JPH04116851A - 半導体集積回路素子 - Google Patents

半導体集積回路素子

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Publication number
JPH04116851A
JPH04116851A JP2236433A JP23643390A JPH04116851A JP H04116851 A JPH04116851 A JP H04116851A JP 2236433 A JP2236433 A JP 2236433A JP 23643390 A JP23643390 A JP 23643390A JP H04116851 A JPH04116851 A JP H04116851A
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JP
Japan
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cell
buffer device
wiring
layer
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2236433A
Other languages
English (en)
Inventor
Masako Suzuki
昌子 鈴木
Mitsuhiko Hoshi
星 実彦
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
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH04116851A publication Critical patent/JPH04116851A/ja
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
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/90Bond pads, in general
    • 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
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/90Bond pads, in general
    • H10W72/931Shapes of bond pads
    • H10W72/932Plan-view shape, i.e. in top view

Landscapes

  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • 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】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は多層配線を施した半導体集積回路素子に係わり
、特に、チップサイズ(Chi−p  5ize)を縮
小するのに好適するものである。
(従来の技術) 半導体素子の集積度は最近益々向上しており、いわゆる
ゲートアレイ(Ga t e  Ar ray)におい
ても同様な傾向にある。このような集積度の向上を達成
するのには素子構造の設計変更に加えて、いわゆるシュ
リンク(Shrink)方式により半導体チップ(Ch
 i p)サイズ(SL−ze)を実質的に縮小するこ
とにより集積度を増大し、かつコストダウン(Co s
 t  Down)する方式も一般的な手法として多用
されている。
ところで、半導体集積回路素子には所定の不純物を導入
・拡散することによって能動素子、受動素子または抵抗
などの回路成分から成る群から選定した複数種が造り込
まれており、これらの構成部品と電気的に接続した配線
層の外に外部機器との接続用として不可欠なポンディン
グパッド(Bonding  Pad)が形成される。
一方、いわゆるゲートアレイにあっても当然集積度の増
大が求められているが、−殻内な構造を第1図を参照し
て説明する。即ち、1cm四方前後のシリコン(SiQ
icon)半導体チップ1の中央部分には複数個のベー
シックセル(Basi−c  CeQQ図示せず)を配
置する。これは4トランジスタを縦方向と横方向に繰返
しアレイ状に整列配置して構成するものである。
その外側の半導体チップ1部分にはI10バッファ(B
uffer)デバイスセル(Devi−ce  CeQ
Q)2・・・が形成されている。更にこの外縁と半導体
チップの周縁間の距離は120μm〜150μmであり
、この半導体チップ部′分に120μm〜100μmの
ピッチ(Pitch)でポンディングパッド(Bond
ing  Pad)3・・・を整列状態に形成してセル
群と電気的に接続している。なおセル領域を囲むI10
バッファデバイスセル2の四隅A・・・にはテスト(T
est)用発振器(図示せず)が設置されており、機種
によってはダイシングライン(DicingL−ine
)付近に設置するフォトリソグラフィ(Photo  
Lithography)工程で利用する合せマーク(
Mark)も形成されている。
ところで、半導体集積回路素子とりわけゲートアレイ用
のセルライブラリィベース(CeQ−Q  Libra
ry  Ba5e)のレイアウト(Layout)設計
はLSI  (Larg−e  5caQe  Int
egrated  Ci −rcuit)設計のなかで
最も重要な設計工程であり、LSI7スクパターン(M
as*k)を設計する作業である。論理設計により得ら
れた接続情報と、回路設計により準備された論理セルラ
イブラリーを用いて、論理ゲートの配置・配線を行い、
製造条件による制約に従いながら、チップ面積を可能な
限り小さくすることが要求され、LSIの使命を制する
作業である。
前記セルライブラリィベースのレイアウト設計では2層
、3層の両配線手法により共通のセルライブラリィを用
いるのが一般的である。これはチップ周辺のセルについ
ても例外でなく、配線手法によらずI10バッファセル
は第1、第2層更にパッドセルは第2層を使って構成さ
れている。このため2層配線の場合はもちろんのこと、
3層配線にもチップ周辺にI10バッファデバイスセル
列を設置し、更にまた両者が重ならないようにポンディ
ングパッドをI10バッファデバイスセルの外側に配置
している。
(発明が解決しようとする課題) 従来の全てのセルライブラリ設計では2層配線、3層配
線を問わず共通のものとして多層配線が利用されており
、しかも3層以上の配線ではチップ周辺のI10バッフ
ァデバイスセル列部分とポンディングパッド部分用領域
にチップサイズ縮小の余地があるにも拘らず、見過ごし
ていた。
本発明はこのような事情により成されたもので、特に、
I10バッファデバイスセル列部分とポンディングパッ
ドセルの相互の配置関係を見直してチップサイズを縮小
することを目的とするものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 半導体チップに形成する半導体セル群と、前記半導体セ
ル群を囲む外側の半導体チップの周囲部分に形成するバ
ッファデバイスセルと、前記半導体セル群とバッファデ
バイスセルを電気的に接続する多層配線層と、前記バッ
ファデバイスセルに設置する多層配線層に電気的に接続
すると共に積層して配置するパッドパターンに本発明の
半導体集積回路素子の特徴がある。
(作用) 本発明に係わる半導体集積回路素子では多層配線が使用
されており、しかもボンディング用パッドセルには最上
層の配線層を使うのに対して、I10バッファデバイス
セル用配線にはより下層の配線層で構成する方式を採用
している。これによりI10バッファデバイスセル及び
ボンディング用パッドセルはチップ表面と垂直方向に重
ねられるのでパッド用のスペース(S p a c e
)が省略されひいてはチップ面積の縮小が可能になる。
(実施例) 本発明に係わる一実施例を第2図乃至第6図を参照して
説明するが、理解を助けるために従来技術と同じ部品に
も新番号を付けて説明する。第2図は本発明に係わる半
導体集積回路素子におけるゲートアレイにおけるI10
バッファデバイスセル11・・・とボンディング用パッ
ド22の位置関係を示す平面図であり、第3図にはその
コーナ(Corner)部分の拡大図が、第4図は本発
明に係わるゲートアレイにおけるI10バッファデバイ
スセルとボンディング用パッドの位置関係の応用例であ
る。また、第5図a、bには多層配線構造を断面図で示
し、第6図の平面図にゲートアレイにおけるI10バッ
ファデバイスセルより内側の半導体チップ部分に形成す
るセルとセル間を電気的に結ぶ配線状態を明らかにした
ところで本発明に係わる半導体集積回路素子は例えばシ
リコンから成るチップに所定の不純物の導入・拡散する
ことにより能動素子、受動素子または抵抗などの回路成
分から成る群から選定する一種または複数種が造り込ま
れており、これらには当然導電性金属から成る電極を設
置すると共に、例えばAQやAQ合金から構成する配線
層を電気的に接続して他の機器との接続に備えている。
更にこの半導体集積回路素子の配線層はいわゆる多層配
線層(第5図参照)で構成されている。
更にまた、第2図などに明らかにしたようにゲートアレ
イを形成する半導体チップ10の最外側周縁部にはI1
0バッファデバイスセル11・・・を設置し、その内側
の半導体チップ10には第6図に示すようにセル群12
・・・(図には一部に番号を付けた)が設置されている
。セル群12・・・を構成する能動素子、受動素子また
は抵抗などの回路成分から成る群から選定する一種また
は複数種は多層配線層によりI10バッファデバイスセ
ル11・・・と電気的に接続しており、この状況を第5
図と第6図1′:より説明する。
即ち、第6図の平面図には多層配線を施した半導体集積
回路素子を構成するセル群12・・・が四角に書かれた
区分内に示されており、図中−点鎖線が第1層配線13
、点線が第2層配線14、二点鎖線が第3層配線15、
斜線を書いたものが2層目の端子16、三角印が第2層
と第1層間に形成するコンタクト(Contact)1
7を示している。また各セル12・・・は単に番号を図
に書かれた一部の四角の中に書き込んで示した。尚実線
は電源及びアース(Earth)ラインを示しており、
四角を囲んだ大小の区分Bを横切って書かれている2本
の実線の右側が電源を、左側がアースラインを示してい
る。このようなセル群12・・・と第2図に示したI1
0バッファデバイスセル11・・・を電気的に接続する
のには常法により形成する多層配線を利用しており、そ
の−例を第5図a1bに従来例aと共に表示している(
この図では便宜状本発明用の番号を従来例にも使用する
)。なお第6図のセル群12を囲む区分Bの中に斜めに
記されているライブラリ線Cはセルの原点と向きを表し
ている。即ち線分Cの端が左上方向に向いているのが順
方向であり、右上方向に向いているのは順方向の中心線
を境にして対称的に移動したものを示している。第5図
a、bでは前記したように能動素子などが造り込まれた
半導体チップ10表面を被覆しパッシベイション(Pa
ss−ivation)層を兼ねる絶縁力層18に重ね
て設置した多層配線が示されている、この絶縁物層18
に積層して層間絶縁物層19.20を配置し、絶縁物層
18と層間絶縁物層19.20には夫々にAQまたはA
Q合金(AQ−8iまたはAQ−SL−Cu)から成る
第1配線層〜第3配線層13〜15を設置する。これら
は絶縁物層18と層間絶縁物層19.20に形成するコ
ンタクトホール(Con t a c tHoQ e)
21内にも堆積するAQまたはAQ合金を介して互いに
電気的接続を行っている。第5図aに明らかなように従
来方式では第2配線層14にポンディングパッド22を
形成しているのに対して、I10バッファデバイスセル
11・・・が設置される半導体チップ10のE部分即ち
第3配線層13上にポンディングパッド22が形成され
ているのが特徴であり、この状態が第5図すに明らかに
されている。実際には絶縁物層18の直下には例えばシ
リコン半導体チップ10(図示せず)が形成されている
。このように本発明に係わる半導体集積回路素子では第
5図すに示すように従来のゲートアレイ用半導体チップ
のD領域約250μmが不要となるために集積度を向上
することができる。
なお第3図に明らかにしたようにI10バッファデバイ
スセル11には電源パターン(Pat−tern)2B
も形成されており、機種によってはセル群12用の電源
パターン(図示せず)を最内側に共存させることもある
。また、縦横の電源パターン23はコーナー(Corn
et)でも互いに接続しているが一部に空領域Fができ
るので、ここに試験用発振器を設置したり、時には光リ
ソグラフィ (Li thography)用の合せマ
ークを形成することもある。また、合せマークはダイシ
ングライン付近に形成するのが一般的である。
第4図a、bには特殊な例を示した。即ち、セルベース
設計手法を採っているゲートアレイにおいては複数個の
標準I10バッファデバイスセル11のピッチとポンデ
ィングパッド22のそれが一致しない場合、後者をI1
0バッファデバイスセル11にまたがって形成しても良
いこと、ポンディングパラ122間隔を大きく保つ必要
がある時には第4図すに示すように互い違いに配置する
ことも可能である。第4図a、bにおいてはポンディン
グパッド22に電気的に接続した配線層を24とし、こ
れとI10バッファデバイスセル11間を結ぶ端子を2
5と記載した。I10バッファデバイスセルの寸法は標
準的なもので縦500μm横150μmである。
[発明の効果] 本発明に係わる半導体集積回路素子ではI10バッファ
デバイスセルとポンディングパッドを重ねて設置してい
るので、後者用の領域や配線が要らなくなったのでその
分生導体チップサイズを縮小することができ、ひいては
集積度を向上できる。その程度としては10mm平方の
半導体チップを使用するゲートアレイでは5〜6%とな
り、価格的に厳しい状態におかれている現在非常に有効
な手段といえる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のゲートアレイ用半導体チップにおけるI
10バッファデバイスセルとポンディングパッドの位置
関係を示す上面図、第2図は本発明に係わるゲートアレ
イ用半導体チップにおけるI10バッファデバイスセル
とポンディングパッドの一般的な位置関係を示す上面図
、第3図は第2図におけるコーナ部分を拡大して示した
図、第4図a、bは本発明に係わるI10バッファデバ
イスセルとポンディングパッドの位置関係の応用例であ
り、第5図a、bは多層配線とI10バッファデバイス
セルとポンディングパッドを従来と本発明で示す断面図
、第6図はゲートアレイ用セル群の配線状態を示す平面
図である。 1.10:半導体チップ、 2.11:I10バッファデバイスセル、第1〜第3配
線層:13〜15. 17:コンタクト、    18:絶縁物層、19.2
0:層間絶縁物層、 21:コンタクトホール、 22:ポンディングパッド、 23:電源パターン、  24:配線層、25;端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体チップに形成する半導体セル群と、前記半導体
    セル群を囲む外側の半導体チップの周囲部分に形成する
    バッファデバイスセルと、前記半導体セル群とバッファ
    デバイスセルを電気的に接続する多層配線層と、前記多
    層配線層に電気的に接続すると共にバッファデバイスセ
    ルに積層して配置するパッドパターンを具備することを
    特徴とする半導体集積回路素子
JP2236433A 1990-09-06 1990-09-06 半導体集積回路素子 Pending JPH04116851A (ja)

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JP2236433A JPH04116851A (ja) 1990-09-06 1990-09-06 半導体集積回路素子

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1143513A1 (en) * 2000-04-03 2001-10-10 Nec Corporation Semiconductor device and method of fabricating the same
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