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JPS6252954A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS6252954A
JPS6252954A JP60193477A JP19347785A JPS6252954A JP S6252954 A JPS6252954 A JP S6252954A JP 60193477 A JP60193477 A JP 60193477A JP 19347785 A JP19347785 A JP 19347785A JP S6252954 A JPS6252954 A JP S6252954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
integrated circuit
circuit chip
chip
logic
integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60193477A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Sudo
須藤 俊夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60193477A priority Critical patent/JPS6252954A/ja
Publication of JPS6252954A publication Critical patent/JPS6252954A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速論理素子を実装した半導体装置に関する。
(発明の技術的背景とその問題点) 最近、半導体素子の高速論理動作化に関する研究開発の
進歩がましい。特にSiに比べて電子移動度が大きいG
aAs等の化合物半導体を用いた高速論理集積回路の開
発が盛んである。GaAsを用いたMESFETや)−
IEMTによる高速メモリやゲートアレイなどが特に注
目されている。
しかしながらこの様なGaAs集積回路は、論理回路自
体の動作速度は非常に速く、また低消費電力化、^集積
化が可能であるものの、実際に複数個の集積回路チップ
を組合わせてシステムを構成した場合、これらの特徴を
十分に生かせないことが多い。これは集積回路内部に、
外部回路との信号授受を行うために、内部配線を駆動す
る場合に比べて数倍大きい駆動能力をもつ出力バッフ7
回路を必要とするためである。例えばGaAsMESF
ETを用いた集積回路では、内部論理ゲートの出力イン
ピーダンスは10にΩ程度であるが、外部との信号のや
りとりを行う出力バッフ7の出力インピーダンスは通常
50Ω程度まで下げるように設計される。また既存のT
TL或いはECLファミリ等と組合わせる場合には、論
理レベルを合わせるために出力バッフ7回路内に論理レ
ベル変換回路を必要とする。50Ωの出力インピーダン
スを有する出力バッフ7は10にΩ程度の出力インピー
ダンスを持つ内部ゲートよりも大きい面積を必要とし、
チップ周辺部での出力バッファ群の占有面積が内部ゲー
ト群の占有面積とほぼ同程度にまでなり、GaAs集積
回路の高集積化が妨げられる。また出力バッファは消費
電力が大きいため、GaAs1積回路の低消費電力とい
う長所が殆ど生かされなくなる。更にGaAsの熱伝導
度はSlより小さいため、実装する場合の放熱が難しい
。また出力バッファでの信@遅延が大きいため、GaA
s論理ゲートの高速性も十分に生がされなくなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の如き問題を解決した複合構造の半導体装
置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明にかかる半導体装置は、高速動作する論理回路を
集積した第1の集積回路チップと、前記論理回路と他の
回路との信号授受を行うバッファ回路を集積した第2の
集積回路チップとを、重ねて一体化して構成される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、高速論理動作を行う部分と大きい占有
面積を必要とするバッファ回路部分を別体として構成し
て、これらを重ねて一体化することにより、バッファ回
路まで一つのチップ内に集積した場合に比べて全体とし
て高集積化が図られる。この場合、バッファ回路を集積
する第2の集積回路チップを例えば熱伝導率の高い81
基板により形成すれば、放熱性も改善される。また第2
の集積回路チップに形成するバッファ回路に論理レベル
を変換する回路を含ませることにより、第1の集積回路
チップの論理回路の設計変更をせず、第2の集積回路チ
ップの設計変更のみで種々のシステムに対応させること
ができる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は一実施例の複合型半導体装置であり、(a)は
平面図、(b)は側面図である。11は高速論理動作を
する論理回路が集積形成されたGaAs集積回路チップ
(第1の集積回路チップ)である。このGaAs集積回
路チップ11の内部ゲート13は例えば、高入出力イン
ピーダンスを有するMESFETにより構成されている
。このGaAs1積回路チップ11内の論理回路は、外
部との信号のやりとりのために最少限の駆動能力を有す
る出力バッファを含む。12はSi集積回路チップ(第
2の集積回路チップ)であり、この中にはGaAs集積
回路チップ内の論理回路と他の回路との信号のやりとり
を行うための出力バッフ7回路15、入力バッフ?回路
16が形成されている。これらバッファ回路15.16
は、GaAs集積回路チップ内の論理回路の入出力論理
レベルを、これが接続される外部回路の論理レベルに合
わせるためのレベル変換機能を有する。
GaAs集積回路チップ11とSi集積回路チップ12
は、フェースダウンの7リツプチツプ方式により重ねて
一体化されている。こうして一体化された複合型半導体
装置の入出力端子は、Si集積回路チップ12上に形成
された入出力バッド17である。GaAs集積回路チッ
プ11とSi集積回路チップ12間の信号のやりとりは
、半田バンプ14を介して行われる。
第2図は、Si集積回路チップ12の出力バッフ7回路
15をECLレベルに設計した具体的な回路例を示す。
GaAs集積回路チップ11は前述のようにMESFE
Tを用いた高速論理回路を集積したものであり、その出
力が5i集積回路チップ12上の出力バッフ7回路15
によりECL論理レベルに変換されて外部に供給される
。入力部についても同様であり、外部からのECL論理
レベルを有する入力信号はSi集積回路チップ12上の
入力バッファ回路16によりGaAs論理回路の論理レ
ベルに変換されて、GaAs集積回路チップ11の内部
論理ゲートに入力されることになる。
この実施例によれば、高速論理動作をするGaAs集積
回路チップから占有面積の大きいバッファ回路部分を切
り離して別のチップに構成し、これらのチップを重ね合
わせて一体化しているため、いわば素子を三次元的に集
積したのと同等の効果により、高集積化が図られる。ま
た出力バッファ回路は接続されるファンアウト数に対応
して十分大きい駆動能力を有することが必要であり、こ
の部分は論理動作を行う部分に比べて大きい消費電力を
必要とする。この実施例ではこのように消費電力の大き
いバッファ回路部分を熱伝導率の高いSi基板に集積す
ることにより、論理回路部分の低消費電力性を保持した
まま、システム全体としての放熱性を良好なものとする
ことができる。
また高速論理集積回路の使用環境は、必ずしも同種の論
理集積回路だけではなく、ECL。
TTL、CMO8I!積回路等との接続を必要とするこ
とが多い。この実施例の場合、S1集積回路として構成
したバッファ回路に論理レベル変換の機能を持たせるこ
とにより、高速論理回路を集積したGaAs集積回路の
設計変更を行うことなく、Si集積回路の設計変更のみ
によって種々の外部回路への対応が可能となる。このこ
とは、GaAs集積回路が未だ81集積回路に比べて歩
留りが低いことを考慮すると、非常に大きい利点である
更にこの実施例ではGa、As集積回路チップと81集
積回路チップを、フリップチップ方式により一体化して
いる。例えばこの様な一体化はワイヤボンディングによ
っても可能であるが、この場合には高速動作時にワイヤ
のインダクタンス成分による信号波形歪みが生じたり、
ワイヤがクロストークの原因となったりする。この実施
例ではこの様な問題がなく、相互接続に必要な占有面積
も少なくて済む。
なお本発明は上記した実施例に限られるものではなく、
その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。例えば第1の集積回路チップとしてInPな
ど他の化合物半導体材料を用いることができ、また第2
の集積回路チップとしてはSi基板の他、第1の集積回
路チップより熱伝導率の高い半導体材料を用いた場合に
同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は本発明の一実施例の半導体装置を
示す平面図と側面図、第2図はその内部回路構成例を示
す図である。 11・・・GaAs集積回路チップ(第1の集積回路チ
ップ)、12・・・81集積回路チップ(第2のtJ、
積回路チップ)、13・・・内部論理ゲート、14・・
・半田バンブ、15・・・出力バッフ7回路、16・・
・入力バッファ回路、17・・・入出力パッド。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高速動作する論理回路を集積した第1の集積回路
    チップと、前記論理回路と他の回路との信号授受を行う
    バッファ回路を集積した第2の集積回路チップとを重ね
    て一体化して構成したことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)第1の集積回路チップはGaAs基板を用いて構
    成されている特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)第2の集積回路チップはSi基板を用いて構成さ
    れている特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  4. (4)第2の集積回路チップのバッファ回路は、第1の
    集積回路チップの論理回路が接続される他の回路との論
    理レベルを合わせるレベル変換回路を含む特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置。
  5. (5)第1の集積回路チップと第2の集積回路チップは
    フェースダウンのフリップチップ方式により一体化され
    ている特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP60193477A 1985-09-02 1985-09-02 半導体装置 Pending JPS6252954A (ja)

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