JPH09293824A - マルチチップモジュール - Google Patents

マルチチップモジュール

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JPH09293824A
JPH09293824A JP10693896A JP10693896A JPH09293824A JP H09293824 A JPH09293824 A JP H09293824A JP 10693896 A JP10693896 A JP 10693896A JP 10693896 A JP10693896 A JP 10693896A JP H09293824 A JPH09293824 A JP H09293824A
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JP
Japan
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semiconductor chips
semiconductor chip
semiconductor
chip
chips
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Application number
JP10693896A
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English (en)
Inventor
Yukiharu Takeuchi
之治 竹内
Michio Horiuchi
道夫 堀内
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Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップ間の信号伝播の遅延を防止し、
信号の伝送損失を抑えて優れた特性を有するマルチチッ
プモジュールを得る。 【解決手段】 パッケージ20の半導体チップ搭載面上
に、複数個の半導体チップ26、28を相互に電気的に
接続して複数段に積み重ねて立体構成したマルチチップ
モジュールであって、上段の半導体チップ28を下段の
少なくとも2つの半導体チップ26の間に掛け渡して接
合したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマルチチップモジュ
ールに関する。
【0002】
【従来の技術】マルチチップモジュールはシリコンある
いはセラミック等の基板上に複数個の半導体チップを高
密度で搭載して成るもので、信号伝播における遅延を小
さくし、回路内でのキャパシタンスやインダクタンスの
影響を抑えて、半導体チップ単体を搭載した半導体装置
を用いて構成した場合に対し、システム全体として高速
化、高機能化が図れるようにしたものである。
【0003】図8は従来のマルチチップモジュールの一
般的な構成を示す。10はパッケージ、12はベース基
板、14は薄膜配線層、16は半導体チップである。半
導体チップ16は薄膜配線層14の上に配置され、薄膜
配線層14を介して相互の電気的導通が得られる。ベー
ス基板12にはシリコン基板、メタル基板、セラミック
基板等が使用される。シリコン基板は表面が鏡面に形成
されることから薄膜配線層の形成に有効であり、メタル
基板は発熱量の大きな半導体チップの搭載に有効であ
り、セラミック基板は多層配線の形成が可能で機械的強
度が高いといった利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】マルチチップモジュー
ルは上記のように基板上でベアチップを近接させて配置
することにより、高速信号の伝播特性を改善することを
可能にする。しかしながら、図8に示す従来例のよう
に、基板上に複数の半導体チップ16を平面的に配置し
た場合は、薄膜配線層14等のような接続配線が必須で
あり、接続配線に起因する信号遅延等が完全に解消する
わけではない。
【0005】なお、シリコン基板やセラミック基板の上
に半導体チップを平面的に配置するかわりに、基板上に
複数層で半導体結晶層を設ける方法(特開平1−982
53号)や、半導体チップに重ねて半導体チップを実装
する(特開平1−137662号)といったように、い
わば立体的にモジュールを構成することも可能である。
しかしながら、このように立体的に構成する場合でも、
従来は下層の半導体チップの上に半導体チップをのせて
配置するものであり、半導体チップ相互を接続する接続
配線長を短縮するといった考え方が特になされているも
のではない。
【0006】本発明はこのような従来におけるマルチチ
ップモジュールにおける問題点を解消すべくなされたも
のであり、半導体チップ間を接続する接続配線長を最小
限とし、これによって信号の伝播遅延、伝送損失を著し
く減少させ、従来にくらべてさらに高機能なマルチチッ
プモジュールを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、パッケージの半
導体チップ搭載面上に、複数個の半導体チップを相互に
電気的に接続して複数段に積み重ねて立体構成したマル
チチップモジュールであって、上段の半導体チップを下
段の少なくとも2つの半導体チップの間に掛け渡して接
合したことを特徴とする。また、上段と下段の半導体チ
ップ相互間の電気的接続が、半導体チップの電極同士の
接合によってなされたことを特徴とする。また、半導体
チップの電極同士の接合がバンプを介してなされたこと
を特徴とする。また、半導体チップ相互間の電気的接続
が、バンプ、ボンディングワイヤ、TABテープあるい
は半導体チップの背面に形成された接続配線等の電気的
接続媒体を介してなされたことを特徴とする。また、上
段の半導体チップの背面に抵抗あるいはキャパシタが形
成されたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。図1は本発明に係るマルチチップモジ
ュールの第1の実施形態を示す断面図である。図はマル
チチップモジュールの一部分を示す。20はアルミナセ
ラミック等によって形成されるマルチチップモジュール
のパッケージである。パッケージ20には半導体チップ
を搭載するキャビティが形成され、キャビティの内底面
が半導体チップを搭載する搭載面となる。図示例ではパ
ッケージ20の外面に外部接続端子としてリードピン2
4を立設している。
【0009】パッケージ20の半導体チップの搭載面は
平坦面に形成され、この搭載面に半導体チップ26、2
8が2段に搭載される。26はパッケージ20の搭載面
にダイ付けされる下段の半導体チップ、28は半導体チ
ップ26の上面に接合される上段の半導体チップであ
る。上段の半導体チップ28は図のようにパッケージ2
0の半導体チップ搭載面上で離間して配置された半導体
チップ26の間に掛け渡し、半導体チップ26の電極に
半導体チップ28の電極をバンプ27を介してフリップ
チップ法により接合して支持される。
【0010】このように複数の半導体チップ26間で半
導体チップ28を掛け渡して配置することにより、半導
体チップ26と半導体チップ28とは中間に接続配線を
設けることなく、はんだバンプ、金バンプ等のバンプ2
7のみで電気的に接続される。そして、半導体チップ2
6相互間は半導体チップ28の内部回路を介して電気的
に接続される。このように半導体チップの上に他の半導
体チップを掛け渡して配置し、相互に電気的に接続して
接合する方法によれば、パッケージ20に搭載するすべ
ての半導体チップを、半導体チップ同士を接続する接続
配線を使用することなく電気的に導通して搭載すること
が可能である。
【0011】図示例では半導体チップ28の上面(背
面)に抵抗体32とキャパシタ34とそれらと接続する
接続配線を作り込んでいる。このように半導体チップに
受動素子や能動素子を作り込んで回路構成することもで
きる。この抵抗体32等は接続配線とボンディングワイ
ヤ36により半導体チップ26に接続される。なお、半
導体チップ26同士を電気的に接続する場合、図1に示
すようにボンディングワイヤ36と半導体チップ28背
面の接続配線を用いて接続する方法を併用することもも
ちろん可能である。
【0012】半導体チップと外部接続端子との電気的接
続は、本実施形態ではボンディングワイヤ36による接
続方法による。外部接続端子のリードピン24とパッケ
ージ20に設けた配線パターン22とが電気的に接続さ
れ、配線パターン22と半導体チップ26とがボンディ
ングワイヤ36によって接続されている。この接続方法
はセラミックパッケージに半導体チップを搭載し、ワイ
ヤボンディングによって半導体チップと配線パターンと
を接続する方法と同様である。
【0013】図2はマルチチップモジュールの第2の実
施形態を示す断面図で、パッケージ20の搭載面上で半
導体チップ26と半導体チップ28とを接合する他の構
成例を示す。本実施形態は複数の半導体チップ26の間
に掛け渡して半導体チップ28を接合するものと、半導
体チップ26の間で掛け渡さずに半導体チップ26の上
にそのまま半導体チップ28を重ねて接合するものを併
用した例である。半導体チップ28を掛け渡さない部分
での半導体チップ26同士の接続と、半導体チップ26
とパッケージ20に設けた配線パターン22との電気的
接続はTABテープ38によっている。なお、本実施形
態のマルチチップモジュールはキャビティアップタイブ
でリードピン24は半導体チップの搭載面側とは反対側
に立設している。
【0014】図3および図4はマルチチップモジュール
の第3および第4の実施形態を示す。この実施形態のマ
ルチチップモジュールは半導体チップを3段構成とした
ことを特徴とするものである。26は一段目の半導体チ
ップ、28は2段目の半導体チップ、30は3段目の半
導体チップである。図3に示す実施形態では3段目の半
導体チップ30と1段目の半導体チップ26とは2段目
の半導体チップ28の背面に形成された接続配線を介し
てワイヤボンディング法により接続されている。図4に
示す実施形態では3段目の半導体チップ30はバンプ2
7を介して2段目の半導体チップ28の背面の接続配線
にフリップチップ法によって接続され、この接続配線を
介して1段目の半導体チップ26に接続されている。
【0015】第3および第4実施形態では、2段目の半
導体チップ28は1段目の半導体チップ26の上面に掛
け渡して接合され、3段目の半導体チップ30は2段目
の半導体チップ28の上にそのまま接合されている。こ
のように、相互に電気的に接続しながら半導体チップを
複数段に積み重ねて立体構成する方法は半導体チップの
段数がとくに限定されるものではなく、さらに多段に構
成することが可能である。また、図3、4に示す実施形
態では3段目の半導体チップ30は半導体チップ28間
に掛け渡していないが、3段目においても半導体チップ
間に掛け渡して接合することももちろん可能である。ま
た、第3の実施形態の場合、3段目の半導体チップ30
と1段目の半導体チップ26を直接ワイヤボンディング
しても良い。
【0016】図5はマルチチップモジュールの第5実施
形態を示す。この実施形態のマルチチップモジュールは
下段の半導体チップ26に上段の半導体チップ28を掛
け渡して積み重ねる際に、ポリイミド等の電気的絶縁性
を有する絶縁体40を接合面に介在させて積み重ねるこ
とを特徴とする。絶縁体40を接合面に介在させた場合
は前述した実施形態のようにバンプ27を介して下段の
半導体チップ26と上段の半導体チップ28とを電気的
に接続することができないから、図のようにボンディン
グワイヤ36を用いて上段の半導体チップ28と下段の
半導体チップ26とを電気的に接続する。
【0017】本実施形態では、上段の半導体チップ28
の接合面にあらかじめ接着性を有するポリイミド等の電
気的絶縁性を有するフィルムを被着しておき、下段の半
導体チップ26と位置合わせして上段の半導体チップ2
8を接着して立体構成することができ、半導体チップの
接合操作が容易にできるという利点がある。
【0018】上述した各実施形態のように、上段の半導
体チップと下段の半導体チップの間で掛け渡すようにし
て積み重ね、下段と上段の半導体チップを電気的に接続
して複数段に構成することによってマルチチップモジュ
ールとする方法は、半導体チップ間を接続する接続配線
を極力短くすることができるという大きな利点がある。
【0019】図6、7は下段の半導体チップ26の上に
上段の半導体チップ28を接合する場合の平面配置の例
を示す。図6は2つの半導体チップ26の上に一つの半
導体チップ28を接合した場合で、半導体チップの接合
方法としては最も単純な形式である。図7は4つの半導
体チップ26の上に3つの半導体チップ28を掛け渡し
て配置した例である。このように、半導体チップは設計
に応じて適宜配置とすることができる。
【0020】実際に複数段で半導体チップを配置する場
合は、半導体チップを接続する接続配線を無くすように
設定するのがよい。接続配線をなくして半導体チップを
接合できれば、信号配線は半導体チップの内部配線のみ
となるから、信号伝播における遅延を最小にすることが
できる。そして、配線によって生じるキャパシタンスあ
るいはインダクタンスも最小にすることができ、きわめ
て高速な半導体チップの搭載に有効に使用することが可
能になる。また、マルチチップモジュールの構成上も不
要な接続配線がないことからきわめてコンパクトな構成
とすることができ、省スペースを図ることが可能にな
る。
【0021】
【発明の効果】本発明に係るマルチチップモジュールに
よれば、上述したように、半導体チップ同士を接続する
接続配線を最小限度まで短縮できることから、信号伝播
での遅延あるいは伝送損失を著しく低下させることを可
能とし、きわめて高速な半導体チップの搭載に好適に対
応できるモジュールとして提供することが可能になる。
また、きわめてコンパクトに形成でき、単位面積あたり
の機能を著しく高めることができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマルチチップモジュールの第1の
実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明に係るマルチチップモジュールの第2の
実施形態を示す断面図である。
【図3】本発明に係るマルチチップモジュールの第3の
実施形態を示す断面図である。
【図4】本発明に係るマルチチップモジュールの第4の
実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明に係るマルチチップモジュールの第5の
実施形態を示す断面図である。
【図6】半導体チップを接合した状態の平面図である。
【図7】半導体チップを接合した状態の平面図である。
【図8】マルチチップモジュールの従来例の構成を示す
断面図である。
【符号の説明】
12 ベース基板 14 薄膜配線層 16 半導体チップ 20 パッケージ 22 配線パターン 24 リードピン 26、28、30 半導体チップ 32 抵抗 34 キャパシタ 36 ボンディングワイヤ 38 TABテープ 40 絶縁体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージの半導体チップ搭載面上に、
    複数個の半導体チップを相互に電気的に接続して複数段
    に積み重ねて立体構成したマルチチップモジュールであ
    って、 上段の半導体チップを下段の少なくとも2つの半導体チ
    ップの間に掛け渡して接合したことを特徴とするマルチ
    チップモジュール。
  2. 【請求項2】 上段と下段の半導体チップ相互間の電気
    的接続が、半導体チップの電極同士の接合によってなさ
    れたことを特徴とする請求項1記載のマルチチップモジ
    ュール。
  3. 【請求項3】 半導体チップの電極同士の接合がバンプ
    を介してなされたことを特徴とする請求項2記載のマル
    チチップモジュール。
  4. 【請求項4】 半導体チップ相互間の電気的接続が、バ
    ンプ、ボンディングワイヤ、TABテープあるいは半導
    体チップの背面に形成された接続配線等の電気的接続媒
    体を介してなされたことを特徴とする請求項1、2また
    は3記載のマルチチップモジュール。
  5. 【請求項5】 上段の半導体チップの背面に抵抗あるい
    はキャパシタが形成されたことを特徴とする請求項1、
    2、3または4記載のマルチチップモジュール。
JP10693896A 1996-04-26 1996-04-26 マルチチップモジュール Pending JPH09293824A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990056764A (ko) * 1997-12-29 1999-07-15 김영환 볼 그리드 어레이 패키지
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Effective date: 20040817

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