JP2016219655A - Semiconductor device - Google Patents

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暢之 中村
Nobuyuki Nakamura
暢之 中村
石川 透
Toru Ishikawa
透 石川
茂行 中沢
Shigeyuki Nakazawa
茂行 中沢
康司 鳥井
Yasushi Torii
康司 鳥井
暢孝 谷口
Nobutaka Taniguchi
暢孝 谷口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reinforce a power supply in a semiconductor device.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a pad P formed on one principal surface of a substrate 11, and electrically connected with a bump B; first metal wiring M1 electrically connected with the pad P; and second metal wiring M2 at least partially formed on the same metal layer as the bump B. The first metal wiring M1 has a first portion M1a and a second portion M1b. The first portion M1a and the second portion M1b of the first metal wiring M1 are electrically connected with the second metal wiring M2, respectively.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、複数の基板が3次元的に積層されてなる半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a plurality of substrates are three-dimensionally stacked.

近年、半導体装置の高性能化を実現する技術の一つとして、複数の半導体チップを3次元的に積層する技術が注目されている。特に半導体チップの基板を貫通する貫通電極およびバンプを介して、積層された複数の半導体チップ間を接続することで、極めて多くの信号線を短い配線長で接続可能となるため、高性能な半導体装置が得られる。しかし、貫通電極やバンプの設置場所にはさまざまな制約があるため、半導体チップの平面上で偏って配置されることが多い。例えばワイドIO型のDRAM(Dynamic Random Access Memory)の場合、ロジックチップ上に複数のメモリチップが積層されるが、貫通電極およびバンプはメモリチップの中央部に集中して配置される。一方、メモリチップは大容量化に伴ってチップサイズの大型化が進んでいる。これにより、チップの端部近傍に配置された回路ブロックほど貫通電極との距離が長くなるため、電源電位が変動しやすくなり、その結果、高速動作に対して不利となるという問題が生じる。   In recent years, a technique for three-dimensionally laminating a plurality of semiconductor chips has attracted attention as one of the techniques for realizing high performance of a semiconductor device. In particular, by connecting between multiple stacked semiconductor chips via through electrodes and bumps that penetrate the substrate of the semiconductor chip, it is possible to connect an extremely large number of signal lines with a short wiring length. A device is obtained. However, since there are various restrictions on the installation locations of the through electrodes and bumps, they are often arranged unevenly on the plane of the semiconductor chip. For example, in the case of a wide IO type DRAM (Dynamic Random Access Memory), a plurality of memory chips are stacked on a logic chip, but through electrodes and bumps are concentrated on the central portion of the memory chip. On the other hand, the chip size of a memory chip is increasing with an increase in capacity. As a result, the circuit block arranged near the end of the chip has a longer distance from the through electrode, and thus the power supply potential tends to fluctuate, resulting in a disadvantage in high speed operation.

特開2005−167222号公報JP 2005-167222 A

特許文献1は、半導体チップ上に形成された電源パッドと半導体チップ周囲に設けられたパッケージ上の外部端子との間を金属ワイヤで接続する場合に、半導体チップ上に付加配線層を設ける技術が開示されている。これによれば、半導体チップと外部端子との間の電源供給線の電気抵抗を下げることができるものの、チップ内部の電源供給線の電気抵抗を下げることはできない。   Patent Document 1 discloses a technique for providing an additional wiring layer on a semiconductor chip when a power supply pad formed on the semiconductor chip and an external terminal on a package provided around the semiconductor chip are connected with a metal wire. It is disclosed. According to this, although the electric resistance of the power supply line between the semiconductor chip and the external terminal can be lowered, the electric resistance of the power supply line inside the chip cannot be lowered.

本発明による半導体装置は、第1基板と、前記第1基板に積層され、バンプ群を介して前記第1基板と電気的に接続された第2基板と、前記第1基板の一主面に形成され、前記バンプ群に含まれる第1のバンプと電気的に接続されたパッドと、前記パッドと電気的に接続された第1の金属配線とを備える。前記第1の金属配線は、第1部分と第2部分とを有し、前記第1の金属配線の前記第1部分と前記第2部分とは、それぞれ、少なくとも一部が前記第1のバンプと同じ金属層に形成された第2の金属配線と電気的に接続される。   A semiconductor device according to the present invention includes a first substrate, a second substrate stacked on the first substrate and electrically connected to the first substrate via a bump group, and a main surface of the first substrate. A pad formed and electrically connected to the first bump included in the bump group; and a first metal wiring electrically connected to the pad. The first metal wiring has a first portion and a second portion, and at least a part of the first metal wiring and the second portion of the first metal wiring are respectively the first bump. Are electrically connected to the second metal wiring formed in the same metal layer.

本発明によれば、複数の半導体チップがバンプ等の接続端子を介して互いに電気的に接続され積層されてなる半導体装置であって、各々の半導体チップ内の電源電位給電線の電気抵抗を低減することができる。   According to the present invention, there is provided a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are electrically connected to each other via connection terminals such as bumps and stacked, and the electric resistance of the power supply potential feed line in each semiconductor chip is reduced. can do.

本発明の第1の実施形態によるメモリチップ10Aの主要部を示す略平面図である。1 is a schematic plan view showing a main part of a memory chip 10A according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すa−a線に沿った略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the line aa shown in FIG. 1. メモリチップ10Aの全体構成を示す平面図である。It is a top view which shows the whole structure of 10 A of memory chips. メモリチップ10Aが他のチップに積層されてなる半導体装置20を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device 20 by which the memory chip 10A is laminated | stacked on another chip | tip. 本発明の第2の実施形態によるメモリチップ10Bの主要部を示す略平面図である。It is a schematic plan view showing a main part of a memory chip 10B according to a second embodiment of the present invention. 図5に示すb−b線に沿った略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the line bb shown in FIG. 5. 本発明の第3の実施形態によるメモリチップ10Cの主要部を示す略平面図である。It is a schematic plan view showing a main part of a memory chip 10C according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態によるメモリチップ10Dの主要部を示す略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a memory chip 10D according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態によるメモリチップ10Eの主要部を示す略平面図である。It is a schematic plan view showing a main part of a memory chip 10E according to a fifth embodiment of the present invention. 図9に示すe−e線に沿った略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line ee shown in FIG. 9. 本発明の第6の実施形態によるメモリチップ10Fの主要部を示す略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a memory chip 10F according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施形態によるメモリチップ10Gの主要部を示す略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a memory chip 10G according to a seventh embodiment of the present invention. 3つのチップが積層されてなる半導体装置30を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor device 30 formed by laminating | stacking three chips | tips. 辺に沿ってバンプ群BGが配置されたメモリチップ10Iの構成を示す略平面図である。It is a schematic plan view showing the configuration of the memory chip 10I in which the bump group BG is arranged along the side. メモリチップ10Aの変形例による全体構成を示す平面図である。It is a top view which shows the whole structure by the modification of 10 A of memory chips.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態によるメモリチップ10Aの主要部を示す略平面図である。また、図2は、図1に示すa−a線に沿った略断面図である。   FIG. 1 is a schematic plan view showing the main part of the memory chip 10A according to the first embodiment of the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view along the line aa shown in FIG.

図1に示す平面図は、メモリチップ10Aの外観の一部を拡大したものであり、マトリクス状にレイアウトされた複数のバンプBからなるバンプ群BGを備えている。各バンプBは当該メモリチップ10Aの外部端子であり、電源端子や信号端子が含まれる。このうち、電源端子としては、電源電位VDDが供給される端子と、接地電位VSSが供給される端子が少なくとも含まれる。   The plan view shown in FIG. 1 is an enlarged view of a part of the appearance of the memory chip 10A, and includes a bump group BG composed of a plurality of bumps B laid out in a matrix. Each bump B is an external terminal of the memory chip 10A and includes a power supply terminal and a signal terminal. Among these, the power supply terminals include at least a terminal to which the power supply potential VDD is supplied and a terminal to which the ground potential VSS is supplied.

図2に示すように、メモリチップ10Aは、単結晶シリコン(Si)などの半導体材料からなる基板11と、基板11の一主面を覆う絶縁層12と、絶縁層12の上面を覆うパッシベーション膜13と、パッシベーション膜13をさらに覆う保護膜14とを備えている。   As shown in FIG. 2, the memory chip 10 </ b> A includes a substrate 11 made of a semiconductor material such as single crystal silicon (Si), an insulating layer 12 that covers one main surface of the substrate 11, and a passivation film that covers the upper surface of the insulating layer 12. 13 and a protective film 14 that further covers the passivation film 13.

絶縁層12は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁材料からなる多層膜であり、複数の金属配線層からなる多層配線構造や、種々の回路素子が埋め込まれている。図2に示す例では、3つの金属配線層L1,L3,L4が埋め込まれている例が示されているが、本発明がこれに限定されるものではない。また、図2には、回路素子の一例としてトランジスタT及びキャパシタCが示されている。トランジスタTは、基板11に設けられたソース/ドレイン領域SDと、2つのソース/ドレイン領域SD間を覆うゲート電極Gとを含む。ソース/ドレイン領域SDは、コンタクト導体CEを介して金属配線層L1に接続されている。図2に示す例では、一方のソース/ドレイン領域SDに接続された金属配線層L1がキャパシタCに接続されており、これによりトランジスタT及びキャパシタCによってDRAMのメモリセルが構成されている。   The insulating layer 12 is a multilayer film made of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride, and a multilayer wiring structure including a plurality of metal wiring layers and various circuit elements are embedded therein. In the example shown in FIG. 2, an example in which three metal wiring layers L1, L3, and L4 are embedded is shown, but the present invention is not limited to this. FIG. 2 shows a transistor T and a capacitor C as examples of circuit elements. The transistor T includes a source / drain region SD provided on the substrate 11 and a gate electrode G covering between the two source / drain regions SD. The source / drain region SD is connected to the metal wiring layer L1 through the contact conductor CE. In the example shown in FIG. 2, the metal wiring layer L1 connected to one of the source / drain regions SD is connected to the capacitor C, whereby a transistor T and a capacitor C constitute a DRAM memory cell.

パッシベーション膜13及び保護膜14は、絶縁層12に埋め込まれた多層配線構造や回路素子を化学的及び物理的に保護するために設けられている。特に限定されるものではないが、パッシベーション膜13は窒化シリコンからなり、保護膜14はポリイミドからなる。   The passivation film 13 and the protective film 14 are provided to chemically and physically protect the multilayer wiring structure and circuit elements embedded in the insulating layer 12. Although not particularly limited, the passivation film 13 is made of silicon nitride, and the protective film 14 is made of polyimide.

図2に示すように、多層配線構造の最上層にはパッドPが設けられており、パッドPはパッシベーション膜13の開口OPから露出している。パッドPの下部は、スルーホール導体THを介して金属配線層L4,L3に接続されている。パッドPの上部には、それぞれ対応するバンプBが設けられている。バンプBはメモリチップ10Aの外部端子であり、多層配線構造を構成する各金属配線層とは異なり、メッキによって形成される。このため、バンプBの高さ(厚さ)は、パッドPや配線層L4などの厚さよりも大幅に厚い。また、多層配線構造を構成する各金属配線層の導電材料としては、主にアルミニウム(Al)が用いられるのに対し、バンプBの導電材料としては、より比抵抗の低い材料、例えば銅(Cu)などが好ましく用いられる。   As shown in FIG. 2, a pad P is provided on the uppermost layer of the multilayer wiring structure, and the pad P is exposed from the opening OP of the passivation film 13. The lower part of the pad P is connected to the metal wiring layers L4 and L3 through the through-hole conductor TH. Corresponding bumps B are provided on the pads P, respectively. The bump B is an external terminal of the memory chip 10A, and is formed by plating, unlike each metal wiring layer constituting the multilayer wiring structure. For this reason, the height (thickness) of the bump B is significantly thicker than the thickness of the pad P, the wiring layer L4, and the like. In addition, aluminum (Al) is mainly used as the conductive material of each metal wiring layer constituting the multilayer wiring structure, whereas the conductive material of the bump B is a material having a lower specific resistance, for example, copper (Cu Etc.) are preferably used.

さらに、本実施形態によるメモリチップ10Aにおいては、一部のパッドPがそのまま延伸されて第1の金属配線M1を構成する。つまり、パッドPと第1の金属配線M1は、互いに同じ金属配線層(最上層の金属配線層)に位置する。図2に示す第1の金属配線M1(VDD)は、電源電位VDDが供給されるパッドPが延伸されたものである。図1に示すように、接地電位VSSが供給されるパッドPも延伸され、第1の金属配線M1(VSS)を構成する。   Furthermore, in the memory chip 10A according to the present embodiment, a part of the pads P is stretched as it is to form the first metal wiring M1. That is, the pad P and the first metal wiring M1 are located in the same metal wiring layer (the uppermost metal wiring layer). The first metal wiring M1 (VDD) shown in FIG. 2 is obtained by extending the pad P to which the power supply potential VDD is supplied. As shown in FIG. 1, the pad P to which the ground potential VSS is supplied is also extended to form the first metal wiring M1 (VSS).

第1の金属配線M1の上部には、パッシベーション膜13を介して第2の金属配線M2が配置される。第2の金属配線M2は、バンプBと同時に形成されるものであり、最外層に位置する再配線である。但し、バンプBの上面に設けられるハンダ層については省略されている。   A second metal wiring M2 is disposed above the first metal wiring M1 with a passivation film 13 interposed therebetween. The second metal wiring M2 is formed at the same time as the bump B, and is a rewiring located in the outermost layer. However, the solder layer provided on the upper surface of the bump B is omitted.

そして、第2の金属配線M2の底面は、パッシベーション膜13に設けられた複数の開口OPを介して、対応する第1の金属配線M1の上部に接している。これにより、第2の金属配線M2は、第1の金属配線M1に対する裏打ち配線として機能するため、当該電源配線の電気抵抗を大幅に低下させることが可能となる。つまり、バンプBから離れた位置における電源が強化され、これにより電源電位変動を抑制することが可能となる。例えば、第1の金属配線M1のうち、バンプBに近い部分を第1部分M1aとし、バンプBから遠い部分(つまり、チップのエッジに近い部分)を第2部分M1bとした場合、第2の金属配線M2が無ければ、バンプBと第2部分M1bとの間の電気抵抗が高くなってしまうが、本実施形態においては第2の金属配線M2によって裏打ちされる結果、これらの間の電気抵抗を大幅に低下させることが可能となる。   The bottom surface of the second metal wiring M2 is in contact with the upper portion of the corresponding first metal wiring M1 through a plurality of openings OP provided in the passivation film 13. Thereby, since the second metal wiring M2 functions as a backing wiring for the first metal wiring M1, the electric resistance of the power supply wiring can be greatly reduced. In other words, the power supply at a position away from the bump B is strengthened, and this makes it possible to suppress fluctuations in the power supply potential. For example, in the first metal wiring M1, when the portion close to the bump B is the first portion M1a and the portion far from the bump B (that is, the portion close to the edge of the chip) is the second portion M1b, Without the metal wiring M2, the electrical resistance between the bump B and the second portion M1b becomes high. In the present embodiment, the electrical resistance between the two is as a result of being backed by the second metal wiring M2. Can be greatly reduced.

図3は、メモリチップ10Aの全体構成を示す平面図である。   FIG. 3 is a plan view showing the overall configuration of the memory chip 10A.

図3に示すように、メモリチップ10Aは、4つのチャネルCH0〜CH3を備えており、チャネルCH0とCH2の間、並びに、チャネルCH1とCH3の間に、各チャネルに対応するバンプ群BGが配置されている。図示しないが、各チャネルCH0〜CH3には、マトリクス状に配置された多数のメモリセル(メモリセルマトリクス)が含まれている。このようなレイアウトにより、チップの略中央部はバンプBからの距離が近い一方、チップのエッジ、特に図3に示す上辺および下辺近傍は、バンプBからの距離が遠くなる。   As shown in FIG. 3, the memory chip 10A includes four channels CH0 to CH3, and a bump group BG corresponding to each channel is arranged between the channels CH0 and CH2 and between the channels CH1 and CH3. Has been. Although not shown, each channel CH0 to CH3 includes a large number of memory cells (memory cell matrix) arranged in a matrix. With such a layout, the distance from the bump B is longer at the chip edge, particularly near the upper and lower sides shown in FIG.

しかしながら、本実施形態においては、バンプBと同じ金属層に設けられた第2の金属配線M2によって第1の金属配線M1が裏打ちされていることから、チップの四辺における電源が強化される。   However, in the present embodiment, since the first metal wiring M1 is backed by the second metal wiring M2 provided in the same metal layer as the bump B, the power supply on the four sides of the chip is strengthened.

また、図3に示すように、チップの四辺近傍には、第2の金属配線M2に隣接してテストパッドTP(探針測定用パッド)が設けられている。テストパッドTPは、対応する第1の金属配線M1及び第2の金属配線M2に接続されている。これにより、バンプBが使用されないテスト動作時においても、バンプBが使用される実使用時と同様の電源条件を再現することができる。   Also, as shown in FIG. 3, a test pad TP (probe measurement pad) is provided adjacent to the second metal wiring M2 in the vicinity of the four sides of the chip. The test pad TP is connected to the corresponding first metal wiring M1 and second metal wiring M2. As a result, even during a test operation in which the bump B is not used, the same power supply conditions as in the actual use in which the bump B is used can be reproduced.

尚、図3に示す例では、各チャネルCH0〜CH3を横断するように第2の金属配線M2が配置されているが、第2の金属配線M2のレイアウトについては特に限定されず、例えば図15に示すように、2つのチャネル間に沿って第2の金属配線M2を延伸させても構わない。   In the example shown in FIG. 3, the second metal wiring M2 is disposed so as to cross the channels CH0 to CH3. However, the layout of the second metal wiring M2 is not particularly limited, and for example, FIG. As shown in FIG. 2, the second metal wiring M2 may be extended along the two channels.

図4は、メモリチップ10Aが他のチップに積層されてなる半導体装置20を示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device 20 in which the memory chip 10A is stacked on another chip.

図4に示す半導体装置20は、パッケージ基板21を備え、その上面にコントロールチップSOCと、メモリチップ10Aが積層された構造を有している。コントロールチップSOCとメモリチップ10Aは、パッケージ基板21の上面を覆う封止樹脂22に埋め込まれている。パッケージ基板21の下面には、外部端子である多数のボール電極23が設けられている。   A semiconductor device 20 shown in FIG. 4 includes a package substrate 21 and has a structure in which a control chip SOC and a memory chip 10A are stacked on the upper surface thereof. The control chip SOC and the memory chip 10A are embedded in a sealing resin 22 that covers the upper surface of the package substrate 21. A large number of ball electrodes 23 that are external terminals are provided on the lower surface of the package substrate 21.

図4に示すように、コントロールチップSOCのチップサイズは、メモリチップ10Aのチップサイズよりも小さい。しかしながら、バンプ群BGがメモリチップ10Aの略中央部に配置されているため、複数のバンプBを介して、メモリチップ10AとコントロールチップSOCを電気的に接続することができる。この場合、メモリチップ10Aの端部近傍はバンプBからの距離が遠くなるが、上述の通り、メモリチップ10Aには第2の金属配線M2が設けられていることから、メモリチップ10Aの端部近傍における電源が強化される。   As shown in FIG. 4, the chip size of the control chip SOC is smaller than the chip size of the memory chip 10A. However, since the bump group BG is disposed at the substantially central portion of the memory chip 10A, the memory chip 10A and the control chip SOC can be electrically connected via the plurality of bumps B. In this case, the vicinity of the end of the memory chip 10A is far from the bump B. However, as described above, since the second metal wiring M2 is provided in the memory chip 10A, the end of the memory chip 10A is provided. Power supply in the vicinity is strengthened.

図5は、本発明の第2の実施形態によるメモリチップ10Bの主要部を示す略平面図である。また、図6は、図5に示すb−b線に沿った略断面図である。   FIG. 5 is a schematic plan view showing the main part of the memory chip 10B according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view along the line bb shown in FIG.

図5及び図6に示すように、本実施形態によるメモリチップ10Bは、第2の金属配線M2が延伸方向において複数箇所で分断されている点において、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと相違している。その他の構成は、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIGS. 5 and 6, the memory chip 10B according to the present embodiment is different from the memory chip 10A according to the first embodiment in that the second metal wiring M2 is divided at a plurality of locations in the extending direction. doing. Since other configurations are the same as those of the memory chip 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施形態によるメモリチップ10Bは、第2の金属配線M2が複数箇所で分断されていることから、アンダーフィルの流動が妨げられない。これにより、メモリチップ10BをコントロールチップSOCに積層した後、メモリチップ10BとコントロールチップSOCとの隙間にアンダーフィルを確実に充填することが可能となる。   In the memory chip 10B according to the present embodiment, since the second metal wiring M2 is divided at a plurality of locations, the underfill flow is not hindered. Thus, after the memory chip 10B is stacked on the control chip SOC, it is possible to reliably fill the underfill in the gap between the memory chip 10B and the control chip SOC.

図7は、本発明の第3の実施形態によるメモリチップ10Cの主要部を示す略平面図である。   FIG. 7 is a schematic plan view showing the main part of the memory chip 10C according to the third embodiment of the present invention.

図7に示すように、本実施形態によるメモリチップ10Cは、第1の金属配線M1(VSS)及びM1(VDD)の両方を覆う第2の金属配線M2(VSS)及びM2(VDD)が交互に設けられている点において、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと相違している。その他の構成は、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 7, in the memory chip 10C according to the present embodiment, the second metal wires M2 (VSS) and M2 (VDD) covering both the first metal wires M1 (VSS) and M1 (VDD) are alternately arranged. Is different from the memory chip 10A according to the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the memory chip 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施形態によるメモリチップ10Cは、第2の金属配線M2が第1の金属配線M1(VSS)及びM1(VDD)の両方を覆っていることから、第2の金属配線M2の配線幅を太くすることができる。また、第2の実施形態と同様、第2の金属配線M2が複数箇所で分断されていることから、アンダーフィルの流動が妨げられない。   In the memory chip 10C according to the present embodiment, since the second metal wiring M2 covers both the first metal wiring M1 (VSS) and M1 (VDD), the wiring width of the second metal wiring M2 is increased. can do. Further, as in the second embodiment, since the second metal wiring M2 is divided at a plurality of locations, the flow of underfill is not hindered.

図8は、本発明の第4の実施形態によるメモリチップ10Dの主要部を示す略断面図である。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the main part of a memory chip 10D according to the fourth embodiment of the present invention.

図8に示すように、本実施形態によるメモリチップ10Dは、第2の金属配線M2とこれに対応するバンプBが一体化している点において、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと相違している。その他の構成は、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このように、第2の金属配線M2をバンプBとは別に設けることは必須でなく、両者を一体化させても構わない。   As shown in FIG. 8, the memory chip 10D according to the present embodiment is different from the memory chip 10A according to the first embodiment in that the second metal wiring M2 and the corresponding bump B are integrated. Yes. Since other configurations are the same as those of the memory chip 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Thus, it is not essential to provide the second metal wiring M2 separately from the bumps B, and both may be integrated.

図9は、本発明の第5の実施形態によるメモリチップ10Eの主要部を示す略平面図である。また、図10は、図9に示すe−e線に沿った略断面図である。   FIG. 9 is a schematic plan view showing the main part of the memory chip 10E according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view along the line ee shown in FIG.

図9及び図10に示すように、本実施形態によるメモリチップ10Eは、第1の金属配線M1に沿ってパッシベーション膜13に細長い複数の開口OPが設けられ、この開口OPに第2の金属配線M2が埋め込まれている点において、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと相違している。その他の構成は、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態によるメモリチップ10Eによれば、メモリチップ10EとコントロールチップSOCとの隙間にアンダーフィルをより確実に充填することが可能となる。   As shown in FIGS. 9 and 10, in the memory chip 10E according to the present embodiment, a plurality of elongated openings OP are provided in the passivation film 13 along the first metal wiring M1, and the second metal wiring is formed in the opening OP. The memory chip 10A according to the first embodiment is different in that M2 is embedded. Since other configurations are the same as those of the memory chip 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. According to the memory chip 10E according to the present embodiment, the underfill can be more reliably filled in the gap between the memory chip 10E and the control chip SOC.

図11は、本発明の第6の実施形態によるメモリチップ10Fの主要部を示す略断面図である。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the main part of a memory chip 10F according to the sixth embodiment of the present invention.

図11に示すように、本実施形態によるメモリチップ10Fは、バンプBと平面視で重なり、垂直方向に基板11を貫通する貫通電極TSVが設けられている点において、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと相違している。その他の構成は、第1の実施形態によるメモリチップ10Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このように、本発明は、貫通電極TSVを有する半導体装置に適用することも可能である。貫通電極TSVは、配線層L2〜L4及びパッドPを介して、対応するバンプBに接続されている。   As shown in FIG. 11, the memory chip 10F according to the present embodiment has a memory electrode according to the first embodiment in that a through-hole electrode TSV that overlaps the bump B in plan view and penetrates the substrate 11 in the vertical direction is provided. This is different from the chip 10A. Since other configurations are the same as those of the memory chip 10A according to the first embodiment, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Thus, the present invention can also be applied to a semiconductor device having the through silicon via TSV. The through electrode TSV is connected to the corresponding bump B via the wiring layers L2 to L4 and the pad P.

図12は、本発明の第7の実施形態によるメモリチップ10Gの主要部を示す略断面図である。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the main part of a memory chip 10G according to the seventh embodiment of the present invention.

図12に示すように、本実施形態によるメモリチップ10Gは、基板11の他表面に第3の金属配線M3が設けられている点において、第6の実施形態によるメモリチップ10Fと相違している。その他の構成は、第6の実施形態によるメモリチップ10Fと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。このように、基板11の他表面に、第1の金属配線M1と電気的に接続された第3の金属配線M3を設けることも可能である。この場合、第2の金属配線M2を省略しても構わない。   As shown in FIG. 12, the memory chip 10G according to the present embodiment is different from the memory chip 10F according to the sixth embodiment in that a third metal wiring M3 is provided on the other surface of the substrate 11. . Since other configurations are the same as those of the memory chip 10F according to the sixth embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In this way, the third metal wiring M3 electrically connected to the first metal wiring M1 can be provided on the other surface of the substrate 11. In this case, the second metal wiring M2 may be omitted.

図13は、3つのチップが積層されてなる半導体装置30を示す断面図である。図4に示した半導体装置20と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a semiconductor device 30 in which three chips are stacked. Elements that are the same as those of the semiconductor device 20 shown in FIG.

図13に示す半導体装置30は、コントロールチップSOC上にメモリチップ10Gが積層され、さらに、メモリチップ10G上に別のメモリチップ10Hが積層された構成を有している。メモリチップ10Gの構成は、図12に示したとおりであるが、第2の金属配線M2については省略されている。また、回路構成については、メモリチップ10Gとメモリチップ10Hは基本的に同一である。   A semiconductor device 30 shown in FIG. 13 has a configuration in which a memory chip 10G is stacked on a control chip SOC, and another memory chip 10H is stacked on the memory chip 10G. The configuration of the memory chip 10G is as shown in FIG. 12, but the second metal wiring M2 is omitted. The circuit configuration of the memory chip 10G and the memory chip 10H is basically the same.

図13には、一部の貫通電極TSV及び第1の金属配線M1についても図示されている。図13から明らかなように、メモリチップ10G,10Hの遠端部に対しては、貫通電極TSV及び第3の金属配線M3を介して電源電位または接地電位が供給され、これにより電源の強化が図られている。   FIG. 13 also illustrates some of the through silicon vias TSV and the first metal wiring M1. As is apparent from FIG. 13, the power supply potential or the ground potential is supplied to the far end portions of the memory chips 10G and 10H via the through silicon via TSV and the third metal wiring M3. It is illustrated.

図14は、辺に沿ってバンプ群BGが配置されたメモリチップ10Iの構成を示す略平面図である。   FIG. 14 is a schematic plan view showing the configuration of the memory chip 10I in which the bump group BG is arranged along the side.

図14に示すメモリチップ10Iのように、チップの辺に沿ってバンプ群BGが配置されている場合、一方のバンプ群BGに含まれる電源端子と、他方のバンプ群BGに含まれる電源端子とを、第2の金属配線M2によって接続しても構わない。これによれば、チップの中央部における電源強化を図ることができる。   When the bump group BG is arranged along the side of the chip as in the memory chip 10I shown in FIG. 14, the power supply terminal included in one bump group BG, the power supply terminal included in the other bump group BG, May be connected by the second metal wiring M2. According to this, it is possible to enhance the power supply at the center of the chip.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記の各実施形態では、メモリチップに第2の金属配線M2を設けた場合を例に説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、他の種類の半導体チップに第2の金属配線M2を設けても構わない。   For example, in each of the above embodiments, the case where the second metal wiring M2 is provided in the memory chip has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the second type of semiconductor chip may be the second. The metal wiring M2 may be provided.

10A〜10I メモリチップ
11 基板
12 絶縁層
13 パッシベーション膜
14 保護膜
20,30 半導体装置
21 パッケージ基板
22 封止樹脂
23 ボール電極
B バンプ
BG バンプ群
C キャパシタ
CE コンタクト導体
CH0〜CH3 チャネル
G ゲート電極
L1〜L4 金属配線層
M1 第1の金属配線
M1a 第1部分
M1b 第2部分
OP 開口
P パッド
SD ソース/ドレイン領域
SOC コントロールチップ
T トランジスタ
TH スルーホール導体
TP テストパッド
TSV 貫通電極
10A to 10I Memory chip 11 Substrate 12 Insulating layer 13 Passivation film 14 Protective film 20, 30 Semiconductor device 21 Package substrate 22 Sealing resin 23 Ball electrode B Bump BG Bump group C Capacitor CE Contact conductor CH0 to CH3 Channel G Gate electrode L1 L4 Metal wiring layer M1 First metal wiring M1a First part M1b Second part OP Opening P Pad SD Source / drain region SOC Control chip T Transistor TH Through-hole conductor TP Test pad TSV Through electrode

Claims (19)

第1基板と、
前記第1基板に積層され、バンプ群を介して前記第1基板と電気的に接続された第2基板と、
前記第1基板の一主面に形成され、前記バンプ群に含まれる第1のバンプと電気的に接続されたパッドと、
前記パッドと電気的に接続された第1の金属配線と、を備え、
前記第1の金属配線は、第1部分と第2部分とを有し、
前記第1の金属配線の前記第1部分と前記第2部分とは、それぞれ、少なくとも一部が前記第1のバンプと同じ金属層に形成された第2の金属配線と電気的に接続される、半導体装置。
A first substrate;
A second substrate stacked on the first substrate and electrically connected to the first substrate via a bump group;
A pad formed on one main surface of the first substrate and electrically connected to a first bump included in the bump group;
A first metal wiring electrically connected to the pad,
The first metal wiring has a first portion and a second portion,
Each of the first portion and the second portion of the first metal wiring is electrically connected to a second metal wiring at least partially formed on the same metal layer as the first bump. , Semiconductor devices.
前記パッドと前記第1の金属配線は、いずれも第1の金属層に形成される請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein both the pad and the first metal wiring are formed in a first metal layer. 前記パッドの下方には、前記第1基板を貫通する貫通電極が形成されている請求項1または2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a through electrode penetrating the first substrate is formed below the pad. 前記第1のバンプは第1基板の他主面に形成され、前記貫通電極と電気的に接続される請求項3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 3, wherein the first bump is formed on the other main surface of the first substrate and is electrically connected to the through electrode. 前記第1のバンプは前記パッドの上方に形成されている請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first bump is formed above the pad. 5. 前記バンプ群は、平面視で前記第1基板の略中央部にマトリクス配置されている請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the bump group is arranged in a matrix at a substantially central portion of the first substrate in a plan view. 前記バンプ群は、平面視で前記第1基板の四辺のうち、一辺近傍にマトリクス配置されている請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the bump group is arranged in a matrix in the vicinity of one of the four sides of the first substrate in a plan view. 前記第2の金属配線の厚さは、前記第1の金属配線の厚さよりも厚い請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the second metal wiring is thicker than a thickness of the first metal wiring. 前記第2の金属配線の主たる導電材料の比抵抗は、前記第1の金属配線の主たる導電材料の比抵抗よりも小さい請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a specific resistance of a main conductive material of the second metal wiring is smaller than a specific resistance of a main conductive material of the first metal wiring. 前記第1の金属配線の前記第1部分は、前記パッド近傍に配置され、前記第1の金属配線の前記第2部分は、前記第1基板の前記一主面上であって、前記第1基板の四辺のうち、いずれか一辺の近傍に配置されている請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置。   The first portion of the first metal wiring is disposed in the vicinity of the pad, and the second portion of the first metal wiring is on the one main surface of the first substrate, and The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is disposed in the vicinity of any one of the four sides of the substrate. 前記第1の金属配線の前記第1部分及び前記第2部分は、前記第1基板の主面上に配置された2つのメモリセルマトリクスに挟まれた領域に配置されている請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体装置。   11. The first portion and the second portion of the first metal wiring are arranged in a region sandwiched between two memory cell matrices arranged on the main surface of the first substrate. The semiconductor device according to any one of the above. 前記第1部分及び前記第2部分は、互いに接し、連続的に形成されている請求項1から11のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first portion and the second portion are in contact with each other and are formed continuously. 前記第1の金属配線上に形成され、第1の金属配線の延在方向に延在する溝を有する絶縁膜をさらに備え、
前記第2の金属配線は、底部が前記第1の金属配線の上面に接し、前記溝内に埋設された金属材料を含む請求項1から12のいずれか1項に記載の半導体装置。
An insulating film having a groove formed on the first metal wiring and extending in the extending direction of the first metal wiring;
13. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second metal wiring includes a metal material whose bottom is in contact with the upper surface of the first metal wiring and embedded in the groove.
前記第2の金属配線は電源電位または接地電位の給電専用配線である請求項1から13のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the second metal wiring is a power supply potential or ground potential dedicated wiring. 前記第2の金属配線の近傍に、前記第2の金属配線と電気的に接続された探針測定用パッドが設けられている請求項1から14のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a probe measurement pad electrically connected to the second metal wiring is provided in the vicinity of the second metal wiring. 前記第1基板上に第2のバンプ群を介して積層された第3基板をさらに備え、
前記第2基板と前記第3基板とは、前記第1基板を介して電気的に接続される請求項1から15のいずれか1項に記載の半導体装置。
A third substrate laminated on the first substrate via a second bump group;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second substrate and the third substrate are electrically connected via the first substrate.
前記第1基板と前記第2基板は、同一の回路構成を有する半導体チップである請求項1から16のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first substrate and the second substrate are semiconductor chips having the same circuit configuration. 第1基板と、
前記第1基板に積層され、バンプ群を介して前記第1基板と電気的に接続された第2基板と、
前記第1基板の一主面に形成され、前記バンプ群に含まれる第1のバンプと電気的に接続されたパッドと、
前記パッドと電気的に接続された第1の金属配線と、を備え、
前記第1の金属配線は、第1部分と第2部分とを有し、
前記第1の金属配線の前記第1部分と前記第2部分とは、それぞれ、前記パッドを覆う絶縁層の上方に形成された第2の金属配線と電気的に接続される、半導体装置。
A first substrate;
A second substrate stacked on the first substrate and electrically connected to the first substrate via a bump group;
A pad formed on one main surface of the first substrate and electrically connected to a first bump included in the bump group;
A first metal wiring electrically connected to the pad,
The first metal wiring has a first portion and a second portion,
The semiconductor device, wherein the first portion and the second portion of the first metal wiring are electrically connected to a second metal wiring formed above an insulating layer covering the pad, respectively.
第1基板、第2基板、および第3基板がこの順で積層された積層体を有し、
前記第1基板と前記第2基板との間は第1のバンプ群を介して接続され、
前記第2基板と前記第3基板との間は第2のバンプ群を介して接続され、
前記第2基板は、第2のバンプ群の各バンプの平面位置に配置された貫通電極群を有し、
該半導体装置は、
前記第2基板の一主面に形成され、前記第1のバンプ群に含まれる第1のバンプと電気的に接続されたパッドと、
前記パッドと電気的に接続された第1の金属配線と、を備え、
前記第1の金属配線は、第1部分と第2部分とを有し、
前記第1の金属配線の前記第1部分と前記第2部分とは、それぞれ、前記パッドを覆う絶縁層の上方に形成された第2の金属配線と電気的に接続される、半導体装置。
The first substrate, the second substrate, and the third substrate have a laminated body laminated in this order,
The first substrate and the second substrate are connected via a first bump group,
The second substrate and the third substrate are connected via a second bump group,
The second substrate has a through electrode group arranged at a planar position of each bump of the second bump group,
The semiconductor device is
A pad formed on one main surface of the second substrate and electrically connected to a first bump included in the first bump group;
A first metal wiring electrically connected to the pad,
The first metal wiring has a first portion and a second portion,
The semiconductor device, wherein the first portion and the second portion of the first metal wiring are electrically connected to a second metal wiring formed above an insulating layer covering the pad, respectively.
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