JP2005039134A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一つの半導体チップ(ICチップ)上に異なる電源電圧で動作する一つ又は複数のICチップを搭載したCOC(チップ・オン・チップ)構成の半導体集積回路装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a COC (chip on chip) configuration in which one or a plurality of IC chips operating at different power supply voltages are mounted on one semiconductor chip (IC chip).
COC構成の半導体集積回路装置は、図1に概略構成を示すように、ベースとなる一つのICチップ(ベースチップ)LSI1上に一つ又は複数のICチップ(オンチップ)LSI2をプリップ実装により搭載して一体化するとともに、両チップの信号線、電源線を相互に接続し、ベースチップに設けられた信号パッド、電源パッドを介してベースチップ及びオンチップに信号、電源を接続する構成がとられている。この種のCOC半導体集積回路装置としては、例えば特許文献1に記載のものがある。このCOCにおいて、ベースチップとオンチップとが異なる電源電圧で動作するICチップとして構成されている場合には、いずれか一方のICチップの一部に他方のICチップで用いられる電圧で動作する回路部を形成することがある。例えば、5Vで動作するオンチップから出力される電圧信号を3Vで動作するベースチップの動作電圧の電圧信号としてベースチップの信号パッドから出力させる場合には、ベースチップの一部に5V信号を3V信号に変換するためのレベルシフト回路を構成する必要がある。このレベルシフト回路ではベースチップの電圧3Vと、オンチップの電圧5Vを供給する必要があり、これら3V,5Vの電源配線をベースチップに配設する必要がある。
例えば、図11に示す例では、ベースチップLSI1Aのほぼ中央領域のそれぞれ島状の3箇所にレベルシフト回路105を配置した構成例を示している。ベースチップLSI1Aは周辺に信号パッド及び電源パッド等の外部接続用パッド101が配列され、その内側にIOセル(入出力セル)102や電源セル103が配列され、さらに内側にVDD1(3V),VDD2(5V),GND(0V)の各周回配線SVDD1,SVDD2,SGND が配設されている。3つの各レベルシフト回路105については、各レベルシフト回路105を周回するVDD1,VDD2,GNDの各電源リングRVDD1,RVDD2,RGND が配設されている。これらレベルシフト回路105を囲む電源リングRVDD1,RVDD2,RGND のうち、電源リングRVDD1,RGND は前記周回配線SVDD1,SGND にそれぞれ個別に接続された電源配線YVDD1,YGND によって電気接続されている。一方、ベースチップLSI1Aの本来の電源電圧ではない電源リングRVDD2については太幅の接続配線XVVD2, YVDD2によって周回配線SVDD2に電気接続されている。
For example, the example shown in FIG. 11 shows a configuration example in which
そして、ベースチップLSI1Aにおいてそれぞれ島状に配設されている複数のレベルシフト回路105内の各部は各電源リングRVDD1,RVDD2,RGND に電気接続されて各電圧が供給され、所定の動作を行うようになっている。また、レベルシフト回路105は信号用COCパッドPS を介して直上に搭載されるオンチップ(図1のLSI2)に電気接続されている。なお、電源配線YDD2 ,YGND 上にはVDD2用COCパッドP2 とGND用COCパッドPG が配設されており、これらのCOCパッドP2 ,PG を介してベースチップLSI1A上に搭載されるオンチップLSI2に電気接続され、当該オンチップLSI2への電源電圧が供給されるようになっている。
Each part in the plurality of
ここで、レベルシフト回路105の異なる例として図12に示す構成のものもある。この場合には、レベルシフト回路105は複数のレベルシフト回路セルCELLで構成されており、レベルシフト回路105を囲む電源リングRVDD1,RVDD2,RGND のうち、電源リングRVDD1,RGND は前記周回配線SVDD1,SGND にそれぞれ個別に接続された電源配線YVDD1,YGND やXVDD1,XGND によって電気接続されている。一方、ベースチップLSI1Aの本来の電源電圧ではない電源リングRVDD2については太幅の接続配線XVDD2によって周回配線SVDD2に電気接続されている。また、この例では信号用COCパッドPS は各電源配線YVDD1,YGND やXVDD1,XGND のピッチ間に配設されており、直上に搭載されるオンチップに電気接続されている。
Here, as a different example of the
このようにベースチップLSI1Aの本来の電源電圧ではないVDD2をベースチップLSI1Aに設けたレベルシフト回路105に供給するために、従来ではレベルシフト回路105の周囲に各電源電圧VDD1,VDD2,GNDの各電源リングRVDD1,RVDD2,RGND を配設しなければならず、また電源リングRVDD2に接続している接続配線YVVD2,XVDD2の配線幅はレベルシフト回路105に要求される電気容量に対応して太く形成しなければならない。そのため、これら電源リングと接続配線を含めた電源配線がベースチップLSI1Aに占める面積の割合が無視できないほど大きく、半導体集積回路装置における各種回路素子の高集積化の障害になっている。特に、レベルシフト回路がベースチップの複数箇所に、しかも互いに離れた位置に配設されている場合には、各レベルシフト回路のそれぞれに電源リングや接続配線が必要であり、電源配線が占める面積が極めて大きなものとなる。
Thus, in order to supply VDD2 which is not the original power supply voltage of the base chip LSI 1A to the
この場合、複数のレベルシフト回路を1箇所にまとめることで電源リングや接続配線の面積割合を低減することが考えられるが、これではベースチップにおける回路レイアウト設計の自由度が抑制されるとともに、レベルシフト回路に接続されるオンチップにおける回路レイアウト設計の自由度も抑制されることになり、ICチップの設計が困難なものになるという問題が生じてしまう。また、このような問題はベースチップにおけるレベルシフト回路に限られるものではなく、ICチップで用いられる本来の電圧とは異なる電圧で動作する回路部を当該ICチップの一部に配設する場合には同様に生じるものである。したがって、図11の例で言えば、5Vで動作するオンチップに3Vで動作する回路部を配設する場合においても、オンチップにおける電源配線の面積割合が大きくなり、半導体集積回路装置の高集積化の障害になることは同様である。 In this case, it is conceivable to reduce the area ratio of the power supply ring and the connection wiring by combining a plurality of level shift circuits in one place, but this suppresses the degree of freedom in circuit layout design in the base chip, and level The degree of freedom in designing the circuit layout in the on-chip connected to the shift circuit is also suppressed, resulting in a problem that it becomes difficult to design the IC chip. In addition, such a problem is not limited to the level shift circuit in the base chip, but when a circuit unit that operates at a voltage different from the original voltage used in the IC chip is provided in a part of the IC chip. Is similarly generated. Therefore, in the example of FIG. 11, even when a circuit portion that operates at 3 V is disposed on an on-chip that operates at 5 V, the area ratio of the power supply wiring in the on-chip increases, and the semiconductor integrated circuit device is highly integrated. It is the same that it becomes an obstacle of the conversion.
本発明の目的は、COC構成の半導体集積回路装置において、ICチップに異なる電圧で動作する回路部を配設する場合においても、回路レイアウト設計の自由度を高め、また電源配線の面積割合を低減して高集積化を実現することが容易な半導体集積回路装置を提供するものである。 An object of the present invention is to increase the degree of freedom of circuit layout design and reduce the area ratio of power supply wiring even when a circuit unit that operates at different voltages is disposed on an IC chip in a semiconductor integrated circuit device having a COC configuration. Thus, a semiconductor integrated circuit device that can easily achieve high integration is provided.
本発明は、第1の電源電圧で動作される第1のICチップと、第1のICチップ上に搭載され第1の電源電圧とは異なる第2の電源電圧で動作される第2のICチップとで構成され、第1のICチップに外部から第1及び第2の電源電圧が供給され、第1のICチップを介して第2のICチップに第2の電源電圧が供給されるチップ・オン・チップ構成の半導体集積回路装置において、第1又は第2のICチップの一方のICチップには他方のICチップを動作するための電源電圧を必要とする回路部が形成されており、他方のICチップには当該他方のICチップを動作するための電源電圧を回路部に供給するための電源配線を備えることを特徴とする。 The present invention provides a first IC chip that is operated with a first power supply voltage, and a second IC that is mounted on the first IC chip and is operated with a second power supply voltage different from the first power supply voltage. A chip in which the first and second power supply voltages are supplied from the outside to the first IC chip, and the second power supply voltage is supplied to the second IC chip via the first IC chip. In the on-chip semiconductor integrated circuit device, one of the first or second IC chips has a circuit portion that requires a power supply voltage for operating the other IC chip, The other IC chip is provided with a power supply wiring for supplying a power supply voltage for operating the other IC chip to the circuit portion.
本発明によれば、外部から第1のICチップに入力される第2の電源電圧は第1のICチップから第2のICチップの一部領域から供給されるが、供給された第2の電源電圧は第2のICチップに設けられた電源配線を通して第2のICチップの他の領域まで伝えられた後、この領域において第1のICチップに設けられた回路部に供給されるため、第1のICチップには第2の電源電圧の入力領域から回路部にまでわたって第2の電源電圧を供給するための電源配線が不要となり、第1のICチップにおいて電源配線が占める面積割合を低減することができ、第1のICチップでの高集積化が実現できる。あるいは、第2のICチップに設けられた回路に第1の電源電圧を供給するための電源配線が不要になり、第2のICチップでの高集積化が実現できる。これにより、本発明によれば、COC構成の半導体集積回路装置の高集積化が可能になる。 According to the present invention, the second power supply voltage input from the outside to the first IC chip is supplied from the first IC chip from a partial region of the second IC chip. After the power supply voltage is transmitted to the other area of the second IC chip through the power supply wiring provided in the second IC chip, it is supplied to the circuit portion provided in the first IC chip in this area. The first IC chip does not require a power supply wiring for supplying the second power supply voltage from the input region of the second power supply voltage to the circuit portion, and the area ratio occupied by the power supply wiring in the first IC chip Can be reduced, and high integration in the first IC chip can be realized. Alternatively, the power supply wiring for supplying the first power supply voltage to the circuit provided in the second IC chip becomes unnecessary, and high integration in the second IC chip can be realized. Thus, according to the present invention, it is possible to highly integrate a semiconductor integrated circuit device having a COC configuration.
本発明においては、次の形態をとることが好ましい。
(1)第1のICチップには第2の電源電圧を必要とする回路部が形成されており、第2のICチップには第2の電源電圧を回路部に供給するための電源配線を備える。
(2)第2のICチップには第1の電源電圧を必要とする回路部が形成されており、第1のICチップには第1の電源電圧を回路部に供給するための電源配線を備える。
(3)第1のICチップには第1の電源電圧及び第2の電源電圧を必要とする回路部が形成されており、第2のICチップには第2の電源電圧を回路部に供給するための電源配線を備える。
(4)第2のICチップには第1の電源電圧及び第2の電源電圧を必要とする回路部が形成されており、第1のICチップには第1の電源電圧を回路部に供給するための電源配線を備える。
In the present invention, it is preferable to take the following form.
(1) A circuit portion that requires a second power supply voltage is formed in the first IC chip, and a power supply wiring for supplying the second power supply voltage to the circuit portion is formed in the second IC chip. Prepare.
(2) A circuit portion that requires the first power supply voltage is formed on the second IC chip, and power supply wiring for supplying the first power supply voltage to the circuit portion is formed on the first IC chip. Prepare.
(3) The first IC chip is provided with a circuit portion that requires the first power supply voltage and the second power supply voltage, and the second IC chip supplies the second power supply voltage to the circuit portion. Power supply wiring is provided.
(4) The second IC chip has a circuit portion that requires the first power supply voltage and the second power supply voltage. The first IC chip supplies the first power supply voltage to the circuit portion. Power supply wiring is provided.
ここで、本発明においては、第1のICチップと第2のICチップにはそれぞれ回路部が配設された領域に電源用パッドが形成され、第2のICチップを第1のICチップ上に搭載したときに両ICチップの各電源用パッドが互いに電気接続される構成とする。 Here, in the present invention, the first IC chip and the second IC chip are each provided with a power supply pad in an area where the circuit portion is disposed, and the second IC chip is placed on the first IC chip. The power supply pads of both IC chips are electrically connected to each other when mounted on.
また、本発明において、第2のICチップは1つ又は複数のICチップで構成され、複数の第2のICチップはそれぞれ同じ電源電圧で動作する構成とする。あるいは、第2のICチップは1つ又は複数のICチップで構成され、複数の第2のICチップはそれぞれ異なる電源電圧で動作する構成とする。 In the present invention, the second IC chip is composed of one or a plurality of IC chips, and each of the plurality of second IC chips operates with the same power supply voltage. Alternatively, the second IC chip is configured by one or a plurality of IC chips, and the plurality of second IC chips are operated by different power supply voltages.
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明の実施例1の外観斜視図、図2はその縦断面図である。矩形をしたベースチップLSI1と、このベースチップLSI1上に搭載されるオンチップLSI2とでCOC構成の半導体集積回路装置が構成されている。ここでベースチップLSI1は電源電圧VDD1(ここでは3V)で動作する回路素子を主体に構成されており、オンチップLSI2はこれとは異なる電源電圧VDD2(ここでは5V)で動作する回路素子を主体に構成されている。図3は前記ベースチップLSI1の表面の平面図であり、ベースチップLSI1は周辺部に多数の外部接続用パッド101が配列され、これら外部接続用パッド101の内側に沿ってIOセル102が周方向に配設される。前記IOセル102の一部には電源セル103が配設されている。また、これらIOセル102で囲まれるベースチップLSI1の中央領域には所要の回路構成の内部回路104が形成されている。ここで、前記内部回路104の一部領域内、特に同図に二点鎖線で示すオンチップLSI2が搭載される領域内には、同図に鎖線で示す7箇所に、ベースチップを動作させるための電源電圧VDD1と、ベースチップLSI1上に搭載されるオンチップLSI2を動作させるための電源電圧VDD2との両方の電圧が必要とされる回路部、ここではレベルシフト回路105が配設されている
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view of
また、前記内部回路104の領域のうち、前記オンチップLSI2が搭載される領域では、前記レベルシフト回路105と、前記レベルシフト回路105とは別の領域に区画された電源接続領域106のそれぞれに、ベースチップLSI1とオンチップLSI2との間で相互に電気接続を行うための多数個のCOCパッド107が配列されている。ここでは前記COCパッド107は、ベースチップLSI1とオンチップLSI2との間で相互に信号接続を行うための信号用COCパッドPSと、電圧VDD2の接続を行うためのVDD2用COCパッドP2 とが配設されている。また、前記電源接続領域105には、信号用COCパッドPS と、VDD2用COCパッドP2 と、GNDの接続を行うためのGND用パッドPG とが配設されている。
In the area of the
前記IOセル102と内部回路104とを接続する図には表れない信号配線が配設されるとともに、この信号配線の上層には同図に示されるように前記内部回路104、電源セル103、電源パッドとして用いられている外部接続用パッド101を相互に接続するための電源配線108が配設されている。前記電源パッドはVDD1用電源パッドPVDD1、VDD2用電源パッドPVDD2、GND用電源パッドPGND で構成されている。また、前記電源配線108は、前記IOセルの内側に沿って周回されたVDD1,VDD2,GND用の各周回電源配線SVDD1,SVDD2,SGND と、前記周回電源配線にそれぞれ接続されて前記内部回路104の領域上にY方向にのびるストライプ状に配列された多数本のVDD1用内部電源配線YVDD1と、VDD2用内部電源配線YVDD2と、GND用内部電源配線YGND とで構成されている。VDD1用電源パッドPVDD1は対応する電源セルを介してVDD1用周回電源配線SVDD1に接続され、VDD2用電源パッドPVDD2は対応する電源セルを介してVDD2用周回電源配線SVDD2に接続され、GND用電源パッドPGND は対応する電源セルを介してGND用周回電源配線SGND に接続されている。
A signal wiring that does not appear in the figure connecting the
前記各内部電源配線のうち、VDD1用内部電源配線YVDD1とGND用内部電源配線YGND は前記内部回路104の全領域にわたって配設され、それぞれベースチップLSI1に形成されている内部回路104内の各素子に電気接続が行われるように形成される。一方、VDD2用内部電源配線YVDD2は前記内部回路104の前記電源接続領域106においてのみVDD1用内部電源配線YVDD1とGND用内部電源配線YGND のピッチ間にこれらと平行に配設されている。そして、この電源接続領域106においては、前記したようにVDD2用内部電源配線YVDD2上に複数個のVDD2用COCパッドP2 が配列され、GND用内部電源配線YGND 上に複数のGND用COCパッドPG が配列されている。また、前記内部回路104のレベルシフト回路105では、前記信号用COCパッドPSとVDD2用COCパッドP2 はそれぞれVDD1用内部電源配線YVDD1とGND用内部電源配線YGND とは電気的に絶縁されるようにこれら内部電源配線の間隙に配置されている。
Among the internal power supply lines, the VDD1 internal power supply line YVDD1 and the GND internal power supply line YGND are arranged over the entire area of the
図4は図3に示した7個のレベルシフト回路105のうち、実線で囲んだレベルシフト回路の拡大詳細図である。レベルシフト回路105を構成している複数のレベルシフト回路セルCELLはそれぞれトランジスタ素子で構成されており、所望の配列に構成されている。各レベルシフト回路セルCELLはそれぞれビアホールVIA及び信号配線HSを介して前記信号用COCパッドPSに接続されている。一方、各レベルシフト回路105内にわたってX方向にのびるVDD1用下層配線XVDD1、VDD2用下層配線XVDD2、GND用下層配線XGND がY方向に平行に配列され、図には表れないコンタクトホールによって各レベルシフト回路セルに電気接続されている。そして、前記VDD1用下層配線XVDD1はビアホールVIAを介して前記VDD1用内部電源配線YVDD1に接続され、前記GND用下層配線XGND はビアホールVIAを介して前記GND用内部電源配線YGND に接続されている。一方、前記VDD2用下層配線XVDD2はビアホールVIAを介して前記VDD2用COCパッドP2に電気接続されている。
FIG. 4 is an enlarged detailed view of the level shift circuit surrounded by a solid line among the seven
図5は前記オンチップLSI2の下側を向けられた表面の平面図であり、前記ベースチップLSI1の表面に対向して電気接続が行われる表面を示している。前記オンチップLSI2には図には表れない各種の内部回路が形成されており、その表面にはこれらの内部回路に電気接続された信号用COCパッドPSS、VDD2用COCパッドP22、GND用COCパッドPGGがそれぞれ前記ベースチップLSI1の各COCパッドPS ,P2 ,PG に対応する領域に配設されている。また、これらCOCパッドのY方向の配列ピッチに等しいピッチでY方向に配列されてX方向にのびる複数本の電源配線が形成されている。これらの電源配線は例えばY方向に交互にGND用電源配線XXGND とVDD2用電源配線XXVDD2として構成されており、GND用電源配線XXGND によって同一Y座標上でX方向に離されているGND用COCパッドPGGが相互に電気接続され、同様にVDD2用電源配線XXVDD2によってY座標上でX方向に離されているVDD2用COCパッドP22が相互に電気接続されている。なお、信号用COCパッドPSSは各電源配線XXGND ,XXVDD2とは絶縁を保って各電源配線のピッチ間に配置されている。
FIG. 5 is a plan view of the surface of the on-chip LSI 2 facing downward, and shows the surface on which electrical connection is made opposite to the surface of the
そして、図2に示したように、前記ベースチップLSI1の表面上にオンチップLSI2が上下を逆向きにした表面を下側に向けた状態で載置され、オンチップLSI2の各COCパッドPSS,PGG,P22に形成された金属ボール109によってベースチップLSI1の対応するCOCパッドPS ,PG ,P2 に接続され、さらに両チップ間に封止用の樹脂110を充填することによってCOC構成の半導体集積回路装置が構成される。なお、このように構成された半導体集積回路装置は、図示は省略するが、例えばベースチップLSI1の裏面においてリードフレームにマウントされ、ベースチップLSI1の周辺の各信号パッドや電源パッド等の外部接続用パッド101をリードフレームの内部リードに接続するためのワイヤボンディングが行われる。さらには、封止用樹脂あるいはセラミック等によって全体を封止してパッケージを構成するが、ここではその説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the on-chip LSI 2 is placed on the surface of the
この半導体集積回路装置では、模式的な回路構成を示す図6を参照して動作を説明する。なお、図6において一点鎖線は信号線、実線は電源線を示している。ベースチップLSI1の電源パッド、すなわちVDD1用電源パッドPVDD1、VDD2用電源パッドPVDD2、GND用電源パッドPGND にそれぞれボンディングワイヤ等を介して外部からVDD1,VDD2,GNDの各電源が供給される。また、ベースチップLSI1の信号パッドとしての外部接続用パッド101に各種信号が供給される。そして、VDD1用電源パッドPVDD1及びGND用電源パッドPGND に供給されたVDD1,GNDはVDD1用周回電源配線SVDD1、GND用周回電源配線SGND 及びVDD1用内部電源配線YVDD1、GND用内部電源配線YGND を介して内部回路104の領域まで供給され、これらの電源配線からさらにVDD1用下層配線XVDD1、GND用下層配線XGND に供給され、内部回路104の各素子回路111に供給される。これはレベルシフト回路105を構成しているレベルシフト回路セルCELLについても各電源が供給されることは同じである。
The operation of this semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIG. 6 showing a schematic circuit configuration. In FIG. 6, the alternate long and short dash line indicates a signal line, and the solid line indicates a power supply line. The power of VDD1, VDD2, and GND is supplied from the outside to the power pads of the base chip LSI1, that is, the power pads PVDD1, VDD2 and PGND2, and the GND power pad PGND for VDD1, respectively, via bonding wires. Various signals are supplied to the
一方、ベースチップLSI2のVDD2用電源パッドPVDD2に供給されたVDD2は、VDD2用周回電源配線SVDD2から電源接続領域106のVDD2用内部電源配線YVDD2に伝えられる。そして、この電源接続領域106では、VDD2用内部電源配線YVDD2上のVDD2用COCパッドP2 と、GND用内部電源配線YGND 上のGND用COCパッドPG がそれぞれベースチップLSI1上に搭載されたオンチップLSI2のVDD2用COCパッドP22とGND用COCパッドPGGにそれぞれ金属ボール109を介して電気接続されているため、VDD2とGNDはそれぞれVDD2用電源配線XXVDD2とGND用電源配線XXGND によってオンチップLSI2の各素子回路112に供給され、供給されたVDD2とGNDによってオンチップLSI2に形成されている各素子回路112が動作されることになる。
On the other hand, VDD2 supplied to the VDD2 power supply pad PVDD2 of the base chip LSI2 is transmitted from the VDD2 peripheral power supply wiring SVDD2 to the VDD2 internal power supply wiring YVDD2 in the power
さらに、これらのオンチップLSI2の各部に供給されたVDD2とGNDのうち、VDD2はVDD2用電源配線XXVDD2によってVDD2用COCパッドP22にまで供給される。このVDD2用COCパッドP22は、ベースチップLSI1のレベルシフト回路105に設けられているVDD2用COCパッドP2 に対して金属ボール108を介して電気接続されているため、VDD2はこれらのパッドP22,P2 を介してレベルシフト回路105の下層配線XVDD2に供給され、さらにレベルシフト回路CELLセルに供給されることになる。これにより、レベルシフト回路105はベースチップLSI1から供給されるVDD1と共にオンチップLSI2を経由して供給されたVDD2を加えて、VDD1とVDD2の2電源で所定の動作を行うことが可能になる。
Further, of VDD2 and GND supplied to each part of these on-chip LSIs 2, VDD2 is supplied to the VDD2 COC pad P22 by the VDD2 power supply wiring XXVDD2. Since the VDD2 COC pad P22 is electrically connected to the VDD2 COC pad P2 provided in the
また、同時にオンチップLSI2の信号用COCパッドPSSとベースチップLSI1のレベルシフト回路105の信号用COCパッドPS とが接続されているため、オンチップLSI2の所定の素子回路112から出力されるVDD2レベルの信号はこれらの信号用COCパッドPS ,PSSを介してレベルシフト回路105に入力され、ここでVDD1レベルの信号にレベルシフトされ、ベースチップLSI1の外部接続用パッド101のうち信号用パッドPSIG から外部に出力されることになる。逆に、ベースチップLSI1の信号用パッドPSIG からベースチップLSI1の素子回路111に入力されて所定の処理が行われたVDD1レベルの信号がレベルシフト回路105においてVDD2レベルの信号にレベルシフトされ、信号用COCパッドPS を介してオンチップLSI2の素子回路112に出力されるように構成することも可能である。
At the same time, since the signal COC pad PSS of the on-chip LSI 2 and the signal COC pad PS of the
このように、実施例1の半導体集積回路装置では、外部からベースチップLSI1の電源パッドPVDD2に入力されるVDD2は、ベースチップLSI1から一旦オンチップLSI2に供給され、オンチップLSI2の電源配線を通してオンチップLSI2の他の領域まで伝えられた後、その領域においてCOCパッドP2 ,P22を介してオンチップLSI2からベースチップLSI1のレベルシフト回路105に供給される。したがって、ベースチップLSI1に設けられているレベルシフト回路105にVDD2を給電するための電源配線、例えば図11に示したような電源リングをベースチップに配設する必要がなくなり、ベースチップにおいて電源配線が占める面積割合を低減することができる。特に、本実施形態のようにベースチップLSI1の複数箇所にそれぞれ離れてレベルシフト回路105を構成するような場合に、各レベルシフト回路105にそれぞれ電源リングを設けていた従来構成に比較して電源配線の面積割合を格段に低減することが可能になる。これにより、ベースチップの高集積化、ないしはCOC構成の半導体集積回路装置の高集積化が実現できることになる。
As described above, in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment, VDD2 input from the outside to the power supply pad PVDD2 of the base chip LSI1 is once supplied from the base chip LSI1 to the onchip LSI2 and is turned on through the power supply wiring of the onchip LSI2. After being transmitted to the other area of the chip LSI 2, it is supplied from the on-chip LSI 2 to the
また、この半導体集積回路装置では、ベースチップLSI1の任意の位置にレベルシフト回路105を配置した場合でも、当該レベルシフト回路105に対してオンチップLSI2を介してVDD2を供給することが容易であるため、ベースチップLSI1における回路レイアウト設計の自由度が高められるとともに、ベースチップLSI1におけるVDD1,GND等の電源配線の長さを最小にすることも容易になり、さらなる高集積化を図るとともに半導体集積回路装置の動作の高速化を図る上でも有利なものとなる。
Further, in this semiconductor integrated circuit device, even when the
実施例1はVDD1で動作するベースチップLSI1の一部にVDD2を必要とするレベルシフト回路105を構成したCOC構成の半導体集積回路装置の例を示したが、逆にVDD2で動作するオンチップLSI2の一部にベースチップLSI1の素子回路と同じVDD1を必要とするレベルシフト回路を構成するCOC構成の半導体集積回路装置に本発明を適用することも可能である。図7はこのような場合の実施例2の模式的な構成図であり、実施例1と同様にベースチップLSI1には電源パッドPVDD1,PVDD2を介してVDD1,VDD2及びGNDが外部から供給される。また、ベースチップLSI1はVDD1で動作される素子回路111が形成されている。一方、ベースチップLSI1上に搭載されているオンチップLSI2はVDD2で動作される素子回路112とともに、その一部にVDD1を必要とするレベルシフト回路105が配設されている。
In the first embodiment, an example of a semiconductor integrated circuit device having a COC configuration in which the
このような構成において、ベースチップLSI1にはVDD1用電源パッドPVDD1につながるVDD1用内部電源配線XVDD1をオンチップLSI2のレベルシフト回路105に対応する領域まで延長し、このVDD1用内部電源配線XVDD1上にVDD1用COCパッドP1 を形成する。また、オンチップLSI2には前記レベルシフト回路105の領域にVDD1用COCパッドP1 に対向されるVDD1用COCパッドP11を形成し、オンチップLSI2をベースチップLSI1上に搭載したときに両VDD1用COCパッドP1 ,P11が金属ボール109を介して相互に電気接続されるように構成する。なお、オンチップLSI2には実施例1と同様にVDD2用電源パッドPVDD2を介してベースチップLSI1に供給されたVDD2がオンチップLSI2の素子回路112に供給されており、その一部はレベルシフト回路105にも供給されていることは言うまでもない。
In such a configuration, the VDD1 internal power supply wiring XVDD1 connected to the VDD1 power supply pad PVDD1 is extended to the region corresponding to the
この実施例2によれば、オンチップLSI2のレベルシフト回路105には、オンチップLSI2の動作電圧であるVDD2とGNDが供給される一方で、VDD1用COCパッドP1 を介してベースチップLSI1から直接的にVDD1が供給されることになり、レベルシフト回路105が動作されることになる。したがって、オンチップLSI2のレベルシフト回路105にVDD1を給電するための電源配線をオンチップLSI2に配設する必要がなくなり、オンチップLSI2において電源配線が占める面積割合を低減することができる。これにより、オンチップLSI2の高集積化、ないしはCOC構成の半導体集積回路装置の高集積化が実現できることになる。
According to the second embodiment, the
また、本発明はVDD1で動作する素子回路で構成されるベースチップの一部にVDD2のみで動作する素子回路が設けられた場合についても、あるいはこれとは逆にVDD2で動作する素子回路で構成されるオンチップの一部にVDD1のみで動作する素子回路が設けられたCOC構成の半導体集積回路装置についても適用することが可能である。例えば、図8は前者の構成例を示す実施例3としての模式図である。ベースチップLSI1には第1の実施形態と同様にVDD1とVDD2で動作する素子回路としてシフトレジスタ回路105が形成されるとともに、ベースチップLSI1のVDD1で動作する素子回路111とは異なるVDD2で動作するVDD2用素子回路113が形成されている。そして、このVDD2用素子回路112が形成されている領域のベースチップLSI1とオンチップLSI2にはそれそれシフトレジスタ回路105と同様にVDD2用COCパッドP2 が形成されており、ベースチップLSI1上にオンチップLSI2を搭載したときに両VDD2用COCパッドP2 ,P22が互いに電気接続されるようになっている。
The present invention also includes a case in which an element circuit that operates only with VDD2 is provided in a part of a base chip that is configured with an element circuit that operates with VDD1, or conversely, an element circuit that operates with VDD2 The present invention can also be applied to a COC-structured semiconductor integrated circuit device in which an element circuit that operates only with VDD1 is provided in a part of the on-chip. For example, FIG. 8 is a schematic diagram as Example 3 showing the former configuration example. As in the first embodiment, a
本実施例3の半導体集積回路装置では、外部からベースチップLSI1にVDD1,VDD2が供給されると、レベルシフト回路105は実施例1と同様にVDD1が供給されるとともに、VDD2用COCパッドP2 ,P22を介してオンチップLSI2からVDD2が供給され、両電圧VDD1,VDD2によって動作される。また、VDD2用素子回路113は同様にオンチップLSI2から供給されるVDD2のみによって動作される。これにより、ベースチップLSI1にはレベルシフト回路105とVDD2用素子回路113にそれぞれVDD2を給電するための電源配線を配設する必要がなくなり、ベースチップLSI1において電源配線が占める面積割合を低減することができ、ベースチップLSI1の高集積化、ないしはCOC構成の半導体集積回路装置の高集積化が実現できることになる。
In the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment, when VDD1 and VDD2 are supplied from the outside to the base chip LSI1, VDD1 is supplied to the
また、前記各実施例はベースチップ上に一つのオンチップを搭載した例を示しているが、2つ以上のオンチップを搭載した場合でも本発明が適用できることは言うまでもない。例えば、図9はベースチップLSI1上に2つのオンチップLSI21,LSI22を搭載したCOC構成の実施例4の半導体集積回路装置の模式図であり、2つのオンチップLSI21,LSI22のそれぞれに対応する領域のベースチップLSI1にレベルシフト回路105a,105bを配設し、これらのレベルシフト回路105a,105bに対して2つのオンチップLSI21,LSI22をそれぞれ実施例1のオンチップと同様な構成とすることで、各レベルシフト回路105a,105bに対してそれぞれ別のオンチップLSI21,LSI22を介してVDD2を供給することが可能になる。このように構成した場合でも、ベースチップLSI1における電源配線の面積割合を低減して半導体集積回路装置の高集積化が実現できることは詳細に説明するまでもない。
Further, each of the above embodiments shows an example in which one on-chip is mounted on the base chip, but it goes without saying that the present invention can be applied even when two or more on-chips are mounted. For example, FIG. 9 is a schematic diagram of a semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment having a COC configuration in which two on-chip LSIs 21 and 22 are mounted on the
以上の説明はVDD1とVDD2の2つの異なる電源電圧で動作される半導体集積回路装置に本発明を適用した例であるが、3つ以上の異なる電源電圧で動作される半導体集積回路装置に本発明を適用することも可能である。図10はVDD1,VDD2,VDD3の3つの異なる電源電圧で動作される実施例5の半導体集積回路装置の構成例を示す模式的な平面図である。ここでは、ベースチップLSI1は電源電圧VDD1で動作され、このベースチップLSI1上に異なる電源電圧VDD2で動作するVDD2オンチップLSI2と、さらに異なる電源電圧VDD3で動作するVDD3オンチップLSI3をそれぞれ搭載してCOC構成の半導体集積回路装置を構成した例を示している。そして、ここではVDD2オンチップLSI21の直下の領域のベースチップLSI1にVDD2を必要とする第1の素子回路114が配設され、VDD3オンチップLSI3の直下の領域のベースチップにVDD3を必要とする第2の素子回路115が配設された場合に、第1の素子回路114にはVDD2オンチップLSI2を介してVDD2を供給し、第2の素子回路115にはVDD3オンチップLSI3を介してVDD3を供給するようにする。なお、VDD2オンチップLSI2及びVDD3オンチップLSI3において第1,第2の素子回路114,115にVDD2,VDD3を供給する構成は前記各実施例と同様に各チップに設けられたCOCパッドを利用することは言うまでもない。
The above description is an example in which the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device that is operated with two different power supply voltages of VDD1 and VDD2, but the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device that is operated with three or more different power supply voltages. It is also possible to apply. FIG. 10 is a schematic plan view showing a configuration example of the semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment that is operated with three different power supply voltages VDD1, VDD2, and VDD3. Here, the base chip LSI1 is operated with the power supply voltage VDD1, and a VDD2 on-chip LSI2 operating with a different power supply voltage VDD2 and a VDD3 on-chip LSI3 operating with a different power supply voltage VDD3 are mounted on the base chip LSI1, respectively. 2 shows an example in which a semiconductor integrated circuit device having a COC configuration is configured. Here, the
この実施例によれば、3つの異なる電源電圧をベースチップLSI1に供給することで異なる電源電圧VDD2,VDD3で動作する各オンチップLSI2,LSI3を動作させることができるとともに、ベースチップLSI1に設けられたVDD2,VDD3を必要とする素子回路114,115を動作させることができ、その場合でもベースチップLSI1には第1,第2の素子回路114,115のそれぞれにVDD2,VDD3を供給するための電源配線を形成する必要がなく、電源配線の面積割合を低減し、高集積化が実現できる。
According to this embodiment, by supplying three different power supply voltages to the
以上の実施例の説明では、異なる2つの電源電圧VDD1とVDD2で動作する内部回路、或いは異なる2つの電源電圧VDD1とVDD3で動作する内部回路としてシフトレジスタ回路の例を示したが、これに限定されるものではなく、2つの異なる電源電圧で動作する回路であれば本発明を同様に適用することが可能である。 In the above description of the embodiment, an example of a shift register circuit is shown as an internal circuit that operates with two different power supply voltages VDD1 and VDD2, or an internal circuit that operates with two different power supply voltages VDD1 and VDD3. However, the present invention can be similarly applied to any circuit that operates with two different power supply voltages.
また、本発明は実施例3で説明したように、所定の電源電圧で動作される第1のICチップと、これとは異なる電源電圧で動作される第2のICチップとでCOC構成の半導体集積回路装置を構成する場合に、いずれか一方のICチップの回路の一部に他方のICチップの動作電圧で動作する回路を含むものであれば本発明を同様に適用することが可能である。 In addition, as described in the third embodiment, the present invention provides a semiconductor having a COC configuration of a first IC chip that is operated with a predetermined power supply voltage and a second IC chip that is operated with a power supply voltage different from the first IC chip. When configuring an integrated circuit device, the present invention can be similarly applied as long as a part of the circuit of one of the IC chips includes a circuit that operates at the operating voltage of the other IC chip. .
101 外部接続用パッド
102 IOセル
103 電源パッド
104 内部回路
105 レベルシフト回路
106 電源接続領域
107 COCパッド
108 電源配線
109 金属ボール
110 封止樹脂
111〜115 素子回路
PVDD1 VDD1用電源パッド
PVDD2 VDD2用電源パッド
PGND GND用電源パッド
PSIG 信号用パッド
P1 ,P11 VDD1用COCパッド
P2 ,P22 VDD2用COCパッド
PG ,PGG GND用COCパッド
PS ,PSS 信号用COCパッド
SVDD1 VDD1用周回電源配線
SVDD2 VDD2用周回電源配線
SGND GND用周回電源配線
YVDD1 VDD1用内部電源配線
YVDD2 VDD2用内部電源配線
YGND GND用内部電源配線
XVDD1 VDD1用下層配線
XVDD2 VDD2用下層配線
XGND GND用下層配線
XXGND GND用電源配線
XXVDD2 VDD2用電源配線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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