JP4093259B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の半導体素子を樹脂にて封止してなる半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device formed by sealing a plurality of semiconductor elements with a resin.
従来、半導体装置は、複数の回路を集積した大規模集積回路(以下、LSIと称する)を内蔵する半導体素子(以下、LSIチップと称する)を樹脂にて封止してなるものが一般的である。 Conventionally, a semiconductor device is generally formed by sealing a semiconductor element (hereinafter referred to as an LSI chip) containing a large-scale integrated circuit (hereinafter referred to as LSI) in which a plurality of circuits are integrated with a resin. is there.
図16は従来の半導体装置1の内部構造を示す断面図である。図16に示されるように、LSIチップ3はダイ8上に接着材にて固定配置されている。LSIチップ3の主表面に配置された複数のパッド電極5は金属細線であるワイヤ7にて、外部との接続用の端子となる導電材料からなるリード9と電気的に接続されている。LSIチップ3、パッド電極5、ダイ8、ワイヤ7、リード9におけるワイヤ7との接続部を含む一部(インナーリードと言われる部分)は絶縁性の樹脂10にて封止されている。樹脂10から導出したリード9の一部(アウターリードと言われる部分)にて、例えば、プリント基板を介して他の装置と電気的に接続され、信号の授受等が行われることとなる。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the internal structure of a
LSIチップ3が、例えば、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと称する)等のような、中央処理装置(以下、CPUと称する)のコア、メモリ、その他の周辺機能のための回路などを複合機能を実現するシステムLSIである場合には、これらの機能を同一の半導体基板上に混載していることとなる。このため、システムLSIにメモリとして、DRAM(ダイナミックランダムアクセスメモリ)や一括消去可能なEEPROM(電気的に消去可能なリードオンリメモリ)を搭載する場合には、CPUコアや周辺機能のための回路を実現するための製造プロセス(以下、Logicプロセスと称する)にはない特有の製造プロセスが必要となる。この結果、このようなシステムLSIを実現するためには、これ特有の製造プロセス(Logicとメモリとの混載用のプロセス)を適用し、製品開発するようにしている。 The LSI chip 3 realizes a composite function such as a core for a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU) such as a microcomputer (hereinafter referred to as a microcomputer), a memory, and a circuit for other peripheral functions. In the case of a system LSI, the functions are mixedly mounted on the same semiconductor substrate. For this reason, when a DRAM (dynamic random access memory) or a batch erasable EEPROM (electrically erasable read only memory) is mounted as a memory in the system LSI, a circuit for a CPU core and peripheral functions is provided. A unique manufacturing process that is not included in the manufacturing process (hereinafter referred to as the Logic process) to be realized is required. As a result, in order to realize such a system LSI, a product is developed by applying a unique manufacturing process (a process for mixing Logic and memory).
また、近年においては、複数のLSIチップを樹脂にて封止して製品化(つまり、複数の半導体素子を1つのパッケージに収納)された半導体装置が現れてきている。このような半導体装置は、MCP(Multiple Chip Packege)タイプと言われている。MCPタイプの半導体装置は、メモリ系のLSIにて適用されており、例えば、同種のメモリを1つのパッケージに収納することで、メモリ容量の拡大を実現、あるいは、機能の異なる種類のメモリを1つのパッケージに収納することで、省スペース化を実現するのに適用されている。 In recent years, a semiconductor device has emerged in which a plurality of LSI chips are sealed with resin and are commercialized (that is, a plurality of semiconductor elements are housed in one package). Such a semiconductor device is said to be an MCP (Multiple Chip Package) type. The MCP type semiconductor device is applied to an LSI of a memory system. For example, by storing the same type of memory in one package, the memory capacity can be expanded, or one type of memory having a different function can be used. It is applied to realize space saving by storing in one package.
図17は、MCPタイプの半導体装置11の内部構造を示す断面図であり、図18は、 MCPタイプの半導体装置11の内部構造を示す平面図である。図17、図18において、構造上で、図16と同様な構成要素については同じ符号を付けている。
17 is a cross-sectional view showing the internal structure of the MCP
図17、図18に示されるように、ダイ8上には接着材により固定配置されたLSIチップ3が搭載されている。また、LSIチップ3の主表面上には、ワイヤ7にてリード9と電気的に接続された複数のパッド電極5が配置さている。さらに、LSIチップ3の主表面上には、絶縁性の接着材を介して、LSIチップ13が固定配置されている。LSIチップ13の主表面上には複数のパッド電極15が配置され、これらパッド電極15の各々は、リード9の対応するものとワイヤ17にて電気的に接続されている。これら2つのLSIチップ3及び13、リード9におけるワイヤ7やワイヤ17との接続部分を含む一部、ダイ8は、樹脂10にて封止されている。
As shown in FIGS. 17 and 18, the LSI chip 3 fixedly arranged by an adhesive is mounted on the
このように、MCPタイプの半導体装置11は、複数のLSIチップ3及び13を1つのパッケージに収納し、LSIチップ3,13それぞれの外部との接続用のリード9を有する構成になっている。
As described above, the MCP
このようなMCP対応の半導体装置11としては、例えば、BGA(BallGrid Array)のようなものがある。これは、SRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)と一括消去可能なEEPROMといった異種のメモリを1つのパッケージに収納し、それぞれメモリを独立して動作するように、各メモリの入出力端子を、それぞれ個別にリード9に接続するような構造となっている。このような構成とすることで、1つのLSIチップのスペースで2つのLSIチップ分の機能を実現することが可能となる。
An example of such an MCP-
このように、半導体装置に内蔵されるLSI、特にシステムLSIにおいては、混載プロセスを適用することで製品開発が行われ、メモリ系LSIにおいては、MCPタイプの半導体装置とすることで、メモリ容量の増大や異種のメモリを複合化して製品開発が行われている。 As described above, in LSI integrated in a semiconductor device, in particular, system LSI, product development is performed by applying a mixed process. In a memory LSI, an MCP type semiconductor device is used to increase the memory capacity. Product development is being carried out by increasing or compounding different types of memory.
しかしながら、システムLSIを搭載する半導体装置においては、同一の半導体基板上に、メモリ特有の製造プロセスとLogicプロセスとを組み込んだ特有のプロセスにて製造するため、次のような問題がある。 However, a semiconductor device mounted with a system LSI has the following problems because it is manufactured on the same semiconductor substrate by a specific process in which a memory-specific manufacturing process and a logic process are incorporated.
第1に、Logic単独の製造プロセスやメモリ単独の製造プロセスと比較して、マスクの枚数が多くなるため、歩留りの低下を招くこととなる。第2に、特有のプロセスとなるので、Logic部分の回路の性能向上やメモリ部分の性能向上に容易に対応できない。第3に、製造プロセスが複雑化するため、TATが長くなる。第4に、製造プロセスが複雑化し、マスクの枚数が多くなるため、プロセスコストが高くなる。第5に、低電圧/低電流動作を追及するSOI(Silicon On Insulater)プロセスからなるLSIと高耐圧な要素素子(高耐圧MOSトランジスタ等)を作り込むための特殊なプロセスからなるLSIとを混載したLSIのためのプロセスの開発自体が技術的に非常に困難である。 First, since the number of masks is larger than that of a Logic alone manufacturing process or a memory alone manufacturing process, the yield is reduced. Second, since it is a unique process, it cannot easily cope with the improvement in the performance of the logic part and the improvement in the performance of the memory part. Third, since the manufacturing process becomes complicated, TAT becomes long. Fourth, the manufacturing process becomes complicated and the number of masks increases, resulting in an increase in process cost. Fifth, LSI consisting of SOI (Silicon On Insulator) that pursues low voltage / low current operation and LSI consisting of a special process for creating high voltage element elements (high voltage MOS transistors, etc.) The development of the process for the LSI is technically very difficult.
特に、今後、より微細なディープサブミクロンの製造プロセスを適用するLSIではLogicプロセスにおいても低電圧化(0.8〜1.5V程度)が加速されることとなる。このようになると、一括消去可能なEEPROMのように、データの書き換えや読み出し時に電源電圧(例えば、3.3Vや5V)より高い高電圧(例えば、8〜12V)を含む複数の電圧を必要とするため、高耐圧な要素素子を作り込むための高耐圧プロセスとLogicプロセスとを組み込んで構成されるシステムLSI(一括消去可能なメモリ搭載マイコン等)の実現が困難になってしまうこととなる。 In particular, in the future, in LSIs to which a finer sub-micron manufacturing process is applied, the voltage reduction (about 0.8 to 1.5 V) will be accelerated even in the Logic process. In this case, a plurality of voltages including a high voltage (for example, 8 to 12 V) higher than a power supply voltage (for example, 3.3 V or 5 V) are required at the time of data rewriting or reading, such as a batch erasable EEPROM. Therefore, it becomes difficult to realize a system LSI (such as a memory erasable microcomputer equipped with a batch erasure) configured by incorporating a high breakdown voltage process and a logic process for creating a high breakdown voltage element.
また、MCPタイプの半導体装置においては、上述のように、メモリ容量の増加や省スペース化を目的としているため、同種のメモリ系LSIを1つのパッケージに収納するか、異種のメモリ系LSIを1つのパッケージに収納し、異種のメモリ系LSIをそれぞれ独立して動作させるように、それぞれのLSIに対するリードを設けるといったことに限られていた。このため、MCPタイプの半導体装置においてシステムLSIを実現するものはなかった。 In addition, as described above, the MCP type semiconductor device is intended to increase the memory capacity and save space, so that the same type of memory LSIs can be housed in one package, or different types of memory LSIs can be installed in one package. It has been limited to providing leads for each LSI so as to be housed in one package and to operate different types of memory LSIs independently. Therefore, no MCP type semiconductor device realizes a system LSI.
本発明は、上記問題点を解決し、システムLSIを複数のLSIチップを樹脂にて封止した半導体装置にて容易に実現することを可能とすることを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to easily realize a system LSI with a semiconductor device in which a plurality of LSI chips are sealed with resin.
また、本発明は、さらに、システムLSIを複数のLSIチップを樹脂にて封止した半導体装置にて実現するにあたって生ずる問題点を解決し、従来に比べてもシステムLSIとしての機能を損なうことなく実現することを目的とする。 In addition, the present invention further solves the problems that arise when a system LSI is realized by a semiconductor device in which a plurality of LSI chips are sealed with resin, without compromising the function of the system LSI as compared with the prior art. It aims to be realized.
上記課題を解決するために、本発明が講じた手段は、第1の半導体素子上に第2の半導体素子が配置され、第1及び第2の半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置は複数の外部端子を有し、第1の半導体素子は、主表面を有し、この主表面には内蔵される複数の回路のいずれかと電気的に接続されるとともに複数のリードのいずれかと電気的に接続される複数の第1のパッド電極と、内蔵される複数の回路のいずれかと電気的に接続された複数の第2のパッド電極とが設けられ、第2の半導体素子は、主表面を有し、この主表面には内蔵される複数の回路のいずれかと電気的に接続されるとともに第2のパッド電極のいずれかと電気的に接続される複数の第3のパッド電極が設けられ、第1の半導体素子の前記複数の回路には、第2のパッド電極と内蔵される回路との信号授受を選択制御する選択回路と、第1の電圧が入力されることで選択回路が内蔵される回路間での信号授受が可能となる電圧レベルとなり、第2の電圧が入力されることで選択回路が第2のパッド電極と内蔵される回路との信号授受が可能となる電圧レベルとなる制御信号を発生する制御回路とが設けられ、複数の第1のパッド電極には制御回路の入力と電気的に接続される選択用パッド電極が含まれるとともに、複数の外部端子には選択用パッド電極と電気的に接続される選択用外部端子が含まれるものとしている。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a semiconductor device in which a second semiconductor element is disposed on a first semiconductor element and the first and second semiconductor elements are sealed with a resin. The first semiconductor element has a main surface, and is electrically connected to any of a plurality of circuits built in the main surface and electrically connected to any of the plurality of leads. A plurality of first pad electrodes connected to each other and a plurality of second pad electrodes electrically connected to any of a plurality of built-in circuits, and the second semiconductor element has a main surface The main surface is provided with a plurality of third pad electrodes that are electrically connected to any of the plurality of built-in circuits and electrically connected to any of the second pad electrodes. The plurality of circuits of one semiconductor element include a second package. A selection circuit for selecting and controlling signal exchange between the electrode and the built-in circuit, and a voltage level at which signal exchange is possible between the circuit incorporating the selection circuit when the first voltage is input. And a control circuit for generating a control signal at a voltage level that enables the selection circuit to exchange signals between the second pad electrode and the built-in circuit. The pad electrode includes a selection pad electrode that is electrically connected to the input of the control circuit, and the plurality of external terminals include a selection external terminal that is electrically connected to the selection pad electrode. Yes.
このように構成することにより、本発明の半導体装置は、第1の半導体素子に設けられた回路と第2の半導体素子に設けられた回路とが、第2のパッド電極と第3のパッド電極とで電気的に接続されることで、信号の授受が可能となり、これら2つの半導体素子にてシステムLSIとしての1つの機能を実現することができる。このため、第1の半導体素子と第2の半導体素子とを個別に製造することができ、上記課題を解決することができる。 With this configuration, the semiconductor device of the present invention includes a circuit provided in the first semiconductor element and a circuit provided in the second semiconductor element, the second pad electrode and the third pad electrode. Are electrically connected to each other, so that signals can be exchanged, and one function as a system LSI can be realized by these two semiconductor elements. For this reason, a 1st semiconductor element and a 2nd semiconductor element can be manufactured separately, and the said subject can be solved.
また、本発明においては、第2のパッド電極の配置、第2の半導体素子における電源電圧あるいは接地電圧の供給、第2の半導体素子に設けられた回路を使用するか否かを選択する選択手段の配置等の工夫をすることにより、システムLSIをMCPタイプの半導体装置にて実現するにあたって生ずる問題点をも解決するものである。 Further, in the present invention, the selection means for selecting the arrangement of the second pad electrode, the supply of the power supply voltage or the ground voltage in the second semiconductor element, and the use of the circuit provided in the second semiconductor element By devising the arrangement of the above, etc., the problems that arise when the system LSI is realized by the MCP type semiconductor device are also solved.
本発明の半導体装置によれば、システムLSIを複数のLSIチップを樹脂にて封止した半導体装置にて容易に実現することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, the system LSI can be easily realized by a semiconductor device in which a plurality of LSI chips are sealed with resin.
また、本発明の半導体装置によれば、さらに、システムLSIを複数のLSIチップを樹脂にて封止した半導体装置にて実現するにあたって生ずる問題点を解決し、従来に比べてもシステムLSIとしての機能を損なうことなく実現することができる。 In addition, according to the semiconductor device of the present invention, it is possible to solve the problems that occur when the system LSI is realized by a semiconductor device in which a plurality of LSI chips are sealed with resin. It can be realized without impairing the function.
本発明の半導体装置についてを、図面を用いて以下に詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態におけるMCPタイプの半導体装置100の内部構造を示す断面図であり、図2は、半導体装置100の内部構造を示す平面図である。なお、図1において、図16〜図18と同様な構成要素については同じ符号を付けている。
The semiconductor device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the MCP
図1及び図2において、半導体装置100は、第1の半導体素子であるLSIチップ103と第2の半導体素子であるLSIチップ113とを有している。LSIチップ103及びLSIチップ113はともに同様な形状(本発明においては、矩形状)である。
1 and 2, the
LSIチップ103は、LSI103の裏面とダイ8との間に設けられた接着材にてダイ8の略中央領域上に固定配置されている。LSIチップ103の主表面上には複数の第1のパッド電極105が配置されている。第1の実施の形態においては、各パッド電極105はLSIチップ103の並行する2つの辺にそれぞれ整列配置されている。
The
LSIチップ103の主表面上には、さらに複数の第2のパッド電極125が配置されている。各パッド電極125は、LSIチップ113の配置されている領域の周囲の任意の位置に配置されている。
A plurality of
LSIチップ103よりサイズの小さいLSIチップ113は、 LSI113の裏面とLSIチップ103の主表面との間に設けられた接着材にてLSIチップ103の略中央領域上に固定配置されている。なお、LSIチップ113との無用な電気的接続を避けるために、LSIチップ103の主表面は絶縁性の保護膜で構成されていることが望ましい。LSIチップ113の主表面上には複数の第3のパッド電極115が配置されている。第1の実施の形態においては、各パッド電極115はLSIチップ113の2つの辺(第2のパッド電極125が配置されている側の辺)にそれぞれ整列配置されている。
The
複数の第1のパッド電極105各々は、それぞれワイヤ107により、対応するリード9と電気的に接続されている。複数の第2のパッド電極125各々は、ワイヤ117により、対応する複数の第3のパッド電極115のいずれかと電気的に接続されている。
Each of the plurality of
このように接続されたLSIチップ103、113、ダイ8、ワイヤ107、117、リード9におけるワイヤ107との接続部分を含む一部は、樹脂10にて封止されている。
The LSI chips 103 and 113, the
図3は、図1における半導体装置の組立てを説明する斜視図である。なお、図3においては、組立ての説明に用いるものであるため、リード9やワイヤ107を一部削除している。図3に示すように、まず、第1のパッド電極105と第2のパッド電極125を有するLSIチップ103を準備する。この時、LSIチップ103の製造時点において、後に、LSIチップ113が搭載されるべき主表面上の領域103aの周辺にパッド電極125が配置されるように構成している。また、LSIチップ113は、LSIチップ103の製造とは独立して別途製造され、準備される。この時、後に施されるワイヤボンディングをより容易に行い、ワイヤ間での短絡等を起こさないうようにするために、パッド電極115の配置は、パッド電極125の配置される位置に応じて設定されるようにするとよい。このような、それぞれのLSIチップにおけるパッド電極125の配置やパッド電極115の配置は、このどちらか一方のパッド電極が配置されるLSIチップにおける回路レイアウトの設計時点でそのパッド電極の配置を予め決定しておけば、他方のパッド電極が配置されるLSIチップにおいても容易に対応できる。
FIG. 3 is a perspective view for explaining assembly of the semiconductor device in FIG. In FIG. 3, the
LSIチップ103の第1のパッド電極105とリード9をワイヤ107にて電気的に接続した後に、LSIチップ113を、LSIチップ103の主表面における所定の配置すべき領域103aに搭載される。この後、パッド電極115とパッド電極125との電気的な接続がワイヤボンディングにて行われる。なお、製造方法としては、これに限定されず、 LSIチップ103の第1のパッド電極105とリード9をワイヤ107にて電気的に接続する前に、LSIチップ113を、LSIチップ103の主表面における所定の配置すべき領域103aに搭載し、その後に、第1のパッド電極105とリード9とのワイヤ107による電気的な接続及びパッド電極115とパッド電極125とのワイヤ117による電気的な接続を行うようにしてもよい。後者の方が、ワイヤボンディング処理をまとめて行うことができるので、効率的となることが期待できる。
After the
このように、第1の実施の形態における半導体装置は、LSIチップ103とLSIチップ113とがそれぞれ単独で開発され、製造された後に、これら2つのLSIチップ間の信号授受を、LSIチップ103に設けられたパッド電極125を用いて行うことで、ひとつの機能(システムLSIとしての機能)が実現されるものである。
As described above, in the semiconductor device according to the first embodiment, after the
本発明の半導体装置に適用されるシステムLSIの代表的な例として、一括消去可能なEEPROMを搭載してなるマイコンを用いて説明する。図4は、一括消去可能なEEPROMを搭載してなるマイコン50の構成を示すブロック図である。 As a typical example of a system LSI applied to the semiconductor device of the present invention, a description will be given using a microcomputer on which a batch erasable EEPROM is mounted. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the microcomputer 50 having a batch erasable EEPROM.
図4にしめすように、このようなマイコン50は、CPU51、タイマ58やシリアルーパラレル変換回路59等の周辺機能、データの保持や送出に用いられるSRAM55、各種の命令を格納したプログラムメモリとしての、一括消去可能なEEPROM53、入出力インターフェース部57といった様々な構成要素から構成されている。
As shown in FIG. 4, such a microcomputer 50 includes a
これら、各構成要素間はそれぞれ多数の信号線やバスにて信号の授受が可能なように接続されている。共通バス56は、信号線66を介してタイマ58の出力信号の転送や、信号線67を介してシリアルーパラレル変換回路からの出力信号の転送に用いられる。また、共通バス56は、信号線61を介して、CPU51とのデータの授受等を行い、信号線62を介してSRAMとのアドレスやデータの授受等に用いられる。信号線63はCPU51からSRAM55へ出力される書き込み指示信号等の制御信号を伝達する。入出力インターフェース部57は、信号線64により、信号線69にて外部から受信したデータをCPUに伝達したり、CPU51からの制御信号をインターフェース部57へ伝達するものであり、信号線65は、SRAM55から読み出したデータをインターフェース部57へ伝達したり、インターフェース部57から送られてくる信号を受信するのに用いられる。インターフェース部57は、信号線69にて外部とのデータ等の信号授受を行う。
These components are connected so that signals can be transmitted and received by a large number of signal lines and buses. The
EEPROM53は、格納している命令等のプログラムを信号線68を用いてCPU51へ命令を送る。また、信号線68を介して、CPU51から送られてくるアドレスに応じて、所望のプログラムの選択がなされる。つまり、信号線68は、アドレスバス、データバス、メモリ制御信号、EEPROM53に対する電源電圧供給線等の複数の信号線からなるものである。
The
本発明の第1の実施の形態における半導体装置100においては、LSIチップ113としては、図4のEEPROM53を搭載するメモリ系LSIとし、LSIチップ103としては、EEPROM53を除いた、図4におけるその他の構成要素を搭載するLogic系LSIとするものである。
In the
このため、LSI113の複数のパッド電極115とLSI103の複数のパッド電極125は、図4における信号線68と同様な信号の授受を行うために用いられるものである。言い換えると、ワイヤ117を用いて、 LSI113の複数のパッド電極115とLSI103の複数のパッド電極125とを電気的に接続することで、信号線68と同様な信号の授受が実現できる。
Therefore, the plurality of
以上のように、LSIチップ103に設けた第2のパッド電極125は、LSIチップ113とのインターフェースをとるために用いられる電極パッドとなり、パッド電極125を用いて、LSIチップ113との信号の授受を可能とすることで、一括消去可能なEEPROMを搭載してなるマイコンとしての動作が可能となる。また、リード9については、従来のリードの数や配置に対して何ら新たな制約が生ずるものではなく、従来と同様のままでよい。
As described above, the
本発明の第1の実施の形態においては、1つのパッケージに収納したLSIチップ103とLSIチップ113との2つのLSIチップを用いて、ひとつのマイコンとしての動作が実現できるものである。このため、本発明の第1の実施の形態における半導体装置においては、次のような効果が得られる。
In the first embodiment of the present invention, the operation as one microcomputer can be realized by using two LSI chips of the
第1の半導体素子であるLSIチップ103と第2の半導体素子であるLSIチップ113とをそれぞれ個別に製造することができるので、それぞれのLSIチップの製造を並行して行うことができる。よって、開発及び製造のTATを短縮することができる。
Since the
また、LSIチップ103をLogicプロセスにて製造し、LSIチップ113をメモリ特有のプロセスにてそれぞれ製造することができるので、Logicプロセスとメモリプロセスとを組み合わせた混載プロセスを開発する必要がない。特に、一括消去可能なEEPROMのように高耐圧な要素素子が必要となるLSI特有の高耐圧プロセスからなるLSIとSOIプロセスからなるLSIとの組み合わせも可能となり、より高度な機能を有するシステムLSIの開発が実現可能となる。
Further, since the
また、LSIチップの積層により実現し、リード9の配置や本数は、一方の半導体素子であるLSIチップ103と同様なままでよい。このため、半導体装置としてのサイズが大きくなることもなく、リードフレームを新たに開発する必要もなく、従来の混載プロセスにて製造される半導体装置のものをそのまま適用可能である。
Further, it is realized by stacking LSI chips, and the arrangement and the number of
ここで、マイコンの製品化においては、CPUやDSP(Digital Signal Processer)のようなハードウェアである回路部分とソフトウェアであるプログラムメモリとを混在させてひとつの機能を実現する場合、同じ機能を実現するにあたって、プログラムメモリとして、ソフトウェア(プログラム)を固定化したマスクROMを用いる製品(以下、マスクROM版マイコンと称する)と、プログラムメモリをLSIに組み込んだ後においてもソフトウェアの変更可能なEEPROMを用いる製品(以下、EEPROM版マイコンと称する)とを持つ形態が一般的である。この他にも、ソフトウェア用にEPROMを搭載し、パッケージには紫外線照射用の窓が設けられたものや、この窓を設けずに、1回のみプログラム書き込みを可能としたOTP(One Time Programing)版マイコンなどもある。 Here, in the commercialization of microcomputers, the same function is realized when a circuit function that is hardware such as a CPU or DSP (Digital Signal Processor) and a program memory that is software are mixed to realize one function. As a program memory, a product using a mask ROM in which software (program) is fixed (hereinafter referred to as a mask ROM version microcomputer) and an EEPROM whose software can be changed even after the program memory is incorporated in an LSI are used as the program memory. A form having a product (hereinafter referred to as an EEPROM version microcomputer) is common. In addition to this, an EPROM is installed for software, and the package is provided with a window for ultraviolet irradiation, or OTP (One Time Programming) that can write a program only once without providing this window. There is also a version microcomputer.
一般には、EEPROM版マイコンは、プログラムメモリとしてのEEPROMをLSIに組み込んだ後においても、EEPROMへの書き込み、つまり、ソフトウェアの書き換え等が可能なため、次のような効果を得るために適用されている。 Generally, an EEPROM version microcomputer is applied to obtain the following effects because it can be written into the EEPROM, that is, the software can be rewritten even after the EEPROM as a program memory is incorporated in the LSI. Yes.
第1に、マイコン製品の出荷直前までソフトウェアの開発やデバッグの対応を可能とすることができることである。第2に、マイコン製品の出荷後もソフトウェアの書き換えが可能であるため、ソフトバグの発生に対する対応ができ、製品の改良(バージョンアップ等)に対応することができることである。 First, software development and debugging can be supported until immediately before shipment of microcomputer products. Second, since the software can be rewritten after the shipment of the microcomputer product, it is possible to cope with the occurrence of the software bug and to cope with the improvement (version upgrade, etc.) of the product.
つまり、EEPROM版マイコンは、製品開発のTATの短縮や機能向上等の目的で、プログラムの書き換えを前提とするような新規分野向けの製品開発に用いられる。 In other words, the EEPROM version microcomputer is used for product development for a new field on the premise that the program is rewritten for the purpose of shortening the TAT and improving the function of the product development.
しかしながら、EEPROM版マイコンは、データの書き込み等に電源電圧より高電圧を用いるため、特殊な製造プロセスを必要とし、製品コストが高くなる傾向がある。 However, since the EEPROM version microcomputer uses a voltage higher than the power supply voltage for data writing or the like, a special manufacturing process is required and the product cost tends to increase.
これに対して、マスクROM版マイコンは、搭載するマスクROMのタイプにより多少の相違はあるものの、メタル層、コンタクト層、インプラ層等の一般的なLogicプロセスにて使用されるマスクを使用し、固定的なプログラムコード用マスクを製作することで製造することができるものである。このため、マスクROM版マイコンは特殊な製造プロセスを必要としないため、製品コストが安価(EEPROM版マイコンの製品コストの1/2〜1/3程度)にすることができる。 On the other hand, the mask ROM version microcomputer uses a mask used in a general logic process such as a metal layer, a contact layer, and an implant layer, although there are some differences depending on the type of mask ROM to be mounted. It can be manufactured by manufacturing a fixed program code mask. For this reason, since the mask ROM version microcomputer does not require a special manufacturing process, the product cost can be reduced (about 1/2 to 1/3 of the product cost of the EEPROM version microcomputer).
このような製品コストの差があるため、EEPROM版マイコンとマスクROM版マイコンとは、一般的には次のように適用されている。 Due to such a difference in product cost, the EEPROM version microcomputer and the mask ROM version microcomputer are generally applied as follows.
まず、マイコン製品の開発時には、EEPROM版マイコンを用い、プログラムの書き換えを可能としておく。プログラムの書き換えを可能としておくことで、ハードウェア及びソフトウェアのデバックを行う。 First, when developing a microcomputer product, an EEPROM version microcomputer is used to enable rewriting of the program. Hardware and software are debugged by making the program rewritable.
マイコン製品の量産開始直後は、EEPROM版マイコンを量産用として適用する。これは万が一に発生し兼ねないプログラムバグに対処可能とするためである。 Immediately after the start of mass production of microcomputer products, the EEPROM version microcomputer is applied for mass production. This is to make it possible to deal with program bugs that may occur.
EEPROM版マイコンとして製品出荷した後、市場実績(プログラムバグの発生状況等)を確認し、安定した状況において、 EEPROM版マイコンから同じ機能が実現可能なマスクROM版マイコンに切り替える。 After shipping the product as an EEPROM version microcomputer, the market performance (program bug occurrence status, etc.) is confirmed, and in a stable situation, the EEPROM version microcomputer is switched to a mask ROM version microcomputer capable of realizing the same function.
このようにEEPROM版マイコンは、開発時と量産出荷の初期時に適用されるものである。このため、この種のマイコンの生涯出荷数量を考慮すると、EEPROM版マイコンよりマスクROM版マイコンの方が圧倒的に多いものとなる。 Thus, the EEPROM version microcomputer is applied at the time of development and at the initial stage of mass production shipment. For this reason, considering the lifetime shipment quantity of this type of microcomputer, the mask ROM version microcomputer is overwhelmingly more than the EEPROM version microcomputer.
このため、新たな機能を有するマイコンを開発することを考慮した場合、マスクROM版マイコンでの開発とともに、量産数量が少ないEEPROM版マイコンでの開発も行わなければならない。このため、新たな機能を有するマイコンをリリースするにあたっては、TAT、開発工数、及び開発費用がそれぞれ多くかかることとなる。特に、量産数量が少ないEEPROM版マイコンについては、その投資効率が悪いものとなる。 Therefore, when considering the development of a microcomputer having a new function, it is necessary to develop not only a mask ROM version microcomputer but also an EEPROM version microcomputer with a small mass production quantity. For this reason, when releasing a microcomputer having a new function, TAT, development man-hours, and development costs are increased. In particular, an EEPROM version microcomputer with a small mass production quantity has a poor investment efficiency.
また、 EEPROM版マイコンとマスクROM版マイコンとは同じ機能が実現できるようにしなければならないため、 EEPROM版マイコンは、最終形態となるマスクROM版マイコンと等価な諸特性を実現するものでなくてはならない。この諸特性とは、電気的特性、機能のみならず、消費電流やラッチアップ特性、ノイズ特性等を含むものである。 EEPROM版マイコンとマスクROM版マイコンとで、この諸特性がほぼ同じものが得られないと、EMC規格に差異が生ずるといった問題が起こることとなる。例えば、 EEPROM版マイコンからマスクROM版マイコンに置き換えた際に、動作マージンが大きくなる、ノイズが大きくなる、マイコンに内蔵されるアナログ回路の精度が変わるため再調整が必要となる、消費電流量が変わり、バッテリの持続時間が変わるといった問題が発生する。 In addition, since the EEPROM version microcomputer and the mask ROM version microcomputer must be able to realize the same function, the EEPROM version microcomputer must realize various characteristics equivalent to the final mask ROM version microcomputer. Don't be. These characteristics include not only electrical characteristics and functions but also current consumption, latch-up characteristics, noise characteristics, and the like. If the EEPROM version microcomputer and the mask ROM version microcomputer do not have substantially the same characteristics, there will be a problem that a difference occurs in the EMC standard. For example, when the EEPROM version microcomputer is replaced with the mask ROM version microcomputer, the operation margin increases, noise increases, the accuracy of the analog circuit built in the microcomputer changes, and readjustment is required. The problem arises that the duration of the battery changes.
第2の実施の形態においては、本発明の第1の実施の形態の半導体装置を適用し、さらに、 EEPROM版マイコンとマスクROM版マイコンとの間で生ずる上記のような問題点を解決するように改良したものを提供する。以下に、図面を用いて、本発明の第2の実施の形態における半導体装置を説明する。図5、図6は、それぞれ本発明の第2の実施の形態における半導体装置の平面図である。図5は、EEPROM版マイコンとしての半導体装置の図であり、図6は、マスクROM版マイコンとしての半導体装置の図である。図5、図6は、図2に対応するものであり、図2と同様な構成要素には同じ符号を付している。 In the second embodiment, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is applied to solve the above-described problems that occur between the EEPROM version microcomputer and the mask ROM version microcomputer. An improved version is provided. The semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 5 and 6 are plan views of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, respectively. FIG. 5 is a diagram of a semiconductor device as an EEPROM version microcomputer, and FIG. 6 is a diagram of a semiconductor device as a mask ROM version microcomputer. 5 and 6 correspond to FIG. 2, and the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.
図5においては、LSIチップ213にプログラムメモリとしてのEEPROMを搭載させている。また、主表面にLSIチップ213が配置されているLSIチップ203には、プログラムメモリとしてのマスクROMを搭載するとともに、プログラムメモリ以外のマイコンとして必要な回路の全てが搭載されている。
In FIG. 5, an EEPROM as a program memory is mounted on the
LSIチップ203の主表面に配置された複数のパッド電極225各々は、LSIチップ213の主表面に配置されている複数のパッド電極215の対応するものとを、ワイヤ217により電気的に接続するようにしている。また、複数のリード9各々は、複数のパッド電極205の対応するものと、ワイヤ207により電気的に接続されている。
Each of the plurality of
ここで、LSIチップ203には第1のパッド電極205の1つに選択用のパッド電極205aを設けている。図5におけるEEPROM版マイコンにおいては、パッド電極205aを電源電圧用のリード9aとワイヤ207aにて電気的に接続されている。電源電圧用のリード9aは、LSIチップ207における電源電圧用のパッド電極205とも接続されている。
Here, the
図6のマスクROM版マイコンおいては、LSIチップ213を有していないものである。このため、パッド電極225はいずれもワイヤボンディングがなされていない。LSIチップ203はマスクROM222を搭載している。また、パッド電極205aは電源電圧用のリード9aとワイヤボンディングされていない。
The mask ROM version microcomputer of FIG. 6 does not have the
ここで、LSIチップ203のパッド電極205aとLSIチップ203の内部に搭載される回路との関係を説明する。図7は、パッド電極205aに接続された、LSIチップ203の回路を示す図である。
Here, the relationship between the
図7において、パッド電極205aは、接地されたプルダウン抵抗251に接続されるとともに、ANDゲート253の一方の入力端に接続されている。ANDゲート253の他方の入力端には、マイコンの初期化用のリセット信号RESが遅延用バッファ257を介して入力される。ANDゲート253の出力端は、ラッチ回路(以下、LATと称する)255の入力端子Dに接続されている。LAT255のクロック端子には、リセット信号RESが入力される。LAT255の出力信号は、選択信号SELとして、後述する内部の回路に入力される。なお、図7においては、 LAT255としてフリップフロップを用いてもよい。なお、ANDゲート253は設なくともよいが、LAT255の入力端子Dに入力される信号の電位レベルを安定にしておくためには、ANDゲート253を設けた方が好ましい。例えば、LAT255の内部において、入力端子Dから入力された信号をリセット信号RESにて導通が制御されるアナログスイッチにて受けるようになっていれば、ANDゲート253がなくともよい。また、LAT255の内部において、入力端子Dから入力された信号をインバータにて受けるようになっていれば、ANDゲート253を設けておいた方が、インバータの動作状態を確実に安定化できるので好ましい。
In FIG. 7, the
図7に示す回路の動作を説明する。まず、図5に示すように、パッド電極205aが電源電圧用のリード9aとワイヤボンディングにより電気的に接続されているとする。このため、ANDゲート253の一方の入力端には、電源電位レベル(以下、Hレベル)の信号が入力されることとなる。マイコンの初期化時において、リセット信号RESが接地電位レベル(以下、Lレベルと称する)からHレベルとなる。この時、ANDゲート253の出力信号の電位レベルはHレベルとなる。この後、マイコンの初期化の解除に伴い、リセット信号RESの電位レベルがHレベルからLレベルとなる。LAT255は、リセット信号RESの立ち下がりに応じて、入力端子Dにて受信している信号を取り込む(HスルーLラッチ型)。バッファ257を設けているため、LAT255が取り込む信号の電位レベルはパッド電極205aの電位レベルに応じたものとなる。この結果、LAT255の出力信号である選択信号SELの電位レベルはHレベルとなる。
The operation of the circuit shown in FIG. 7 will be described. First, as shown in FIG. 5, it is assumed that the
また、図6に示すように、パッド電極205aが電源電圧用のリード9aとワイヤボンディングにより電気的に接続されてないとする。このため、ANDゲート253の一方の入力端の電位レベルは、プルダウン抵抗251により、Lレベルとなる。この後、上述と同様に、リセット信号RESの電位レベルがLレベルからHレベルとなり、再びLレベルとなるのに応じて、 LAT255は、入力端子Dにて受信している信号を取り込む。この結果、LAT255の出力信号である選択信号SELの電位レベルはLレベルとなる。
Further, as shown in FIG. 6, it is assumed that the
このように、パッド電極205aをワイヤボンディングにてリード9aに接続するか否かで、選択信号SELの電位レベルを切り換えることができる。
Thus, the potential level of the selection signal SEL can be switched depending on whether or not the
次に、LSIチップ203内における選択信号SELが入力される回路についてを説明する。図8は、選択信号SELが入力される選択回路260の概念図であり、図9は、選択回路260の具体的な回路図である。なお、図8、図9においては、LSIチップ213が搭載するEEPROM並びにLSIチップ203が搭載するマスクROMが8ビットのデータを扱うものとしての例を示している。
Next, a circuit to which the selection signal SEL in the
図8において、選択回路260には、 LSIチップ213が搭載するEEPROMからのデータD0〜D7が一方の入力端(0側入力)に入力されている。また、選択回路260には、 LSIチップ203が搭載するマスクROMからのデータD'0〜D'7が一方の入力端(1側入力)に入力されている。図8においては、データD0〜D7並びにデータD'0〜D'7を伝達する信号線を1本で示しているが、8ビットのデータが8本の信号線にて並列に転送されるものである。選択回路260には、選択信号SELが、入力されている。選択信号SELの電位レベルがLレベルの時には、選択回路260の出力信号ID0〜ID7は、それぞれデータD0〜D7に応じた信号となる。選択信号SELの電位レベルがHレベルの時には、選択回路260の出力データID0〜ID7は、それぞれデータD'0〜D'7に応じた信号となる。
In FIG. 8, the
図9に示す、選択回路260の具体的な回路図を用いて上記動作を説明する。選択回路260は、14個の2入力1出力のANDゲート261−0〜261−7、263−0〜263−7、7個の2入力1出力のORゲート265−0〜265−7、1個のインバータ267から構成されている。ANDゲート261−n(ただし、nは0〜7の整数)の一方の入力端にはデータD'nが入力されている。 ANDゲート261−nの他方の入力端には、選択信号SELが入力されている。 ANDゲート263−nの一方の入力端にはデータDnが入力されている。 ANDゲート263−nの他方の入力端には、選択信号SELが入力されるインバータ267の出力信号が入力されている。ORゲート265−nの2つの入力端には、ANDゲート261−nの出力信号とANDゲート263−nの出力信号とがそれぞれ入力されている。
The above operation will be described with reference to a specific circuit diagram of the
図9に示す選択回路260の構成から理解されますように、選択信号SELの電位レベルがLレベルの時には、インバータ267から電位レベルがHレベルの信号が入力されているANDゲート263−n側が有効となり、データD0〜D7が、それぞれANDゲート263−n、ORゲート265−nを介して、出力データID0〜ID7として出力される。選択信号SELの電位レベルがHレベルの時には、選択信号SELから電位レベルがHレベルの信号が入力されているANDゲート261−n側が有効となり、データD'0〜D'7が、それぞれANDゲート261−n、ORゲート265−nを介して、出力データID0〜ID7として出力される。この出力データID0〜ID7は、LSIチップ203に搭載されている他の回路へ転送可能なように、LSIチップ203内の内部バスに伝達される。
As can be understood from the configuration of the
このように、選択信号SELの電位レベルがLレベルであれば、LSIチップ203に搭載されているマスクROMを使用し、選択信号SELの電位レベルがHレベルであれば、LSIチップ213に搭載されているEEPROMを使用するように切り換えることができる。なお、図8、図9においては、データを転送するデータバス部分についての選択のみを例として示したが、実際には、その他の、各メモリ(マスクROM、EEPROM)のアクセスに必要となる制御信号にも同様に選択可能にする必要がある。また、一括消去可能なEEPROMは、マスクROMとの差異として、データの書き込みのための特別なバスが必要である。これに対しては、LSIチップ213が選択された際に、LSIチップのEEPROMへの書き込みの際にのみ使用するバスをLSIチップ203に設けておく、あるいは、図8や図9で示したデータD'0〜D'7を伝達する信号線やID0〜ID7を伝達する信号線等を双方向バスとし、選択回路260の構成をANDゲートやORゲートでなくアナログスイッチとする等の対応にて実現することができる。
Thus, if the potential level of the selection signal SEL is L level, the mask ROM mounted on the
以上のように、電極パッド205aに対するボンディングの有無に応じて、LSIチップ213を使用するMCPモードとLSIチップ203のみを使用するSingle Chipモードとを切り換えることができる。つまり、本発明の第2の実施の形態における半導体装置においては、プログラムメモリとしてマスクROMを搭載したLSIチップ203と、MCP対応として開発した、プログラムメモリ用の一括消去可能なEEPROMを搭載するLSIチップ213とを組み合わせることで、EEPROM版マイコンの時には、MCPとしてLSIチップ203とLSIチップ213とを組み合わせてマイコンとしての動作を実現させ、マスクROM版マイコンの時には、LSIチップ213を用いたMCPとせずに、LSIチップ203のみでマイコンとしての動作を実現させることができる。
As described above, the MCP mode using the
このような構成とすることで、本発明の第2の実施の形態における半導体装置においては、第1の実施の形態の半導体装置の効果に加えて、次のような効果が得られる。 By adopting such a configuration, in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, the following effects can be obtained in addition to the effects of the semiconductor device according to the first embodiment.
第1に、MCPタイプ用のEEPROMのLSIチップ213を、LSIチップ203とは個別に設計をしておくことができるので、マスクROM版マイコンであるLSIチップ203の新規設計のみで、EEPROM版マイコンも同時に実現することができる。つまり、EEPROM版マイコン並びにマスクROM版マイコンをそれぞれ個別に開発する必要がなくなるため、開発TATの短縮化、開発費用の削減ができる。また、 MCPタイプ用のEEPROMのLSIチップ213は、特定のマイコンに限らず、様々なマイコンにも適用することが可能となるので、開発費用の削減が期待できる。
First, since the
第2に、マスクROM版マイコンであるLSIチップ203が、EEPROM版マイコンにおいてもベースとなるため、プログラムメモリ以外の構成については、共通の回路を適用することで、電気的特性、ノイズ特性等の諸特性の差異を極めて小さくすることができる。この結果、 EMC規格に差異のないEEPROM版マイコンとマスクROM版マイコンとを提供することが容易に実現できる。
Second, since the
第3に、従来のように、EEPROM版マイコンが特殊な製造プロセスを適用して実現していたのに比べて、EEPROM部分を従来の高耐圧プロセスを適用し、その他のマイコンの回路部分を従来のMOSプロセスを適用して実現することができる。このため、 EEPROM版マイコンをよりコストを低減して実現することができる。 Third, compared to the conventional EEPROM version microcomputers, which were realized by applying a special manufacturing process, the conventional high voltage process was applied to the EEPROM part, and the circuit parts of other microcomputers were conventionally This can be realized by applying the MOS process. For this reason, the EEPROM version microcomputer can be realized at a lower cost.
第4に、LSIチップ213を換えることで、各種の仕様に適応したマイコンを短期間で開発することできる。例えば、メモリサイズ、一括消去可能なEEPROMの書き換え保証回数、動作電圧等が異なるマイコンを、LSIチップ213を新規に開発することのみで実現することができる。
Fourthly, by changing the
なお、第2の実施の形態においては、マスクROM版マイコンとしてのLSIチップ203を適用して説明したが、LSIチップ203として、プログラムメモリを有しない、つまり、マスクROMを有しないマイコンとして開発し、LSIチップ213として、マスクROMのものと一括消去可能なEEPROMのものとを開発し、それらのいずれかをプログラムメモリとして適用することで、マスクROM版マイコンとEEPROM版マイコンとを実現するようにしてもよい。この場合、いずれの場合においても、パッド電極225はLSIチップ213のパッド電極215と電気的な接続がなされるため、図7〜図9に示すような回路等は不要となる。また、マスクROM版マイコンとしてのLSIチップ203と組み合わせられるLSIチップ213としては、一括消去可能なEEPROMに限らず、マスクROMやEPROM等であってもよい。例えば、開発済みのLSIチップ203に搭載されたマスクROMのメモリ容量が不足した場合には、新規にLSIチップ203を開発せずに、LSIチップ213にてメモリ容量の大きなマスクROMを開発し、LSIチップ203がこのLSIチップ213のマスクROMを用いることで、容易に対応することが可能となる。
In the second embodiment, the
以上、本発明の第1、及び第2のの実施の形態についてを詳細に説明した。特に、第2の実施の形態においては、LSIチップ203をマスクROM版マイコンとし、LSIチップ213をプログラムメモリ用の一括消去可能なEEPROMとして説明したが、LSIチップ213としては次のようなものを適用することも可能である。
Heretofore, the first and second embodiments of the present invention have been described in detail. In particular, in the second embodiment, the
(1)一括消去可能なEEPROMとアナログーディジタルコンバータ等のアナログ回路とを搭載したもの(2)アナログーディジタルコンバータ等のアナログ回路(3)一括消去可能なEEPROMとSRAMとを搭載したもの(4)マスクROM(5)DRAM(6)SRAM(7)EEPROM (1) Equipped with batch erasable EEPROM and analog circuit such as analog-digital converter (2) Analog circuit such as analog-digital converter (3) Equipped with batch erasable EEPROM and SRAM (4 ) Mask ROM (5) DRAM (6) SRAM (7) EEPROM
例えば、マイコン等で採用されるLogicプロセスが低電圧(例えば、0.18μmプロセスでは電源電圧Vdd=1.6〜2.0V)となってきている。これに対して、アナログーディジタルコンバータ等のアナログ信号を扱う回路部分においては、センサやアクチュエータ等における従来のインターフェースレベル(5Vや3V)を維持することが必要である。上記(1)や(2)は、これに十分対応することができる。具体的には、LSIチップ203として、アナログ回路を含まないマスクROM版マイコンを開発し、LSIチップ213として、(2)の回路を適用して、これらのLSIチップを第1あるいは第2の実施の形態に示すようにMCPタイプとして組みあわせることにより、システムLSIを実現する。また、EEPROM版マイコンの場合には、LSIチップ213を(1)を適用すればよい。なお、この場合には、(2)を開発せずに、マスクROM版マイコンはアナログ回路を搭載しないマイコンとして製品化するようにすることも可能である。
For example, a logic process employed in a microcomputer or the like has become a low voltage (for example, a power supply voltage Vdd = 1.6 to 2.0 V in a 0.18 μm process). On the other hand, in a circuit portion that handles an analog signal such as an analog-digital converter, it is necessary to maintain a conventional interface level (5 V or 3 V) in a sensor, an actuator, or the like. The above (1) and (2) can sufficiently cope with this. Specifically, a mask ROM version microcomputer not including an analog circuit is developed as the
また、第2の実施の形態において、データ格納用のメモリの増設を同時に実現するためには、(3)を用いることができる。この場合には、LSIチップ213のSRAMがデータ格納用のメモリの増設用として用いられ、一括消去可能なEEPROMがプログラムメモリ用として用いられる。
In the second embodiment, (3) can be used to simultaneously increase the memory for storing data. In this case, the SRAM of the
また、(4)〜(7)は、LSIチップ203に搭載されるデータ格納用メモリの増設用やLSIチップ203とは異なる製造プロセスとなるメモリの混載用として実現する際に適用されるものである。例えば、LSIチップ203におけるデータ格納用メモリのメモリ空間を超えると、LSIチップ213に搭載されたデータ格納用の増設用メモリにアクセスが移るように、アドレス制御信号やチップセレクト信号を制御するようにすればよい。このようにすれば、製品コストを増加することなく、短期間で所望のシステムLSIを実現することが可能となる。
Also, (4) to (7) are applied when realizing the purpose of increasing the data storage memory mounted on the
なお、第1及び第2の実施の形態においては、2個のLSIチップを用いて、これらを相互に接続することで、システムLSIとしてのMCPタイプの半導体装置を実現するものを示しているが、3個以上のLSIチップを相互に接続して、システムLSIとしての機能を実現する半導体装置としてもよいことは言うまでもない。例えば、マスクROM版マイコンとしてのLSIチップ、一渇消去可能なEEPROMとしてのLSIチップ、電源制御回路としてのLSIチップ、通信用アナログLSIとしてのLSIチップの4個のLSIチップを相互に接続し、1つのパッケージに収納して、システムLSIとしての機能が実現されるようにしてもよい。 In the first and second embodiments, two LSI chips are used and connected to each other to realize an MCP type semiconductor device as a system LSI. It goes without saying that a semiconductor device that realizes a function as a system LSI by connecting three or more LSI chips to each other may be used. For example, four LSI chips, an LSI chip as a mask ROM version microcomputer, an LSI chip as a erasable EEPROM, an LSI chip as a power supply control circuit, and an LSI chip as an analog LSI for communication, are connected to each other. The functions as a system LSI may be realized by being housed in one package.
第1及び第2の実施の形態においては、マイコンに代表されるようなシステムLSIを例として説明したが、これに限らず、本発明の応用として、次のような場合にも適用可能である。 In the first and second embodiments, a system LSI represented by a microcomputer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the following cases. .
例えば、本発明の主旨の1つである同一の半導体基板への製造が困難な、製造プロセスが異なる複数のLSIチップ間を相互に接続してLSIを実現するものであってもよい。例えば、バイポーラプロセスを適用したパワーLSIと、その制御に用いられるLogicプロセスを適用したLSIとを相互に接続し、1つのパッケージに収納するようにしてもよい。 For example, an LSI may be realized by interconnecting a plurality of LSI chips having different manufacturing processes that are difficult to manufacture on the same semiconductor substrate, which is one of the gist of the present invention. For example, a power LSI to which a bipolar process is applied and an LSI to which a logic process used for control thereof are connected may be connected to each other and housed in one package.
また、同一の半導体基板への製造が可能な、製造プロセスが同様(例えば、いずれもLogicプロセスが適用されるもの)な複数のLSIチップ間においても適用することができる。例えば、既に開発され、単体のLSIとしても動作可能なアナログ回路を多く搭載した通信用LSIと、その通信用LSIの制御用のマイコンとを相互に接続し、1つのパッケージに収納するようにしてもよい。このようにすれば、短期間で、付加価値の高い異なるLSIを開発することが可能となる。 Further, the present invention can be applied to a plurality of LSI chips that can be manufactured on the same semiconductor substrate and have the same manufacturing process (for example, all of which a Logic process is applied). For example, a communication LSI that has already been developed and equipped with many analog circuits that can operate as a single LSI and a microcomputer for controlling the communication LSI are connected to each other and housed in one package. Also good. This makes it possible to develop different LSIs with high added value in a short period of time.
このように、いずれにおいても、1つのパッケージに収納される複数のLSIチップが、データの授受等が可能なように相互に接続され、これら複数のLSIチップにて、半導体装置としての所望の機能を実現するように構成されることが重要である。 As described above, in any case, a plurality of LSI chips housed in one package are connected to each other so as to be able to exchange data, and the desired functions as a semiconductor device can be achieved with these LSI chips. It is important to be configured to achieve
上記第2の実施の形態においては、パッド電極205aへのワイヤボンディングの有無により、LSIチップ203内に搭載した回路にて、LSIチップ213の使用の有無を選択するようにしたが、これに限らず、次のような他の方法でも同様な選択を実現することができる。
In the second embodiment, whether or not the
まず、LSIチップ203におけるマスクROMのためのマスク層を使用して選択する方法である。つまり、マスクROMにおけるコード(プログラム)を決めるマスク層には、メモリタイプによりメタル層、コンタクト層、インプラ層など各種あり、このプログラムコードに応じた所望のマスクを用いてマスクROMが製作される。このため、マスクROMのコード用に加えて、上記の選択用としてマスク層用のマスクを使用し、選択指定することができる。この場合、LSIチップ213を使用するよう選択処理してしまうと、そのLSIチップ203は単独での使用ができなくなるが、このようにすれば、パッド電極205aといった選択用の特別なパッド電極を設ける必要がない。また、マスクROMのコード用マスクを選択用と兼用することができるので、マスクの増加等のコストの増加や製造工程の増加を防止できる。
First, the selection is performed by using a mask layer for the mask ROM in the
次に、ヒューズROMを使用して選択する方法である。つまり、LSIチップ203に、所定の電流を流すあるいはレーザにて断線させることができるようなメタル配線からなるヒューズ(以下、これをヒューズROMと称する)を設け、この断線状態に応じて、選択されるようにしておけばよい。図7の例でいえば、パッド電極205aの代わりにヒューズROMを介して電源電圧が印加されているような構成となり、このヒューズROMの断線状態に応じて、ANDゲートに電源電圧が印加されるか、、プルダウン抵抗251を介して接地電圧が印加されるかが選択制御できるようにしておけばよい。このような構成とすれば、LSIチップ203のウェハプロービング時に、選択処理することができるので、在庫に対する調整等を考慮すると、柔軟に対応することが可能となる。
Next, a selection method is performed using a fuse ROM. That is, the
次に、LSIチップ203の所定のパッド電極205を選択専用のパッド電極とする方法である。これは、図7におけるプルダウン抵抗251を削除して、パッド電極205aを選択専用のリードに電気的に接続し、このリードに対してm電源電圧を印加するか接地電圧を印加するかで選択するようにしたものである。このようにすれば、パッケージの収納した半導体装置の電子機器への組み込み後においても、マスクROM版マイコンとEEPROM版マイコンとを容易に選択することができるものである。この結果、マスクROM版マイコンとEEPROM版マイコンとのそれぞれの場合においての、機器のデバッグや差異評価を精度良くかつ低コストで実現することができる。
Next, there is a method in which a
また、上記のように選択専用のリードやパッド電極を設ける方法としては、LSIチップ203とLSIチップ213とにそれぞれ別々のプログラムを内蔵させておくようにしてもよい。つまり、選択専用のリードへ供給される信号の電位レベルにより異なるプログラムに応じた異なる動作が実現可能なマイコンを選択的に実現することができる。つまり、パッケージとしては1つのマイコンを2種類の使い方で用いることができる。この場合、このような半導体装置を適用した電子機器にて電源を切ることなく切り換え可能となるので、例えば、LSIチップ203のマスクROMに格納されたプログラムの続きを、LSIチップ213のEEPROMに格納したプログラムにて継続して実行することもできる。また、1つのマイコン(マスクROM版マイコン)用LSIチップ203を開発した後に、このマイコンの応用製品として、LSIチップ213を開発することで対応することができる。
As a method of providing the lead and pad electrode dedicated for selection as described above, separate programs may be incorporated in the
次に、LSIチップ203のマスクROMに格納したプログラムあるいはLSIチップ213のEEPROMに格納したプログラムによって選択する方法である。つまり、LSIチップ203とLSIチップ213とを1つのパッケージに収納してなるマイコンにおいて、初期動作(ディフォルト)時のプログラム起動をLSIチップ203のマスクROMに格納したプログラムあるいはLSIチップ213のEEPROMに格納したプログラムのどちらかに決めておき、その選択されるLSIチップのプログラムにおける最初のプログラムルーチンにより、どちらのLSIチップを使用するか(どちらのLSIチップのプログラムを使用するか)を決定するようにすればよい。例えば、このプログラムルーチンとしての起動プログラムにて、前述の選択用リードから入力されている信号の電位レベルを確認し、その確認結果に応じてマイコンに内蔵されたモード指定レジスタ等によって、その確認結果を保持し、これをどちらのLSIチップのプログラムを使用するかの選択信号として用いるようにすればよい。
Next, there is a method of selecting by a program stored in the mask ROM of the
なお、起動プログラムの他のプログラムにより選択する方法としては、前述のレジスタの状態を確認する方法も可能である。例えば、LSIチップ213がLSIチップ203側とデータの授受可能なように接続されているか否かにより、セットあるいはリセットされるレジスタとして、その状態を示すフラグを保持するようなレジスタであれば、実現可能である。
In addition, as a method of selecting by another program of the activation program, a method of confirming the above-described register state is also possible. For example, if the
次に、LSIチップ203に、LSIチップ213がLSIチップ203側とデータの授受可能なように接続されているか否かを判定するような判定回路等のハードウェアにより選択する方法がある。つまり、マイコンの初期化時等において、このような判定回路にて、LSIチップ213の有無を判定する。LSIチップ213がないと判定された場合には、LSIチップ203側のプログラムを起動し、LSIチップ213が有ると判定された場合には、LSIチップ213側のプログラムを起動するようにすればよい。このような判定回路としては、図7のような構成と同様なものが適用可能であり、これをパッド電極205aでなく所望の判定可能な信号線に接続しておけばよい。また、このような判定回路の判定は、バスライン経由で所定のレジスタへのアクセス動作にて判定することや、2つのLSIチップのそれぞれの所望のパッド電極間を判定検出用のワイヤ等にて接続し、この接続状態(例えば、接続されている場合には、電源電圧が印加され、接続されていない場合には、開放状態となるようなもの)にて判定するようにしてもよい。
Next, there is a method of selecting the
ここまで、第1及び第2の実施の形態における2つのLSIチップの組み合わせや選択処理に関する変形例や応用例についてを詳細に説明した。ここで、次に、パッド電極の配置等レイアウトに関する変形例や応用例についてを以下に説明する。 Up to this point, the modification examples and application examples related to the combination and selection processing of the two LSI chips in the first and second embodiments have been described in detail. Next, modifications and application examples related to the layout such as the arrangement of pad electrodes will be described below.
第1に実施の形態や第2の実施の形態においては、図2や図5に示されるように、パッド電極125やパッド電極225をそれぞれ比較的LSIチップ113やLSIチップ213の外周に近い領域(図中では2つのLSIチップの並行する外周辺間の距離の略中央の位置)に配置されている。また、図10の平面図に示すように、LSIチップ113の配置された領域に更に、LSIチップ103の外周よりさらにLSIチップ113の外周に近接した位置にパッド電極325が配置されている。このようなパッド電極の配置は、リード9とパッド電極105との接続用のワイヤ107がパッド電極115とパッド電極325との接続用のワイヤ117と交差することがない。しかしながら、以下のような問題が考慮される。
In the first and second embodiments, as shown in FIG. 2 and FIG. 5, the
第1に、LSIチップ103の主表面上に搭載されるLSIチップ113のチップサイズが変更された場合に、そのサイズ変更に対する対応が困難あるいはそのための余裕が小さくなってしまう。このようなサイズ変更は、メモリサイズの拡大等の仕様変更や適用される製造プロセスの変更により生ずる可能性は充分考えられるものである。
First, when the chip size of the
第2に、LSIチップ103の略中央寄りの領域に、パッド電極125、325等を配置するようにしているため、LSIチップ103のレイアウト設計時に、これらパッド電極125,325等の保護回路の配置が困難、無駄な領域の増加、LSIチップ103における回路モジュールがこのパッド電極125,325の配置領域にて分断される等の制約が生ずることである。このような制約があると、通常のCADシステムを適用してLSIのレイアウト設計をすることが効率的に行うことができなくなる。
Second, since the
このような問題点を解決するためには、図11の平面図に示すようなパッド電極のレイアウトを適用することで解決することができる。図11においては、図10と同様な構成においては同じ符号を付けている。 In order to solve such a problem, it can be solved by applying a pad electrode layout as shown in the plan view of FIG. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the same configurations as those in FIG.
図11においては、パッド電極125や325に相当するパッド電極425を、LSIチップ113の外周よりLSIチップ103の外周に近い位置にて、パッド電極105とで千鳥状に配置している。その他の構成は図10と同様である。このように、リードとの接続用のパッド電極105とパッド電極115との接続用のパッド電極425とを千鳥状に交互に配置しているので、上記のような問題点を解決し、省スペースで効率的なレイアウトが可能となる。
In FIG. 11,
次に、上記の実施の形態や変形例等においては、いずれもLSIチップ103やLSIチップ113の2辺にのみパッド電極が配置されているものを例としてきたが、これに限らない。例えば、図12の平面図に示すように、LSIチップ103に相当するLSIチップ503の4つの辺それぞれに沿って、パッド電極105に相当するパッド電極505が配置され、 LSIチップ113に相当するLSIチップ513の4つの辺それぞれに沿って、パッド電極115に相当するパッド電極515が配置されるものであってもよい。また、パッド電極115の配置に合わせて、パッド電極125に相当するパッド電極525が、パッド電極505とで千鳥状となるように配置されている。パッド電極505は対応するリード9とワイヤ507にて電気的に接続され、パッド電極515は対応するパッド電極525とワイヤ517にて電気的に接続されている。
Next, in the above-described embodiments, modifications, and the like, the example in which the pad electrodes are disposed only on the two sides of the
図12のようなパッド電極のレイアウトは、LSIチップ503のサイズとLSIチップ513のサイズの関係、パッド電極525の数とこれらパッド電極525に対するワイヤボンディングのための実装上での設計制約により各LSIチップの4つの辺に沿って配置しているものである。しかし、可能であれば、図13の平面図に示すように、LSIチップ513に相当するLSIチップ613における対向する2辺に集中してパッド電極515に相当するパッド電極615を配置し、これに合わせて、LSIチップ503に相当するLSIチップ603のパッド電極525に相当するパッド電極625を、LSIチップ603の対向する2辺に配置するようにした方がよい。
The layout of pad electrodes as shown in FIG. 12 depends on the relationship between the size of the
図12のようにパッド電極を配置することにより、次のような効果が期待できる。例えば、内部インターフェース用として用いられるパッド電極615とパッド電極625との距離は、ワイヤボンディング時の制約から、実装上である一定の距離を確保する必要がある。しかしながら、このようなパッド電極615が配置されていない辺に対しては、上述のような制約はないので、リードとの接続用のパッド電極605の近傍まで、LSIチップ613の外周部分を接近させるこのができる。例えば、図14の平面図に示すように構成することができる。
By arranging the pad electrode as shown in FIG. 12, the following effects can be expected. For example, the distance between the
図14においては、LSIチップ613の、図面における水平方向のサイズが大きくなっていることが理解されるであろう。つまり、パッド電極615が配置されている側のLSIチップ613の辺とパッド電極625が配置されている側のLSIチップ603の辺との距離(L1)よりパッド電極615が配置されていない側のLSIチップ613の辺とパッド電極625が配置されていない側のLSIチップ603の辺との距離(L2)の方が短くなっている。
In FIG. 14, it will be understood that the size of the
このため、図12のものに比べて図13や図14に示すようなものの方が、LSIチップ613のチップサイズや形状に対する制約が少なくて済むので、設計や形状の自由度が増すこととなる。また、LSIチップ613のサイズを、可能な限りにおいて少しでもLSIチップ603のサイズに近づけることができれば、それだけ厚さが厚い部分が増えるので、外部応力に対してもより強固にすることが可能となる。
For this reason, the one shown in FIG. 13 or FIG. 14 has fewer restrictions on the chip size and shape of the
なお、図13や図14においては、2辺にインターフェース用のパッド電極615やパッド電極625を配置するものを例としたが、3辺あるいは1辺にインターフェース用のパッド電極615やパッド電極625を配置するものであってもよい。
13 and 14 exemplify the case where the
このように、インターフェース用のパッド電極615やパッド電極625を配置する辺を絞り込んでおくことで、LSIチップ603においてこれらパッド電極625用の信号をまとめてレイアウトすることができるので、効率的な配線が可能となることや、LSIチップ613のウェハープロービング時に、これらLSIチップ613を複数個同時にテストすることが可能となる。
Thus, by narrowing down the sides where the
次に、本発明の半導体装置におけるテストに関する変形例についてを以下に説明する。本発明においては、MCPタイプの半導体装置において、1つのパッケージに収納された複数のLSIチップをもちいて所望の機能を実現するものである。このため、組立て後の半導体装置としての試験時には、リード9を用いて、所望の機能が正しく実行されるか否かをテストし、良品あるいは不良品の選別をすることとなる。ここで、本発明の半導体装置においては、例えば、LSIチップ103とLSIチップ113のそれぞれを個別にテストすることが可能なテスト回路を、例えば、LSIチップ103に内蔵しておくとよりよい。例えば、テストを指示するためのリード9の1つ及びテストを指示するためののパッド電極105の1つに対して、所定の電位レベルの信号を入力することや個別のテストを可能とするテスト機能を設けることで可能となる。このような場合、このテスト信号により、リード9における入出力用のリードが、図9に示すような選択回路により、LSIチップ103の入出力信号かLSIチップ113の入出力信号かと選択的に接続されるように制御されればよい。このようにすることで、例えば、一括消去可能なEEPROMからなるLSIチップ113をリード9を用いて、メモリテスタにより試験し、LSIチップ103をLogicテスタにて総合試験することが可能となる。よって、試験に対するカバレージを向上させることができる。
Next, modified examples relating to the test in the semiconductor device of the present invention will be described below. In the present invention, in an MCP type semiconductor device, a desired function is realized by using a plurality of LSI chips housed in one package. For this reason, at the time of a test as a semiconductor device after assembly, the
次に、本発明の半導体装置におけるワイヤボンディングに関する変形例についてを以下に説明する。前述した第1及び第2の実施の形態においては、LSIチップ113のパッド電極115における電源用のパッド電極や接地用のパッド電極等もパッド電極125に電気的に接続されるものとしてある。しかしながら、パッド電極113のうち、電源用のパッド電極、接地用のパッド電極、アナログ信号用のパッド電極はノイズの影響を受けることを考慮したり、時に、電源用のパッド電極のように電流量が多いものについては、LSIチップ103においてのこれらのパッド電極に接続される部分のレイアウトが大きくなったり、所望の性能を実現できないといったことが問題になる。
Next, modified examples related to wire bonding in the semiconductor device of the present invention will be described below. In the first and second embodiments described above, the pad electrode for power supply and the pad electrode for grounding in the
このような問題点に対しては、図12のパッド電極515xやパッド電極515yのように、リード9xやリード9yに直接ワイヤ517xやワイヤ517yにて電気的接続するようにすればよい。図12においては、例えば、パッド電極515xは電源用のパッド電極であり、パッド電極515yは接地用のパッド電極であり、リード9xは電源用のリードであり、リード9yは接地用のリードである。また、図13においても、パッド電極515xに相当するパッド電極615x及びパッド電極515yに相当するパッド電極615yが示されている。
To solve such a problem, it is only necessary to directly connect the lead 9x and the lead 9y with the
図12や図13のように、電源用のリード9xや接地用のリード9yから直接ワイヤボンディングにより、LSIチップ515や615の電源用のパッド電極や接地用のパッド電極に電気的に接続するようにしたので、上記のような問題点を解決することができる。よって、電源系のノイズの回り込みが防止でき、LSIチップ503や603の内部配線にて電源等を供給する必要がないので、 LSIチップ503や603における大電流対応のための配線のメタル幅確保も不要となる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
また、LSIチップ113におけるパッド電極113のうちアナログ信号用のパッド電極については、図15の平面図に示すように、アナログ信号用のリード9wとアナログ信号用のパッド電極715wとを直接ワイヤ717にて電気的に接続するようにすれば、上記問題点を解決することができる。また、LSIチップ113における接地用のパッド電極に対しても、図15のパッド電極715wとリード9wのように対応することも可能である。
As for the analog electrode pad electrode among the
次に、本発明の半導体装置における発振回路の搭載についてを以下に説明する。LSIチップ103とLSIチップ113とで、搭載された回路上、別々の源発振クロックを必要とする場合、それぞれのLSIチップに発振回路を内蔵し、それぞれに水晶振動子を接続する必要が生ずる。この場合、LSIチップ113側の発振回路においては、リードまでのワイヤ長が長くなり、コイル成分が大きくなるため、誘導の影響が大きくなってしまうこととなる。
Next, the mounting of the oscillation circuit in the semiconductor device of the present invention will be described below. When the
このような場合には、LSIチップ103側にLSIチップ113用の発振回路を持たせればよい。LSIチップ113が発振回路を搭載していたとしても、LSIチップ113が搭載する発振回路は使用せず、LSIチップ103における代替用としての、LSIチップ113用の発振回路によりLSIチップ113へ所望のクロック信号を入力するようにすればよい。
In such a case, an LSI circuit for the
次に、本発明の半導体装置における構造について以下に説明する。前述したいずれの実施の形態においても、例えば、チップサイズの大きいLSIチップ103が下に配置され、チップサイズの小さいLSIチップ113がLSIチップ103の上に配置されるようになっている。ここで、一括消去可能なEEPROMのように、メモリセル上部に応力が加わることでエンデュランス特性等の回路の諸特性に影響が生ずるようなものがある。このような応力に対する影響を受け易いLSIチップについては、応力に対する影響をより低減できる配置として、必ずLSIチップ113のように、例えば2つのLSIチップのうちの上側に配置されるものとした方がよい。
Next, the structure of the semiconductor device of the present invention will be described below. In any of the above-described embodiments, for example, the
以上、本発明についてを詳細に説明したが、本発明においては、その要旨を変更しない範囲で種々の改良や変更を妨げるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, in this invention, a various improvement and change are not prevented in the range which does not change the summary.
例えば、図12においては、パッド電極505とパッド電極525とを千鳥状に配置しているが、これに限るものではない。図12においては、レイアウト上の制限から、LSIチップ503におけるパッド電極505のパッド電極間の間隔が狭いような場合やパッド電極525に対する保護回路の配置制限が生ずる場合に、適用されるものである。 パッド電極525に対する保護回路の配置制限が解消され、LSIチップ503におけるパッド電極505のパッド電極間の間隔が比較的広く(例えば、隣り合うパッド電極505の間に他のパッド電極が配置できる程度の広さ)とれるような場合には、隣り合うパッド電極505間にパッド電極525を配置するようにしてもよい。つまり、LSIチップ503の外周の各辺において、パッド電極505とパッド電極525が一列に整列配置されるようにしてもよい。この場合、これらパッド電極505の近傍にレイアウトされる電源用配線や接地用配線を、パッド電極505における保護回路及びパッド電極525における保護回路にて共用することができるので、より有効である。
For example, in FIG. 12, the
また、第2の実施の形態においては、図7に示すような回路を用いる例を示したが、図7のような回路構成に限定されるものではない。例えば、選択信号SELの電位レベルが前述のものとは逆にしたいのであれば、プルダウン抵抗251を電源電位とパッド電極205aとの間に配置されたプルアップ抵抗とし、パッド電極205aを接地用のリードとワイヤにて接続するか否かで選択するようにしてもよいし、以下のようにしても実現可能である。
In the second embodiment, an example in which a circuit as shown in FIG. 7 is used has been described. However, the circuit configuration is not limited to that shown in FIG. For example, if the potential level of the selection signal SEL is to be reversed from that described above, the pull-
図19に、図7の回路の変形例を示す。図19において、図7と同様な構成要素については、同じ符号を付けている。 FIG. 19 shows a modification of the circuit of FIG. In FIG. 19, the same components as those in FIG.
図19においては、図7のプルダウン抵抗251の代わりに、Nチャネル型MOSトランジスタ851を設けている。図19におけるその他の構成は図7と同様である。MOSトランジスタ851の一方の電極(例えば、ドレイン側)はパッド電極205aに接続され、他方の電極(例えば、ソース側)は接地されている。MOSトランジスタ851のゲート電極には、バッファ257を介してリセット信号RESが入力されている。
In FIG. 19, an N-
図19のように構成することで、リセット信号RESの電位レベルがHレベルになった時に、MOSトランジスタ851が導通状態となる。この時、パッド電極205aが電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続されていれば、LAT255には電位レベルがHレベルの信号がANDゲート253から入力される。これを確実に行うためには、MOSトランジスタ851が導通状態となった時のオン抵抗が、プルダウン抵抗251のように高抵抗であることが望ましい。パッド電極205aが電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続されていなければ、LAT255には電位レベルがLレベルの信号がANDゲート253から入力される。この後、LAT255の入力された信号の電位レベルに応じた電位レベルの選択信号SELが出力され、リセット信号RESの電位レベルがLレベルに戻っても、LAT255が選択信号SELの電位レベルを維持することができる。よって、第2の実施の形態と同様な選択を行うことができる。
With the configuration as shown in FIG. 19, when the potential level of the reset signal RES becomes H level, the
図19の回路は、図7の回路に比べて、パッド電極205aがワイヤにて電源用のリード9aと電気的に接続されていても、リセット処理時以外(つまり、リセット信号RESの電位レベルがHレベルとなる時以外)は、パッド電極205aと接地との間に流れる電流をMOSトランジスタ851にて低減することができる。このため、図19の回路は、図7の回路に比べて、消費電力を低減することができる。また、抵抗251がMOS抵抗であると考えれば、図19と図7とでレイアウト的にも差異はなく、素子数も変わらない。
Compared with the circuit of FIG. 7, the circuit of FIG. 19 is not in the reset process (that is, the potential level of the reset signal RES is higher) even if the
また、図7のような回路を用いない方法もある。図20は、図7の回路を用いない場合の、本発明の第2の実施の形態の変形例におけるMCPタイプの半導体装置の内部構造を示す平面図である。図20は、図5に対応するものであり、図20において、図5と同様な構成要素は図5と同じ符号を付している。 There is also a method that does not use a circuit as shown in FIG. FIG. 20 is a plan view showing an internal structure of an MCP type semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the present invention when the circuit of FIG. 7 is not used. FIG. 20 corresponds to FIG. 5, and in FIG. 20, the same components as those in FIG.
図20においては、図5に示される構成に加えて、パッド電極205bが追加されている。このパッド電極205bは、ワイヤにて接地用のリード9bに接続可能な位置に配置されている。
In FIG. 20, in addition to the configuration shown in FIG. 5, a pad electrode 205b is added. The pad electrode 205b is arranged at a position connectable to the
図21は、図20の変形例の用いられる、パッド電極205a及びパッド電極205bに接続された、 LSIチップ203の回路を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a circuit of the
図21に示すように、LSIチップ203には、図7のような回路の代わりに、バッファ853が設けられている。バッファ853の入力端には、パッド電極205aとパッド電極205bとが共通配線を介して接続されている。つまり、パッド電極205aとパッド電極205bとは、LSIチップ103内にて配線によりワイヤードORされて、バッファ853に入力されることとなる。バッファ853から出力される信号を選択信号SELとして用いる。
As shown in FIG. 21, the
このように構成することで、パッド電極205aが電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続され、パッド電極205bが接地用のリード9bとワイヤにて電気的に接続されずに開放状態であれば、バッファ853の出力である選択信号SELの電位レベルはHレベルに維持される。また、パッド電極205aが電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続されずに開放状態であり、パッド電極205bが接地用のリード9bとワイヤにて電気的に接続されていれば、バッファ853の出力である選択信号SELの電位レベルはLレベルとなる。よって、第2の実施の形態と同様な選択を行うことができる。
With this configuration, the
このようにすると、パッド電極205bが増えることとなるが、図7のような回路が必要ないので、LSIチップ203のコスト低減、サイズの縮小等に寄与できる。
This increases the number of pad electrodes 205b. However, since the circuit as shown in FIG. 7 is not necessary, it can contribute to cost reduction and size reduction of the
なお、パッド電極205bを設けられない場合には、 バッファ853の入力端をパッド電極205aのみに接続し、バッファ853から出力される信号を選択信号SELとしてもよい。この場合、ワイヤボンディングをし易くし、ワイヤ間での短絡を防止するために、図22に示すように、電源用のリード9aと接地用のリード9bとが隣合って配置され、電源用のパッド電極205dと接地用のパッド電極205gの間にパッド電極205aが配置されていることが望ましい。このようにして、パッド電極205aを、電源用のリード9aあるいは接地用のリード9bのどちらかとワイヤボンディングすることで、選択信号SELの電位レベルを選択的に制御することができる。
Note that in the case where the pad electrode 205b cannot be provided, the input terminal of the
ここで、製造時におけるパッド電極205aへのワイヤボンディング誤りを低減するためには、図22における電源用のリード9aと接地用のリード9bとを離して配置した方がより好ましい。この場合の対応には、やはり、図20のように、パッド電極205aとパッド電極205bとを設ける必要がある。
Here, in order to reduce wire bonding errors to the
パッド電極205aとパッド電極205bとを用いる方法としては、更に、次のような方法も考慮される。
As a method using the
図21のバッファ853の入力端に、この入力端と接地との間を、 LSIチップ203におけるマスクROMのためのマスク層を使用して選択的に接続可能とする方法である。つまり、上述したように、マスクROMにおけるコード(プログラム)を決めるマスク層には、メモリタイプによりメタル層、コンタクト層、インプラ層など各種あり、このプログラムコードに応じた所望のマスクを用いてマスクROMが製作される。このため、マスクROMのコード用に加えて、上記の選択用としてマスク層用のマスクを使用し、選択指定することができる。例えば、マスク層にて、バッファの入力端と接地との間を接続するようにすれば、選択信号SELの電位レベルはLレベルに固定できる。この場合、パッド電極205a及びパッド電極205bはともにワイヤボンディングにて所望のリードとの電気的な接続をせずに、開放状態とすることができる。このため、マスクROM版マイコンとしての使用が決定している場合には、このようにマスク層にて選択信号SELの電位レベルを固定するようにすれば、上記の問題が解決できる。この場合、プログラムコード用のマスクを用いるので、製造工程の増加や製造コストの増加も生ずることがない。
In this method, the input end of the
ここで、マスクROM版マイコンとしての使用が決定している場合には、パッド電極205a、パッド電極205b、パッド電極205aとパッド電極205bが入力端に接続されたバッファとを用い、マスク層でバッファの入力端を接地させることは有効である。ここで、このようなマイコンに対して、再びEEPROM版マイコンに適用したい要求に対して応える方法を以下に説明する。
Here, when the use as the mask ROM version microcomputer is decided, the
このような要求に対しては、図23のような回路を用いることが有効である。図23は、図19に対応させて見ることができるので、図23において図19と同様な構成要素については図19と同じ符号を付けている。 For such a requirement, it is effective to use a circuit as shown in FIG. Since FIG. 23 can be seen corresponding to FIG. 19, in FIG. 23, the same reference numerals as those in FIG.
図23の回路は、図19に示すANDゲート253が削除されている。これは図7において、前述したような理由からである。また、バッファ853の代わりに、図19と同様なLAT255とバッファ257、MOSトランジスタ851が設けられている。パッド電極205aとパッド電極205bとは、LSIチップ103内にて配線によりワイヤードORされて、LAT255の入力端子Dに接続されている。リセット信号RESはLAT255のゲート端子に入力されるとともに、バッファ257を介してNチャネル型MOSトランジスタ851のゲート電極に入力される。Nチャネル型MOSトランジスタ851の一方の電極(例えば、ソース側)は接地され、他方の電極(例えば、ドレイン側)は、先に説明したマスクROMのマスク層にて接続が選択的に行われる、図23のスイッチ手段861を介してLAT255の入力端子Dと接続可能になっている。LAT255の出力端子Oから出力される信号が選択信号SELとなる。動作は、基本的には、図19と同様である。
In the circuit of FIG. 23, the AND
次に、図23の回路の動作を説明する。なお、図23の回路を搭載したLSIチップ103及びLSIチップ113を用いる半導体装置において、選択信号SELの電位レベルがLレベルの場合に、その半導体装置をマスクROM版マイコンとするように設定し、選択信号SELの電位レベルがHレベルの場合に、EEPROM版マイコンとするように制御するものとして説明する。図23においては、スイッチ手段861が未接続(つまり、マスク層にてMOSトランジスタとLAT255の入力端子Dとが電気的に接続されていない状態)で、パッド電極205aを電源用のリード9aとワイヤボンディングするか、パッド電極205bを接地用のリード電極9bとワイヤボンディングするかによって、リセット信号RESに基づいて、選択信号SELの電位レベルを選択的に設定することができる。この場合、EEPROM版マイコンとしてもマスクROM版マイコンとしてもワイヤボンディングにて選択可能である。また、スイッチ手段861が接続(つまり、マスク層にてMOSトランジスタとLAT255の入力端子Dとが電気的に接続された状態)し、パッド電極205a及びパッド電極205bをともにワイヤボンディングせず開放状態としておけば、リセット信号RESに基づいて選択信号SELの電位レベルを設定しようとしても、選択信号SELの電位レベルをLレベルに固定することができる。この場合、マスクROM版マイコンとして固定される。
Next, the operation of the circuit of FIG. 23 will be described. In the semiconductor device using the
さらに、スイッチ手段861が接続(つまり、マスク層にてMOSトランジスタとLAT255の入力端子Dとが電気的に接続された状態)した状態において、パッド電極205aを電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続すると、LAT255の入力端子に入力される信号の電位レベルをHレベルにすることができる。このため、スイッチ手段861が接続状態であっても、リセット信号RESに基づいて、選択信号SELの電位レベルをHレベルとすることが可能となる。この場合、マスクROM版マイコンとして固定されたものを、強制的にEEPROM版マイコンとして再度使用することができることとなる。
Further, in a state where the switch means 861 is connected (that is, in a state where the MOS transistor and the input terminal D of the
図23の回路を用いることで、上記の問題点を解決することができる。また、図23の回路においては、図19と同様に、消費電力の低減にも寄与することが可能である。 The above problems can be solved by using the circuit of FIG. Further, in the circuit of FIG. 23, it is possible to contribute to reduction of power consumption as in FIG.
なお、図7、図19、図23にそれぞれ示す回路は、いずれもリセット信号RESに基づき、選択信号SELの電位レベルの設定を行うものである。このため、電源の瞬断等の不測の事態により、電位レベルがLレベルであったリセット信号RESの電位レベルが一時的にHレベルとなり、再びLレベルに戻るような場合が起こり得る。このような場合における選択信号SELの電位レベルの安定化をより確実に得たい場合には、図7、図19、図23のような回路を用いるよりは、例えば、図21に示す回路を用いたり、その他の上述したようなリセット信号RESと関わらずに、選択信号SELの電位レベルを設定する方がよい。 Note that each of the circuits shown in FIGS. 7, 19, and 23 sets the potential level of the selection signal SEL based on the reset signal RES. For this reason, there may occur a case where the potential level of the reset signal RES whose potential level is the L level temporarily becomes the H level and returns to the L level again due to an unexpected situation such as a momentary power interruption. In order to obtain more reliable stabilization of the potential level of the selection signal SEL in such a case, for example, the circuit shown in FIG. 21 is used rather than the circuits as shown in FIGS. In addition, it is better to set the potential level of the selection signal SEL regardless of the reset signal RES as described above.
なお、リセット信号RESを用いずに、パッド電極205bを設けることなくパッド電極205aのみを使用する方法としては、次のようなものも可能である。
As a method of using only the
例えば、入力端がパッド電極205aに接続され、出力される信号を選択信号SELとして用いる点は上述のものと同様である。ここで、パッド電極205bを設けない代わりに、パッド電極205aと接地との間を、 LSIチップ203におけるマスクROMのためのマスク層を使用して選択的に接続可能とする方法である。例えば、パッド電極205aにワイヤボンディングを施さずに開放状態し、マスク層にて、パッド電極205aと接地との間を接続するようにすれば、選択信号SELの電位レベルはLレベルに固定できる。また、マスク層にてパッド電極205aと接地との間が未接続であれば、パッド電極205aを電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続すれば、選択信号SELの電位レベルはHレベルにすることができる。また、リード9aに隣接して接地用のリード9bが配置されていれば、パッド電極205aと接地用のリード9bとワイヤにて電気的に接続すれば、選択信号SELの電位レベルはLレベルにすることができる。さらに、マスク層にて、パッド電極205aと接地との間を接続されていても、パッド電極205aを電源用のリード9aとワイヤにて電気的に接続すれば、消費電力は増えるが、選択信号SELの電位レベルはHレベルにすることができる。
For example, the input end is connected to the
以上のように、第2の実施の形態における選択方法としては種々のものがある。このため、本発明の半導体装置を適用する製品の構成や目的に応じて、上述した様々な選択方法のいずれかを適用することで、その目的を満足させることができると言える。 As described above, there are various selection methods in the second embodiment. For this reason, it can be said that the object can be satisfied by applying any of the various selection methods described above according to the configuration and object of the product to which the semiconductor device of the present invention is applied.
また、上記においては、いずれもワイヤを用いて複数のLSIチップ間を接続するMCPタイプものを例として説明したが、これに限らず次のようなものにおいても適用が考慮できる。 In the above description, the MCP type connecting a plurality of LSI chips using wires is described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to the following.
例えば、複数のLSIチップを積層せずに、基板にそれぞれ同一平面側に実装して、この基板におけるプリント配線により相互に接続するようにしてもよい。具体的には、LSIチップ103のパッド電極105とパッド電極125を、それぞれLSIチップ103自身が実装される基板に設けられている所定の配線部分と電気的に接続されるようにワイヤボンディングする。また、LSIチップ113のパッド電極115も同様に、 LSIチップ113自身が実装される基板に設けられている所定の配線部分と電気的に接続されるようにワイヤボンディングする。ここで、基板に設けられている配線を介して、パッド電極115とパッド電極125とが電気的に接続されるようにワイヤボンディングがなされる。また、基板における、ワイヤボンディングにてパッド電極105が接続された配線は、ワイヤボンディングにて更にリードのような外部端子や、スルーホール等によりLSIチップの実装されない側の平面に設けられたバンプ電極と電気的に接続される。
For example, a plurality of LSI chips may be stacked on the same plane side without being stacked, and connected to each other by printed wiring on the substrate. Specifically, the wire bonding is performed so that the
また、リードフレームにおけるダイや基板の表面と裏面にそれぞれのLSIチップを配置して相互に接続するようにしてもよい。具体的には、基板の表面にLSIチップ103を配置し、 LSIチップ103のパッド電極105とパッド電極125を、それぞれLSIチップ103自身が実装される表面側に設けられている所定の配線部分と電気的に接続されるようにワイヤボンディングする。また、基板の裏面にLSIチップ113を配置し、 LSIチップ113のパッド電極115を、LSIチップ113自身が実装される裏面側に設けられている所定の配線部分と電気的に接続されるようにワイヤボンディングする。ここで、基板に設けられている配線とスルーホールを介して、パッド電極115とパッド電極125とが電気的に接続される。また、基板における、ワイヤボンディングにてパッド電極105が接続された配線は、ワイヤボンディングにて更にリードのような外部端子に電気的に接続される。
Further, the LSI chips may be arranged on the front and back surfaces of the die and the substrate in the lead frame and connected to each other. Specifically, the
また、パッド電極をパンプ構造にてそれぞれのLSIチップ間を相互に接続するようにしてもよい。これは、ワイヤボンディングを用いずに、パッド電極105とパッド電極125とが直接接続されるような構成となる。
Further, the pad electrodes may be connected to each other in a bump structure. This is a configuration in which the
いずれにおいても、本発明のようなパッド電極を有するLSIチップが適用でき、これら複数のLSIチップを相互に接続することで、所望の機能を実現することができる。 In any case, an LSI chip having a pad electrode as in the present invention can be applied, and a desired function can be realized by interconnecting these LSI chips.
ただし、基板を用いることによるのコストの増加やサイズの増加、ダイの表裏面を用いた際のLSIチップ間の相互の接続の困難性、バンプ構造とした際において、上側LSIチップのパッド電極の配置の変更に対する下側LSIチップにおける、上側LSIチップと接続されるべきパッド電極の配置変更に対する対処の必要性等の観点からみると、図2や図5に示すように、積層構造としてワイヤボンディングにより相互接続するものの方が、より最適といえる。 However, the increase in cost and size due to the use of the substrate, the difficulty of mutual connection between LSI chips when using the front and back surfaces of the die, and the bump structure of the pad electrode of the upper LSI chip From the viewpoint of the necessity of dealing with the change in the arrangement of the pad electrodes to be connected to the upper LSI chip in the lower LSI chip with respect to the change in arrangement, as shown in FIGS. Those that interconnect with each other are more optimal.
しかしながら、ワイヤボンディング等に様々な要因により、積層構造における各LSIチップに対する応力の影響を受けることを極力避けたい場合には、上述したように、基板に2つのLSIチップを実装し、この基板を用いて、2つのLSIチップ間の相互の接続を行う方がよりよい。このため、基板を用いる方法は、応力の低減を重視するような製品やコスト的な面を十分補える他の要因を有する製品においては好適である。 However, if it is desired to avoid as much as possible the influence of stress on each LSI chip in the laminated structure due to various factors such as wire bonding, two LSI chips are mounted on the substrate as described above. It is better to use the mutual connection between the two LSI chips. For this reason, the method using a substrate is suitable for products that place importance on reducing stress and products that have other factors that can sufficiently compensate for cost.
また、前述のLSIチップに対する応力の影響にも関わるが、第2の実施の形態においては、サイズの大きいLSIチップ203をマイコンとし、サイズの小さいLSIチップ213を一括消去可能なEEPROMとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、サイズの大きいLSIチップ203を一括消去可能なEEPROMとし、サイズの小さいLSIチップ213をマイコンとしてもよい。
Further, although related to the influence of stress on the above-described LSI chip, in the second embodiment, the large-
これは、例えば、積層される2つのLSIチップにおいて適用される製造プロセスによっては、一括消去可能なEEPROMのLSIチップよりマイコンのLSIチップの方がサイズを小さなる場合も考慮される。ただし、サイズの大きいLSIチップ203が一括消去可能なEEPROMで、サイズの小さいLSIチップ213がマイコンとなるような場合には、次の点を考慮すべきである。
For example, depending on the manufacturing process applied to the two LSI chips to be stacked, the case where the LSI chip of the microcomputer is smaller in size than the EEPROM LSI chip capable of batch erasure is considered. However, when the
図24は、LSIチップ203に相当するLSIチップ913として、一括消去可能なEEPROMを用いた場合の、内部回路のレイアウトを示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a layout of an internal circuit when a batch-erasable EEPROM is used as the
LSIチップ913は、メモリセル部が配置されたメモリセル領域913−1、チャージポンプ回路等の周辺回路が配置された第1の周辺回路領域913−2、その他の周辺回路が配置された第2の周辺回路領域913−3とからなる。この時、メモリセル領域913−1に配置されるメモリセル部は、応力による影響にて特性の変化を生じやすい。図25は、LSIチップ913の主表面に、マイコンとしてのLSIチップ903を積層した平面図である。また、図26は、図25におけるLSIチップ903とLSIチップ913における内部回路の配置との関係を示す平面図である。なお、図25においては、リードや封止樹脂やワイヤを削除した状態を示している。
The
図25に示すように、LSIチップ903の内部回路とインターフェースをとるためのパッド電極915がLSIチップ913の主表面に配置されている。図25においては、LSIチップ913における外周の2つの辺にそれぞれ整列配置されている。LSIチップ913の主表面上にはLSIチップ903が配置されている。LSIチップ903の主表面上には、パッド電極915に電気的に接続されるべき、LSIチップ913の内部回路とのインターフェースをとるためのパッド電極925が整列配置されている。パッド電極925は、ワイヤボンディング処理のし易さを考慮し、パッド電極915が配置されているLSIチップ913の辺と並行で、近接したLSIチップ903の各辺に沿って配置されている。また、 LSIチップ903の主表面上には、図示せぬ外部との接続用リードと電気的に接続されるべきパッド電極905が整列配置されている。パッド電極905は、LSIチップ903の外周における、パッド電極925の配置された辺と同じ辺に沿って、パッド電極925と千鳥状に配置されててもよいし、パッド電極925の配置されていない辺に沿って配置されてもよい。また、、パッド電極925の配置された辺と同じ辺に沿って、パッド電極905を配置する場合、隣合うパッド電極905の間隔が広ければ、パッド電極905の間にパッド電極925を配置して、パッド電極905とパッド電極925とを一列に整列配置してもよい。この場合、ワイヤボンディングの際に、リードと接続されるべきパッド電極905とパッド電極925との区別がしずらいが、ワイヤボンディングにてパッド電極905とリードとを電気的に接続するワイヤと、パッド電極915とパッド電極925とを電気的に接続するワイヤとが短絡するようなことが防止しやすいし、このような短絡防止のためにワイヤボンディングにてパッド電極905とリードとを電気的に接続するワイヤの頂点の高さを高くする必要がないので、封止樹脂の厚さも薄くすることができる。なお、パッド電極925は、接続されるべきリードとのワイヤボンディングを考慮して配置されればよい。
As shown in FIG. 25, a
図26に示されるように、LSIチップ903(図26においては点線にてその配置される領域を示している)は、LSIチップ913におけるメモリセル部が配置されたメモリセル領域913−1の上方を完全に覆うように配置されている。
As shown in FIG. 26, the LSI chip 903 (the area where the area is arranged by a dotted line in FIG. 26) is located above the memory cell area 913-1 where the memory cell portion of the
このように配置することにより、次のような効果がある。つまり、LSIチップ903,913の熱膨張係数の差、これらLSIチップを樹脂封止する封止樹脂の熱膨張係数の差等により、例えば、図26における領域913−2がメモリセル領域であったとすると、メモリセルにおいて、その上方をLSIチップ903にて覆われた部分と覆われていない部分とがあることが分かる。このような状態で積層配置されたLSIチップを樹脂にて封止すると、前述したような熱膨張係数の差等により、メモリセルに対する応力が不均一(特に、メモリセル領域におけるLSIチップ903にて覆われた部分と覆われていない部分との境目のメモリセル)となり、この結果、メモリセルの特性に影響が与えられることとなる。このため、このようなメモリセル領域を有するLSIチップ913の上に他のLSIチップ903を積層配置する場合には、図26のように、メモリセル領域913−1の上方をLSIチップ903で完全に覆うように配置することで、上記の問題を解決することができる。
Such an arrangement has the following effects. That is, for example, the region 913-2 in FIG. 26 is a memory cell region due to a difference in thermal expansion coefficients of the LSI chips 903 and 913, a difference in thermal expansion coefficient of a sealing resin for sealing the LSI chips, and the like. Then, it can be seen that there are a portion of the memory cell that is covered by the
図27は、図25の2つの積層されたLSIチップを樹脂封止した半導体装置の断面図である。図27は図25のA−A’断面図に相当する。なお、図1と同様な構成要素には同じ符号を付けている。図27に示すように、インターフェース用のパッド電極915とパッド電極925とはワイヤ917にて電気的に接続されている。また、パッド電極905はリード9とワイヤ907にて電気的に接続されている。なお、ワイヤ907とワイヤ917とが短絡しないように、ワイヤ907の頂点の高さを十分高くする必要がある。また、このワイヤ917が外部に露出しないように、充分な厚さをもって、封止樹脂10にて樹脂封止が施されている。
27 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which the two stacked LSI chips of FIG. 25 are sealed with resin. FIG. 27 corresponds to the A-A ′ sectional view of FIG. 25. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to FIG. As shown in FIG. 27, the
図28は、LSIチップ913における内部回路のレイアウトの変形例を示す図であり、図26と同様に、LSIチップ903の配置される領域を点線にて示している。図28においては、メモリセル領域913−1をLSIチップ913の略中央領域にしている。このメモリセル領域913−1の周辺を、第1の周辺回路領域913−2や第2の周辺回路領域913−3としている。このように配置すると、LSIチップ903をLSIチップ913の、主表面において、略中央領域を覆うように配置すれば、LSIチップ903にてメモリセル領域913−1の上方を十分覆うことができる。
FIG. 28 is a diagram showing a modified example of the layout of the internal circuit in the
図29は、図28におけるLSIチップ913の主表面に、マイコンとしてのLSIチップ903を積層した平面図である。メモリセル領域913−1を図28のようにすることで、図29のようなパッド電極の配置を実現することができる。つまり、LSIチップ903における外周の並行する2辺に、インターフェース用のパッド電極925をそれぞれ配置でき、他の並行する2辺にリードとの接続用のパッド電極905をそれぞれ配置することができる。パッド電極915は、パッド電極925が配置された、LSIチップの外周の近傍に設けている。
FIG. 29 is a plan view in which an
図30、図31は、それぞれ図31の2つの積層されたLSIチップを樹脂封止した半導体装置の断面図である。図30は図29のA−A’断面図に相当し、図31は図29のB−B’断面図に相当する。 30 and 31 are cross-sectional views of a semiconductor device in which the two stacked LSI chips of FIG. 31 are sealed with resin. 30 corresponds to the A-A ′ sectional view of FIG. 29, and FIG. 31 corresponds to the B-B ′ sectional view of FIG. 29.
図30に示されるように、パッド電極905はリード9とワイヤ907にて電気的に接続されている。図31に示されるように、パッド電極915はパッド電極925とワイヤ917にて電気的に接続されている。
As shown in FIG. 30, the
このように、図28〜図31から分かるように、パッド電極905とパッド電極925とを、LSIチップ903の外周における別々の辺にそれぞれ沿って配置することができるので、ワイヤ907とワイヤ917が短絡するような問題が生じない。また、このような短絡を防止するためにワイヤ907の頂点の高さを高くする必要がないので、図27の場合に比べて、図30の方が封止樹脂の厚さも薄くすることができる。また、パッド電極905とパッド電極925とが異なる辺に沿って配置されているので、誤ったワイヤボンディングがされることも低減できる。
As described above, as can be seen from FIGS. 28 to 31, the
なお、上記においては、LSIチップ913を一括消去可能なEEPROMとして説明したが、一括消去可能なEEPROMと同様な応力の問題が生ずるメモリセルや回路を搭載するものであれば、LSIチップ913として一括消去可能なEEPROMに限らず、図24〜図31のような方法を適用することが可能である。また、LSIチップ903もマイコンに限らなくともよい。サイズの異なるLSIチップを用いたMCPにおいて、このような応力を考慮したMCPにおけるLSIチップの配置は、図17に示す従来のMCPにおいても適用しても十分効果があるものである。
In the above description, the
このように、本発明においては、例えば、2つのLSIチップのうち、そのどちらをマイコンとして用い、どちらをメモリとして用いても適用できるものである。つまり、一方をLSIチップ103のようにインターフェース用のパッド電極125とリードとの接続用のパッド電極105とを設けておけば、他方のLSIチップのサイズが大きい場合には、このLSIチップの上にパッド電極105とパッド電極205を有するLSIチップを配置するようにすればよいし、他方のLSIチップのサイズが小さい場合には、パッド電極105とパッド電極205を有するLSIチップの上にこのサイズの小さいLSIチップを配置するようにすればよい。このように、一方のLSIチップを開発することで、他方のLSIチップとして様々なサイズや機能のものが適用でき、これにより種々のシステムLSIを短期間に提供することができる。この場合、一方のLSIチップは再度開発し直す必要がないので、コストも低減できる。
Thus, in the present invention, for example, any one of the two LSI chips can be used as a microcomputer and any of them can be used as a memory. That is, if one is provided with the
なお、図24〜図31を用いて説明した構成においても、本明細書中で説明している種々の変形例や応用例を適用することが可能である。 Note that various modifications and application examples described in this specification can be applied to the configuration described with reference to FIGS.
上記実施の形態や変形例、応用例にて示した回路におけるプルダウン抵抗やNチャネル型MOSトランジスタは、選択信号SELの電位レベルの用い方に応じて、プルアップ抵抗としたり、PチャネルMOSトランジスタとしてもよい。また、リセット信号RESに限らず、他の信号を用いてもよいが、LSIチップの動作の初期時において、自動的に設定されるものとしては、リセット信号RESが好適である。 The pull-down resistor and the N-channel MOS transistor in the circuits shown in the above embodiments, modifications, and application examples may be a pull-up resistor or a P-channel MOS transistor depending on how to use the potential level of the selection signal SEL. Also good. In addition to the reset signal RES, other signals may be used, but the reset signal RES is suitable as one that is automatically set at the initial stage of the operation of the LSI chip.
9 リード
103、203,503,603,703 LSIチップ(下側)
113、213,513,613,713 LSIチップ(上側)
105、205,505,605,705 パッド電極(リード接続用)
115、215,515,615,715 パッド電極(内部インターフェース用)
125、225,325,425,525,625,725 パッド電極(内部インターフェース用)
107、207,507 ワイヤ
117、217,517,717 ワイヤ
9 Lead 103, 203, 503, 603, 703 LSI chip (lower side)
113, 213, 513, 613, 713 LSI chip (upper side)
105, 205, 505, 605, 705 Pad electrode (for lead connection)
115, 215, 515, 615, 715 Pad electrode (for internal interface)
125, 225, 325, 425, 525, 625, 725 Pad electrode (for internal interface)
107, 207, 507
Claims (2)
複数の外部端子を有し、
前記第1の半導体素子は、主表面を有し、該主表面には内蔵される複数の回路のいずれかと電気的に接続されるとともに前記複数の外部端子のいずれかと電気的に接続される複数の第1のパッド電極と、該内蔵される複数の回路のいずれかと電気的に接続された複数の第2のパッド電極とが設けられ、
前記第2の半導体素子は、主表面を有し、該主表面には内蔵される複数の回路のいずれかと電気的に接続されるとともに前記第2のパッド電極のいずれかと電気的に接続される複数の第3のパッド電極が設けられ、
前記第1の半導体素子の前記複数の回路には、前記第2のパッド電極と内蔵される回路との信号授受を選択制御する選択回路と、第1の電圧が入力されることで前記選択回路が内蔵される回路間での信号授受が可能となる電圧レベルとなり、第2の電圧が入力されることで前記選択回路が前記第2のパッド電極と内蔵される回路との信号授受が可能となる電圧レベルとなる制御信号を発生する制御回路とが設けられ、
前記複数の第1のパッド電極には前記制御回路の入力と電気的に接続される選択用パッド電極が含まれるとともに、前記複数の外部端子には前記選択用パッド電極と電気的に接続され、前記第1の電圧又は前記第2の電圧のいずれかが入力される選択用外部端子が含まれ、
前記第1の半導体素子は第1のプログラムを格納する第1のメモリを有し、前記第2の半導体素子は第1のプログラムとは異なる第2のプログラムを有する第2のメモリを有し、前記選択回路による選択状態に応じて該第1のプログラムと該第2のプログラムのいずれかが選択的に実行されることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device in which a second semiconductor element is disposed on a first semiconductor element and the first and second semiconductor elements are sealed with a resin,
Having a plurality of external terminals,
The first semiconductor element has a main surface, and the main surface is electrically connected to any of a plurality of built-in circuits and electrically connected to any of the plurality of external terminals. A first pad electrode and a plurality of second pad electrodes electrically connected to any of the plurality of built-in circuits,
The second semiconductor element has a main surface, and the main surface is electrically connected to one of a plurality of built-in circuits and electrically connected to one of the second pad electrodes. A plurality of third pad electrodes are provided;
The plurality of circuits of the first semiconductor element are supplied with a selection circuit for selecting and controlling signal transmission / reception between the second pad electrode and a built-in circuit, and the selection circuit by inputting a first voltage. The voltage level is such that signals can be exchanged between the circuits in which the signal is incorporated, and when the second voltage is input, the selection circuit can exchange signals between the second pad electrode and the circuit incorporated therein. A control circuit for generating a control signal having a voltage level of
The plurality of first pad electrodes include a selection pad electrode electrically connected to the input of the control circuit, and the plurality of external terminals are electrically connected to the selection pad electrode, An external terminal for selection to which either the first voltage or the second voltage is input ;
The first semiconductor element has a first memory for storing a first program; the second semiconductor element has a second memory having a second program different from the first program; One of the first program and the second program is selectively executed in accordance with a selection state by the selection circuit.
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