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JP4824228B2 - Semiconductor device - Google Patents

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JP4824228B2
JP4824228B2 JP2001272091A JP2001272091A JP4824228B2 JP 4824228 B2 JP4824228 B2 JP 4824228B2 JP 2001272091 A JP2001272091 A JP 2001272091A JP 2001272091 A JP2001272091 A JP 2001272091A JP 4824228 B2 JP4824228 B2 JP 4824228B2
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JP
Japan
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csp
rewiring
chip
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capacitor
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桂一 木村
正巳 高井
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップサイズパッケージ(CSP;Chip Size Package)を用いた半導体装置に係り、特にCSP内における再配線を利用することにより回路設計の柔軟性を高めることが可能な半導体装置に関する。本発明は、特にCSPに実装されたボルテージレギュレータの位相補償回路やCSPに実装されたその他の各種のアナログ回路に適用可能である。
【0002】
【従来の技術】
LSIチップのパッケージには多くの種類が知られているが、近年、パッケージのより一層の小型化を図るために、チップとほぼ同サイズのパッケージ、すなわちチップサイズパッケージ(CSP;Chip Size Package)が開発されている。
【0003】
図11は、従来の各種CSPの製造工程を示す図であり、同図(a)はリードフレームパッケージの製造工程、同図(b)はFBGA(Fine-pitch Ball Grid Array)の製造工程、同図(c)はウェハーレベルCSPの製造工程を示している。
【0004】
図11(a)のリードフレームパッケージと図11(b)のFBGAは、基本的に従来と同じ工程(チップに切断A1、ダイボンディングA2、ワイヤボンディングA3、封止A4、リード形成A5/リード表面処理固片化A6または電子処理固片化A7)、すなわち前処理を終わったウェハーから個々のチップをダイシングにより切り出して、それをパッケージに組み立てるものであるが、本発明に係るウェハーレベルCSPは、図11(c)に示すように、前処理の終わったウェハーに直接パッケージ処理(Pi膜形成A11、再配線処理A12、ポスト形成A13、封止A14、研削端子処理A15)を行い、その後で個々のチップに切り分ける(ダイシングA16)ものである。
【0005】
図12は、ウェハーレベルCSP技術を用いて作製したチップの詳細断面を示す図である。同図において、B1はICチップ(シリコンチップ)、B2はICチップB1のパッド上に設けられたアルミ電極、B3はバリアメタル層、B4はバリアメタル層B3上に設けられた再配線層(銅Cu)、B5は銅で形成されたポスト、B6は銅のポスト上に載せられたハンダバンプ(ハンダボール)、B7はパッシベーション膜、B8はモールド(エポキシなどの封止樹脂)である。
【0006】
以上が従来のウェハーレベルCSPの構成の説明であるが、従来のウェハーレベルCSPでは、ICのパッドおよびその上に設けられたアルミ電極B2と銅ポストB4およびハンダバンプ(ハンダボール)B6とは、できるだけ抵抗の小さい再配線B4により1対1の関係で接続されるのが前提とされていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ICのパッドおよびその上に設けられたアルミ電極B2と銅ポストB4およびハンダバンプ(ハンダボール)B6とを抵抗のできるだけ小さい再配線層により1対1で接続することを前提にした場合は、CSP自体の仕様や性能はICチップの構造によって制限されるという問題がある。
【0008】
本発明の目的は、上記問題を解消し、ICチップが本来有する仕様や性能を拡張することが可能で柔軟性を有する半導体装置(請求項1,2)、特に発振の抑止が容易なボルテージレギュレータ回路を含む半導体装置(請求項3,4)を提供することにある。
【0009】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を採用した。すなわち、請求項1記載の発明は、チップ上に再配線層が形成されるCSPを備える半導体装置であって、チップ上の一つのボンディングパッドとCSPの複数の端子との間をCSP内の、互いに経路が異なり、少なくとも一つの経路が所望の抵抗値を有する再配線により接続したことを特徴とし、請求項2記載の発明は、再配線の所望の抵抗値は、再配線層の幅、長さ、材質の少なくとも一つを変えてレイアウトすることにより得ることを特徴としている。
【0010】
また、請求項記載の発明は、上記チップとしてボルテージレギュレータ回路を含むチップを用い、再配線のうち、抵抗値が低い再配線が接続されている端子に出力負荷を接続し、抵抗値が高い再配線が接続されている端子に位相補償用のコンデンサを接続することを特徴とし、請求項記載の発明は、位相補償用のコンデンサに接続された再配線の抵抗値を10mΩ〜10Ωにしたことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
図1は、本発明の第1の実施例を説明するための図であり、ICチップのボンディングパッドと複数のハンダバンプ(CSPの出力端子)を再配線層を介して接続した例を示している。
【0012】
同図(a)(b)は、ICチップの一つのボンディングパッド1とCSPの出力端子である2つのハンダバンプ2,3を再配線層4a,4bによって接続した構成例およびその等価回路図であり、同図(c)(d)は、ICチップの一つのボンディングパッド11とCSPの出力端子である3つのハンダバンプ12〜14を再配線層15a〜15cによって接続した構成例およびその等価回路図である。同様にして一つのボンディングパッドと4つ以上のハンダバンプを再配線層によって接続する構成も可能であることはいうまでもない。
【0013】
この構成を採用することにより、所望の位置に複数のハンダバンプを設け、それらのハンダバンプと任意のボンディングパッドを再配線層で接続することにより、任意のボンディングパッドの信号を所望の位置に設けた複数のハンダバンプから取り出すことが可能となり、CSPの適用範囲を大幅に広げることができる。
【0014】
(第2の実施例)
上記第1の実施例では、再配線層の抵抗を考慮しなかった(もしくは抵抗0を前提にした)が、第2の実施例は、任意のボンディングパッドとそれぞれのハンダバンプの間を接続する再配線層の抵抗を所定の抵抗値に設計するようにしたものである。
【0015】
図2は、第2の実施例を説明するための図であり、同図(a)は、図1(a)において一つのボンディングパッド1と2つのハンダバンプ2,3を接続した再配線4の抵抗値を、それぞれ、例えば抵抗値0、抵抗値r1にした場合の等価回路図であり、同図(b)は、図1(c)において一つのボンディングパッド11と3つのハンダバンプ12〜14を接続する再配線層15a〜15cの抵抗値を、それぞれ、例えば抵抗値0、抵抗値r2,r3にした場合の等価回路図である。それぞれの再配線層の抵抗値をいかなる値にするかは、対象とする回路がどのような回路かによって決める設計事項である。この構成を採用することにより、CSPの適用範囲を第1の実施例に比較してさらに広げることができる。
【0016】
(第3の実施例)
本発明は、一般的な各種アナログ回路や各種半導体装置に適用可能であるが、ここでは第3の実施例としてボルテージレギュレータに適用した例を説明する。
図3は、一般的なボルテージレギュレータの使用状態の回路図である。
同図においては、ボルテージレギュレータ20の外付け素子として、Vin−GND間、Vout−GND間に入力電圧および出力電圧を安定させるためのコンデンサ21を挿入している。Vout端子に接続されるコンデンサ21についてはコンデンサ自身の内部抵抗であるESR(Equivalent Series Resistance;等価直列抵抗)も記してある。
【0017】
図4は、一般的なボルテージレギュレータの内部の構成を示す図である。同図に示すように、一般的なボルテージレギュレータ30は、定電圧源31、差動増幅器32、出力トランジスタ33および抵抗34,35による負帰還回路によって構成されているため発振のおそれがある。
【0018】
すなわち、通常のボルテージレギュレータは、差動増幅器(2段で構成の場合あり)と出力トランジスタで計2〜3つのポール(ゲインが20dB下がる、位相が90度遅れる周波数)を持っているので、図5に示すような周波数特性になる。同図(a)は周波数−ゲインの関係、同図(b)は、周波数−位相遅れの関係を示す図である。従って位相が図5(b)に示すように180度以上遅れ、発振する可能性がある。そのため、位相補償を行って発振を抑止する必要がある。
【0019】
位相補償はボルテージレギュレータ20の内部回路でも行なっているが、出力端子に付けるコンデンサ21の容量とESRの抵抗で発生するゼロ(ポールの逆)も利用している。そのため、図3の状態ではゼロが1/(2π・Cout・ESR)[Hz]で現れるため、図6に示すように位相を進め図中のC点での位相の遅れが180度をこえないようにすることが可能となる。これにより発振を防止することが可能になる。
【0020】
ボルテージレギュレータ20に使われるコンデンサ21としては、タンタルコンデンサやセラミックコンデンサがある。これらのコンデンサのESR(Equivalent Series Resistance;等価直列抵抗)は、タンタルコンデンサが数Ω程度、セラミックコンデンサが数十mΩ程度である。
【0021】
タンタルコンデンサを使用する場合は、現在一般的に使われている容量値(数μF程度)では、ゼロのできる周波数がゲインが0dBになる周波数付近(位相は高周波になるほど遅れていくので必然と0dB付近が位相余裕がなくなる)にできることが多いため、位相補償が比較的容易である。
【0022】
しかしながら、セラミックコンデンサにおいて同じ容量値を使った場合、ESRがタンタルコンデンサより小さいため、ゼロが高周波側にできてしまい、位相補償の効果が薄れ、その結果位相補償が困難となる。逆に考えると、何らかの方法でセラミックコンデンサのESRを補ってタンタルコンデンサのように大きくできれば位相補償が容易になることになる。
【0023】
そこで、ボルテージレギュレータを第1の実施例や第2の実施例で説明した如きCSPに実装するようにすれば、CSP内の再配線の配線抵抗を利用してセラミックコンデンサのESRを補うことができ、ボルテージレギュレータの位相補償を容易に行うことが可能となる。
【0024】
以下、ボルテージレギュレータをCSPに実装する例を具体的に説明する。
図11を用いて先に説明したように、CSPは、ICチップB1のパッシベーション膜B7の上に保護膜を積層し、その上にボンディングパッド部のアルミ電極B2からCSPの出力端子となるハンダバンプの下に形成される銅ポストB5までの間を銅を使用した再配線を施した後、封止樹脂B8で封止を行い、その上にハンダバンプ(ハンダボール)をのせた形状となっている。
【0025】
前述したように、セラミックコンデンサの位相補償を容易にするにはESRを補う必要があるが、そのためには出力端子に小さい値であるが抵抗を追加しなければならない。しかし、抵抗を追加すると負荷電流を流した場合にこの追加した抵抗によって電圧降下を起こして特性が劣化することになり、好ましくない。
【0026】
しかし、図2(a)で説明したように、ICチップの一つのボンディングパッドと2つのハンダバンプ(出力端子)をそれぞれ互いに経路が異なる再配線層を用いて接続することにより上記問題を解決することができる。
【0027】
すなわち、図7に示すように、出力負荷47を接続する端子(ハンダバンプ)42と容量(コンデンサ)45を接続する端子(ハンダバンプ)43を別々に設けて、出力負荷47を接続する端子42とICチップのボンディングパッド41との間になるべく配線抵抗がつかないようにするとともに、コンデンサ45を接続する端子43とICチップのボンディングパッド41との間にはESR46を補うための配線抵抗Rout(数百mΩ程度)44が形成されるようにわざと配線長を長くしたり配線の幅を細くなるように銅の再配線層をレイアウトをする。これにより、電流を流した時の電圧降下を防ぎながらESR46の抵抗値を補うことができ、その結果位相補償を容易に行なうことが可能となる。
【0028】
またこの場合、CSPであるため端子数を増やすことによって実装面積が増えることもない。さらにコンデンサ接続用のピンを、再配線層の抵抗値を変えて複数個取り出すことによって使用するコンデンサに対し最適な値のESRを付加した状態で使用することも可能になる。上記の内容を実現した再配線パターンの断面図および上面図を、図8および図9に示す。
【0029】
ここで、図7の回路構成における再配線層によって形成される配線抵抗Rout44の値について検討する。
一般的に使用されている出力端子に接続するコンデンサの容量値は0.1μF〜10μF程度であることおよび出力端子を複数に分けるために出力端子に挿入する抵抗Routを大きくすることができるため、図7の回路構成の場合、ボルテージレギュレータの出力とコンデンサ間に追加する抵抗値Routは10mΩ〜10Ω程度の抵抗値にするのが適当と思われる。図10は、このときの抵抗値Routと回路の安定度の関係を示す図である。10Ω以上の抵抗値でも発振を止めることができるが、再配線層でそのような抵抗を作るのはスペースが多く必要になるため現実的でないので、本実施例では10mΩ〜10Ωの範囲にした。
【0030】
第3の実施例ではCSPにセラミックコンデンサ対応のボルテージレギュレータを実装した場合に、CSPで位相補償を行って発振を抑止するようにした例を示したが、ICチップ上の一つのボンディングパッドから再配線層を利用してCSPの複数のハンダバンプ(出力端子)に出力を取り出せるようにした本発明は、ボルテージレギュレータに限らず、様々な機能を有する各種アナログ回路を実装する場合にも適用できることはいうまでもない。
【0031】
なお、再配線の抵抗値は、再配線層の幅、長さ、材質の少なくとも一つを変えてレイアウトすることにより所望の値にすることが可能である。
【0032】
以上説明したように、本実施例によれば、CSPの製造工程内での回路設計で回路の特性を決めることが可能となるため、ウェハーレベルでの回路設計の自由度が増し、また満足な特性が得られなくてもウェハーレベルでの回路変更をせずに特性の改善が望める。
【0033】
さらに、CSPであるためパッケージサイズを大きくせずに端子数を増やせるため、出力端子を用途別に複数端子出すことが可能となり出力端子側に抵抗を追加することによる若干生ずる特性劣化のデメリットをなくすことが可能となる。また、配線抵抗を付加した端子が複数個あるため位相補償用として使用するコンデンサの種類の幅が広がる。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、ICチップが本来有する仕様や性能を拡張することが可能で柔軟性を有する半導体装置(請求項1,2)、特に発振の抑止が容易なボルテージレギュレータ回路を含む半導体装置(請求項3,4)を得ることができる。
【0035】
すなわち、チップサイズパッケージ(CSP)の製造工程内で決定できる回路定数(この項目では配線抵抗)を位相補償に利用しているので、ウェハーレベルでの回路変更せずにCSP側の修正で特性改善が可能となる(請求項1,2)。また、ウェハーレベルでの設計マージンが広がる(請求項1,2)。特にセラミックコンデンサ対応の発振しないボルテージレギュレータの開発が容易となる(請求項3,4)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための図である。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための図である。
【図3】一般的なボルテージレギュレータの使用状態の回路図である。
【図4】一般的なボルテージレギュレータの内部の構成を示す図である。
【図5】発振を引き起こすボルテージレギュレータの周波数特性を示す図である。
【図6】発振を引き起こさないようにしたボルテージレギュレータの周波数特性を示す図である。
【図7】本発明の第3の実施例(ボルテージレギュレータ)を説明するための図である。
【図8】図7の再配線パターンの断面図である。および上面図を、
【図9】図7の再配線パターンの上面図である。
【図10】図7の構成における抵抗Routの値と回路の安定度の関係を示す図である。
【図11】従来の各種CSPの製造工程を示す図である。
【図12】ウェハーレベルCSP技術を用いて作製したチップの詳細断面を示す図である。
【符号の説明】
1,11,41:ICチップのボンデングパッド、
2,3,12,13,14,42,43:ハンダバンプ(チップサイズパッケージ(CSP;Chip Size Package)の端子)、
4a,4b,15a、15b,15c:再配線層(または再配線)、
20,30,40:ボルテージレギュレータ、
45:コンデンサ、
46:ESR(Equivalent Series Resistance;等価直列抵抗)、
47:出力負荷。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device using a chip size package (CSP), and more particularly to a semiconductor device capable of increasing the flexibility of circuit design by utilizing rewiring in the CSP. The present invention is particularly applicable to a phase compensation circuit for a voltage regulator mounted on a CSP and other various analog circuits mounted on a CSP.
[0002]
[Prior art]
Many types of LSI chip packages are known, but in recent years, in order to further reduce the size of the package, a package of almost the same size as the chip, that is, a chip size package (CSP) is known. Has been developed.
[0003]
11A and 11B are diagrams showing manufacturing processes of various conventional CSPs. FIG. 11A shows a manufacturing process of a lead frame package, FIG. 11B shows a manufacturing process of an FBGA (Fine-pitch Ball Grid Array), and FIG. FIG. 3C shows a manufacturing process of the wafer level CSP.
[0004]
The lead frame package of FIG. 11 (a) and the FBGA of FIG. 11 (b) are basically the same as the conventional processes (cutting chip A1, die bonding A2, wire bonding A3, sealing A4, lead formation A5 / lead surface). Process solidification A6 or electronic process solidification A7), that is, individual chips are cut out by dicing from a pre-processed wafer and assembled into a package. The wafer level CSP according to the present invention is As shown in FIG. 11C, package processing (Pi film formation A11, rewiring process A12, post formation A13, sealing A14, and grinding terminal process A15) is directly performed on the pre-processed wafer, and thereafter (Dicing A16).
[0005]
FIG. 12 is a diagram showing a detailed cross section of a chip manufactured using the wafer level CSP technology. In this figure, B1 is an IC chip (silicon chip), B2 is an aluminum electrode provided on the pad of the IC chip B1, B3 is a barrier metal layer, and B4 is a redistribution layer (copper copper) provided on the barrier metal layer B3. Cu) and B5 are posts made of copper, B6 is a solder bump (solder ball) placed on the copper post, B7 is a passivation film, and B8 is a mold (sealing resin such as epoxy).
[0006]
The above is the description of the configuration of the conventional wafer level CSP. In the conventional wafer level CSP, the IC pad and the aluminum electrode B2, the copper post B4, and the solder bump (solder ball) B6 provided on the IC pad are as much as possible. It was assumed that the rewiring B4 having a small resistance was connected in a one-to-one relationship.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when it is assumed that the IC pad and the aluminum electrode B2 provided on the IC pad and the copper post B4 and the solder bump (solder ball) B6 are connected one-to-one by a redistribution layer having the smallest possible resistance, There is a problem that the specifications and performance of the CSP itself are limited by the structure of the IC chip.
[0008]
An object of the present invention, the solve the problems, a semiconductor device having a possible flexibility to extend the specification and performance with IC chips originally (Claim 1, 2), particularly easy voltage regulator suppression of oscillation to provide a semiconductor device including a circuit (claims 3, 4).
[0009]
The present invention employs the following configuration in order to achieve the above object. That is, the invention according to claim 1 is a semiconductor device including a CSP in which a redistribution layer is formed on a chip, and a gap between one bonding pad on the chip and a plurality of terminals of the CSP is within the CSP . different paths from each other, and wherein at least one path is connected by rewiring with a desired resistance value, according to a second aspect of the invention, the desired resistance of the redistribution, the width of the rewiring layer, the length It is characterized by being obtained by changing the layout of at least one of the materials.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, a chip including a voltage regulator circuit is used as the chip, an output load is connected to a terminal to which a rewiring having a low resistance value is connected, and a resistance value is high. A capacitor for phase compensation is connected to a terminal to which the rewiring is connected, and the invention according to claim 4 sets the resistance value of the rewiring connected to the capacitor for phase compensation to 10 mΩ to 10Ω. It is characterized by that.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention, and shows an example in which bonding pads of an IC chip and a plurality of solder bumps (CSP output terminals) are connected via a rewiring layer. .
[0012]
FIGS. 4A and 4B are a configuration example in which one bonding pad 1 of an IC chip and two solder bumps 2 and 3 which are output terminals of a CSP are connected by rewiring layers 4a and 4b, and an equivalent circuit diagram thereof. (C) and (d) are a configuration example in which one bonding pad 11 of an IC chip and three solder bumps 12 to 14 which are output terminals of a CSP are connected by rewiring layers 15a to 15c and an equivalent circuit diagram thereof. is there. Similarly, it goes without saying that a configuration in which one bonding pad and four or more solder bumps are connected by a rewiring layer is also possible.
[0013]
By adopting this configuration, a plurality of solder bumps are provided at desired positions, and a plurality of solder bumps and arbitrary bonding pads are connected by a rewiring layer, so that signals of arbitrary bonding pads are provided at desired positions. Therefore, it is possible to take out from the solder bumps, and the application range of the CSP can be greatly expanded.
[0014]
(Second embodiment)
In the first embodiment, the resistance of the redistribution layer is not considered (or on the assumption that the resistance is 0). However, in the second embodiment, a reconnection between any bonding pad and each solder bump is performed. The resistance of the wiring layer is designed to have a predetermined resistance value.
[0015]
FIG. 2 is a diagram for explaining the second embodiment. FIG. 2A shows the rewiring 4 in which one bonding pad 1 and two solder bumps 2 and 3 are connected in FIG. For example, the resistance values are equivalent circuit diagrams in the case where the resistance value is set to 0 and the resistance value r1, respectively. FIG. 1B shows a bonding pad 11 and three solder bumps 12 to 14 in FIG. It is an equivalent circuit diagram when the resistance values of the redistribution layers 15a to 15c to be connected are set to, for example, a resistance value 0 and resistance values r2 and r3, respectively. The value of the resistance value of each redistribution layer is a design matter that is determined by what kind of circuit is the target circuit. By adopting this configuration, the application range of the CSP can be further expanded compared to the first embodiment.
[0016]
(Third embodiment)
The present invention can be applied to various general analog circuits and various semiconductor devices. Here, an example applied to a voltage regulator will be described as a third embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram of a general voltage regulator in use.
In the figure, as an external element of the voltage regulator 20, a capacitor 21 for stabilizing the input voltage and the output voltage is inserted between Vin-GND and Vout-GND. For the capacitor 21 connected to the Vout terminal, ESR (Equivalent Series Resistance) which is the internal resistance of the capacitor itself is also shown.
[0017]
FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of a general voltage regulator. As shown in the figure, the general voltage regulator 30 is constituted by a negative feedback circuit composed of a constant voltage source 31, a differential amplifier 32, an output transistor 33, and resistors 34 and 35, and there is a risk of oscillation.
[0018]
That is, a normal voltage regulator has a total of two or three poles (a gain is lowered by 20 dB and a phase is delayed by 90 degrees) with a differential amplifier (which may be configured in two stages) and an output transistor. The frequency characteristics are as shown in FIG. FIG. 4A is a diagram showing a frequency-gain relationship, and FIG. 4B is a diagram showing a frequency-phase delay relationship. Therefore, there is a possibility that the phase is delayed by 180 degrees or more as shown in FIG. Therefore, it is necessary to suppress oscillation by performing phase compensation.
[0019]
Although the phase compensation is also performed in the internal circuit of the voltage regulator 20, the zero (the reverse of the pole) generated by the capacitance of the capacitor 21 attached to the output terminal and the resistance of the ESR is also used. Therefore, in the state of FIG. 3, zero appears at 1 / (2π · Cout · ESR) [Hz], so that the phase is advanced as shown in FIG. 6 and the phase delay at point C in the figure does not exceed 180 degrees. It becomes possible to do so. As a result, oscillation can be prevented.
[0020]
Examples of the capacitor 21 used in the voltage regulator 20 include a tantalum capacitor and a ceramic capacitor. The ESR (Equivalent Series Resistance) of these capacitors is about several Ω for a tantalum capacitor and about several tens of mΩ for a ceramic capacitor.
[0021]
When a tantalum capacitor is used, with a capacitance value (about several μF) that is generally used at present, the frequency where zero can be generated is near the frequency at which the gain becomes 0 dB (the phase is delayed as the frequency becomes higher, so it is inevitably 0 dB). In many cases, the phase margin can be eliminated), so that phase compensation is relatively easy.
[0022]
However, when the same capacitance value is used in the ceramic capacitor, since ESR is smaller than that of the tantalum capacitor, zero is generated on the high frequency side, and the effect of phase compensation is reduced. As a result, phase compensation becomes difficult. In other words, phase compensation is facilitated if the ESR of the ceramic capacitor can be compensated by some method to make it as large as a tantalum capacitor.
[0023]
Therefore, if the voltage regulator is mounted on the CSP as described in the first embodiment or the second embodiment, the ESR of the ceramic capacitor can be compensated by using the wiring resistance of the rewiring in the CSP. Thus, phase compensation of the voltage regulator can be easily performed.
[0024]
Hereinafter, an example in which the voltage regulator is mounted on the CSP will be specifically described.
As described above with reference to FIG. 11, the CSP has a protective film stacked on the passivation film B7 of the IC chip B1, and solder bumps serving as CSP output terminals from the aluminum electrode B2 of the bonding pad portion thereon. After rewiring using copper between the copper posts B5 formed below, sealing is performed with a sealing resin B8, and solder bumps (solder balls) are placed thereon.
[0025]
As described above, ESR needs to be compensated for facilitating the phase compensation of the ceramic capacitor. For this purpose, a resistor is added to the output terminal although it is a small value. However, when a resistor is added, when a load current is passed, the added resistor causes a voltage drop and the characteristics deteriorate, which is not preferable.
[0026]
However, as described with reference to FIG. 2A, the above problem is solved by connecting one bonding pad of the IC chip and two solder bumps (output terminals) using redistribution layers having different paths. Can do.
[0027]
That is, as shown in FIG. 7, a terminal (solder bump) 42 for connecting the output load 47 and a terminal (solder bump) 43 for connecting a capacitor (capacitor) 45 are provided separately, and the terminal 42 for connecting the output load 47 and the IC Wiring resistance Rout (several hundreds) for preventing ESR 46 between the terminal 43 for connecting the capacitor 45 and the bonding pad 41 of the IC chip is as small as possible between the bonding pad 41 of the chip. The copper redistribution layer is laid out so that the wiring length is intentionally increased or the wiring width is narrowed so that 44 is formed. As a result, the resistance value of the ESR 46 can be compensated while preventing a voltage drop when a current is passed, and as a result, phase compensation can be easily performed.
[0028]
In this case, since it is a CSP, the mounting area does not increase by increasing the number of terminals. Furthermore, it is possible to use a capacitor connection pin with an ESR having an optimum value added to the capacitor to be used by taking out a plurality of pins by changing the resistance value of the rewiring layer. A cross-sectional view and a top view of the rewiring pattern that realizes the above contents are shown in FIGS.
[0029]
Here, the value of the wiring resistance Rout44 formed by the rewiring layer in the circuit configuration of FIG.
Since the capacitance value of the capacitor connected to the commonly used output terminal is about 0.1 μF to 10 μF and the resistance Rout inserted into the output terminal in order to divide the output terminal into a plurality can be increased. In the case of the circuit configuration of FIG. 7, it seems appropriate that the resistance value Rout added between the output of the voltage regulator and the capacitor is a resistance value of about 10 mΩ to 10Ω. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the resistance value Rout and the stability of the circuit at this time. Oscillation can be stopped even with a resistance value of 10Ω or more, but it is not practical to make such a resistor in the rewiring layer because it requires a lot of space, so in this embodiment, the range is set to 10 mΩ to 10Ω.
[0030]
In the third embodiment, when a voltage regulator corresponding to a ceramic capacitor is mounted on a CSP, an example is shown in which phase compensation is performed by the CSP to suppress oscillation. The present invention in which the output can be taken out to a plurality of solder bumps (output terminals) of the CSP using the wiring layer is not limited to the voltage regulator but can be applied to the case where various analog circuits having various functions are mounted. Not too long.
[0031]
The resistance value of the rewiring can be set to a desired value by laying out by changing at least one of the width, length, and material of the rewiring layer.
[0032]
As described above, according to the present embodiment, the circuit characteristics can be determined by the circuit design in the manufacturing process of the CSP, so that the degree of freedom in circuit design at the wafer level is increased and satisfactory. Even if the characteristics cannot be obtained, the characteristics can be improved without changing the circuit at the wafer level.
[0033]
Furthermore, since it is a CSP, it is possible to increase the number of terminals without increasing the package size, so that it is possible to provide a plurality of output terminals for different applications, eliminating the disadvantage of characteristic degradation caused by adding resistors to the output terminal side. Is possible. In addition, since there are a plurality of terminals to which wiring resistance is added, the range of types of capacitors used for phase compensation is widened.
[0034]
【The invention's effect】
According to the present invention, a flexible semiconductor device capable of extending specifications and performance inherent in an IC chip (claims 1 and 2 ), particularly a semiconductor device including a voltage regulator circuit that can easily suppress oscillation ( Claims 3 and 4 ) can be obtained.
[0035]
In other words, since circuit constants (wiring resistance in this item) that can be determined in the manufacturing process of the chip size package (CSP) are used for phase compensation, the characteristics are improved by modifying the CSP without changing the circuit at the wafer level. (Claims 1 and 2 ). Further, the design margin at the wafer level is expanded (claims 1 and 2 ). In particular, it becomes easy to develop a voltage regulator that does not oscillate for ceramic capacitors (claims 3 and 4 ).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of a general voltage regulator in use.
FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of a general voltage regulator.
FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of a voltage regulator that causes oscillation.
FIG. 6 is a diagram illustrating frequency characteristics of a voltage regulator that does not cause oscillation.
FIG. 7 is a diagram for explaining a third embodiment (voltage regulator) of the present invention.
8 is a cross-sectional view of the rewiring pattern of FIG. And top view,
9 is a top view of the rewiring pattern of FIG. 7. FIG.
10 is a diagram showing the relationship between the value of a resistor Rout and the stability of the circuit in the configuration of FIG.
FIG. 11 is a diagram showing manufacturing steps of various conventional CSPs.
FIG. 12 is a view showing a detailed cross section of a chip manufactured using a wafer level CSP technique.
[Explanation of symbols]
1, 11, 41: Bonding pads for IC chips,
2,3,12,13,14,42,43: Solder bumps (terminals of chip size package (CSP)),
4a, 4b, 15a, 15b, 15c: rewiring layer (or rewiring),
20, 30, 40: voltage regulator,
45: Capacitor
46: ESR (Equivalent Series Resistance),
47: Output load.

Claims (4)

チップ上に再配線層が形成されるCSPを備える半導体装置であって、前記チップ上の一つのボンディングパッドとCSPの複数の端子との間をCSP内の、互いに経路が異なり、少なくとも一つの経路が所望の抵抗値を有する再配線により接続したことを特徴とする半導体装置。A semiconductor device including a CSP in which a redistribution layer is formed on a chip, wherein a path between one bonding pad on the chip and a plurality of terminals of the CSP has different paths in the CSP, and at least one path Are connected by rewiring having a desired resistance value . 前記再配線の抵抗値は、再配線層の幅、長さ、材質の少なくとも一つを変えてレイアウトすることにより所望の値にすることを特徴とする請求項記載の半導体装置。Wherein the resistance value of the redistribution, the width of the redistribution layer, the length, the semiconductor device according to claim 1, characterized in that the desired value by laying by changing at least one material. 前記チップはボルテージレギュレータ回路を含み、前記再配線層のうち、抵抗値が低い再配線が接続されている端子に出力負荷を接続し、抵抗値が高い再配線が接続されている端子に位相補償用のコンデンサを接続したことを特徴とする請求項記載の半導体装置。The chip includes a voltage regulator circuit, and an output load is connected to a terminal to which a rewiring having a low resistance value is connected in the rewiring layer, and phase compensation is performed to a terminal to which a rewiring having a high resistance value is connected. the semiconductor device according to claim 1, characterized in that a capacitor of use. 前記位相補償用のコンデンサに接続された再配線の抵抗値が10mΩ〜10Ωであることを特徴とする請求項記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 3 , wherein a resistance value of the rewiring connected to the phase compensation capacitor is 10 mΩ to 10Ω.
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