TWI360221B - - Google Patents

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TWI360221B
TWI360221B TW096118960A TW96118960A TWI360221B TW I360221 B TWI360221 B TW I360221B TW 096118960 A TW096118960 A TW 096118960A TW 96118960 A TW96118960 A TW 96118960A TW I360221 B TWI360221 B TW I360221B
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semiconductor integrated
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terminal
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Inventor
Horiuchi Michihiro
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Mitsumi Electric Co Ltd
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Description

_0221 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發_於—個配縣板±配置有非揮發性記憶體 和半導體賴電絲板的半導體積體電路裝置 ’讓非揮發性記憶體裝置之電源=== 導體積體電路基板之其他端子多玉化在 g端子上之半導黯體電路裝置及其所使用之非揮發性記憶體 【先前技術】
理2盖類=習丨=^^中’其中所謂微電腦乃意謂一藉由微處 ^所構成的小型電子計鼻機。而所謂微處理器係指於H 體電^(LSI)上内建有計算機的中央計算處理單元 (U)者。一般而s,微電腦的構造包括有cpu、輸出/入 主記憶體單元。其中主記憶體單元包括有隨機存取記憶體、 (RAM)、唯讀記憶體(ROM)等構成,而在與輸出^ 接之電路部分係使用輸出/人控制積體電路(L ^= 片微電腦係於1個晶片組上、組合有。^、、R〇M ;曰 大型積體電路(LSI)。其中單晶片微電腦也稱為單曰曰:片微 曰外部來讀取程式,而單⑼微電腦係預先在 曰曰片内种内建有程式。如果要重新寫入微處理器外部的程 話就要改變處理内容,而單晶片微電腦之程式由於預先声^ 片内部,因此對使用者而言幾乎無法改變晶片内部的處二容曰: 於此,程式係預先儲存在唯讀記憶體(R〇M)内。 又,於此類之技術領域中’眾所皆知R〇M和pR〇M之 唯讀記憶體(ROM)储由轉難造商的製造步來 内容之光罩式唯讀記憶體(MASKEDR〇M), 體(PROM)係可讓使时來蚊燒寫㈣程式。Μ 原則上光罩式唯讀記憶體(MASKEDR0M)係於半導體記憶 體當中可最廉償製造。因此’以製造出記憶體容量較大的機種來 作為光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM)。對此,可程式唯讀記 憶體(PROM)具有可藉由使用者的動作來寫入程式的特徵點。可 程式唯讀記憶體(PROM)可分類為使用者僅能一次來程式化的狹 義PROM和藉由電氣紫外線等以去除程式的抹除式唯讀記憶體 EPROM (erasable and programmable ROM)以及可電氣抹除式唯 5只 5己憶體之EEPROM ( electrically erasable and programmable ROM) 〇 於EPROM上,除了可讓使用者來可程式化之外,亦可藉由紫 外線的照射來刪除所有的資料且重新燒寫。由於必須使用用來去 除糸外線的玻璃視窗,因此一般而言Eprom係載入於陶竞封裝 内。狹義的PROM譬如有OTP—次可燒寫型唯讀記憶體(〇neti^e pmgrammableROM)。OTP雖然内建於PR0M的半導體晶片相同 於EPROM’但疋封裝無玻璃視窗’因此無法藉由紫外線來刪除内 部資料。-般使用者可使用EPR0M程式來將資訊僅一次寫入到 體單元。其巾’⑽的成本高於光罩式唯讀記憶體 (MASKEDROM)且低於EPR0M。一種EEpR〇M具有快閃 ㈣EEPI刪也稱之為快閃記_,其中可重新寫入 指可電氣去除所有位元内容(亦可以 &塊為早位)來重新寫入内容。 撼卖此的單日日片微電腦係内建於普通的電子計算機、印表 制此 器。另 器Λ機器(m行内建有類似此單晶片微電腦(微控制 之中,相互^連在單^微細(微控制器) 連接有硬體和軟體且開發時間較短,因此必須要 ,是說,大 成的狀態下檢測軟體。 ’就要開發出硬體於未完 谓錯器就是除錯工具(開發工具) 錯器就是指利用某種系統來模擬李^、 此,所謂偵 用债錯n來錢喊妹_= 置或者魏程式。利 偵錯器包括有直接連接子裝置)的功能動作驗證。 所謂電__錯器係指直接連接到配置 /電子裝置)的功迠檢測動作之開發工具。 一般而言,開發微控制器的硬體係 廠. 於使用端來細舰㈣__ ’而 廠商^戶使用端的共同作業才能進行==制I精由彻 將說;Γ最細㈣。於此, 辦商和客戶使用端之間’來進行檢討欲製造的 早3曰片半導體積體電路裝置)的規格。在此,欲製造 出的农後微電腦係於-個晶>{上燒寫有CPU、、光罩式 記憶體(MASKED ROM)、以及輸出/人控制LSI。又,宜中⑶^、 RAM、光罩式唯讀記憶體(MASK£dr〇m)、以及輸出/入控制 LSI係透過内部匯流排來相互連接的。其中内部匯流排具有位址匯 流排和資料匯流排兩種。 半_廠商會將作為開發工具的傭器(軟體偵錯器以及電路 模擬谓錯器)提供給客戶使用端,讓客戶使用端利用這種鑛器 其次,於半導體廠商中將進行οτρ版本的產品設計而於客戶1 開發出欲記憶到該光罩式唯讀記憶體(R〇M )的軟體(程 式)。 Γί360221 體偵錯器的程式來進行除錯動作。於此,所謂 #二個曰/山次性可燒寫型)版本的產品(暫存之微控制器) 3-個j上敗人有CPU、譲、QTp以及輸出/人控制W。 f制11除了使臟p綠代紋式唯讀記憶體 0(T1^ ί )外’具有和祕的微控制器相_構造。但是, 何程式’且記憶到0τρ内部的織如同後面所 2係於客戶使料來進行。暫存之微控繼係密_半導體封裝 在:’使賴客戶使用端所執行的軟體偵錯器之程式除錯 係硬體在未完成任何程式的狀態下來進行。 *半導體廠商會將相同構造的複數個該暫存之微㈣器提供給 。於客戶端上將會針對所提供複數的暫存之微控 制W中的1個來使用EPR0M之程式(寫入),而將暫存之程 巧就是說使用軟體偵錯器來除錯的程式)記憶到οτρ,且將該 暫存之微㈣魏置職n (標的板TARGET BQARD )上以進行 說,使用上述電路内模擬倾器來檢 測此機器(標的板)的功能動作。就如上述所言,οτρ只能寫入 了次資訊。因此’如果藉由檢查的動作在暫存程式上發現有修正 ,誤)f月況時’客戶使用端就要於另一個暫存微控制器來記憶 >正過的暫存程式,且再次檢測、再修正此已修正過的暫存^ ^。這種反覆檢測、修正(再檢測、再修正)暫存程式將會於客戶 用端中來決定最後的程式。 上將Hi暫存提供給客戶使用端之後,於半導體薇商 緊接耆進盯先罩式唯讀記憶體(MASKEDR0M)版本的產品 叹汁。於此,所謂欲設計的光罩式唯讀記憶體(MASKED R〇M 版本產品(配置在機器上實際的微控制器),係於一個晶片上内 建有CPU、RAM、光罩式唯讀記鐘(MASKEDR()M)以及輸 出/入控制LSI。但是,於此時間點上實際微控制器之光罩式唯 憶體(MASKED ROM)仍然未記憶最後的程式。 客戶使用端會向半導體廠商提供該已決定的最終程式。半導 ^360221 體廠商上會利用離子植入技術將最終的程式記憶到實際微控制器 之光罩式唯讀記憶體(MASKED ROM)且製造出作為最終產品的 微控制器。又,如此所製造出的微控制器將密封在半導體封裝上 且大量生產。且,大量生產的最終微控制器將提供給客戶使用端。 於客戶使用端上,會將所提供最終微控制器配置在機器(電子 裝置)上且大量生產此款機器(電子裝置)。 w 返之微控制裔雖疋藉由1個半導體晶片來構成,但是 眾所皆知譬如專敝獻1也有層積2辨導體晶纽· H ^
密封體來密封的半導體裝置(微控制器)例子。其中半導體 也有人稱為多晶片封裝MCP (Multi Chip package)類之半導^ 置。於此MCP的半導體裝置中,雖然已經開發出各種構造且量^ 化,但是最普遍化乃屬於層積有兩個半導體晶片且於丨個封 ί ί 文獻1揭示於1個封裝中内建有'微處 理窃用曰曰片(弟1 +導體晶片)以及EEPR0M用晶 3 是說’專利文獻1揭示有於微處理器用 曰=(第1 +導體曰曰片)中層積有eepr〇m用晶片(第 ϋ二=1個樹脂密封體來密封2個晶片的半導體裝置。; J片係—於相同的基板中放置有處理器單元(CPU)、 早單元、t時器單元、⑽轉換單元、串列通訊介 _ =兀、、負料輸出入電路單元等構造。這些各個單元之 流”來進行相互間的連結。處理器▲元之構 $要I括有中央處理早元、控制電路單元以及 EE=tn成的雛制11用W乃藉由程絲執行動作。另外, 單在: 低_===有 Γ/Ι360221 ,控制器之多日aB>j封裝體上具備有内建有光罩式唯讀記憶體 (MASKED ROM)的微控制器之基板晶片以及於此基板晶片上含 有快閃記憶體上端晶片。其中上端晶片下的基板上由於未形成有 • 電晶體’因此將可忽略於此區間的自我散熱。另外,專利文獻2的 貝把例中揭示有於基板晶片中之上端晶片配置區間(略接近中央 區間)預先形成有光罩式唯讀記憶體(MASKEDR〇M)功能的電 曰a體而且於上端配置有上端晶片(快閃記憶體)的例子。這種情 况下將可忽略基板晶片中之光罩式唯讀記憶體 功能。 Φ [專利文獻1]特開2〇〇2_124626號公報 [專利文獻2]特開2002-76248號公報 【發明内容】 【發明的欲解決之問題】 於上述之習知微控制器的製造方法中,半導體廠商必須要進行 • 011>版本的產品設計和光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM)版本 的產品設計。因此,於尚未開發出作為最終產品的微控制器之前, 將會耗費相當譬如1〜1.5年之長久時間來進行開發。 另外’至今為止OTP版本和光罩式唯讀記憶體(masked 暴 ROM)版本於封裝狀態中雖然係採取互換接腳來替換,但是以其 他物體來作為半導體晶片於特性上很多地方得、不採用互換。(以 Ο TP版本來完成評估的系統中如果一旦置換光罩式唯讀記憶體 (MASKED ROM)的話就會發生無法動作之瑕疵問題。) 另外,就如上述專利文獻1、2揭示内容所述,並非以1個半導 體晶片來作為最終成品且也會考慮製造出層積2個半導體晶片且 • 利用1個樹脂密封體來密封的微控制器。但是,如上述所言, - EEPR0M (快閃記憶體)相較於光罩式唯讀記憶體(MASKED ROM)而言成本較高,所以較不傾向大量生產微控制器。 另外’於專利文獻2上之實施例揭示有於基板晶片之光罩式唯 ^1360221 讀記憶體(MASKEDROM)區間範圍上配置有上端 憶體)且去除光罩式唯讀記憶體(MASK£DR有功^。 並5揭示任何有關如何將上端晶片(快閃記憶體)放置到 光罩式倾記舰(MASKEDRGM)上且如何去絲 ^
憶體(MASKEDROM)功能等之具體的方法(構造)。°買° 另外’專利文獻卜2所揭示的多晶片封裝體中,係於半導體 體電路基板(基板口、微控制H用則)上層射轉 ,體(上dEEPR〇_晶片)。在這樣的多晶體^ 中’爲了降低封裳接腳之數目,就必須要讓非揮發 之電源供應端子、半導體積體電路積板其他端 晶片封裝體之封裝接腳上。 另外’為了將資料寫入到非揮發性記憶體裝置中,因此必 較南電壓施加到非揮發性記鐘裝置的電祕應端子。但是,如 說Γ斤述,僅讓封裝接腳多工化會讓半導體積 加向電壓的問題存在。因此,必須利用輸入高電塵 且月b承嗳尚電壓製程來製造出半導體積體電路基板。於此,於適 ,於高電難㈣問題上將會導致提高f知半導體雜電路的成 本0 々因此,本發明的課題在於提供一當多工化封裝接腳且將資料電 耽寫入到非揮發性記憶體裝置中時,僅施加高電壓於非揮發性記 ϊϊϋ中’而不需將高電壓施加到半導體積體電路基板上之半 =裝ΐ體電路裝置以及麟轉體積體電路裝置的轉發性記憶 【解決問題之手段】 若f由;^發明之第丨形態的話,一種半導體積體電路裝置 l〇E),,係搭配有:於一個配線基板(51)上可藉由第1電壓來 料之非揮發性記憶體裝置(15B);以及可藉由低於該 第1電^之第2電壓來動作之半^^體積體電路基板(1〇E),其特徵 係在於^轉揮發性記憶體裝置具有提供該約電壓之第丄端子 [1360221 揮發性記憶體裝置(15B)具有輸出該第2電堡之 味垃姑结2 _4),以及該半導體積體電路基板(10Ε)具有電氣 連接該第2端子之第3端子(尺^# )。 ” 择署於導體積體電路裝置(2〇E)之中’該非揮發性記情體 ^置^)係設置於_端神第2辭 g 記'麵裝置(15B)時,就將該第顧寫^ 二ϋ 5玄第端子〇5_3)上。該非揮發性記憶體裝 心诗H佳係層積於該半導體積體電路基板(10Ε)上。取而 ί配線發Γ己憶體裝置和該半導體積體電路基板係搭载於 ίί出導目3面上。該配線基板之構造以具有複數外部 第⑽#)係藉由線焊接技術來電氣ΐίΓ ( 4)和该 帛+=^^2形_ ’ —種電子__上述任1 由ίΐϊ之第3形態的話…種非揮發性記憶體裝置 電麼可電*^有二應ϊ特電,且藉由該第1 甚至卜二3^15-4)且设置於該*1端子和該第2端子之間, (ί2) 電顯換成該第2電壓之電壓轉換電路 於上述非揮發性記憶體裝置(15Β)之中,且 導隐體裝置内部延伸之電源導線和從該電源 052) 〇1^ 理解本發明技術特徵且只不 [發明效果] Μ 12 1360221 ㈣蓄:A夠僅將高紐的帛1 f壓供制非揮發性記憶 ^ = 子’且可從非揮發性記憶體裝置的第2端子往 a積-電路基板的第3端子來供應一低於第1屋的第2電壓,所以 到非揮發性記憶體裝置時就可以防止於半導體 高電壓(第1電壓)。藉此,就不需要利用财 ϊ路基:ίίΐ,半導體積體電路基板’所以能降低半導體積體 ^ k 【實施方式】 考第1圖至第7圖’從本發明相關實施形態之微控制器的製 朗。又,如該所言,半賴箱端係進行微控制 2更^發’而客戶使用端係進行微控制器的軟體(程式)的 是說,開發微控制器係藉由半導廠商和客戶使用端的 e另外’於此欲製出微控制器來做為最終的產品 光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM),且屬 於早日日片半導,體積體電路裝置的一種。 ㈣半導體薇商*客戶使用端之間將會針對想要製造的微 ΪΪ:、ί: j半導體積體電路裝置)的規格來進行討論。於此 Γ ί ㈤最終為控制器係於一個晶片上内建有CPU、臟、 讀1己憶體(MASKEDR〇M)以及輸出/入控制LSI。又, 光罩式唯讀記憶體(MASKEDR〇M)以及輸出/入 ιί ^ 内部匯流排來相互連接。其中内部匯流排具有位址 匯流排和貧料匯流排。 ㈣ 3 體廠商會向客戶使用端提供有作為開發工具之偵錯器(軟 含、.日态以及電路内模擬偵錯器(WC^CUJT EMULAT〇R ),讓 M=fcJ利用這種價錯器來開發出欲記憶到該光罩式唯讀記 憶體(MASKEDROM)的軟體(程式)。 13 1 i i,步驟皆與上述習知的微控制器之製造方法相同。 < 4*導體廠商上將會進行如第(圖所示之光罩式准讀記憶體 fI360221 (MASKED ROM)版本的產品設計,而於客戶使用端上則進行使 用有軟體偵錯之程式化除錯。 ' ; 如以上所述,於習知微控制器的製造方法中,半導體廠商雖然 • 係進行οτρ版本的產品設計,但是於本發明微控制器的製造方法 ’ 中’半導體廠商係直接進行光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 版本的產品設計。於這邊所謂想要設計出光罩式唯讀記憶體 (MASKED ROM)版本的產品(暫存之半導體積體電路基板、暫 存微控制器基板)10係於1個晶片中内建有暫存之光罩式唯讀記憔 體(MASKEDROM) 11以及其他的積體電路12。其中其他的 _ 電路12包括有CPU、RAM以及輸出/入控制LSI。但是,這種暫存 光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 11係毫無記憶有任何程式。 另外’就如後述所言,於暫存光罩式唯讀記憶體(MASK£d r〇m) 11上’層積有1個可程式唯讀記憶體(pR〇M)之〇τρ,因此暫存 半導體積體電路基板(暫存微控制器基板)10與最後想要製造出 的實際半導體積體電路基板(後面所述)於構造上具有若干的不 同。換言之,將於光罩式唯讀記憶體(MASKEDR〇M)來層積 OTP乙事列入考慮,且進行光罩式唯讀記憶體(maskedr〇m) 版本的產品設計。暫存半導體積體電路基板(暫存微控制器基板) 10也稱^為第1半導體積體電路基板(第丨微控制器),而暫存光 攀罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 11也稱之為第1光罩式唯讀記 憶體(MASKEDROM)。 ° ° 々尤其係於此步驟中,半導體廠商要具備有毫無記憶有任何程式 之第1光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 11以及利用有金屬導 線來連接該第1光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 11的預定第1 内部匯^排1^之第1半導體積體電路基板(第i微控制器)1〇。 其次,如第2圖所示,於半導體廠商上係讓第丨光罩式唯讀記憶 (^ASKEDROM) 11鮮1内部匯流排η於電氣购的狀態下 ,和第1半導體積體電路基板(第1微控繼基板)10獨立的^程 式唯讀記憶體(PR0M) 15電氣連接到第】内部匯流排13中。其中 14 1360221 記μ (prom)⑽非揮發性記憶體裝置的 於 本實施^,錢即TP來作為可料唯讀記舰(pR。5,
(PRQMMOTP)15觸制絲式唯讀記 憶體(maskedrOM)11上(兹參考第3圖)。於圖示的範例中, 此連接步誠讀焊馳_可程式唯讀記健(PRQM)15電氣 連接到由第1内部匯流排13所導出的焊墊(B0NDINGP ,如 後述。 又’藉由這種線焊接技術來電氣連接的方法有複數種方法,因 此將於後述參考圖面來詳細加以說明。 其次,於半導體廠商上,就如第3圖所示,將於相同 $體17内來紐有第1半賴雜電路基板⑷微㈣器基板) 10和可程式唯讀記鐘(PR0M) 15。也就是說,這種密封步驟係 ^層積在第1半導體積體電路基板(第1微控制器基板)10上的狀 態下將可程式唯讀記憶體(PROM) 15密封到相 内。藉此,製造出暫存半導體積體電路裝置(暫存微控m ㈣⑽)(⑽)15⑽減就後述所言,係於客 行。 之複 於半導體廠商中,會向客戶使用端提供所製造之相同構 數個暫存微控制器20。 於此步驟中,客戶使用端所提供的暫存微控制器2〇在習知的微 ^制器的製造方法當中係不同於客戶使用端所提供的暫存微控制 器,此點請加以注意。也就是說,於以上所述之習知微控制器的 製造方法中,客戶使用端所提供的暫存微控制器係將包括有 CPU、RAM、OTP以及輸出/入控制LSI之一個半導體晶片密封到 半導體密封體内,相對之於本實施例的形態中,客戶端所提供的 暫存微控制器20係包括CPU、RAM、MASKEDROM11以及輸出/ 入控制LSI之第1半導體晶片1〇和層積於第!半導體晶片1〇上的^ 程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 15之第2半導體晶片密封到相 15 同半導體封裝體17内。 再者’於此客戶使用端所提供的暫存微控制器2〇係不同於上述 示3晶片封裳體,而其實就是—暫存性(也就是 兀成並非最終產品,有關此點也請加以注意。換言之, 2明^要製造出最終的微控制器,會暫時使用類似專利文獻2 ^揭不的夕層晶片封裝體(暫存微控制器)。(但是,若生產量 客戶使用端的要求而將暫存微控制 叙客f使用。,上,就如第4圖所示,從半導體廠商所提供的複 暫存微控制器20之其中1個而言,會使用脈⑽程式(寫入) 』且?暫存程式(也就是說使用軟體倾器 讀,體(PR0M) (〇τρ) 15。詳細而言二= 2 HH22透過位^、資料其他的信號線24來連接的1C插槽 2控制器2〇,且從EPR〇M程式(寫入)U再透過 ϋ插槽26來傳送暫存程式,以將暫存程式記憶到可程 式唯讀記憶體(PR〇M) (〇τρ) 15。 。j J往 上西使用端上,就如第5圖所示,於機器(標的板) 户私斗有已兄憶上述暫存程式之暫存微控制器20而且來檢查此暫 。也就是說,於標的板之評估用基板28上配置有已記 Ϊΐίίί存微湖11财於此評_基板28上透過位址、3 28=ί=連接㈣路模擬倾觀來進行檢查此評估用基板 卜、+ϋ’*如以上戶斤述,〇ΤΡ15僅可一次來寫入資訊。因此,藉由 發現暫存程式中有要修正(錯誤)的情況時客戶; 麵控制器20之0ΤΡ15中記憶已修正的暫存程 作(兹參考第5圖)。也就是說,反覆進行暫 正(再修正)。在客戶使用端中,係藉由反覆 丁讀暫存程式檢查(再檢查)、修正(再修正)的動作來決 16 1360221 定使用端最終的程式。 - 在習知的微控制器的製造方法中,係於進行OTP版本的產品設 計而且在供暫存微控制器之後,接著由半導體廠商來進行設計光 , 罩式唯讀記憶體(MASKEDROM)的成品。對此,有關本發明之 微巧制器的製造方法,並非進行OJP版本的產品而係直接進行式 唯讀記憶體(MASKEDROM)版本的產品設計。因此於本發明此 階段中’不需重新設計光罩式唯讀記憶體(MASKgDROM)版本 的產品。換言之,於這個階段上早就已經完成光罩式唯讀記憶體 (MASKED ROM)版本的產品設計,且也完成設計實質之半導體 • 積體電路基板(實質的微控制器基板)100。但是,於此完成設計 的實質半導體積體電路基板(實質的微控制器基板)1〇〇係不同於 第1圖所示的暫存半導體積體電路基板(暫存微控制器基板)1〇: 且也無需於實質光罩式唯讀記憶體(MASKED R0M) 11〇上來戶 積OTP15。 曰 完成設計的實質半導體積體電路基板(實質的微控制器基板) 100係於1個晶片上内建有實際的光罩式唯讀記憶體(MASJ^D ROM) 1H)以及其他的積體電路12〇 (茲參考第7圖)。其它的積體 電路120係包括有CPU、RAM以及輸出/入控制LSI。但是,於此階 段中完成^計的實際半導體積體電路基板(微控制器基板)1〇〇之 鬱光罩,唯讀記憶體(MASKED R〇M)110尚未記憶有最終的程式, 且也笔無連接有實際的内部匯流排13〇。其中,實際的半導體積體 電路基板(實際的微控制器基板)100也稱為第2半導體積體電路 基板(第2微控制器基板),而實際的光罩式唯讀記憶體 2〇M) 110也稱為第2光罩式唯讀記憶體,而 貫際的内部匯流排130也稱為第2内部匯流排。 客戶使用端會向半導體廠商來提供上述已決定的最終程式。 就如第6圖所示於半導體廠商中,會利用離子植入技術將此最 終,程式記憶到第2半導體積體電路基板(第2微控制器基板)1〇〇 之第2光罩式唯讀記憶體(masj^drqm) π〇上。 17 1360221 w第6圖為表示光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 130之記憶 單元(MEMORY CELL) 40的構造。其中圖示之記憶單元4〇係利 用N區間型MOS電晶體來構成。詳細而言就是記憶單元4〇會於p型 . 基板41中擴散有2個N+區間42、43。其中一方的N+區間42係以源 •極來運作而另一方N+區間43係以汲極來動作。p型基板4丨的表面之 汲,43和源極42之間的範圍係以絕緣氧化膜44來被覆且於此上端 附著有金屬電極45。此金屬電極45係以閘極來動作。於閘極45正 下方形成有高濃度雜質範圍46。於半導體製造技術步驟中,係藉 由ΐ子植入技術來控制閘極45正下方之高濃度雜質範圍且進行記 泰 憶早元之開關動作。 π而且,就如第7圖所示,半導體廠商會藉由金屬導皞來電氣連 有最終程式之第2光罩式唯讀記憶體(maskedR〇M) ι1〇和第2 内部匯流排130以製造最終成品的第2微控制器200。第2微控制器 200也稱為第2半導體積體電路裝置。藉由此方法所製造的第2微控 制,200係密封到半導體封裝體(茲參考第3圖)來大量生產。而 • 大量生產最終的第2微控制器200 ’將提供給客戶使用端。 於各戶使用端上’將於機器(電子裝置)上配置有所提供的最 終第2微控制器200且來大量生產此機器(電子裝置)。 如以上所述,有關本發明實施形態之微控制器2〇〇的製造方法 鲁 於半導體廠商中係僅進行單種類之產品設計,故能於短時間(譬 如約半年)來開發出最終產品的微控制器2〇〇。 其次’炫睛參考弟8圖以及第9圖,於第2圖所示的連接步驟中, 從第1内部匯流排13來電氣關斷第1光罩式唯讀記憶體(mas ROM) 11之第1關斷方法加以說明。 第8圖為更詳細表示第3圖所示之暫存半導體積體電路裝置(暫 存微控制器)20之剖面圖。其中’第1半導體積體電路基板(第] ‘ 微控制器基板)10係透過黏晶(die bond)材料52來連接固定在導 線框體LEAD FRAME (晶粒焊塾)51上。可程式唯讀記憶體 (PROM) (OTP) 15係透過黏晶材料53來連接固定(層積)於第 18 1360221 1半導體積體電路基板(第1微控制器基板)10之光罩式唯讀記憶 體(MASKEDROM) 11上。而第1半導體積體電路基板(第1微控 制器基板)10和可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 15,其中可 程式唯t買記憶體(PROM) (OTP) 15係層積於第1半導體積體電 路基板(第1微控制器基板)10上的狀態下密封在相同半導體封裝 體17内。從半導體封裝體17配置有複數條之導線55。 於此,導線框體51也稱為配線基板,而導線55也稱為外部引出 配線或外部引出導線。總而言之,配線基板51係具有複數條之外 部引出配線(外部引出導線)55。
若參考第9圖將可發現第1内部匯流排13具有内部位址匯流排 132以及内部資料匯流排134。第1光罩式唯讀記憶體 ROM) 11和第1内部匯流排13係藉由A1主截片(masterslice)57 來電氣關斷。 從内部位址匯流排132可以引出内部位址用焊墊132_;i,且從内 部資料匯流排134可引出有内部資料用焊墊134-1。其中内部位址用 焊墊132-1以及内部資料用焊墊134-1合稱為rom連接端子。 另一方面可程式唯讀記憶體(PR0M) (〇τρ) 15具有位址用 ,墊15-1、資料用烊墊15_2及電源用焊墊15_3,位址用焊墊^^及 資料用焊墊15-2及電源用焊墊15-3合稱為R〇M連接端子。 複數條導線55之中1條就是電源用焊墊554。可程式 15之位址用雜1M係藉由焊接__^ WIRE)61來電氣連接到内部位址用焊墊^^,而資料用焊墊15_2 係藉由焊接線62來電氣連接到内部資料用的焊墊丨別-丨, 焊墊15·3係藉由烊接線63來電氣連接到電丨制烊墊55•卜’、 第9圖所示的第1關斷方法係藉由…主截片57來進行 ί 罩I,/隐,動R〇M) 11和第1内部匯流 i l仏。換於第1瞒方法憾翻配線層再#由配 線層的随之變更來娜要使用/不使鮮丨光罩式 ^ 彳MASKEDHOIV0 11。 買德體 19 1360221 茲參考第10圖,從第1内部匯流排η來電氣瞒第i光罩式唯讀 5己板'體11之第2關斷方法作說明。其中第1光罩 式唯讀記憶體(MASKEDR〇M) 11和第1内部匯流排13係透過複 數的第1開關SW1來連接。又,於第10圖所示範例中,第丨光罩式 唯頊記憶體(MASKEDROM) 11和電源線18係透過第2開關SW2 來連接,而弟1光罩式唯讀έ己憶體(maskedrom) 11和複數控 制托號線19係透過複數第3開關SW3來連接。圖示之各開關swi、 SW2以及SW3係由MOS開關所構成。
從控制信號線19要供應到第1光罩式唯讀記憶體(maSKED 鲁 ROM) 11的控制信號係一用來控制讀取第〗光罩式唯讀記憶體 (MASKEDROM) 11之讀取動作的信號或時脈信號等等。又,如 果第1光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 11係藉由複數儲存庫 BANK來構成的情況下,則上述控制信號將包含有從複數儲存庫 BANK中選擇出一個的信號。 •藉由從未圖示的控制電路所供應的選擇信號來控制這*M〇s 開關SW1、SW2以及SW3之開/關就可以切換要使用/未使用第1光 罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 11。也就是說,於第1〇圖所示 的第2關斷方法上,係使用MOS開關SW1來電氣關斷第1光罩式唯 續記憶體(MASKEDROM) 11和第1内部匯流排13之間的信號。 馨又’於第10圖之範例中,雖然係使用第2及第3開關SW2、SW3 來控制電源線18以及控制信號線19與第1光罩式唯讀記憶體 (MASKEDROM) 11之間的電氣連接/關斷,但是也可以不具有 此等第2及第3之開關SW2、SW3。 ’、 其次,雄參考弟11圖,從線焊接(WIREBONDING)技術將可程 式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 15電氣連接到第1内部匯流排13 之第1電氣連接方法來加以說明。第11圖為說明本發明之第丨電氣 連接方法,於去除半導體封裝體17的狀態下來表示第1半導體積體 電路裝置(暫存微控制器)20之俯視模式圖。 第1半導體積體電路裝置20係具有第1半導體積體電路基板1〇 20 1360221 卞第/ptf體積體電路基板1〇上之可程式唯讀記憶體
柘曰片BAS^rHTP 5。其中第1半導體積體電路基板10也稱為基 板曰曰片BASECHIP,而可程式唯讀記憶 R 也稱為副晶片。 ^ ; 第1半導體積體電路基板1()係具有形成光罩式 ^讎M)11j轉推圖则(以下狀為「MASKED 品曰1」),且於第1半導體積體電路基板 讀記憶體(PROM) (0TP) 15。 曰綱J柱心 第1半導體積體電路基板10進一步具有第丨内部匯流排13。此第 1内部匯流排13具有内部位址匯流排i32和内部資料匯流排工。 产内部位址匯流排將引出有内部位址用焊塾132小從内部資料 匯&排I34將引出有内部資料用焊墊⑼·!。如 墊咖以及内部資料用焊·M合稱為匯流排連接内端^位址料 記舰(PRC)M) (OTp) 15將具有位址用 ,墊和貝料用烊塾15-2。如前述,位址用焊墊154和資料用焊 墊15-2合稱為ROM連接端子。 、 可程式唯讀記憶體(PR〇M) (〇τρ) 15之位址用焊塾⑸係 藉由焊,線61來電氣連接到内部位址用烊墊丨如,而資料用焊墊 15-2係藉由嬋接線62來電氣連接到内部資料用焊塾⑼心 說’匯流排連接端子(、134_4 )和⑽ 皆使用焊接線(6卜62)來聰線焊接。财⑴1 15 2) 唯二陪ϋΐ體積體電路基板(第1微控制器基板)10和可程式 ) (〇ΤΡ) 15係於可程式唯讀記髓(PR0M) ϊ於第1半導體積體電路基板(第1微控制器基板) 10上的狀態下輯在相同半導體封裝體π内(兹參考第8圖)。里 封她7配置錢數的導線(端子)55。導線55又稱、 於基板晶片10周邊具有複數基板用谭墊1(Μ,基板用焊塾1(Μ 亦稱為基板連接端子。複數基板用焊塾1(Μ係藉由複數焊接線仍 21 1360221 各自電氣連接到導線框體M(配線基板)之複數導線(外部 線、外部引出導線)55上。 如此,從副晶片15之連接端子15心15_2就可直接於基板晶片 10内之匯流排配線(第匯流排)13來進
就可以控制半導體封裝體17之端子數目,且也可控=基°板=〇 之I/O區間的增加。另外’配置第!半導體積體電路裝置2〇的封裝接 腳55,就如第7圖所示可與僅使用基板晶片1〇〇之第2半_積體電 路裝置200的封裝接腳來置換。如此一來,第丨半導體積體電路裝 置20和第2半導體積體電路裝置2〇〇之有關共同信賴性可以置換Γ 其次’茲參考第12圖,藉由線焊接技術且將可程式唯讀記憶體 (PROM) (OTP) 15電氣連接到第丨内部匯流排13中之第2電氣連 ,方法加以說明。第12圖為說明本發明第2電氣連接方法,於去除 半導體封裝體17的狀態下所示幻半導體積體電路裝置(第!微控 制器)20A的俯視模式圖。 第12圖所示之第1半導體積體電路裝置(第1微控制器)20A, 其中=内部位址匯流排132所引出的内部位址用焊墊以及從 内部資料匯流排134所引出的内部資料用焊塾134_丨之處,除了如後 述有7不同點之外,其餘皆與第U圖所示之第i半導體積體電路裝 置(第1微控制器)20具有相同的構造。與第n圖具有相同功能者 皆附有相同的參考符號。
第1半導體積體電路裝置20A具有第1半導體積體電路基板1〇A 和層積於此第1半導體積體電路基板1〇A上的可程式唯讀記憶體 (PROM) (OTP) 15。其中第1半導體積體電路基板1〇A又稱之 為基板晶片而可程式唯讀記憶體(PR〇M) (〇τρ) 15有稱之為副 晶片。 第1半導體積體電路基板10A具有形成MASKED ROM11 (兹參 考第1圖)區間(以下稱為「MASKEDR〇M區間」),且於第i 半導體積體電路基板l〇A上層積有可程式唯讀記憶體(pR〇M) (OTP) 15 〇 22 1360221 ji半導體積體電路基板1〇A進一步具有第丨内部匯流排η。其 . 中第1内部匯流排13具有内部位址匯流排132和内部資料匯流排 134。 於第1半導體積體電路裝置10A的周圍中另外具備形成有内部 位址用桿墊132_1之内部位址用焊墊區間141以及形成有内部資料 用焊墊134-1之内部資料用烊墊區間142。 、 ★這些内部位址用焊塾區間141和内部資料用焊墊區間142係僅 於第1+;導體積體電路裝置10A上層積有副晶片μ時才會另外具 備,如第7圖所示,當僅使用有基板晶片100時才會切割。' • 3糾’可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) I5具備有位址用 焊墊15-1和資料用焊墊15_2。其中位址用焊墊⑸和資料 15-2合稱為輸出/入端子。 、 —可,式唯讀§己憶體(PROM) (OTP) 15之位址用焊塾15-1係 藉由,,線61電氣連接到内部位址用焊墊132-1,而資料用焊墊 15-2係藉由焊接線62電氣連接到内部資料用焊墊134-卜 又,第1半導體積體電路基板(第!微控制器基板) 10A、内部 =址用焊墊區間14卜内部資料用焊墊區間142以及可程式唯讀記 fe體(PROM) (〇TP)i5係於可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ) • „第1半_積體電路基板(第1微控制器基板)1〇Α上的狀 態下密封在相同半導體封裝體17内(茲參考第8圖)。其中從半導 體封裝體17配置有複數的導線(端子)55。導線55又稱為封裝接 腳0 於基板晶片10Α周邊具有複數基板用焊墊10-1。複數基板用焊 塾10-1係藉由複數的焊接線65來各自電氣連接到導線(端子)55。 如此,從副晶片15之輸出入端子Μ—〗、15_2就可直接於基板晶 • ^110内之匯流排配線(第1内部匯流排)13來進行線焊接。藉此, 就可以控制半物封裝體17之端子數目,且也可控職板晶片1〇 之I/O區間範圍^的增加。另外,配置幻半導體積體電路裝置觀的 封裝接腳55,就如第7圖所示可與僅使用基板晶片1〇〇之第2半導體 23 裝接腳來置換。其結果係第1半導體積體電 詈^置=及弟半導體積體電路裝置200之有關相同信賴性可以 m γξ-'ρβ,.,备僅使用有基板晶片100時,就不需要内部位址焊墊 ^=::==。,因此當使基板晶 參考帛13圖’藉自線焊接技術且將可程^唯讀記憶體 接方w ) (〇TP)i5電氣連接到第1内部匯流排13中之第3電氣連 丰盡脾明。第13圖為說明本發明第3電氣連接方法,於去除 制體17的狀態下所示第1半導_體電職置(第1微控 制盗)20Β的俯視模式圖。 JLxfc第圖所不的第1半導體積體電路裝置(第1微控制器)20Β, = 部位址匯流排132所引出的内部位址用焊塾132-1以及從 二貧料匯流排134所引出的内部資料用焊塾⑶心之處,除了如後 外、’其餘皆與第11圖所示之第1半導體積體電路裝 皆附有相同的細的構造。與第Π圖具細功能者 知2半導體積體電路裝置具有帛1半導體積體電路基板祖 此^半導體積體電路基板驗上的可程式唯讀記憶體 其k曰μ) (0ΤΡ) 15。其中第1半導體積體電路基板1〇Α又稱為 丞扳贫曰曰片而可程式唯讀記憶體(PROM) (ΟΤΡ) 15又稱為副晶片。 > 1半導體積體電路基板10B具有形成MASKEDROM11 (茲來 f第1圖)區間(以下稱為rMASKEDR〇M區間」)iia。且‘ (HpH積體電路基板1 〇B上層積有可程式唯讀記憶體(PR0M ) 第1半導體積體電路基板1〇B進一步具有第1内部匯流排U。1 中第1内部匯流排13具有内部位址匯流排132和内部資料匯流排八 134 〇 於第1半導體積體電路基板1〇B之MASKED R〇M區間1 i A中形 成有内部位址用焊墊132-1以及内部資料用焊墊134-1。 24 另外,可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 15具有位址用焊 塾15-1和資料用焊墊15_2。其中位址用焊墊i5_i和資料用焊塾丨5_2 合稱為輸出/入端子。 “可程式唯讀記憶體(PR0M) (0TP)15之位址用焊塾15]係 藉由焊接線61來電氣連接到内部位址用浑塾⑶心,而資料用焊塾 15_2係藉由焊接線62來電氣連接到内部資料用焊墊丨34_ 1。 又’第1半導體積體電路基板(第1微控制器基板)和可程 式唯項§己憶體(PROM ) ( OTP ) 15係於可程式唯讀記憶體(pR〇M ) (OTP) 15層積於第1半導體積體電路基板(第丨微控制器基板) 10B上的狀態下密封在相同半導體封裝體17内(茲參考第8圖)。 其中從半導體封裝體17配置有複數的導線(端子)55。導線% 稱為封裝接腳。 '' 於基板晶片10B周邊具有複數基板用焊墊1〇_卜複數基板用焊 墊(基板連接端子)1〇-1係藉由複數焊接線65各自電氣連 體封裝體17之複數導線(端子)55上。 如此,從副晶片15之ROM連接端子15-1、15-2就可直接於某板 晶片10B内之匯流排配線(第!内部匯流排)13來進行線焊接。土 體封裝體17之端子數目,且也可控制基板晶曰 增加。另外,配置第1半導體積體電路裝置· ^封裝接师,跡第7贿科與做縣板 體積體電路裝置200的封裝接腳來置換。如此一來%導 導體積體電路裝置200之有關共同信賴性 用恒執W僅使用有基板晶片綱時,就不需要内部位址 =巧32_1以及内部資料用焊㈣4_卜且罐咖r〇m iiA係使用原本的R〇Mn〇,因 片1〇〇時就可以控制晶片面積的增加。田湖百早基板日日 姑及*15® ϋ轉紐敏將可程式唯 第)15電驗接_邮_流排丨3中之 第4電祕接方法純酬。第i須為綱本發日料 25 1360221 ,哲,去除半導體封裝體n的狀態 (第1微控制器)2〇c的俯視模式圖。弟传體積體電路裝置 立中=圖^示之第」半導體積體電路裝置(第1微控制器)20C, ^次4丄指址匯抓排132所引出的内部位址用焊墊孤1以及從 流排m所引出的内部資料用焊細]之及^ 斤不同點之外’其餘皆與第η圖所示之第!半導體積g 構造。與第⑽具有相二 1 Driitf體積體電路裝置實係具有第1半導體積體電路基板 體(PR曰第1半導體賴電路基板1〇C上的可程式唯讀記憶 為美板曰只(〇TP) 15。其中第1半導體積體電路基板10C又稱 =板4,而可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ)故稱為副 考第,電路基板1〇C具有形成觀证則則(兹參
号弟1圖)區間(以下稱為rMASKEDR〇M "t 電路基板1 〇C上層積有可程式唯讀記憶體 (PROM) 中m體=體電路基板i〇c進一步具有第1内部匯流排13。其 134。°隱〜排13具有内部位址匯流排132和内部資料匯流排 1於第1内部匯流排13上形成有内部位址用焊墊 Γ墊2用焊塾⑼·1。就如後峰田說明,内部位址用 所形成的相焊墊ΐ3Μ係形成於第1内部匯流排13上 焊^夕=可it唯讀記憶體(pr〇m) (〇τρ) 15係具有位址用 况合稱為。其中位辑胳1和細焊墊 26 1360221
一可程式唯讀記憶體(PROM) (〇TP) 15之位址用焊塾15-1係 藉由焊接線61來電氣連接到内部位址用焊墊132_丨,而資料用焊墊 15-2係藉由焊接線62來電氣連接到内部資料用焊墊134_1。 又’第1半導體積體電路基板(第1微控制器基板)1〇c和可程 式唯讀記憶體(PROM ) ( OTP ) 15係於可程式唯讀記憶體(PR〇M ) (OTP) 15層積於第1半導體積體電路基板(第丨微控制器基板) ioc上的狀態下密封在相同半導體封裝體17内(茲參考第8圖)。 其中從半導體封裝體17配置有複數的導線(端子)55。導線55又 稱為封裝接腳。 於基板晶片10C周邊具有複數基板用焊墊1〇-1。其中複數基板 用知墊10-1係藉由複數焊接線65各自電氣連接到半導體封裝體I? 之複數導線(端子)55上。 如此,從副晶片15之連接端子、15_2就可直接於基板晶片 i〇C内之匯流排配線(第丨内部匯流排)13來進行打線接合。藉此, 就可以控制半導體封裝體π之端子數目,且也可控制基板晶片1〇c 之I/O區間的增加。另外,配置第丨半導體積體電路裝置2〇c的封裝 接腳55,就如第7圖所示可與僅使用基板晶片1〇〇之第2半導體積體 電路裝置2_封裝接腳來置換。如此—來,幻半導體積體電路 裝置20C和第2半導體積體電路裝置200之有關共同信賴性可以置 換。再者當僅使用有基板晶片觸時,就不需要上述焊塾用配線 =力所以當使用有單-基板晶片應時就可以控制晶片製造工程的 、兹參考第關及第1?圖,詳細說_於第⑽部随排13 成之焊墊用配線層70。其中第16圖係局部放大第15圖的部分放 俯視圖,而第17圖為表示第16圖之χνπ_χνιι線的剖面圖。 71 焊墊用酉己線層70係具備有覆蓋第!内部匯流排! 3之 ,於此金屬層間膜71上形成有内部位址用焊墊出巧以及曰資 ^用焊塾134·1。其中内部位址用焊額2_丨係透過接觸孔72來^氣 連接到内部位址匯流排132的内部匯流排配線,而内部資料用焊墊 27 1360221 134-1係透過接觸孔73來電氣連接到内部資料匯流排】%的内部匯 流排S&線。金屬層間膜71的上面係利用内部位址用焊墊出」以及 内部資料用谭墊134-1將有開口的純化層(PASSIVATION LAYER)74來加以覆蓋。 茲參考第11圖及第17圖,且於已說明過的上述第丨至第4電氣連 接方法中,係藉由線焊接技術來將可程式唯讀記憶體 (OTP) 15電氣連接到第1内部匯流排13。但是,也可如同於後述 之實施形態說明’藉由面朝下雜(faeedGwnbG論g)技術來將 可程式唯讀記㈣(PR〇M) (〇TP) 15電氣連制第w部匯流 排13。 茲參考第18圖及第19圖,說明藉由面朝下焊接技術來將可程式 ,讀記憶體(PROM) (ΟΤΡ) 15電氣連接到第i内部匯流排13之 第5電氣連接方法。第18圖及第19圖之各圖說明本發明第5電氣連 接方法,於去除半導體封裝體17的狀態下所示第丨半導體積體電路 裝置^ (第1微控制器基板)20D之模式剖面圖及模式俯視圖。 第18圖及第19圖所示之第1半導體積體電路裝置⑻微控制器 基板)20D,其中從内部位址匯流排132所引出的内部位址用烊^ 132-1以及從内部資料匯流排134所引出的内部資料用焊墊丨^^之 處,如後述有不同點且利用金屬凸塊(BUMp)來取代焊接線外,並 餘皆與第11®所示之第1半導體積體電職置(第取控制器)2〇、 ,有相同的構造。與第11圖具有相同功能者皆附有相同的參考符 號。 乂
第1半V體積體電路裝置20D具有第1半導體積體電路基板1〇D 和層積於此第1半導體積體電路基板1〇D上的可程式唯讀記憶體 jPROM) (OTP) ISA。其中第i半導體積體電路基板1QD^稱為 基板晶片,而可程式唯讀記憶體(PR〇M) (σΓρ) 15又稱為副晶 片0 第1半導體積體電路基板10D具有應形成MASKgj) R〇M1丨 參考第1圖)區間(以下稱為「MASKjgDROM區間」)llA,且 28 1360221 積體電路基板膽上可讓可程式唯讀記憶體(PR0M) (OTP) 15層積如後述所言。 如灸第體電路基板⑽進—步具有第1内部匯流排13 (譬 。其中第1内部匯流排13具有内部位址匯流排132 和内部貧料匯流排134。 P,广圖18—及圖19所示’在光罩式唯讀記憶體嫩81^尺〇]^之區 B形成複數個内部位址用焊墊132· 1與複數個内部資料用焊墊 134-卜如前述,内部位址用焊墊出消内部資料用焊 ^人 稱為匯流排連接端子。
^面’可程式⑽1^ (0TP) 15錄具有複數的位址用凸塊 UMP) 15Α-1及複數的資料用凸塊(BUMp) 15Α_2,位址用凸 塊(BUMP) 15Α-1及複數之資料用凸塊(Bmyjp) 15Α-2合稱為 ROM連接端子。如圖18及圖19所示,複數的位址用凸塊 15Α·1與複數個内部位址用焊塾132_丨形成在對應位置複數的資 料用凸塊(BUMP) 15Α-2與複數個内部資料用焊墊134_丨形成在對 應位^,換言之,複數個内部位址用焊墊132-1 (匯流排連接端子) 係配設在與複數的位址用凸塊(ROM連接端子)15A-1鏡設 (MIRROR)之反轉位置上,複數個内部資料用焊墊(匯流排連接端 子)134-1係配設在與複數的資料用凸塊(R〇M連接端子)15A_2 鏡設之反轉位置上。 可程式ROM (OTP) 15A之複數的位址用凸塊15A-1與各對應 之複數個内部位址用焊墊132-1電氣連接。複數的資料用凸塊〜 fA-2與各對應之複數個内部資料用焊墊134-1電氣連接。這些電 氣連接雖可採各種方法,但藉由異方性導電膜 conductive film)或絕緣膜NFC (non-conductive film)連接較佳,當 然使用軟焊(soft solder )凸塊或導電性連接劑亦佳。 又、第1半導體積體電路(第1微控制器基板)l〇D及可程式⑽皿 (OTP) 15A係將可程式ROM (OTP) 15A層積在第1半導體體積 電路基板(第1之微控制器基板)10D上之狀態下密封在同一半導 29 1360221 體封裝17内(參考圖8)。 關於除此之外的構成,因與上述實施樣態相同,故省略圖式及 其說明。 在此一本實施之樣態中,由副晶片15A之ROM連接端子 15A-1、15A-2、在基底晶片10D内之匯流排配線13 (第1内部匯流 排上)實施面朝下焊接(無線焊接)。由此可抑制半導體封裝體17 之端子數,並能抑制基板晶片10D之I/O區間的增加。又第1半導體 積體電路裝置20D之封裝接腳之配置,係如圖7所示,與只使用在 基板晶片100上之第2半導體體積電路裝置2〇〇之封裝接腳配置有 互換性。其結果是第1半導體積體電路裝置2〇D與第2半導體體積電 路裝置200之有關共同信賴性可以置換。尚且,只使用基板晶片1〇〇 時,因可消除上述複數個内部位址用焊墊132-1與複數個内部資料 用焊墊134-1,故可抑制基板晶片1〇〇單體使用時之晶片面積之增 加。 其次,說明在可程式ROM (OTP) 15上寫入資料之相關問題。 如第3圖所示,當於第丨半導體積體電路基板(第丨微控制器基 扳)10上層積配置有可程式唯讀記憶體(?ROM) (OTP) 15情況 下且要將^料寫入到可程式唯讀記憶體(PROM) (ΟΊΤ) 15時, 面之電壓(譬如12V)施加到可程式唯讀記憶體(PR0M) (UTP) 15之電源供應端子VPP。 憶體兹圖,來說明此理由。第2〇圖為表示構成可程式唯讀記 (σΓΡ) 15之記憶單元80之構造剖關。其中圖示 隐•早兀80係利用Ν區間型M0S電晶體來構成。 如也就疋5己憶單元80會將2個N區間82、83擴散到P型基 传以、及搞ΐ 方之N區間82係以源極來動作而另一方之N區間83 作。p型基板81的表面之沒極幻和源極a之間的範圍 極85。盘尚且’於其表面上附著有浮動閘 π。〜令於子動閘極85上面係透過間層氧化膜來附著控制閘極 30 1360221 對於如此構造的記憶單元80當電氣寫入資料時,因將12V的高 電壓施加到控制閘極87,故可將電子注入到浮動閘極85内。藉此, 就可改變N區間型MOS電晶體之臨界值(THRESHOLD VALUE)。 如此一來就可將“Γ、“〇”資料寫入到記憶單元8〇内。由於浮動閘極 85上的電子周圍為絕緣,因此即使關掉電源也可保留資料。如此 一來,就可將記憶單元80用在可程式唯讀記憶體(j>r〇m) 15上。 如上述所言,要將資料寫入到可程式唯讀記憶體(pR〇M) (OTP) 15就必須將較高的電壓(譬如12v)施加 憶體(PROM) (0TP) 15之電源供應端子wp。 ^ 另外,為了要降低苐3圖所示之第1半導體積體電路裝置(第1 微控制器)20上之封裝接腳55數目,就要讓可程式 (歷⑷(0ΤΡ) 15之電源供應端子嘗和第!半導‘積=路 基板(第1微控制器基板)1〇的其他端子多工化到第丨半導體積體 電路裝置(第1微控制器)20之相同封裝接腳(外部引出配線)55。 第21圖為表示封裝接腳(外部引出配線)55多工化之習知 體積體電路裝置(微控制器)20,示意俯視圖。 習知之半導體積體電路基板(習知之微控制器基板)1〇,係透過 黏晶(die bond)材料52來連接固定在導線框體(配線基板)5丨上。 習知之可程式唯讀記憶體(PR0M) (〇τρ) 15,係透過黏晶材料 53^連接固定(層積)於習知轉_體電路基板(習知之微控 制器基板)ίο,之未圖示光罩式唯讀記憶體(MASKEDR〇M;)上。 而習知半導體積體電路基板(習知之微係控制器基板)1〇,和習知 之可程式唯讀記憶體(PR0M) (〇τρ) 15,,係讓習知之可程 ,讀記憶體(PROM) (ΟΤΡ) 15,層積於習知之半導體積體電路 土板(習知之微控制器基板)1〇’上的狀態下密封在相同半導體封 ^體17内(兹參考第8圖)。從半導體封裝體17配置有複數條 線(外部引出配線)55。 ' 可程式唯讀記憶體(PR0M) (〇τρ)15,係具有位址用焊墊154 (茲參考第9圖)、資料用焊塾15_2 (兹參考第9圖)以及電源用焊 31 1360221 墊(電源供應器端子)15-3 (VPP)。於複數導線55其中之一為帝 源用焊墊(電源供應器端子)55-1 (VPP)。這種電源用焊墊= ^供應器端子)55-1 (VPP)也兼具有重置端子(RES#)。因此电 這種知塾(外部引出導線)55-1也稱為電源/重置用焊墊(電源 應/重置端子)VPP/RES#。 另外’習知之半導體積體電路基板(習知之微控制器基 〇, 係以重置端子RES#來作為複數基板用焊墊瓜丨之其中之一。這種 重置%»子11£8#係透過焊接線65來電氣連接到電源供應/重置^ VPP/RES#上。另外’習知之可程式唯讀記憶體(pR〇M) 1 重5置之端電爾過悍接線&來電氣連接到電源供應/ 在這種構造中,就要將12V的高電壓施加在習知之半導體 (Ϊ知之微控制器基板)1〇’上。因此,就必須藉由S 4 之〶度耐壓製程製造出f知之半導體積體電路基板(習 ^微,,基板)H),。因此,在適用高度耐壓製成的問題2將 ίο,之H尚習知之半導體積體電路基板(習知之微控制器基板)、 在以τ要綱的實獅射,制來解決提 電路基板(習知微控基板)1G,之成本+導體積體 圖,說明有關封裝接聊(外部引出配線、外 f出導線)55多工化之本實施形態半導體積體電 制20E。第22圖為表示半導體積體電路裝置(微^ ^ 之示意俯棚。第23®絲科導雜體f I ; 第24圖為表示半導體積體電以(I控 又其巾積體電_ (微控)肅
首先’兹參第22圖,其中半導體積體電路 係具有半導體積體電路基板(微控 (微控制益)20E 憶體⑽M) (OTP) 呢和可程式唯讀記 +導體積體電路基板(微控制器基 32 1360221
板)10E係透過黏晶材料52來粘著固定在導線框體(晶片焊墊)5i 上。^程式唯讀記憶體(PR0M) (〇τρ) 15B係透過黏晶材料53 來粘著固定(層積)在半導體積體電路基板(習知之微控制器基 板)10E之MASKEDROM區間(未圖示)上。半導體積體電路基 板(習知微控制器基板)1 〇E和可程式唯讀記憶體(pR〇M ) ( 〇τρ ) 15Β係讓可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 15Β層積於半導體 積體電路基板(f知微控彻基板)舰上的狀態下㈣於相同半 ,體封裝體17内(兹參考第8圖)。其中從半導體封裝體17配置有 複數的導線(封裝接腳、外部引出配線、外部引出導線)55。 又,於本實施形態中雖然已經針對使用有〇Tpi5B來作為非揮 發性記憶體裝置的範例加以說明,但是也可以使用EpR〇M或快閃 =體之_其他可程式化R〇M (PR〇M)來作為轉發性記憶 體裝署。 炫參考第2/2圖及第23® ’其巾可程式唯讀記憶體(pR〇M) (?TP) 1犯係具有位址用焊塾ls_卜資料用焊墊ls_2、電源用焊 ^電源供應器端子)15-3(VPP)以及重置輸出端子15_4(res#)。 八中電源崎墊(電源供應器端子)15_3 (vpp)又 而重置輸出端子15-4 (RES#)又稱為第2端子。冉巧第鳊子 工f55其中之—為電源/重置用焊塾(電源供應/重置端 55]。電源用焊墊(電源供應器端子)15_3係透過 連接到電源/重置用焊塾(電源供應/重置端子 _。且於電源/重置用連接谭墊55-1可選擇性從外部 電壓和重置信號之低電麗。於本實施例中,12V的 南1壓= 爯為第1賴’而重置信號之低電遂又稱為第2賴。 +導體積難路餘(習知微控㈣魏)1()祕以重置輸入 鈿子RES#來作為複數基板用連接焊墊1〇_丨之其中之一。 ^s#)係透過谭接線65來電^連接到重置輸入端 )。又,重置輪入端子10-1 (RES#)亦稱為第3 端子。 33 1360221 另外,如第23圖所示之半導體積體電路基板1〇E,進一步具有 • 内部匯流排13。其t内部匯流排13包含有内部位址匯流排132/和内 • 部資料匯流排134。從内部位址匯流排132可引出有内部位址用的 焊墊丨32·1,且從内部資料匯流排134可引出有内部資料用的線銲墊 片134-1。另外,如前述之可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ) 15Β係具有位址用焊墊15-1以及資料用焊墊15_2。位址用焊墊 以及資料用谭墊15-2合稱為ROM連接端子。 可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 15B之位址用焊墊15-1 係透過焊接線61來電氣連接到内部位址用的焊墊,而資料用 • 焊塾15-2係透過焊接線62來電氣連接到内部資料用焊塾134_卜 就如第24圖所示,多晶片模組2〇E係包含有cpui2卜尺^122 以及周邊電路(輸出/入控制LSI) 123係作為其他種類的積體電路 12 〇
- 於第22至第24圖所示,於半導體積體電路裝置(微控制器)20E 上,雖然封裝接腳(外部連接端子)55_1係表示一已多工化(共用) 電源供應端子VPP和重置端子RES#之電源/重置用焊墊(電源供應 /重置端子VPP/RES#)之範例,但是並非限定於此。也就是說,封 裝,腳(外部引出配線、外部引出導線)55_丨也可為一多功化施加 φ 有兩電麗的電源供應端子VPP和施加有其他低電壓端子之焊墊。 如第25圖所示’可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ) 15B包 括有連接到電源用焊墊(電源供應器端子)15_3 ( γρρ)之EpR〇M ^體151、連線接到電源用焊墊15_3 (電源供應端子wp)之耐高 壓用緩衝器152以及連接到此耐高壓用緩衝器丨52與重置輸出端子 15-4 (RES#)之間的電流放大用緩衝器153。如後述所言,耐高壓 用緩衝器152係作為將第丨電壓轉換成比此第丨電壓低之第2電壓的 電壓轉換電路。 換言之’從第1端子15_3 (VPP)往可程式唯讀記憶體(pR〇M) (OTP ) 15B的内部EPROM主體151延伸配置有電源配線(ERRPM VPP電源)。從這個電源配線分歧有一既定的配線。這種既定的配 34 1360221 線係透過耐高壓用緩衝器152之作動來連接到第2端子15-4(RES#) 以作為電壓轉換電路。 第26 (A)圖為表示耐高壓用緩衝器152之方塊圖,而第26 (B) • 圖為表示耐高壓用緩衝器152之等效電路圖。如第26 (B)圖所示 • 之耐高壓用緩衝器152係包括串聯有第1C-MOS轉換器152-1和第 2C-MOS 轉換器(INVERTER)152-2 之電路。 第1C-MOS轉換器152-1係由第In區間FET152-1N和第lp區間 FET152-1P所構成。其中第in區間FET152_1N和第lp區間 FET152-1P之間的閘極係相互連接且連接到電源用焊塾(電源供應 φ 器端子)15·3 (VPP)。第In區間ΡΈΤ152·1Ν和第lp區間FET152_1P 之間汲極為相互連接。 另外,第2C-MOS轉換器152-2係由第2n區間FET152-2N和第2p 區間FET152-2P所構成。其中第2η區間FET152-2N和第2p區間 FET152-2P之間的閘極係相互連接且連接到第in區間fet152_in 和第lp區間FET152-1P之汲極。第2n區間FET152-2N和第2p區間 FET152-2P之間汲極為相互連接且連接到放大電流用緩衝器153之 輸入端子。 其次_,茲參考第22圖及第27 (A)、(B)圖,其說明有關第 25圖所示之可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ) 15B動作原理。 瞻其中,第27(A)圖為表示將資料寫入到可程式唯讀記憶體(pR〇M) (OTP) 15B、將12V高電壓施加到電源/重置用焊墊(電源供應/ 重置端子VPP/RES# ) 55-1時之可程式唯讀記憶體(PR〇M) ( 〇τρ ) 15Β方塊圖。第27 (Β)圖為表示要重置CPU121 (茲參考第24圖) 而將電源/重置用焊墊(電源供應/重置端子Vpp/p^S# ) 55_丨輸入有 正常電壓(低電壓)之重置信號時之可程式唯讀記憶體(pR〇M) (OTP) 15B方塊圖。於此,12V的高電壓又稱為第1電壓,而重f 信號又稱為第2電壓。 ^首先’兹參考第22圖及第27圖⑷,且從資料寫入到可程式 唯碩心隐體(PROM) (OTP) 1犯、12V高電壓(第1電壓)施加 35 1360221 到電源/重置用焊墊(電源供應/重置端子VPP/RES#) 55_i時之動作 原理加以說明。這種情況下’施加到電源/重置用焊墊(電源供應/ 重置端子VPP/RES#) 55-1之12V高電壓(第1電壓),係透過焊接 線63來供應到可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ) 15B之電源用 焊墊(電源供應器端子VPP) 15_3。藉此,因為於erpom主體151 中施加有12V的高電壓,所以可以將資料寫入到可程式唯讀記憶體 (PROM) (OTP) 15B 内。 另外’ 12Vtfj電壓(第1電壓)也施加到耐高壓用緩衝器丨52内。 其,耐高壓用缓衝器I52會將UV高電壓(第丨電壓〕轉換成低電壓 (第2電&壓)。也就是說,耐高壓用緩衝器152的功能係將第丨電壓 ,換成第2電壓之電壓轉換電路。所轉換過的低電壓(第2電壓) 係透過電流放大用緩衝器丨53來供應到重置輸出端子丨5_4 jRES#)。因此,可以不需要藉由輸入高電壓(第〗電壓)之耐高 壓製程來製造出半導體積體電路基板(微控制器基板)1〇E,因此 可降低半導體積體電路基板(微控制器基板)1〇E之成本。 其次’茲參考第22圖及第27圖(B)且針對要重置CPU121 (茲 參考第24圖)需將低電壓(第2電壓)之重置信號施加到電源/ 用焊墊(電源供應/重置端子VPP删#) 55-1時之動作原理來加以 下’施加到電源/重置用焊墊(電源供應/重置端子 JP:,)55-1之低電壓重置信號,係透過焊接_來供 (OTP)15B之電测料(電源供應 另外’這種低電壓⑻賴)之重置信號也施加到耐高愿用 耐高顧緩衝㈣2織接崎顏(第2龍) 重置L號來輸出有低電壓(第2電塵)之重置作號。 ίίΐ=152所輸出的低電壓(第2電壓)之重:號係透過電南 以上’雖然係藉由本發明之最佳實施形態來加以說明,但是本 36 1J60221
上述的實施形態。譬如,上述之實施形態,其中 (非揮發性體裝置)雖然係針對層積於第1 +導體積體%路基本上的範例來加以說明,但是也可於導線框體 (配面上來配置有可程式唯讀記憶體(非揮發 性記憶體裝置)與第1半導體積體電路基板。 37 第1圖=示第1半導體“基(第1微控制器基板)之示意 俯視圖。 第2圖第1圖所示之第1半導體積體電路基板(第1微控制 f 土板)中連接有可程式唯讀記憶體(PROM)之狀態示意 俯視圖。 第3圖不”第!半導體積體電路基板(第i微控制器基板)上層 可程式唯讀記憶體(PR〇M)的狀態下密封於半導體封 内之第1半導體積體電路裝置(第1微控制器)之示意剖 曲圖。 第4圖暫存程式寫入到第3圖所示之第1半導體積體電路 (弟1微控制器)之可程式唯讀記憶體(PR0M)狀態方 视圖。 第5圖,f不實驗讓暫存程式儲存於可程式唯讀記憶體(PR〇M) 第半導體積體電路裝置(第1微控制器)動作方塊圖。
Hf藉由離子植入於構成第2半導體積體電路基板(第2微 基板)之MASKED ROM來寫人最終喊狀態之記憶 卜 體早兀剖面圖。 第7”於第6圖中,將記憶有最終程式之MASKED ROM電氣 部匯流排狀態之第2半導體積體電路裝置(第2微控 ★ 制裔)不意俯視圖。 糊表示第3圖所示之第1半導體積體電路裝置(第1微控 刺裔)之剖面圖。 第9,=_性切割祖跑⑽⑽和内部紐排狀態之局部 第_為表示物理性切割砸聊⑽⑽和内部g流排範 MASKED ROM和内部匯流排方塊圖。 圖表林㈣第1魏連接方法且於去辭賴封裝體的狀 38 1360221 態下來表示第1半導體積體電路裝置(第i微鮮 式俯視圖。 m 第12圖表示本發明第2電氣連接方法且於去除半導體封裝體的狀 態下來表示第1半導體倾電路裝置(帛丨微㈣ 式俯視圖。 m 第13圖^不本發明第3電氣連接方法且於去除半導體封裝體的狀 f下來表示第1半導雜體電路裝置⑷微㈣ 式俯視圖。 ^ 第14圖,不本發明第4電氣連接方法且於去除半導體封裝體的 ^下來表示第1半導體賴電路裝置(第】微控制器)之模 式俯視圓。 、 第I5圖^表示於幻4圖所示之第i半導體積體電 斤=西)己中置圖匯流排和内部值址用焊塾及内部資料用 第16圖為表示放大第15圖之局部所示俯視圖。 第17圖來表示第線之剖面圖。 第18圖ίϊΐί,5電氣連接方法^'於去除半導體封裝體的狀 t來表示々轉體频電路裝置⑷微_器)之模 式俯視圖。 第19圖之第1半導體積體電路裝置(第1微控制 第2〇圖構成可程式唯讀記憶體_Μ)之記憶體單元構造 第21圖化之習知半導體積體電路裝置(微控 第msr示之半導體積體電路裝置⑽制器)俯 39 1360221 第24圖為表示第22圖所示之半導體積體電路裝置(微控制器)方 . 塊圖。 第25圖為表示用在第22圖所示之半導體積體電路裝置(微控制器) • 的可程式唯讀記憶體(PROM)方塊圖。 第26圖(A)為表示用在第25圖所示之可程式唯讀記憶體(PR〇M) 的耐高壓用緩衝器方塊圖;(B)為表示耐高壓用緩衝器之 等效電路圖。 第27圖(A)為表示將資料寫入到可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP)、將12V高電壓施加到電源/重置用焊墊(電源供 • 應/重置端子)時之可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP) 方塊圖;(b)來表示要重置cro而將正常電壓(低電壓) 重置信號輸入到電源/重置用焊墊(電源供應/重置端子)時 之可程式唯讀記憶體(PROM) (OTP)方塊圖。 • 【主要元件符號說明】 ' 10、10A、10B、10C、10D、10E第1半導體積體電路基板(第1 微控制器基板、基板晶片) 1〇-1基板用錫焊墊片(基板連接端子) 11光罩式唯讀記憶體(MASKED ROM) 鲁 11A MASKED ROM 區間 12其他積體電路
121 CPU 122 RAM (唯讀記憶體) 123周邊電路(輸出/入控制LSI) 13内部匯流排 132内部位址匯流排 132-1内部位址用焊墊(匯流排連接端子) 134 内部資料匯流排 134-1内部資料用焊墊(匯流排連接端子) 1360221 15、15A、15B可程式唯讀記憶體(pR〇M) (〇τρ) 15-1位址用焊墊(ROM連接端子) 15A-1位址用凸塊電極(R〇]y[連接端子) 15-2資料用焊墊(ROM連接端子) 15A-2資料用凸塊電極(R〇M連接端子) 15-3電源用焊墊(電源供應器端子)(第丨 15-4重置輸出端子(第2端子) ) 151 EPROM 主體
152 耐高壓用緩衝器 152-1第1C-MOS轉換器 152-1N 第 In區間FET 152-1P 第 lp區間FET 152-2 第2C-MOS轉換器 152-2N 第 2n區間 FET 152-2P 第 2p 區間 FET 153電流放大用緩衝器 17半導體封裝體 18 電源線 19
20、 控制信號線 20A、20B、20C、20D、20E 第 1 半導 微控制器) 體積體電路裒置 22 EPROM程式(寫入) 24位址、資料其他信號線 26 1C插槽 28評估用基板(標的板) 30位址、資料其他信號線 32電路模擬偵錯器 40記憶單元 41 P型基板 1360221 42源極(N+區間) 43 汲極(N+區間) 44絕緣氧化膜 ' 45閘極(金屬電極) 46高濃度雜質範圍 51導線框體(晶粒焊塾、配線基板) 52'53黏晶材料 55導線(外部連接端子、封裝接腳) 55-1電源用焊墊(電源/重置用焊墊) φ 57A1主截片 61、62、63、65 焊接線 70焊墊用配線層 71金屬層間膜 72、73接觸孔 74純化層 ' 80記憶單元 81 P型基板 82源極(N區間) 83汲極(N區間) • 85浮動閘極 87控制閘極 100第2半導體積體電路基板(第2微控制器基板) 110第2光罩式唯讀記憶體(MASKEDROM) 120其他積體電路 130第2内部匯流排 141内部位址用焊墊區間 • 142内部資料用焊墊區間 200第2半導體積體電路裝置(第2微控制器基板) VPP電源供應端子 42 1360221 RES#重置端子(重置輸出端子、重置輸入端子) VPP/RES# 電源供應/重置端子
43

Claims (1)

1360221 炉[mg
十、申請專利範圍: I正 1.-種半導_體電路裝置,係搭配有: 置’卜個配線基板上可藉由比既定位準高 準之第2·· 導1^體魏基L由該既定位 罘/¾壓來動作,其特徵在於: 败第1端子; 導體積體電路基=積與 =提^該半導體積體電路基板上之第 時,作體裝置具有於該第1電壓施加到第1端子 用緩衝^,、^?厂屋轉換為第2電廢之電壓轉換電路之耐高壓 壓輸出。 成·而由5亥耐祕用緩衝器將該第2電 H請專利範圍第1項所述之半導體積體電路誓置,她 發性記憶體裝置係層積於該料體積體電路^^中该非揮 3.如申請專利 4. 如申請專利細第旧所述之轉體積 基板具有複數外利出導線之導線框體者。、’,、中該配線 5. 如山,專利範圍第1項所述之半導體積體電路f心心 端子和該第3端子係藉由線焊接技術來電氣其中錄 導體積體電 6. 一種搭配有由申請專利範圍第1至5項任1項所述之半 44 1360221 路裝置所構成之電子裝置者。
45
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