專利名稱：半導體裝置及半導體封裝件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體裝置及半導體封裝件，特別是涉及均勻且 有效地向芯片內供給電源的半導體裝置及半導體封裝件。
背景技術：
有如下結構的內裝有微處理器等LSI (大規(guī)模集成電路)的半導 體裝置(半導體芯片)在形成于芯片的表面上的極板(pad)上形成 有多個凸起狀電極(凸塊)，使形成有凸起狀電極的表面?zhèn)认蛑虏浚?在此設置下，將凸起狀電極與布線基板的著陸(land)布線直接連接， 將凸起狀電極以電連接的方式引出到外部。這種半導體裝置， 一般被 稱為倒裝芯片。在倒裝方式的半導體裝置中，為了對單位單元進行正 確的邏輯動作，需要布線布線按電壓降少的配置來形成電源布線及接 地布線，使其均勻且有效地向芯片內供給電源。作為均勻且有效地向芯片內供給電源的半導體裝置涉及的現(xiàn)有技 術，例如有如下裝置從半導體芯片105的表面的電源用電極103沿 著一個方向X形成有與該電源用電極103連接的電源用布線107，并 且從接地用電極104沿著一個方向X形成有與該接地用電極104連接 的、與電源用布線107相鄰的接地用布線108,在電源用布線107的下 層形成有下層電源用布線110,下層電源用布線IIO與電源用布線107 連接，且沿著與電源用布線107大致垂直的另一方向Y形成，并且在 接地用布線108的下層形成有下層接地用布線113，下層接地用布線 113與接地用布線108連接，且沿著與接地用布線108大致垂直的另一 方向Y形成(參照專利文獻h參照圖9、圖10)。專利文獻1:日本特開2001-203271 發(fā)明內容發(fā)明要解決的問題在專利文獻1的布線結構中，在每行極板寬度(圖9的101、 102的Y軸方向的寬度)上密集地設有通孔布線112、 115 (通路)，因此 在通孔布線之間(例如圖IO的112和112之間)存在包括極板寬度和 一根布線寬度的寬的部分L。在這種結構中，從通孔布線112至下層電 源用布線110的電流不平衡，在下層電源用布線110上的電流最大的 部分電源供給負荷增大，成為瓶頸點UOa (電流集中處)。若因為該 電流最大的部分需要高電源供給能力而構建滿足高電源供給能力的電 源布線結構時，必須使下層電源用布線110在整體上增大到某一程度 的厚度和寬度。因此，通孔布線112密集而不需要高電源供給能力處 的厚度和寬度，與通孔布線112不密集而需要高電源供給能力處的厚 度和寬度相同，還會導致芯片尺寸的增大。此外，雖然專利文獻1的 布線結構提出于在設置于凸起狀電極之下的極板101、 102的下方不能 進行通路連接的時期，但即使在極板101、 102的下方進行通路連接， 對于接地用電極104下的電源用布線107及電源用極板101下的接地 用布線108而言，在瓶頸點附近的通路之間存在包括極板寬度和一根 布線寬度的寬的部分的情況沒有改變。另一方面，若將電源布線結構構建為瓶頸點110a附近的通路之間 的距離上不存在寬的部分，則可能無法將信號布線(未圖示)設置在 與下層電源用布線110相同的布線層上。若為了解決這種問題，準備 信號布線(未圖示)和下層電源用布線110各自的布線層，則除了會 導致布線層數(shù)的增加以外，在布線資源成為瓶頸的情況下，還會導致 芯片尺寸的增大。用于解決課題的方案本發(fā)明的主要課題為，確保布線資源，并且均勻且有效地向芯片 內供給電源。 本發(fā)明的第一觀點的半導體裝置，在極板表面上有規(guī)則地設置凸 起狀的電極，經由上述電極通過倒裝方式安裝在布線基板上，其特征 在于具有多個第一電位極板，被施加第一電位；多個第二電位極板， 被施加與上述第一電位不同的第二電位，并且與上述第一電位極板形 成在同一層上，在一個方向上與上述第一電位極板交互設置；第一電 源上層共用布線，與上述第一電位極板形成在同一層上，并且沿著上 述一個方向延伸，且與上述一個方向上的各上述第一電位極板的第一 端部連接；第二電位上層共用布線，與上述第二電位極板形成在同一 層上，并且沿著上述一個方向延伸，且與上述一個方向上的各上述第 二電位極板的上述第一端部的相反側的第二端部連接；第一電位上層 分支布線，與上述第一電位極板形成在同一層上，并且在上述第一電位上層共用布線和上述第二電位上層共用布線之間，從上述第一電位 極板延伸至相鄰的上述第二電位極板附近；以及第二電位上層分支布 線，與上述第二電位極板形成在同一層上，并且在上述第一電位上層 共用布線和上述第二電位上層共用布線之間，從上述第二電位極板延 伸至相鄰的上述第一 電位極板附近。優(yōu)選的是，在本發(fā)明的上述半導體裝置中，上述第一電位上層分 支布線，被設置在上述第二電位上層共用布線和上述第二電位上層分 支布線之間，上述第二電位上層分支布線，被設置在上述第一電位上 層共用布線和上述第一電位上層分支布線之間。優(yōu)選的是，在本發(fā)明的上述半導體裝置中，具有第一電位下層 布線，形成在上述第一電位極板、上述第一電位上層共用布線、以及 上述第一電位上層分支布線的下層，并且與上述第一電位極板、上述 第一電位上層共用布線、以及上述第一電位上層分支布線的任意一個 或全部進行通路連接，并且，沿著與上述第一電位上層共用布線及上 述第一電位上層分支布線大致垂直的方向設置；和第二電位下層布線，形成在上述第二電位極板、上述第二電位上層共用布線、以及上述第 二電位上層分支布線的下層，并且與上述第二電位極板、上述第二電 位上層共用布線、以及上述第二電位上層分支布線的任意一個或全部 進行通路連接，并且，沿著與上述第二電位上層共用布線及上述第二 電位上層分支布線大致垂直的方向設置。本發(fā)明的第二觀點的半導體封裝件具有布線基板；和上述半導 體裝置，經由電極通過倒裝方式安裝在上述布線基板上。根據(jù)本發(fā)明，能夠維持通路的分散，并且整體上使瓶頸點的通路 之間的距離小于現(xiàn)有例，從而減輕下層的電源供給負荷。由此，除了 有利于布線層數(shù)的降低之外，可以確保布線資源，并且實現(xiàn)芯片尺寸 的縮小化。


圖1是示意地表示安裝有本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置 的半導體封裝件的結構的部分剖視圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置的布線 結構的部分俯視圖。圖3是示意地表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置的布線結構的圖2的A-A'之間的部分剖視圖。圖4是只示意地表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置的電源布線結構的部分俯視圖。圖5是只示意地表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置的接地布線結構的部分俯視圖。圖6是示意地表示本發(fā)明的實施方式2涉及的半導體裝置的布線結構的部分俯視圖。圖7是表示理想的布線結構的電流分布的示意圖。圖8是表示現(xiàn)有例的布線結構的電流分布的示意圖。圖9是示意地表示現(xiàn)有例涉及的半導體裝置的布線結構的部分俯 圖10是示意地表示現(xiàn)有例涉及的半導體裝置的布線結構的圖9的 B-B'之間的部分剖視圖。
具體實施方式
實施方式1利用附圖對本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置進行說明。圖 1是示意地表示安裝有本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置的半導體封裝件的結構的部分剖視圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的實施方式1 涉及的半導體裝置的布線結構的部分俯視圖。圖3是示意地表示本發(fā) 明的實施方式1涉及的半導體裝置的布線結構的部分剖視圖。圖4是 只示意地表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體裝置的電源布線結構 的部分俯視圖。圖5是只示意地表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導 體裝置的接地布線結構的部分俯視圖。參照圖1，半導體裝置1是在形成于芯片的表面上的極板上形成 有多個凸起狀電極2 (凸塊)的半導體芯片。半導體裝置l將形成有凸 起狀電極2的表面?zhèn)认蛳虏吭O置，將凸起狀電極2與布線基板3的著 陸布線(未圖示)直接連接。將半導體裝置1通過倒裝方式安裝在布 線基板3上的半導體封裝件5，經由凸塊4安裝到印刷電路板等(未圖 示)上。凸塊4與對應的凸起狀電極2經由布線基板3中的布線(未 圖示)進行電連接。參照圖2 圖5，半導體裝置1在單位單元(未圖示)上設有作為 層間絕緣膜的絕緣層11，在絕緣層11上設有作為下層布線層的下層電 源布線12及下層接地布線13，在包含下層電源布線12及下層接地布 線13的絕緣層11上設有絕緣層14，形成在絕緣層14上的下穴內設有 電源用通路15及接地用通路16，在包含電源用通路15及接地用通路 16的絕緣層14上設有作為極板層的電源極板17a、第一上層電源布線 17b、第二上層電源布線17c、接地極板18a、第一上層接地布線18b、 以及第二上層接地布線18c，在包含第一上層電源布線17b、第二上層
電源布線17c、接地極板18a、第一上層接地布線18b、以及第二上層 接地布線18c的絕緣層14上設有絕緣層19，在絕緣層19上形成有用 于將電源極板17a和凸塊(圖1的4)電連接的下穴19a，并且形成有 用于將接地極板18a和凸塊(圖1的4)電連接的下穴19b。極板層17a、 17b、 17c、 18a、 18b、 18c比下層布線層12、 13的厚度厚，在電源供 給能力上比下層布線層12、 13優(yōu)異。電源極板17a與接地極板18a形成在同一層上，并且在一個方向 (例如圖2的X方向)上與接地極板18a交互設置。電源極板17a在 圖2中每向下側移動一行時設置在向右側移動一列的位置上。第一上 層電源布線17b與電源極板17a形成在同一層上，并且沿著一個方向 (圖2的X方向)延伸，且與一個方向(圖2的X方向)上的各電源 極板17a的第一端部(圖2的上側端部) 一體連接。第二上層電源布 線17c與電源極板17a形成在同一層上，并且在第一上層電源布線17b 和第一上層接地布線18b之間，從電源極板17a延伸至相鄰的接地極 板18a附近。第二上層電源布線17c被設置在第一上層接地布線18b 和第二上層接地布線18c之間。接地極板18a與電源極板17a形成在同一層上，并且在一個方向 (圖2的X方向)上與電源極板17a交互設置。接地極板18a在圖2 中每向下側移動一行時設置在向右側移動一列的位置上。第一上層接 地布線18b與接地極板18a形成在同一層上，并且沿著一個方向(圖2 的X方向)延伸，且與一個方向(圖2的X方向)上的各接地極板18a 的第一端部的相反側的第二端部(圖2的下側端部) 一體連接。第二 上層接地布線18c與接地極板18a形成在同一層上，并且在第一上層電 源布線17b和第一上層接地布線18b之間，從接地極板18a延伸至相 鄰的電源極板17a附近。第二上層接地布線18c被設置在第一上層電源 布線17b和第二上層電源布線17c之間。另外，第二上層電源布線17c及第二上層接地布線18c，從一個極板的一側延伸多根時，優(yōu)選被設置成交互咬合。下層電源布線12在電源極板17a、第一上層電源布線17b、以及 第二上層電源布線17c的下層隔著絕緣層14形成，并且通過電源用通 路15與電源極板17a、第一上層電源布線17b、以及第二上層電源布 線17c的一個或全部進行電連接，并且，沿著與第一上層電源布線17b 及第二上層電源布線17c大致垂直的方向(圖2的Y方向)設置。下 層電源布線12通過電源用通路15分別與第n行(圖2的第一行)的 電源極板17a、第n+1行(圖2的第二行)的第一上層電源布線17b 及第二上層電源布線17c、第n + 2行(圖2的第三行)的第一上層電 源布線17b、第n + 3行(圖2的第四行)的第一上層電源布線17b及 第二上層電源布線17c進行電連接。下層電源布線12與單位單元(未 圖示)電連接。下層接地布線13在接地極板18a、第一上層接地布線18b、以及 第二上層接地布線18c的下層隔著絕緣層14形成，并且通過電地用通 路16與接地極板18a、第一上層接地布線18b、以及第二上層接地布 線18c的一個或全部進行電連接，并且，沿著與第一上層接地布線18b 及第二上層接地布線18c大致垂直的方向設置。下層接地布線13通過 電地用通路16分別與第n行(圖2的第一行)的接地極板18a、第n + 1行(圖2的第二行)的第一上層接地布線18b及第二上層接地布線 18c、第n+2行(圖2的第三行)的接地極板18a、第n+3行(圖2 的第四行)的第一上層接地布線18b及第二上層接地布線18c進行電 連接。下層接地布線13與單位單元(未圖示)電連接。根據(jù)實施方式1，上層電源布線17b、 17c和上層接地布線18b、 18c交錯咬合，因此沒有增加通路數(shù)量，將通路15、 16分散設置，并 且來自極板層17a、 17b、 17c、 18a、 18b、 18c的電源供給比較分散， 不會不平衡。通路15、 16被分散設置，從而可以減輕下層布線層12、 13的電源供給負荷，因此可以減小下層布線層12、 13的厚度或寬度，
容易確保布線資源(resource)(特別是用于信號布線的空間)。這樣 構建電源供給的不平衡少的最佳的電源結構，從而僅用極板層17a、 17b、 17c、 18a、 18b、 18c就能得到縱橫的電源供給能力優(yōu)異的結構， 因此除了有利于布線層數(shù)的減少之外，還有利于確保布線資源和芯片 尺寸的縮小化(平面上的縮小)。此外，作為電源供給能力高的極板層17a、 17b、 17c、 18a、 18b、 18c對下層布線層12、 13的電源供給點的通路15、 16被分散設置，從 而從通路15、 16流入的電流平均，該電源流過的下層布線層12、 13 的電源供給負荷減輕。這是由于包括存在于通路15、 16之間的極板寬 度的寬的部分(圖3的L)與現(xiàn)有技術(參照圖10)相比，可以變窄 一根布線的寬度。另外，在實施方式1中表示的是與電源VDD和接地GND組合相 關的例子，但也可以是兩個不同電位的組合。實施方式2利用附圖對本發(fā)明的實施方式2涉及的半導體裝置進行說明。圖 6是示意地表示本發(fā)明的實施方式2涉及的半導體裝置的布線結構的部 分俯視圖。實施方式2，與實施方式1中的極板寬度的各行的結構相同，但 電源極板17a和接地極板18a的設置模式與實施方式1不同。在圖6 中，第奇數(shù)行的電源極板17a位于相同列上，第偶數(shù)行的電源極板17a 被設置在相同列上，第偶數(shù)行的電源極板17a被設置在向第奇數(shù)行的 電源極板17a的列的右側移動一列的位置上。此外，第奇數(shù)行的接地 極板17a位于相同列上，第偶數(shù)行的電源極板17a被設置在相同列上， 第偶數(shù)行的電源極板17a被設置在向第奇數(shù)行的電源極板17a的列的右側移動一列的位置上。 下層電源布線12在第m列(圖6的第一列)上，通過電源用通 路^分別與第n行(圖6的第一行)的電源極板Ha、第n+l行(圖 6的第二行)的第一 上層電源布線17b及第二上層電源布線17c進行電 連接。下層電源布線12在第m+l列(圖6的第二列)上，通過電源 用通路15分別與第n+l行(圖6的第二行)的電源極板17a、第n十 2行(圖6的第三行)的第一上層電源布線17b及第二上層電源布線 17c進行電連接。下層電源布線12在第m+2列(圖6的第三列)上， 通過電源用通路15分別與的n行(圖6的第一行)的第一上層電源布 線17b、第n+l行(圖6的第二行)的第一上層電源布線17b及第二 上層電源布線17c進行電連接。下層電源布線12在第m+3列(圖6 的第四列)上，通過電源用通路15分別與第n+l行(圖6的第二行) 的第一上層電源布線17b、第n+2行(圖6的第三行)的第一上層電 源布線17b及第二上層電源布線17c進行電連接。下層接地布線13在第m列(圖6的第一列)上，通過接地用通 路16分別與第n行(圖6的第一行)的第一上層接地布線18b、第n + 1行(圖6的第二行)的第一上層接地布線18b及第二上層接地布線 18c進行電連接。下層接地布線13在第m+l列(圖6的第二列)上， 通過接地用通路16分別與第n+l行(圖6的第二行)的第一上層接 地布線18b、第n + 2行(圖6的第三行)的第一上層接地布線18b及 第二上層接地布線18c進行電連接。下層電源布線13在第m+2歹i」(圖 6的第三列)上，通過電源用通路16分別與的n行(圖6的第一行) 的接地極板18a、第n+l行(圖6的第二行)的第一上層接地布線18b 及第二上層接地布線18c進行電連接。下層接地布線13在第m + 3列 (圖6的第四列)上，通過接地用通路16分別與第n+l行(圖6的 第二行)的接地極板18a、第n + 2行(圖6的第三行)的第一上層接 地布線18b及第二上層接地布線18c進行電連接。其他結構與實施方式l相同。
根據(jù)實施方式2，可以得到與實施方式1相同的效果。接下來，利用附圖對由通路分散來降低下層電源布線的電源供給 負荷的思想進行說明。圖7是表示理想的布線結構的電流分布的示意 圖。圖8是表示現(xiàn)有例的布線結構的電流分布的示意圖。(理想)在理想的布線結構中，為了易于理解通路的不平衡的影響，假設需要從均勻分散的10處各流過10份消耗電流。極板層的布線電阻很 低，IO個通路在芯片整個面上均勻設置時，每個通路上流過10份電流 (參照圖7的箭頭)，流入下層布線層的水平方向的電流幾乎為零。 因此，作為基本電源結構可以使流過下層布線層的電流幾乎為零。另 外，圖7的布線結構作為電源供給是理想的布線結構，但會壓迫信號 布線(未圖示)，因此實際上不使用。(現(xiàn)有例)在現(xiàn)有例的布線結構中，為了易于理解通路的不平衡的影響，假 設需要從均勻分散的10處各流過10份消耗電流。雖然極板層的布線 電阻很低，但是在10個通路不平衡地設置在2處時，每個通路群上流 過50份電流(參照圖8的箭頭)，根據(jù)通路的位置關系，流入瓶頸點 (neckpoint)之間的下層布線層的電流的最大值為30份。因此，存在 作為基本電源結構下層布線層必須保持使30份電流流過的厚度、寬度 的問題。例如，在下層布線層的寬度一定的情況下，為了實現(xiàn)電源供 給負荷的降低，必須使圖8的現(xiàn)有例的布線結構的下層布線層的厚度 大于圖7的理想的布線結構的下層布線層的厚度。本發(fā)明的布線結構使現(xiàn)有例的布線結構接近于理想的布線結構， 能確保用于信號布線的空間，并且實現(xiàn)了電源供給負荷的降低。
權利要求
1.一種半導體裝置，在極板表面上有規(guī)則地設置凸起狀的電極，經由上述電極通過倒裝方式安裝在布線基板上，其特征在于具有多個第一電位極板，被施加第一電位；多個第二電位極板，被施加與上述第一電位不同的第二電位，并且與上述第一電位極板形成在同一層上，在一個方向上與上述第一電位極板交互設置；第一電位上層共用布線，與上述第一電位極板形成在同一層上，并且沿著上述一個方向延伸，且與上述一個方向上的各上述第一電位極板的第一端部連接；第二電位上層共用布線，與上述第二電位極板形成在同一層上，并且沿著上述一個方向延伸，且與上述一個方向上的各上述第二電位極板的上述第一端部的相反側的第二端部連接；第一電位上層分支布線，與上述第一電位極板形成在同一層上，并且在上述第一電位上層共用布線和上述第二電位上層共用布線之間，從上述第一電位極板延伸至相鄰的上述第二電位極板附近；以及第二電位上層分支布線，與上述第二電位極板形成在同一層上，并且在上述第一電位上層共用布線和上述第二電位上層共用布線之間，從上述第二電位極板延伸至相鄰的上述第一電位極板附近。
2. 根據(jù)權利要求l所述的半導體裝置，其特征在于， 上述第一電位上層分支布線，被設置在上述第二電位上層共用布線和上述第二電位上層分支布線之間，上述第二電位上層分支布線，被設置在上述第一電位上層共用布 線和上述第一電位上層分支布線之間。
3. 根據(jù)權利要求l所述的半導體裝置，其特征在于， 上述第一電位上層分支布線及上述第二電位上層分支布線，從一個極板的一側各延伸多根， 上述第一電位上層分支布線和上述第二電位上層分支布線，被設 置成交互咬合。
4. 根據(jù)權利要求1至3中的任意一項所述的半導體裝置，其特征 在于具有第一電位下層布線，形成在上述第一電位極板、上述第一電位上 層共用布線、以及上述第一電位上層分支布線的下層，并且與上述第 一電位極板、上述第一電位上層共用布線、以及上述第一電位上層分 支布線的任意一個或全部進行通路連接，并且，沿著與上述第一電位 上層共用布線及上述第一電位上層分支布線大致垂直的方向設置；和第二電位下層布線，形成在上述第二電位極板、上述第二電位上 層共用布線、以及上述第二電位上層分支布線的下層，并且與上述第 二電位極板、上述第二電位上層共用布線、以及上述第二電位上層分 支布線的任意一個或全部進行通路連接，并且，沿著與上述第二電位 上層共用布線及上述第二電位上層分支布線大致垂直的方向設置。
5. 根據(jù)權利要求4所述的半導體裝置，其特征在于， 上述第一電位下層布線，分別與第n行的上述第一電位極板、第n+l行的上述第一電位上層共用布線及上述第一電位上層分支布線、 第n + 2行的上述第一電位上層共用布線、第n+3行的上述第一電位 上層共用布線及上述第一電位上層分支布線進行通路連接，上述第二電位下層布線，分別與第n行的上述第二電位上層共用 布線、第n+l行的上述第二電位上層共用布線及上述第二電位上層分 支布線、第n + 2行的上述第二電位極板、第n+3行的上述第二電位 上層共用布線及上述第二電位上層分支布線進行通路連接。
6. 根據(jù)權利要求4所述的半導體裝置，其特征在于， 上述第一電位下層布線在第m列上，分別與第ii行的上述第一電位極板、第n+l行的上述第一電位上層共用布線及上述第一電位上層 分支布線進行通路連接， 上述第二電位下層布線在上述第m列上，分別與上述第n行的上 述第二電位上層共用布線、上述第n+l行的上述第二電位上層共用布 線及上述第二電位上層分支布線進行通路連接。
7. 根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置，其特征在于， 上述第一電位下層布線在第m + 2列上，分別與上述第n行的上述第一電位上層共用布線、上述第n+l行的上述第一電位上層共用布 線及上述第一電位上層分支布線進行通路連接，上述第二電位下層布線在上述第m+2列上，分別與上述第n行 的上述第二電位極板、上述第n+l行的上述第二電位上層共用布線及 上述第二電位上層分支布線進行通路連接。
8. 根據(jù)權利要求1至3及5至7中的任意一項所述的半導體裝置， 其特征在于，上述第一電位是電源電位， 上述第二電位是接地電位。
9. 一種半導體封裝件，其特征在于具有 布線基板；和權利要求1至3及5至中的任意一項所述的半導體裝置，經由電 極通過倒裝方式安裝在上述布線基板上。
10. —種半導體封裝件，其特征在于具有權利要求4所述的半導體裝置，經由電極通過倒裝方式安裝在上 述布線基板上。
全文摘要
一種半導體裝置，能確保布線資源，并且均勻且有效地向芯片內供給電源。其具有多個電源極板(17a)；多個接地極板(18a)，在X方向與17a交互設置；第一上層電源布線(17b)，沿著X方向延伸，并且與X方向上的各17a的第一端部連接；第一上層接地布線(18b)，沿著X方向延伸，并且與X方向上的各18a的第一端部的相反側的第二端部連接；第二上層電源布線(17c)，在17b和18b之間，從17a延伸至相鄰的18a附近；以及第二上層接地布線(18c)，在17b和18b之間，從18a延伸至相鄰的17a附近。17a、17b、17c、18a、18b、18c形成在同一極板層上。
文檔編號H01L21/60GK101131976SQ20071014235
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權日2006年8月23日
發(fā)明者櫻林太郎 申請人:恩益禧電子股份有限公司