JPH01120046A - 半導体回路装置 - Google Patents

半導体回路装置

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JPH01120046A
JPH01120046A JP62275810A JP27581087A JPH01120046A JP H01120046 A JPH01120046 A JP H01120046A JP 62275810 A JP62275810 A JP 62275810A JP 27581087 A JP27581087 A JP 27581087A JP H01120046 A JPH01120046 A JP H01120046A
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JP
Japan
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semiconductor
signal processing
circuit
integrated circuit
circuit device
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Pending
Application number
JP62275810A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeaki Okabe
岡部 健明
Masatoshi Kimura
正利 木村
Mitsuzo Sakamoto
光造 坂本
Masataka Kato
正高 加藤
Isao Yoshida
功 吉田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62275810A priority Critical patent/JPH01120046A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/721Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
    • H10W90/722Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between stacked chips

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  • Semiconductor Integrated Circuits (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路に係り、特に高速、高集積なシ
ステムを実現するのに好適な半導体回路装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路を高集積化する方法として、1枚
のウェーハ上に各種の回路を形成し、これらを相互に配
線して用いる。いわゆるウェーハ・スケールLSIが知
られている。また他の技術としては、アイ・イー・デイ
−・エム84.テクニカル ダイジェスト、8J6頁(
IEDM84゜Technical Digest、 
p p 816−819)に述べられているように、2
枚のウェーハに形成された集積回路チップを、ウェーハ
状態で互いに接着して用いる方法がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、同一ウェーハ内に形成される素子を用
いて集積回路を構成するために、外部の負荷を駆動する
電力素子あるいは高耐圧素子の内蔵、チップ間の信号伝
達を高速化する大電流駆動素子の内蔵、集積回路へ供給
する電力の制御回路を構成する高電圧、大電流素子の内
蔵化等については考慮されておらず、これらを内蔵化す
るためにはプロセスの複雑化2発生するジュール熱の放
散等に関する問題があった。
本発明の目的は高速、高集積な電子回路を実現するため
に、大電力素子、あるいは大電流素子と信号処理用集積
回路を同一基板に実装した半導体回路装置を提供するこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、半導体ウェーハ内に、信号処理集積回路(
以下LSIと略記する)を実現するための製造工程とは
別の製造工程により大電流素子、あるいは高耐圧素子を
形成し、その半導体ウェーハ上に、信号処理LSIを実
装することにより、大電流素子あるいは高耐圧素子を内
蔵した半導体回路装置が実現でき、従って高速、高集積
化が達成される。
(作用〕 本半導体回路装置においては、大電流素子は信号処理L
SI間の信号伝達に関して、配線容量を高速に充放電出
来るため、信号伝達の遅延を低減でき、高速化を達成で
きる。また高耐圧素子は信号処理LSIの出力信号を増
幅し、外部の負荷を高速に駆動することが出来る。また
、半導体ウェーハ上に実装される信号処理LSIは微細
加工プロセスを用いて実現出来るため、高集積化が達成
出来る。
従って、これらを組み合わせることによって、高速、高
集積の半導体回路装置を実現できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図および第2図により説
明する。P形シリコンウェーハ1にNチャネルMOSF
ET2および配線8,13.14等を形成する。Nチャ
ネルMO8FETは、従来の製造プロセスで製作可能で
あり1本実施例ではチャネル幅を大きくして、IAの電
流が扱えるように設計しである。また、耐圧は36Vと
、信号処理LSIに用いたMOSFETの3倍以上の高
耐圧化がなされている。上記MO5FET2.ホトカッ
プラー1−0.トランス9および集積回路3により、第
2図に示すような直流・直流変換器を梧成し、その出力
を電源配線8を通して、信号処理用LSI4,5,6.
7へ直流電力を供給している。集積回路3および信号処
理LSI4,5゜6.7はフリップ・チップ・ボンディ
ングによりフェースダウンでシリコン基板1上に実装さ
れている。尚集積回路3には、電力変換器の制御回路。
MOSFET2によってパルス変換された電力波形の整
流および平滑回路等も含まれる。電力変換器への直流入
力電圧は例えば12Vで、これを信号処理LSIの動作
電圧、例えば5vに降圧している。ホトカップラー10
は電力変換器の出力電圧を制御するため信号を、MOS
FET2のゲート駆動回路へ伝達する。
本発明の半導体回路装置では、信号処理LSIであるメ
モリ、ロジックは各々最適化されたプロセスで製造でき
、従って性能・コスト比を高めることが出来る。また信
号処理LSIへ供給するための電力は、実装基板の近く
まで12Vで送電出来、従って送電ケーブルの抵抗によ
る損失を低減できる0以上述べたように、本発明による
半導体回路装置では、高集積で、性能・コスト比の優れ
た電子回路を提供できる0本実施例では、電力変換器と
してスイッチング型の降圧回路を用いたが。
直列レギュレーター等を用いても同様に実現できる。
第二の実施例を第3図および第4図により説明する。第
3図は2個の電力変換器16.17および信号処理LS
118.19等をシリコンウェーハ1′上に実装した、
平面図を示している。ここで、電力変換器16.17は
第4図に断面構造を示すようなNチャネル形MO8FE
Tを主スィッチとして用いた。
Nチャネ/L/MO8FETは、P形基板20にN形エ
ピタキシャル層22を形成し、P層によってアイソレー
ションされた領域内に2重拡散型MO8FETを形成し
たものである。ここで23はP形波散層、24はN形の
拡散層で、ソースとなっている。25はポリシリコンゲ
ートで、シリコンウェーハ20上に実装されている制御
回路を含むチップ26により駆動されている。
第3図において、電力変換器16の出力電圧は5v、電
力変換器17の出力電圧は3.3vに設計した0本実施
例では、第一の実施例と同様に。
信号処理LSIに供給する電力を、実装基板の近くまで
高電圧で送電出来るため、ケーブルの損失を低減できる
。また、5vおよび3.3vの2つの電圧に対し、同一
のケーブルで送電出来るため、電源配線が簡単になる利
点がある。
第三の実施例を第5図、第6図を用いて説明する1本実
施例は、高電圧の駆動用半導体回路装置を実現したもの
である。
第5図において、27はP形基板であり、28゜29.
30は高電圧の駆動回路である。31は信号処理回路を
含むチップで、フリップ・チップ・ボンディングにより
シリコン基板27上に実装されている。
第6図は、第5図に示した半導体回路装置のブロック図
である。破線部31はシフトレジスタ。
ラッチ回路等を含む信号処理部である。データ入力端子
34から入力された信号は、クロックにより転送され、
ラッチを通して出力部28へ伝達される。本実施例では
8ビツトのシフトレジスタおよびラッチを含んでおり、
高耐圧出力部も8回路ある0本発明によれば、回路損失
の大きな高耐圧部を含むシリコンチップ27は、放熱の
良いパッケージに直接ダイボンディングされているため
、温度上昇は低く抑えられ、従って高信頼性が達成され
る。また、0MO5で構成されている信号処理部と、高
耐圧MO8で構成されている出力部が別々のチップに形
成されているため、各々のチップを製造するプロセスが
単純となり、製造歩留りの向上が期待できる。また、信
号処理部と高耐圧部が共存する。従来のモノリシック集
積回路で生じるラッチ・アップの問題が生じない利点も
ある。
第四の実施例を第7図および第8図を用いて説明する。
第7図はシリコン基板38に、駆動能力の大きなレベル
シフト回路41および駆動回路43および信号線44を
形成し、更に信号処理用LSI42等を、フェース・ダ
ウンでフリップ・チップ・ボンディングしたものである
。同図中46は5V電源、47は3.3v電源を供給す
るためのポンディングパッドである。その他の信号系の
入力部は省略しである1回路41は3.3v系の信号処
理LSI42からの出力を、外部の5v系信号処理系に
伝達するためのレベルシフト回路であり、同時にリード
線等の浮遊容量を高速に充放電可能なように大電流を供
給できるように設計されている。
第8図(a)はレベルシフト回路図であるが。
48はNチャネルMO5FET、49はPチャネルMO
8FETを表わしている。入力端子50に3.3v系の
出力を印加し、出力端子52から5V系を駆動する。
第7図の回路43は信号線を駆動するための回路で、や
はり信号線容量、信号処理LSIの入力容量等を高速に
充放電可能なように、駆動能力を大きくしである。
第8図(b)は駆動回路図で、55はNチャネルMO8
FET、56はPチャネルMO8FETである。
以上述べたように、本発明によれば、駆動能力の優れた
回路と信号処理LSIを別々なプロセスで製作できるた
め、製作プロセスの単純化が可能となる。また、駆動能
力の優れた素子をチップ間のインターフェイスに用いて
いるため、高速なシステムが実現できる。
第五の実施例を第9図、第10図を用いて説明する。
第9図は電力用MO8FETチップ59の上に、信号処
理回路を含むチップ60をボンディングしたものである
。電力用MO8FETは、電力損失が大きいため、放熱
の良いパッケージにマウントされる。しかし、信号処理
回路は低消費電力なので、放熱については考慮する必要
が無く、従って電力用MOSFET上にボンディング可
能である。
第10図は本発明の実施例である半導体回路装置のブロ
ック図である。59はNチャネルMO3FIET、72
は電源端子である。NチャネルMO5FETはソースフ
ォロアで用いられるため、十分低損失とするためにはゲ
ート、ソース間電位を十分に大きくする必要がある。従
って、本実施例ではチャージポンプ回路70によって、
ドレイン電圧である電源電圧以上の電圧を発生させて、
ゲートに印加している。71は端子66と端子67に接
続される負荷の状態を監視するための回路で、負荷開放
および過電流検出回路を含んでlる。同図中破線部分の
回路60のチップが電力用MOSFET上にボンディン
グされている1本実施例においても、電力用MO8FE
Tと信号処理回路を含むチップが別々のプロセスで製作
されるため、プロセスの簡単化が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、駆動能力の大きな素子および回路と信
号処理系の回路が別々の製作プロセスで実現できるため
、製作プロセスの単純化と最適化が容易となる。従って
歩留り向上、低コスト化の利点がある。また、放熱が必
要な回路を、半導体基板に形成し、熱放散の良いパッケ
ージにマウントできるため、実装密度を高めることがで
きる。
更に、出力部およびチップ間のインターフェイスに駆動
能力の大きな回路を容易に用いることが可能なために、
高速のシステムが構成できる効果がある。すなわち、本
発明の半導体回路装置は、高速、高密度、高信頼性のシ
ステム実現に効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例の斜視図、第2図は電源
部の回路ブロック図、第3図は第二の実施例の平面図、
第4図は電力用MO8FET部分の断面図、第5図は第
三の実施例の斜視図、第6図はそのブロック図、第7図
は第四の実施例を示す斜視図、第8図はそのレベルシフ
トおよび駆動回路図、第9図は第五の実施例の平面図、
第10図はその回路ブロック図である。 1・・・シリコン基板、2・・・電力用MO3FET、
4・・・信号処理LSIチップ、8・・・電源配線、1
6・・・電力変換器、41・・・レベルシフト回路、4
3・・・駆動回路、59・・・電力用MO8FET、6
o・・・信号処理回路を含むチップ、70・・・チャー
ジポンプ目薬1 図 第3図 芥5121 第 ム (21 乎′8図 (α)            (b)′f、9図 第10121 夙を回)ト

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基体に形成された能動素子および配線と半導
    体集積回路チップから成る半導体回路装置において、該
    半導体チップが前記半導体基体上に実装されていること
    を特徴とする半導体回路装置。 2、上記半導体基体に形成された能動素子が、大電流の
    MOSFETから成つていることを特徴とする請求範囲
    第1項記載の半導体回路装置。 3、上記半導体基体に形成された能動素子が、高電圧素
    子を含むことを特徴とする請求範囲第1項記載の半導体
    回路装置。 4、上記半導体基体に形成された能動素子を前記半導体
    集積回路チップ間の信号の伝達経路の一部に用いること
    を特徴とする請求範囲第1項記載の半導体回路装置。 5、上記半導体基体に形成された能動素子を、前記半導
    体集積回路チップの信号出力部に接続して用いることを
    特徴とする請求範囲第1項記載の半導体回路装置。 6、上記半導体基体に形成された能動素子の一部が、前
    記半導体集積回路チップに供給する電力を制御するため
    の電力変換器の一部を構成していることを特徴とする、
    請求範囲第1項記載の半導体回路装置。
JP62275810A 1987-11-02 1987-11-02 半導体回路装置 Pending JPH01120046A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5434453A (en) * 1991-04-26 1995-07-18 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device and computer system using the same
WO2006039048A3 (en) * 2004-09-30 2006-08-10 Intel Corp An apparatus and method for multi-phase transformers
US7504808B2 (en) 2005-06-30 2009-03-17 Intel Corporation Multiphase transformer for a multiphase DC-DC converter

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