이 다수 개 배치될 수 있음은 물론이다.Since the
상기 제 2 영역(200)은 제 1 영역(100A, 100B)에 비해 메모리 셀 영역과 이격되어 있으므로, 전원 공급 측면에서 상대적으로 여유가 있다. 이에 따라, 제 2 영역(200)에 형성되는 외부 전원 공급 관통 전극(VDD) 및 복수의 접지 전원 공급 관통 전극(VSS)을 행 단위로 교대로 배치시킨다. 제 2 영역(200)의 각 행에 배치되는 관통 전극(VDD, VSS)은 제 1 영역(100)에 배치되는 상기 제 1 간격보다 큰 제 2 간격을 가지고 배열된다. 구체적으로, 동일한 전원 레벨에 대한 파워 라인으로의 연결을 고려하여, 상기 제 2 간격은 제 1 간격의 소정 배수에 해당될 수 있다.Since the
한편, 반도체 칩(1000)은 복수 개의 코어 영역을 포함할 수 있다. 즉, 반도체 칩(1000)이 메모리 칩일 경우 복수 개의 메모리 셀 영역을 포함할 수 있는데, 상기 페리 영역은 메모리 셀 영역 사이에 위치된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 영역(200)을 중심으로 두 개의 제 1 영역(100A, 100B)이 대칭적으로 배치되기 때문에, 대응되는 메모리 셀 영역으로 보다 정확한 전원 공급이 이루어지게 된다.Meanwhile, the
도 4는 제 1 영역(100A, 100B)의 관통 전극들의 배치를 보여주는 레이아웃 도면이다.4 is a layout diagram showing the arrangement of the penetrating electrodes of the
구체적으로, 반도체 칩(1000)의 제 1 영역(100A, 100B)상에 행 방향으로 제 1 간격을 가지고 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110) 및 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)이 교대로 배치된다. Specifically, the first external power
제 1 영역(100A, 100B)은 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)에서 제공되는 외부 전원을 해당 칩 내 필요한 영역에 제공하기 위한 한 쌍의 메인 외부 전원 파워 라인(300)을 포함한다. The
상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)과 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)이 상기 행 방향으로 교대로 배치는 경우, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300)은 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)과 전기적으로 연결되면서 상기 행 방향과 실질적으로 수직인 열발향으로 연장된다. 메인 외부 전원 파워 라인(300)이 열 발향으로 연장되는 이유는, 이후에 설명될 제 2 영역(200)상의 외부 전원 공급 관통 전극과의 연결을 위함이다. 이에 따라, 메인 외부 전원 파워 라인(300)은 제 1 영역(100A, 100B)뿐만 아니라 제 2 영역(200)으로도 연장 된다.When the first external power
여기서, 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110) 및 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300)은 동일한 도전층, 예를 들어 최상위 도전 층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300)은 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)의 좌우 양측을 따라 연장될 수 있으며 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)과 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300)과 상기 관통 전극(110)간의 간격을 줄일 수 있다. 또한, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300) 및 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)이 동일 도전 층으로 형성되기 때문에, 별도의 콘택이 요구되지 않는다.Here, the first external power
또한, 제 1 영역(100A, 100B)은 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)에서 제공되는 접지 전원을 해당 칩 내 필요한 영역에 제공하기 위한 한 쌍의 메인 접지 전원 파워 라인(400)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)과 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)이 행 방향으로 교대로 배치 되는 경우, 상기 메인 접지 전원 파워 라인(400)은 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)과 측부가 연결되면서 열 방향으로 연장된다. 메인 접지 전원 파워 라인(400)이 열 방향으로 연장되는 이유는, 제 2 영역(200)에 위치한 접지 전원 공급 관통 전극과의 연결을 위함이다. 이에 따라, 메인 접지 전원 파워 라인(400)은 제 1 영역(100A, 100B)뿐만 아니라 제 2 영역(200)으로도 연장되게 된다.The
상기 메인 접지 전원 파워 라인(400) 및 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120) 또한 동일 평면, 예를 들어, 최상위 도전 층으로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 메인 접지 전원 파워 라인(400)은 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)의 좌우 양측을 따라 연장되도록, 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)과 일체로 형성될 수 있다.The main ground
한편, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300) 및 상기 메인 접지 전원 파워 라인(400)은 각각 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 교대로 배치되는 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)과 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)에 각각 대응되어 배치된다.Meanwhile, the main external
제 1 영역(100A, 100B)은 추가적으로 서브 전원 파워 라인을 더 포함할 수 있다. 서브 전원 파워 라인은 행 방향으로 연장되는 파워 라인으로, 상기 열 방향으로 연장되는 상기 메인 전원 파워 라인(300)의 메쉬 효과를 높이는 역할을 하며, 따라서 메인 전원 파워 라인에 발생할 수 있는 파워 드롭(power drop) 문제점을 개선할 수 있다.The
구체적으로 상기 서브 전원 파워 라인은 제 1 서브 외부 전원 파워 라인(130) 및 제 1 서브 접지 전원 파워 라인(140)을 포함한다.Specifically, the sub power supply power line includes a first sub external
상기 제 1 서브 외부 전원 파워 라인(130)은 행 방향으로 배열된 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110)들을 연결하도록 배열될 수 있다.The first sub external power
마찬가지로, 상기 제 1 서브 접지 전원 파워 라인(140)은 역시 행 방향으로 배열된 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)들을 연결한다. 이러한 제 1 서브 외부 전원 파워 라인(130) 및 제 1 서브 접지 전원 파워 라인(140)은 행 방향으로 배열된 관통 전극들을 선택적으로 연결시킬 수 있도록 이들 역시 행 방향으로 상호 평행하게 배열될 수 있다. Similarly, the first sub-ground
이때, 상기 제 1 서브 외부 전원 파워 라인(130) 및 제 1 서브 접지 전원 파워 라인(140)은 각각 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극(110) 및 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극(120)을 사이에 두고 상호 평행하도록 연장된다. 예를 들어, 상기 제 1 서브 외부 전원 파워 라인(130)은 관통 전극(110, 120)의 상위 행에 배치되는 경우, 상기 제 1 서브 접지 전원 파워 라인(140) 관통 전극(110, 120)의 하위 행에 배치될 수 있다. 그 반대의 경우도 가능하다.The first sub external
한편, 상기 서브 전원 파워 라인은 상기 복수의 관통 전극, 파워 라인 및 접지 라인을 구성하는 도전 층과는 절연막을 사이에 두고 다른 별도 층에 형성된다. 본 실시예에서의 서브 파워 라인은 상기 복수의 관통 전극(110, 120)이 위치되는 평면의 하부 평면에 형성될 수 있다.On the other hand, the sub power source power line is formed in another layer separated from the conductive layer constituting the plurality of penetrating electrodes, the power line, and the ground line with an insulating film interposed therebetween. The sub power lines in this embodiment may be formed in the lower plane of the plane where the plurality of penetrating
도 5는 상기 제 2 영역(200)에 대한 구체적인 레이아웃을 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a specific layout of the
구체적으로 반도체 칩(1000)의 제 2 영역(200)에는 복수 개의 행에 복수의 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(210A, 210B) 및 복수의 제 2 접지 전원 공급 관통 전극(220A, 220B)이 행마다 교대로 배치된다. 상기 제 2 영역(200)의 각 행에 배치된 관통 전극 간 거리는 상기 제 1 영역(100A, 100B)에 배치된 관통전극 간 거리의 소정 배수에 해당한다.More specifically, a plurality of second external power
제 2 영역(200)은 제 1 영역에서(100A, 100B)부터 연장된 메인 외부 전원 파워 라인(300) 및 메인 접지 전원 파워 라인(400)을 포함한다. 이때, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300) 및 상기 메인 접지 전원 파워 라인(400)은 앞서 검토한 바와 같이 열 단위로 한 쌍씩 교대로 배열된다. 따라서, 상기 메인 외부 전원 파워 라인(300)은 해당 파워 라인이 연장되는 열에 위치한 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(210A)과 전기적으로 연결되고, 상기 메인 접지 전원 파워 라인(400)은 해당 파워 라인이 연장되는 열에 위치한 제 2 접지 전원 공급 관통 전극(220B)과 전기적으로 연결된다.The
이때, 상기 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(210A, 210B)과 제 2 서브 전원 공급 관통 전극(220A, 220B) 모두 최상위 도전 층에 형성되기 때문에, 동일하게 최상위 도전 층에 형성된 메인 외부 전원 파워 라인(300) 및 메인 서브 전원 파워 라인(400)과 해당 관통 전극은 상하부 연결 콘택 없이 일체로 연결될 수 있다. At this time, since the second external power
제 2 영역(200) 역시 추가적으로 서브 전원 파워 라인을 더 포함할 수 있다. 서브 전원 파워 라인은 행 방향으로 연장되는 파워 라인으로, 열 방향으로 연장되는 상기 메인 전원 파워 라인의 메쉬 효과를 높이는 역할을 하며, 따라서 메인 전원 파워 라인에 발생할 수 있는 파워 드롭 문제점을 개선할 수 있다.The
구체적으로 상기 서브 전원 파워 라인은 제 2 서브 외부 전원 파워 라인(230) 및 제 2 서브 접지 전원 파워 라인(240)을 포함한다.Specifically, the sub power supply power line includes a second sub external
상기 제 2 서브 외부 전원 파워 라인(230)은 행 방향으로 연속적으로 배열된 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(210A, 210B)을 상기 행 방향으로 연결한다.The second sub external power
상기 제 2 서브 접지 전원 파워 라인(240)은 역시 행 방향으로 연속적으로 배열된 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(220A, 220B)을 상기 행 방향으로 연결한다. The second sub-ground
이때, 상기 제 2 서브 외부 전원 파워 라인(230)은 상기 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(210A, 210B)의 상위 행 및 하위 행에 각각 배치되어, 제 2 외부 전원 공급 관통 전극(210A, 210B)의 일 측 및 타 측 가장자리와 전기적으로 연결될 수 있다.At this time, the second sub external power
상기 제 2 서브 접지 전원 파워 라인(240) 역시 상기 제 2 접지 전원 공급 관통 전극(220A, 220B)의 상위 행 및 하위 행에 각각 배치되어, 제 2 접지 전원 공급 관통 전극(220A, 220B)의 일 측 및 타 측 가장자리와 전기적으로 연결될 수 있다.The second sub-ground
한편, 상기 서브 전원 파워 라인은 상기 복수의 관통 전극이 형성된 최상위 도전 층과는 다른 별도 층에 형성되기 때문에, 관통 전극들과는 상하부 연결 콘택으로 연결시켜주어야 한다.Meanwhile, since the sub power source power line is formed in a separate layer from the uppermost conductive layer in which the plurality of through electrodes are formed, the upper and lower connection contacts must be connected to the through electrodes.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 반도체 칩(1000)의 구성을 종합적으로 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view schematically showing the configuration of the
앞서 설명한 바와 같이, 반도체 칩(1000)의 주로 페리 영역에 전원 공급을 위한 관통 전극을 배치시킨다. 이때, 페리 영역은 메모리 셀 영역(일반적으로는 코어 영역이라 함)과 인접한 영역인 제 1 영역(100A, 100B) 및 중심 페리 영역인 제 2 영역(200)으로 구분된다.As described above, the penetration electrode for power supply is disposed mainly in the ferrite region of the
상기 제 1 영역(100A, 100B)에는 외부 전원 공급 관통 전극과 접지 전원 공급 관통 전극이 하나의 행을 이루며 교대로 배치된다. 반면, 상기 제 2 영역(200)에는 복수의 외부 전원 공급 관통 전극과 복수의 접지 전원 공급 관통 전극이 각각 하나의 행을 이루며 행 별로 교대로 배치된다.In the
메인 전원 파워 라인이 제 1 영역(100A, 100B) 및 제 2 영역(200)에 걸쳐서 동일 전위의 관통 전극을 연결하며 열 방향으로 연장된다. 메인 외부 전원 파워 라인과 메인 접지 전원 파워 라인은 일 열(one column) 단위로 교대로 배치된다. 이때, 관통 전극 및 메인 전원 파워 라인은 동일한 최상위 도전 층(M3)에 형성될 수 있다.The main power supply line extends in the column direction connecting the penetrating electrodes of the same potential across the
서브 전원 파워 라인이 제 1 영역(100A, 100B) 및 제 2 영역(200) 각각에 동일 전위의 관통 전극을 연결하며 행 방향으로 연장된다. 제 1 영역(100A, 100B)에는 관통 전극의 상위 행 또는 하위 행에 서브 외부 전원 파워 라인 또는 서브 접지 전원 파워 라인이 연장되도록 한다. 반면, 제 2 영역(200)은 행마다 배치된 관통 전극의 전위에 따라 동일한 전위의 파워 라인이 관통 전극의 상위 행 및 하이 행으로 연장되도록 한다. 이때, 서브 전원 파워 라인은 최상위 도전 층이 아닌 별도의 도전 층(M2)에 형성되기 때문에, 관통 전극과는 상하부 연결 콘택으로 연결되게 된다.The sub power source power line extends in the row direction connecting the penetrating electrodes of the same potential to the
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 도전 층만을 사용하여 전원 공급 레이아웃을 실현할 수 있기 때문에, 나머지 도전 층(M1, 미도시)에 별도로 신호를 전송하는 신호 라인을 배치시킬 수 있게 된다.According to the embodiment of the present invention, since the power supply layout can be realized by using only two conductive layers, it is possible to arrange signal lines for transmitting signals separately in the remaining conductive layers (M1, not shown).
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
1000 : 반도체 칩 100A, 100B : 제 1 영역
200 : 제 2 영역 110 : 제 1 외부 전원 공급 관통 전극
120 : 제 1 접지 전원 공급 관통 전극
300 : 메인 외부 전원 파워 라인 400 : 메인 접지 전원 파워 라인
130 : 제 1 서브 외부 전원 파워 라인
140 : 제 1 서브 접지 전원 파워 라인
210A, 210B : 제 2 외부 전원 공급 관통 전극
220A, 220B : 제 2 서브 전원 공급 관통 전극
230 : 제 2 서브 외부 전원 파워 라인
240 : 제 2 서브 접지 전원 파워 라인1000:
200: second region 110: first external power supply penetrating electrode
120: first ground power supply penetrating electrode
300: main external power power line 400: main ground power power line
130: first sub external power supply line
140: first sub-ground power supply line
210A and 210B: a second external power supply penetrating electrode
220A and 220B: the second sub power supply penetrating electrode
230: second sub external power supply line
240: Second sub-ground power supply line
Claims (20)
복수의 제 2 외부 전원 공급 관통 전극 행 및 복수의 제 2 접지 전원 공급 관통 전극 행이 상호 교대로 배치되어 있는 제 2 영역;
열 방향으로 배열된 상기 제 1 및 제 2 외부 전원 공급 관통 전극을 상기 열 방향으로 연결하도록 배열되는 복수의 메인 외부 전원 파워 라인; 및
상기 열 방향으로 배열된 상기 제 1 및 제 2 접지 전원 공급 관통 전극을 상기 열 방향으로 연결하도록 배열되는 복수의 메인 접지 전원 파워 라인을 포함하고,
상기 메인 외부 전원 파워 라인 및 상기 메인 접지 전원 파워 라인은 열마다 교대로 배치되며,
상기 제 2 영역의 관통 전극 행의 관통 전극 간의 거리는 상기 제 1 영역에 배치된 관통 전극 간의 거리의 소정 배수에 해당하는 멀티 칩 반도체 장치.A first region where the first external power supply penetrating electrode and the first ground power supply penetrating electrode are alternately arranged while forming at least one row;
A second region in which a plurality of second external power supply through electrode rows and a plurality of second ground power supply through electrode rows are alternately arranged;
A plurality of main external power supply lines arranged to connect the first and second external power supply through electrodes arranged in the column direction in the column direction; And
And a plurality of main ground power supply power lines arranged to connect the first and second ground power supply through electrodes arranged in the column direction in the column direction,
Wherein the main external power supply line and the main ground power supply line are alternately arranged for every column,
Wherein the distance between the penetrating electrodes of the penetrating electrode rows of the second region corresponds to a predetermined multiple of the distance between the penetrating electrodes disposed in the first region.
상기 제 1 및 제 2 영역은 반도체 장치의 페리(peripheral) 영역에 위치되며,
상기 제 1 영역은 가장자리 페리 영역에 해당하고,
상기 제 2 영역은 중심 페리 영역에 해당하는 멀티 칩 반도체 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first and second regions are located in a peripheral region of the semiconductor device,
Wherein the first area corresponds to an edge ferry area,
And said second region corresponds to a center ferrier region.
상기 제 1 및 제 2 영역은 메모리 셀 영역 사이에 위치하는 페리 영역에 해당하고,
상기 제 1 영역은 메모리 셀 영역과 인접하는 영역에 해당하고,
상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역 사이에 위치되는 멀티 칩 반도체 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first and second regions correspond to a ferry region located between memory cell regions,
Wherein the first region corresponds to a region adjacent to the memory cell region,
And the second region is located between the first regions.
각각의 상기 메인 외부 전원 파워 라인은 상기 제 1 및 제 2 외부 전원 공급 관통 전극의 양측을 따라 연장되는 두 개의 파워 라인을 포함하는 멀티 칩 반도체 장치.The method according to claim 1,
Each of said main external power supply power lines includes two power lines extending along both sides of said first and second external power supply penetrating electrodes.
상기 메인 외부 전원 파워 라인은, 상기 복수의 관통 전극을 형성하는 도전 층과 동일한 평면 상에 일체로 형성되는 멀티 칩 반도체 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the main external power supply power line is integrally formed on the same plane as the conductive layer that forms the plurality of penetrating electrodes.
상기 열 방향과 수직인 행 방향으로 배열된 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극을 연결하는 제 1 서브 외부 전원 파워 라인; 및
상기 행 방향으로 배열된 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극을 연결하는 제 1 서브 접지 전원 파워 라인을 더 포함하고,
상기 제 1 서브 외부 전원 파워 라인 및 제 1 서브 접지 전원 파워 라인은 각각 동일 행에 배치된 상기 제 1 외부 전원 공급 관통 전극 및 상기 제 1 접지 전원 공급 관통 전극의 어느 한 측을 따라 연장되는 멀티 칩 반도체 장치.The method according to claim 1,
A first sub external power supply line connecting the first external power supply through electrodes arranged in a row direction perpendicular to the column direction; And
Further comprising: a first sub-ground power supply line connecting the first ground power supply through electrodes arranged in the row direction,
Wherein the first sub external power supply power line and the first sub ground power supply power line are connected to the first external power supply through electrode and the first ground power supply through electrode, A semiconductor device.
상기 제 1 서브 외부 전원 파워 라인 및 상기 제 1 서브 접지 전원 파워 라인은, 상기 복수의 관통 전극과 절연막을 사이에 두고 다른 평면에 형성되는 멀티 칩 반도체 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the first sub external power supply power line and the first sub ground power supply power line are formed in different planes with the plurality of penetrating electrodes and an insulating film interposed therebetween.
상기 행 방향으로 배열된 상기 제 2 외부 전원 공급 관통 전극을 연결하는 제 2 서브 외부 전원 파워 라인; 및
상기 행 방향으로 배열된 상기 제 2 접지 전원 공급 관통 전극을 연결하는 제 2 서브 접지 전원 파워 라인을 더 포함하는 멀티 칩 반도체 장치.8. The method of claim 7,
A second sub external power supply line connecting the second external power supply through electrodes arranged in the row direction; And
And a second sub-ground power supply line connecting the second ground power supply penetrating electrode arranged in the row direction.
상기 제 2 서브 외부 전원 파워 라인은 상기 제 2 외부 전원 공급 관통 전극의 양측을 따라 연장되는 두 개의 파워 라인을 포함하고, 상기 제 2 서브 접지 전원 파워 라인은 상기 제 2 접지 전원 공급 관통 전극의 양측을 따라 연장되는 두 개의 파워 라인을 포함하는 멀티 칩 반도체 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the second sub external power supply power line includes two power lines extending along both sides of the second external power supply penetrating electrode and the second sub ground power supply line is located on both sides of the second ground power supply penetrating electrode And a power line extending along the power line.
상기 제 2 서브 외부 전원 파워 라인 및 제 2 서브 접지 전원 파워 라인은, 상기 복수의 관통 전극과 절연막을 사이에 두고 다른 평면에 형성되고, 상기 제 1 서브 외부 전원 파워 라인 및 상기 제 1 서브 접지 전원 파워 라인과는 동일한 평면상에 형성되는 멀티 칩 반도체 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the second sub external power supply line and the second sub ground power supply line are formed in different planes with the plurality of through electrodes and the insulation film interposed therebetween and the first sub external power supply line and the first sub- Chip semiconductor device is formed on the same plane as the power line.
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