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WO1996006460A1 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

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Publication number
WO1996006460A1
WO1996006460A1 PCT/JP1995/000966 JP9500966W WO9606460A1 WO 1996006460 A1 WO1996006460 A1 WO 1996006460A1 JP 9500966 W JP9500966 W JP 9500966W WO 9606460 A1 WO9606460 A1 WO 9606460A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor
semiconductor device
substrate
semiconductor chip
analog
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP1995/000966
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Kagotoshi
Kenji Maio
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of WO1996006460A1 publication Critical patent/WO1996006460A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D89/00Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
    • H10D89/10Integrated device layouts

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, and in particular, is effectively applied to an analog / digital hybrid semiconductor device in which an analog module (analog circuit) and a digital module (digital circuit) are integrated on the same semiconductor chip.
  • an analog module analog circuit
  • a digital module digital circuit
  • JP-A-58-70565 and JP-A-59-193046 describe that noise generated in a digital circuit section is mixed into an analog circuit section,
  • the document states that the power supply wiring for each of the digital circuit and the analog circuit is provided independently to prevent the malfunction of the circuit from malfunctioning.
  • Ma Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-271567 discloses a digital circuit unit and an analog circuit unit using a substrate having an SOI (Silicon On Insulator) structure and a separation groove reaching an insulating layer of the substrate. And a technique for insulating and separating the same.
  • SOI Silicon On Insulator
  • the present inventor has found the following problems as a result of studying the electrical reliability of the analog-Z digital mixed-type semiconductor integrated circuit device.
  • the power supply wiring and the ground (GND) self-line formed on the main surface of the semiconductor chip are formed independently of the analog circuit and the digital circuit. Therefore, the noise from the power supply wiring and the noise from the ground (GND) wiring rarely interact with each other.
  • the ground (GND) wiring of each of the analog circuit and the digital circuit is the same as that of the encapsulant (LSI package). Externally, it is connected to the common ground (GND) wiring on the mounting board, but the common ground (GND) wiring on the mounting board is much higher than the ground (GND) wiring formed on the semiconductor chip. The effect of noise is small because the impedance is low.
  • the above-mentioned conventional technology does not consider noise transmitted through the inside of a half chip, and furthermore, noise transmitted through a metal lead frame on which a semiconductor chip is mounted. Can not be effectively reduced and prevented.
  • the semiconductor chip 1 is usually mounted on a metal lead frame, and a conductive adhesive 3 such as silver (Ag) paste is used to support the chip supporting portion (die pad portion) of the lead frame. It is fixed to 2 (in the figure, the lead portion of the lead frame and a sealing material such as resin are omitted for convenience of explanation).
  • the chip supporting portion (die pad portion) 2 on which the semiconductor chip 1 is mounted is a conductor having a very low resistance over the entire surface.
  • the noise generated by the digital module 5 was easily transmitted to the analog module via a path via the chip supporting section (die pad section) 2, and it became clear that the performance of the analog module was degraded and a malfunction was caused.
  • the resistance of the path 6 that propagates in the silicon substrate 1 in the lateral direction is about 16.5 ⁇ .
  • the noise generated by the digital module 5 is once transmitted to the vertical metal chip supporting portion (die pad portion) 2 and further through the chip supporting portion (die pad portion) 2 to the lower part of the analog module 4.
  • the resistance of the path 7, which reenters the silicon substrate 1 in the vertical direction from the part and is transmitted to the analog module, is sufficient for the resistance of the metal chip support part (die pad part) 2 to be greater than the resistance of the silicon substrate 1. Because it is small, it becomes about 15 ⁇ .
  • the metal chip support (die pad) is sealed in an electrically floating state inside the sealing body (LSI package), it is transmitted from the digital module to the chip support (die pad).
  • the ground noise (GND) wiring formed on the surface of the silicon substrate is electrically connected to the low-impedance common ground wiring formed on the mounting board outside the sealing body (LSI package). The probability of returning to the silicon substrate is high. As a result, there is a problem that the electrical reliability of the analog / digital hybrid semiconductor integrated circuit device is further reduced. Occurs.
  • the thickness of an insulating film such as a silicon oxide film used in a semiconductor substrate or in a semiconductor manufacturing process is about 1, so if the area of the insulating film portion is 4.6 ran2 or more, for example,
  • the SOI substrate cannot supply ground potential (GND) from the back side of the substrate due to its structure, it is disadvantageous in terms of noise absorption efficiency and stabilization of the substrate potential.
  • GND ground potential
  • An object of the present invention is to improve the electrical reliability of an analog / digital hybrid semiconductor integrated circuit device.
  • Another object of the present invention is to improve the electrical reliability of a semiconductor device including an analog / digital mixed semiconductor integrated circuit device.
  • Another object of the present invention is to reduce the cost of a semiconductor device including a mixed analog / digital semiconductor integrated circuit device.
  • a semiconductor device including an analog / digital hybrid semiconductor device includes a chip support portion made of a conductive layer to which a ground potential is supplied, a semiconductor substrate (semiconductor chip) mounted on the chip support portion, and A digital module formed in a first region of the main surface of the semiconductor substrate; and an analog module formed in a second region of the main surface of the semiconductor substrate different from the first region.
  • the semiconductor substrate is electrically connected only at a lower portion of the first region, and is not electrically connected at a lower portion of the second region. Further, an insulating layer is formed below the second region, between the chip supporting portion and the semiconductor substrate.
  • a semiconductor device including an analog-Z digital mixed-type semiconductor integrated circuit device includes a chip supporting portion made of a conductive layer to which a ground potential is supplied, a semiconductor substrate (semiconductor chip) mounted on the chip supporting portion, A digital module formed in a first region of the main surface of the semiconductor substrate, and an analog module formed in a second region of the main surface of the semiconductor substrate different from the first region;
  • the chip support portion is provided only at the lower portion, and the chip support portion and the semiconductor substrate are electrically connected at a lower portion of the first region.
  • the chip support and the semiconductor substrate are electrically connected only at the lower part of the digital module, or because the chip support does not exist at the lower part of the analog module, noise generated in the digital module is reduced. Since the path for transmitting to the analog module via the chip supporting portion composed of the analog module can be cut off, the influence of noise on the analog module can be reduced. Also, by making the chip support below the digital module a conductive layer, noise generated by the digital module can be reduced via the chip support to a mounting board with low-impedance common ground wiring. Since it is possible to escape to the outside of the device, the effect of noise on the analog module can be reduced. In addition, since the ground potential can be positively applied to the semiconductor substrate via the chip supporting portion, the potential of the semiconductor substrate can be stabilized. Accordingly, it is possible to improve the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / Z-digital hybrid type semiconductor integrated circuit device.
  • the above-described configuration is such that the semiconductor substrate and the chip supporting portion below the analog module are provided. This can be achieved by a simple process of forming an insulating layer having a desired thickness between the two or removing the chip supporting portion under the analog module. The electrical reliability of the semiconductor device can be improved, and the cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a simulation diagram of a semiconductor device including an analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device studied in the course of forming the present invention by the inventor
  • FIG. 2 is an analog Z / digital hybrid type hybrid device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a plan view of a semiconductor device including a semiconductor integrated circuit device
  • FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a dashed line AA in FIG. 2
  • FIG. 4 is an analog diagram showing an example of a semiconductor chip mounted on the semiconductor device of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor element included in the analog-Z digital hybrid-type semiconductor integrated circuit device of FIG. 2, and FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of a semiconductor device including an analog / digital mixed semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to a dashed line A′—A ′ in FIG. 6
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor element constituting the analog-digital hybrid embedded semiconductor integrated circuit device of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a semiconductor device including an analog Z digital hybrid embedded semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line BB of FIG. 9
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state sealed by a cap
  • FIG. 12 is a fourth view of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line BB of FIG. 9
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state sealed by a cap
  • FIG. 12
  • FIG. 13 is a plan view of a semiconductor device including an analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device according to an embodiment
  • FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to a dashed-dotted line C-C of FIG. 12
  • FIG. FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor element included in an analog / digital mixed-type semiconductor integrated circuit device.
  • FIG. 15 is a modified example of the analog / digital mixed-type semiconductor integrated circuit of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a sectional view of a main part of a semiconductor device including a circuit device. It is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device including an analog / digital hybrid semiconductor IC device which is a modification of the light.
  • FIGS. 2 and 3 show a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a dashed line AA in FIG.
  • the semiconductor device 100 is a QFP (Quad Flat Package), which is a resin-sealed package using metal lead frames 2, 8a, and 8b.
  • QFP Quad Flat Package
  • an analog module 4 and a digital module 5 are mounted on a semiconductor chip (semiconductor substrate) 1.
  • the semiconductor chip 1 is mounted on the upper surface of a chip supporting portion (die pad portion or tab) 2 of a metal lead frame.
  • the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion (die pad portion or tab) 2 are made of silver (Ag) paste. It is fixed with a conductive adhesive 3 such as.
  • a conductive adhesive 3 such as.
  • the semiconductor chip 1 for example, a single crystal silicon substrate is used, and for the metal lead frame, for example, an iron-nickel alloy (42 alloy) is used.
  • a plurality of external terminals (bonding pads) 9 for supplying power and for inputting and outputting electric signals to and from external devices are formed in a peripheral portion of the main surface of the semiconductor chip 1.
  • the lead 8a of the frame is electrically connected to a metal wire 10 such as gold (Au).
  • the structure in which the semiconductor chip 1 is mounted on the metal lead frame is sealed with an epoxy resin 11. Note that, in FIG. 2, a part of the lead 8a is omitted by a broken line to make the drawing easy to understand, and only the outline of the epoxy resin 11 is shown.
  • the lead for supplying the ground potential from the front side of the semiconductor chip 1 to the analog module 4 is indicated by AGND, and the digital module 5 is connected to the ground potential from the front side of the semiconductor chip 1 by the lead portion 8a.
  • the lead for supplying the is indicated by DGND.
  • a lead portion 8b integrally formed at a corner portion of the chip supporting portion 2 is a lead for supplying a ground potential from the surface side of the semiconductor chip 1, and is indicated by a supporting substrate GND. .
  • the above-mentioned AGND, DGND, and support substrate GND are connected to a common ground wiring (mounting ⁇ ⁇ GND) of a mounting substrate (not shown) outside the semiconductor device 100.
  • This common ground wiring is formed on the semiconductor chip 1 by ordinary photolithography and etching techniques. This is a low-impedance wiring formed in a sufficiently large area than the ground wiring formed by the technique. Therefore, even when the above-mentioned AGND and DGND are connected in common, the influence of the noise generated in the digital module 5 on the analog module 4 is small.
  • the chip supporting portion 2 located under the analog module 4 is removed, and the chip supporting portion to which the semiconductor chip 1 and the ground potential are supplied is provided only under the digital module 5. It has been electrically connected to part 2.
  • the semiconductor chip 1 is electrically connected to the chip supporting portion 2 to which the ground potential is supplied by using a metal lead frame having no chip supporting portion 2 below the analog module 4.
  • the chip supporting portion 2 since the chip supporting portion 2 does not exist below the analog module 4, noise is transmitted from the digital module to the analog module via the metal lead frame shown in FIG. Route 7 can be cut off. That is, the noise generated by the digital module is interrupted from being transmitted to the analog module via the metal lead frame, and the analog module is not affected by the noise.
  • the semiconductor chip 1 is mounted under the digital module 5 by electrically connecting the semiconductor chip 1 to the common ground wiring of the low-impedance mounting board.
  • the substrate potential of the semiconductor chip 1 can be stabilized.
  • noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 100 via the chip supporting portion 2 and the lead 8b. Therefore, the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device can be improved.
  • the configuration of the first embodiment described above can be achieved by partially changing the shape of the metal lead frame, which is advantageous for cost reduction.
  • an analog module 4 and a digital module 5 are formed in different areas on a main surface of a semiconductor chip 1 made of single crystal silicon. Have been.
  • the analog module 4 includes an analog Z digital converter (Analog to Digital Converter) A DC. This analog Z-to-digital converter ADC samples data at clock timing. Also, depending on the specifications, the analog module 4 may be equipped with an amplifier, a digital Z-to-analog converter, and a switched capacitor.
  • the digital module 5 includes a read only memory (Read Only Memory) ROM, a random access memory (Random Access Memory) RAM, a central processing unit (Central Processing Unit) CPU, a timer and a serial It includes a CPU peripheral module equipped with a communication interface, etc., and a logic circuit composed of a gate array. That is, the semiconductor chip 1 is composed of application-specific IC (AS IC).
  • AS IC application-specific IC
  • the power supply wiring 12 and the ground wiring 13 for the analog module 4 and the power supply wiring 14 and the ground wiring 15 for the digital module 5 are formed independently of each other. Mutual interference between modules is reduced. For example, +3.3 V is supplied to the power supply wirings 12 and 14, and 0 V is supplied to the ground wirings 13 and 15, for example.
  • the power supply wiring and the ground wiring may be laid out in the area 16 between the analog module and the digital module in order to reduce crosstalk in the surface area of the semiconductor chip 1.
  • a penetration region N—WELL composed of an N-type semiconductor region and a pell region P—WELL composed of a P-type semiconductor region are formed on the main surface of the P-type single-crystal silicon substrate P—Sub, which is the semiconductor chip 1, a penetration region N—WELL composed of an N-type semiconductor region and a pell region P—WELL composed of a P-type semiconductor region are formed. ing.
  • a P-channel MOSFET (PMOS 1, PM0S 2) is formed on the principal surface of the N-WELL on the principal surface of the cell region surrounded by the field insulating film 17 made of a silicon oxide film, and a Pell region surrounded by the field insulating film 17.
  • N-channel MOS FETs (NMOS 1 and NMOS 2) are formed on the main surface of the P-WELL.
  • PMOS 1 consists of a gate oxide film 19 formed on the surface of the N-WELL and this gate.
  • the NMOS 1 has a gate oxide film 19 formed on the surface of the P-WELL, a gate electrode 18 formed on the gate oxide film 19, and P-WELL on both sides of the gate electrode 18b. It includes a source region 20b and a drain region 20b formed of an N + type semiconductor region.
  • the power supply AVcc for the analog module is supplied to the source connector 20a comprising the source region 20a of the PMOS 1 and the N + type semiconductor region, and the source connector 20a comprising the source region 20b of the NMOS 1 and the P + type semiconductor region.
  • the contact 21 is supplied with the ground potential AGND for the analog module.
  • the analog module 4 includes semiconductor elements such as the PMOS 1 and the NMOS 1 described above. For example, the gates 18a and 181) of the PMOS 1 and the NMOS 1 are input 1? ⁇ , CMOS (Complementary MOS FET) Inverter circuit with drain regions 20a and 20b as output OUT.
  • CMOS Complementary MOS FET
  • the PMOS 2 includes a gate oxide film 19 formed on the surface of the N-WELL, a gate electrode 18 d formed on the gate oxide film 19, and N-WELLs on both sides of the gate electrode 18 d. It includes a source region 20 d and a drain region 20 d formed of the formed P + type semiconductor region.
  • the NMOS 2 is formed on the gate oxide film 19 formed on the surface of the P-WELL, the gate electrode 18c formed on the gate oxide film 19, and the P-WELL on both sides of the gate electrode 18c. And a source region 20c and a drain region 20c made of an N + type semiconductor region.
  • the power supply DV cc for the digital module is supplied to the diode connection 2 Id comprising the source region 20 d of the PMOS 2 and the N + type semiconductor region, and comprises the source region 20 c of the NMOS 2 and the P + type semiconductor region.
  • ⁇ L contact 21c is supplied with the ground potential DGND for the digital module.
  • the digital module 4 includes semiconductor elements such as the PMOS 2 and the NMOS 2 described above.
  • the gate electrodes 18 d and 18 (; of the PMOS 2 and the NMOS 2 are input 11 ⁇ , and the drain regions 20 d and 20 c A CMOS (complementary MOS FET) inverter circuit with the output OUT.
  • CMOS complementary MOS FET
  • the gate electrodes 18a to 18d of the MOS FET are made of, for example, polycrystalline silicon containing N-type impurities, and are wires for supplying power to the respective semiconductor devices and wires for connecting the respective semiconductor devices. Is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy obtained by adding copper and silicon to aluminum.
  • the chip supporting portion 3 of the metal lead frame is connected to the P-type single crystal silicon substrate P-
  • the pattern of the chip supporting section 3 shown in FIG. 5 corresponds to the pattern of the chip supporting section 3 shown in FIGS. 2 and 3, and the chip supporting section 3 is not provided at the lower part of the analog module. I have.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a dashed line A′-A ′ in FIG.
  • the chip supporting part 2 of the metal lead frame is also located at the lower part of the analog module 4, but at the lower part of the analog module 4, between the semiconductor chip 1 and the chip supporting part 2.
  • An insulating film indicated by a broken line 22 in FIG. 6 is formed.
  • the insulating film 22 for example, a plastic film having a thickness of 0.1 lram or more is used.
  • the metal lead frame shown in FIG. The path through which noise enters the analog module from the digital module via the digital module can be cut off. That is, the noise generated from the digital module is blocked from being transmitted to the analog module on the path through the metal lead frame, and the analog module is not affected by this noise.
  • an insulation film is formed only on the lower part of the analog module of the metal lead frame chip part 2, and on the lower part of the digital module 5, the semiconductor chip 1 is electrically connected to the common ground wiring of the low-impedance mounting board.
  • the substrate potential of the semiconductor chip 1 is reduced by positively connecting to the Stabilization can be achieved.
  • noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 100 via the chip support 2 and the leads 8b. Therefore, the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device can be improved.
  • the configuration of the second embodiment described above can be achieved by a simple operation of attaching an insulating film or attaching an insulating material, which is advantageous for cost reduction.
  • the pattern of the chip support 2 shown in FIG. 8 corresponds to the pattern of the chip support 3 shown in FIGS. 6 and 7, and the chip support 2 is also formed below the analog module 4. However, below the analog module 4, the semiconductor chip 1 and the chip support 2 have a structure that is not electrically connected by the insulating film 22.
  • a gap may be provided between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 below the analog module 4 without forming the insulating film 22. Good.
  • the adhesion between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 and the The wire bonding reliability between the external electrode 9 formed around and the lead 8a is slightly reduced.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along dashed line BB in FIG.
  • the semiconductor device 300 is a QFN (Quad Flat Non-leaded Package) or LCC (Leadless Tip Carrier), and is a stacked ceramic type package using metallized layers 2, 8a, and 8b.
  • an analog module 4 and a digital module 5 are mounted on a semiconductor chip (semiconductor substrate) 1 in a mixed manner.
  • the semiconductor chip 1 is mounted on an upper surface of a chip supporting portion 2 of a metallized layer formed on a ceramic substrate 23.
  • the semiconductor chip 1 and the chip support 2 are fixed by a conductive adhesive 3 such as a silver paste.
  • a ceramic frame 25 is laminated on the ceramic substrate 23, and a metallized lead is formed on the surface of the frame 25. 8a is formed.
  • the metallized layer is formed by, for example, plating of nickel, gold, copper, or the like, or screen printing technology.
  • the periphery of the main surface of the semiconductor chip 1 is connected to a power supply or an external device.
  • a plurality of external terminals (bonding pads) 9 for inputting / outputting electric signals are formed, and the external terminals 9 and the metallized lead portions 8a are electrically connected by metal wires 10 such as gold (Au). I have.
  • the structure in which the semiconductor chip 1 is mounted on the ceramic substrate 23 via the metallization layer is sealed by a ceramic frame 26 and a cap 27, as shown in FIG.
  • the frames 25 and 26 and the cap 27 are bonded to each other by, for example, low-melting glass.
  • the metal wire 10, the frame 26, and the cap 27 are omitted for easy understanding of the drawing.
  • the lead for supplying the ground potential from the surface of the semiconductor chip 1 to the analog module 4 is indicated by AGND
  • the lead to the digital module 5 from the surface of the semiconductor chip 1 is ground potential.
  • the lead to supply the IGBT is indicated by DGND.
  • a metallized lead portion 8b integrally formed at a corner of the chip supporting portion 2 is a lead for supplying a ground potential from the back surface of the half chip 1, and is indicated by a supporting substrate GND.
  • the AGND, DGND, and support substrate GND are connected to a common ground wiring (mounting substrate GND) of a mounting substrate (not shown) outside the semiconductor device 300, similarly to the first and second embodiments described above.
  • the common ground wiring is a low-impedance wiring formed in a sufficiently larger area than the ground wiring formed on the semiconductor chip 1 by ordinary photolithography and etching techniques. Therefore, even when the above-mentioned AGND and DGND are commonly connected, the influence of the noise generated in the digital module 5 on the analog module 4 is small.
  • the metallization layer located below the analog module 4 is removed as shown by the pattern of the broken line 24 in FIG. Chip 1 and ground potential This is because the metallized layer (chip support 2) is electrically connected.
  • a metallized layer pattern without a metallized layer (chip supporting portion 2) under the analog module 4 is used to electrically connect the semiconductor chip 1 and the metallized layer (chip supporting portion 2) supplied with the ground potential. Have connected.
  • the digital module is provided via the metallization layer corresponding to the metal lead frame shown in FIG. It is possible to cut off the route 7 where noise enters the ana-gumo module from Yule. That is, the noise generated from the digital module is blocked from being transmitted to the analog module in the path through the metallization layer, so that the analog module is not affected by the noise.
  • the configuration of the present invention can be achieved by partially changing the pattern of the metallized layer, which is advantageous in reducing costs.
  • an insulating film may be formed below the analog module 4 between the semiconductor chip 1 and the ceramic substrate 23 as in the second embodiment described above.
  • the insulating film may be formed in the pattern indicated by the broken line 24 in FIG.
  • the metallized lead 8a has a structure in which the metallized lead 8a is drawn out to the outside from the side surfaces of the frame 25 and the ceramic substrate 23 as in this example. You may draw it out.
  • a substrate and a frame such as glass epoxy may be used instead of the ceramic substrate 23 and the frames 25 and 26, a substrate and a frame such as glass epoxy may be used.
  • the metallized layers 2, 8a and 8b are formed on the insulating substrate and the frame. For example, it may be formed by a plating method such as copper or a screen printing technique.
  • FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line C-C in FIG.
  • the chip supporting portion (die pad portion) 2 of the metal lead frame has a circular pattern whose outer shape is smaller than that of the semiconductor chip 1.
  • the lead portion 8b of the metal lead frame is formed integrally with the circular chip support portion 2 to form a so-called small tab lead frame configuration.
  • the circular chip support portion 2 is electrically connected to the back surface of the semiconductor chip 1 via a conductive adhesive 3 at a lower portion of the digital module 5 and supplies a ground potential (support substrate GND).
  • a conductive adhesive 3 at a lower portion of the digital module 5 and supplies a ground potential (support substrate GND).
  • the metal lead frame portion 8b is also located below the analog module 4, an insulating film 28 is formed below the analog module 4 between the semiconductor chip 1 and the metal lead frame portion 8b. Have been.
  • the insulating film 28 for example, an insulating film having a thickness of about 0.1 mm or an oxide film having a thickness of about 10 Hm applied to the back surface of the semiconductor chip 1 is used.
  • a part of the lead frame 8a is located at the lower part of the analog module 4, but since the overlapping area of the analog module 4 and the lead frame 8a is small, The capacity between the semiconductor chip Z lead frame at the bottom of module 4 is small.
  • the overlapping area at this time is approximately 0.5 mm 2 or less, so the capacity of the overlapping portion is 0.17 to 1.7 pF or less, and the impedance is 100 MHz. It is about lk to 10 kQ with respect to noise. Therefore, also in this case, the transmission of the noise generated from the digital module 5 to the analog module 4 is interrupted on the path through the gold lead frame.
  • the area of the chip supporting portion 2 below the digital module 5 is set to 4.6 mm 2 or more, even if an oxide film having a thickness of about 10 m is formed on the back surface of the semiconductor chip 1, the impedance becomes 1 It becomes less than 100 ⁇ , and noise can be transmitted to the lead frame.
  • even in the lower part of the digital module 5, An insulating film 28 is formed between the semiconductor chip 1 and the metal lead frame 8b, but at least at the lower part of the analog module 4 between the semiconductor chip 1 and the gold lead frame portion 8b. What is necessary is that the film 28 is formed.
  • the chip supporting portion 2 does not have to be circular, but may be polygonal such as triangular or quadrangular. Further, since the chip supporting portion 2 is formed smaller than the semiconductor chip 1, there is an advantage that a reflow crack at the time of resin molding can be prevented. Further, since there is no limitation on the size of the semiconductor chip 1 mounted on the lead frame, it is advantageous for the packaging of application specific ICs (ASICs) using a plurality of types of semiconductor chips.
  • ASICs application specific ICs
  • the analog module 4 since an insulator is formed between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 (metal lead frame portion 8b) below the analog module 4,
  • the path 7 through which noise enters the analog module 4 from the digital module 5 can be cut off via the metal lead frame shown in FIG. That is, since the noise generated from the digital module 5 is blocked from being transmitted to the analog module 4 in the path through the metal lead frame, the analog module 4 is not affected by this noise.
  • an insulator is formed under the analog module in the chip support portion 2 (metal lead frame portion 8b) of the metal lead frame, and is formed under the digital module 5
  • the semiconductor chip 1 is positively connected to the chip support 2 electrically connected to the common ground wiring of the low-impedance mounting board, thereby stabilizing the substrate potential of the semiconductor chip 1. be able to. Further, noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 400 via the chip supporting portion 2 and the leads 8b. Accordingly, it is possible to improve the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / digital hybrid semiconductor integrated circuit device S. Further, the configuration of the fourth embodiment can be achieved by a simple operation of attaching an insulating film or attaching an insulating material, which is advantageous for cost reduction.
  • the pattern of the chip supporting portion 2 and the lead portion 8b shown in FIG. 14 corresponds to the pattern of the chip supporting portion 2 and the lead portion 8b shown in FIG. 12 and FIG.
  • the semiconductor chip 1 and the lead part 8b are not electrically connected by the insulating film 28. It has a structure.
  • the lead portion 8b and the chip support portion 2 It is only necessary to use a lead frame having a step with a step, or to apply a thick adhesive layer 3 on the upper surface of the chip supporting portion 2. Further, the lead portion 8b located at the lower part of the analog module 4 may be removed.
  • a lead frame that does not have a lead portion 8b for supplying a ground potential (support substrate GND) directly from the back of the semiconductor chip (a configuration in which the chip support portion of the lead frame is independent of external leads)
  • the chip support (die pad) 2 and the lead 8a are connected (wire-bonded) with the metal wire 10a, and the chip support 2 is electrically connected to the chip support 2.
  • the connected lead 8a may be a dedicated lead for supplying the ground potential (support substrate GND).
  • the semiconductor device including the analog / digital mixed semiconductor integrated circuit device of the present invention has high electrical reliability, the semiconductor device built in a small electronic device such as a mobile radio or a video camera. It is suitable for use in

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

A semiconductor device incorporating a mixed analog-digital semiconductor integrated circuit device is provided with a chip supporting section (2) composed of a conductive layer to be supplied with an earth potential, a semiconductor substrate (semiconductor chip) (1) mounted on the section (2), a digital module (5) formed in a first area on the main surface of the substrate (1), and an analog module (4) formed in a second area different from the first area on the main surface of the substrate (1). The section (2) is electrically connected to the substrate (1) not under the second area, but under the first area only.

Description

明 細 書 半導体装置 技術分野  Description Semiconductor device technology

本発明は、 半導体装置に関し、 特に、 アナログモジュール (アナログ回路) と ディジタルモジュール (ディジタル回路) とを同一半導体チップ上に集積してな るアナログノディジタル混載型半導体^ ¾回路装置に適用して有効な技術に関す るものである。 背景技術  The present invention relates to a semiconductor device, and in particular, is effectively applied to an analog / digital hybrid semiconductor device in which an analog module (analog circuit) and a digital module (digital circuit) are integrated on the same semiconductor chip. Related to various technologies. Background art

近年、 移動体無線やビデオカメラの/ ί{化が要求されてきており、 それらに内 蔵される電子部品としての半導体装置の小型化の要求が大きくなつている。 それ に伴い、 アナログ Zディジタル変換器 (Analog to Digital Converter:以下、 A D C と言う) やアンプなどのアナログモジュールと、 マイコンやメモリなどのディジ 夕ルモジュールとを同一半導体チップ上に混載したアナ口グ/ディジタル混載型 半導体集積回路装置の需要が拡大してきている。  In recent years, mobile radios and video cameras have been required to be downsized, and there has been an increasing demand for miniaturization of semiconductor devices as electronic components incorporated therein. Accordingly, analog modules such as analog-to-digital converters (ADCs) and amplifiers, and digital modules such as microcomputers and memories are mixed on the same semiconductor chip. Demand for a hybrid digital / semiconductor integrated circuit device is increasing.

さらに、 最近では、 上記アナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置のァ ナログモジュールの高精度化が要求されている。 そのため、 上記アナログ Zディ ジタル混載型半導体集積回路装置の内部において、 ディジタルモジュールで発生 する雑音 (例えば、 ディジタルクロックの立ち上がり、 あるいは立ち下がり時に 発生する貫通電流による雑音) に起因するアナ口グモジユールの性能劣化が大き な問題となり、 その解決が必要とされている。  Furthermore, recently, there has been a demand for higher-precision analog modules of the analog-Z digital hybrid semiconductor integrated circuit device. Therefore, inside the analog Z-digital embedded semiconductor integrated circuit device, the performance of the analog module caused by noise generated by the digital module (for example, noise caused by a through current generated at the rise or fall of the digital clock). Deterioration has become a major problem that needs to be resolved.

上記アナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置に開しては、 例えば特開 昭 5 8— 7 0 5 6 5号公報、 特開昭 5 9 - 1 9 3 0 4 6号公報、 特開平 2— 2 7 1 5 6 7号公報に記載されている。 上記特開昭 5 8 - 7 0 5 6 5号公報と特開昭 5 9 - 1 9 3 0 4 6号公報には、 ディジタル回路部で発生した雑音がアナログ回 路部に混入して、 アナログ回路が誤動作する不具合を防止するために、 ディジタ ル回路とアナ口グ回路の各々の電源配線を独立に設ける旨が記載されている。 ま た、 上記特開平 2— 2 7 1 5 6 7号公報には、 S O I (Silicon On Insulator)構造の 基板およびこの基板の絶縁層に達する分雜溝を用いて、 ディジタル回路部とアナ ログ回路部とを絶縁分離する技術が記載されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-70565, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-93046, Japanese Patent Application Laid-Open No. It is described in Japanese Patent Publication No. 271567. JP-A-58-70565 and JP-A-59-193046 describe that noise generated in a digital circuit section is mixed into an analog circuit section, The document states that the power supply wiring for each of the digital circuit and the analog circuit is provided independently to prevent the malfunction of the circuit from malfunctioning. Ma Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-271567 discloses a digital circuit unit and an analog circuit unit using a substrate having an SOI (Silicon On Insulator) structure and a separation groove reaching an insulating layer of the substrate. And a technique for insulating and separating the same.

本発明者は、 上記アナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置の電気的信 頼性を検討した結果、 以下のような問題点を見出した。  The present inventor has found the following problems as a result of studying the electrical reliability of the analog-Z digital mixed-type semiconductor integrated circuit device.

上記従来技術のアナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置においては、 半導体チップ主面に形成された電源配線と接地 (G N D ) S己線は、 アナログ回路 とディジタル回路で各々独立して形成されているので、 電源配線からの雑音と接 地 (G N D ) 配線からの雑音が相互に することは少ない。 また、 プリン卜配 線基板などの実装基板上に封止体 (L S Iパッケージ) が実装された状態では、 アナログ回路とディジタル回路の各々の接地 (G N D ) 配線は、 封止体 (L S I パッケージ) の外部において上記実装基板上で共通の接地 (G N D ) 配線に接続 されるが、 実装基板上の共通の接地 (GN D ) 配線は、 半導体チップ上に形成さ れた接地 (G N D ) 配線よりも非常に低インピーダンスであるので雑音の影響は 小さい。  In the above-described conventional analog-Z digital mixed-type semiconductor integrated circuit device, the power supply wiring and the ground (GND) self-line formed on the main surface of the semiconductor chip are formed independently of the analog circuit and the digital circuit. Therefore, the noise from the power supply wiring and the noise from the ground (GND) wiring rarely interact with each other. In addition, when the encapsulant (LSI package) is mounted on a mounting board such as a printed wiring board, the ground (GND) wiring of each of the analog circuit and the digital circuit is the same as that of the encapsulant (LSI package). Externally, it is connected to the common ground (GND) wiring on the mounting board, but the common ground (GND) wiring on the mounting board is much higher than the ground (GND) wiring formed on the semiconductor chip. The effect of noise is small because the impedance is low.

しかしな力、'ら、 上記従来技術は、 半^チップの内部を伝わる雑音、 さらには 半導体チップを搭載する金属製のリ一ドフレームを伝わる雑音に関しては考慮さ れていないので、 これらの雑音を有効に低減、 防止することができない。  However, the above-mentioned conventional technology does not consider noise transmitted through the inside of a half chip, and furthermore, noise transmitted through a metal lead frame on which a semiconductor chip is mounted. Can not be effectively reduced and prevented.

図 1に示すように、 通常、 半導体チップ 1は、 金属製のリードフレーム上に搭 載され、 銀 (A g ) ペーストなどの導電性接着剤 3によって、 リードフレームの チップ支持部 (ダイパッド部) 2に固定される (同図においては、 リードフレー ムのリード部や樹脂などの封止材料は説明の便宜上省略する) 。 この半導体チッ プ 1上にアナログモジュール 4とディジタルモジュール 5を混載した場合、 半導 体チップ 1が搭載されたチップ支持部 (ダイパッド部) 2は、 全面が非常に低い 抵抗の導電体であるため、 ディジタルモジュール 5で発生した雑音は、 チップ支 持部 (ダイパッ ド部) 2を介する経路でアナログモジュールへ容易に伝達され、 アナログモジユールの性能劣化、 誤動作を引き起こす問題が明らかになつた。 上記問題点について、 本発明者が検討した雑音伝搬経路のシミュレーシヨン結 果をもとに、 さらに具体的に説明する。 図 1に示す寸法のシリコンからなる半導体チップ (シリコン基板) 1を考えた 場合、 シリコン基板 1の抵抗 Rは、 計算式 R = p ' L Z S (ただし、 p =シリコ ン基板の固有抵抗値で、 通常 1 0 Ω · c m程度、 L :長さ方向の距離、 S :断面 積) で算出される。 これをもとにすると、 シリコン基板 1の縱方向の抵抗は、 ディジタルモジュール 5の下部で約 5 Ω、 アナログモジュール 4の下部で約 1 0 Ωになり、 一方、 横方向の抵抗は、 ディジタルモジュール 5で約 1 0 0 Ω、 アナ ログモジュール 4とディジタルモジュール 5の間で約 5 0 Ωになる。 As shown in FIG. 1, the semiconductor chip 1 is usually mounted on a metal lead frame, and a conductive adhesive 3 such as silver (Ag) paste is used to support the chip supporting portion (die pad portion) of the lead frame. It is fixed to 2 (in the figure, the lead portion of the lead frame and a sealing material such as resin are omitted for convenience of explanation). When the analog module 4 and the digital module 5 are mixed on the semiconductor chip 1, the chip supporting portion (die pad portion) 2 on which the semiconductor chip 1 is mounted is a conductor having a very low resistance over the entire surface. However, the noise generated by the digital module 5 was easily transmitted to the analog module via a path via the chip supporting section (die pad section) 2, and it became clear that the performance of the analog module was degraded and a malfunction was caused. The above problem will be described more specifically based on a simulation result of a noise propagation path studied by the present inventors. Considering a semiconductor chip (silicon substrate) 1 made of silicon with the dimensions shown in Fig. 1, the resistance R of silicon substrate 1 is calculated by the formula R = p 'LZS (where p = the intrinsic resistance of the silicon substrate, It is usually calculated as about 10 Ω · cm, L: distance in the length direction, S: cross-sectional area). Based on this, the vertical resistance of the silicon substrate 1 is about 5 Ω at the lower part of the digital module 5 and about 10 Ω at the lower part of the analog module 4, while the lateral resistance is 5 is about 100 Ω, and between analog module 4 and digital module 5 is about 500 Ω.

ディジタルモジュール 5で発生した雑音がシリコン基板 1を介してアナログモ ジュール 4へ伝搬する経路を考えた場合、 シリコン基板 1の内部を横方向に伝わ る経路 6の抵抗は約 1 6 5 Ωである。 これに対して、 ディジタルモジュール 5で 発生した雑音が一旦縦方向の金属製のチップ支持部 (ダイパッ ド部) 2まで伝わ り、 さらにチップ支持部 (ダイパッド部) 2を介してアナログモジュール 4の下 部から再びシリコン基板 1中を縦方向へ進入してアナログモジユールへ伝わる経 路 7の抵抗は、 金属製のチップ支持部 (ダイパッド部) 2の抵抗がシリコン基板 1の抵抗に比べて十分に小さいので、 約 1 5 Ωになる。  Considering the path in which the noise generated by the digital module 5 propagates through the silicon substrate 1 to the analog module 4, the resistance of the path 6 that propagates in the silicon substrate 1 in the lateral direction is about 16.5 Ω. On the other hand, the noise generated by the digital module 5 is once transmitted to the vertical metal chip supporting portion (die pad portion) 2 and further through the chip supporting portion (die pad portion) 2 to the lower part of the analog module 4. The resistance of the path 7, which reenters the silicon substrate 1 in the vertical direction from the part and is transmitted to the analog module, is sufficient for the resistance of the metal chip support part (die pad part) 2 to be greater than the resistance of the silicon substrate 1. Because it is small, it becomes about 15 Ω.

以上のシミュレーション結果により、 ディジタルモジュールで発生した雑音は、 シリコン基板の内部を伝わる成分よりも、 金属製のチップ支持部 (ダイパッド部) を伝わる成分が大部分を占める。 従って、 金属製のチップ支持部 (ダイパッド部) が半導体チップの下部全面にある封止体(L S Iパッケージ)構造においては、 ディジタルモジュールで発生した雑音がアナログモジュールに影響を及ぼすこと を十分に防止することができないので、 アナログ/ディジタル混載型半導体集積 回路装置の電気的信頼性が低下するという問題がある。  According to the above simulation results, most of the noise generated by the digital module is transmitted through the metal chip support (die pad) rather than through the silicon substrate. Therefore, in a sealed body (LSI package) structure in which the metal chip supporting part (die pad part) is on the entire lower surface of the semiconductor chip, it is possible to sufficiently prevent the noise generated in the digital module from affecting the analog module. Since this is not possible, there is a problem that the electrical reliability of the analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device is reduced.

さらに、 金属製のチップ支持部 (ダイパッド部) が封止体 (L S Iパッケージ) 内部において、 電気的にフローティング状態で封止されている場合には、 デイジ タルモジユーゾレからチップ支持部 (ダイパッド部) に伝わった雑音は、 シリコン 基板の表面に形成された接地 (G N D )配線が封止体 (L S Iパッケージ) 外部 の実装基板上に形成された低ィンピーダンスの共通接地配線に電気的に接続され ているためにシリコン基板に戻っていく確率が高い。 その結果、 アナログ/ディ ジタル混載型半導体集積回路装置の電気的信頼性がさらに低下するという問題が 生じる。 Furthermore, when the metal chip support (die pad) is sealed in an electrically floating state inside the sealing body (LSI package), it is transmitted from the digital module to the chip support (die pad). The ground noise (GND) wiring formed on the surface of the silicon substrate is electrically connected to the low-impedance common ground wiring formed on the mounting board outside the sealing body (LSI package). The probability of returning to the silicon substrate is high. As a result, there is a problem that the electrical reliability of the analog / digital hybrid semiconductor integrated circuit device is further reduced. Occurs.

また、 前述した従来技術 (特開平 2— 271567号公報) のように、 半導体 基板内に形成した絶縁膜によってディジタルモジュールとアナログモジュールと を島状に分離することで雑音伝達経路を遮断する技術においては、 一般に雑音は 数 10 OMHzの高周波成分であり、 薄い絶縁膜では容量結合により雑音をその まま伝達してしまう虞れがあるので、 雑音を十分に遮断できないという問題があ る。  In addition, as in the above-described prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 2-271567), in a technology in which a digital module and an analog module are separated into islands by an insulating film formed in a semiconductor substrate, a noise transmission path is cut off. In general, noise is a high-frequency component of several tens of OMHz, and there is a risk that noise may be transmitted as it is by a thin insulating film due to capacitive coupling, so that there is a problem that noise cannot be cut off sufficiently.

一般に、 半導体基板内、 あるいは半導体製造プロセスで用いられる酸化シリコ ン膜などの絶縁膜の厚さは、 1 程度であるので、 例えば絶縁膜部分の面積が 4. 6ran2以上であると、 上記絶縁膜部分の容量 Cは、 計算式 C= £ 0 · ε。χ ·In general, the thickness of an insulating film such as a silicon oxide film used in a semiconductor substrate or in a semiconductor manufacturing process is about 1, so if the area of the insulating film portion is 4.6 ran2 or more, for example, The capacity C of the part is calculated as C = £ 0 · ε. χ ·

SZt {ただし、 £ 0 ··真空の誘電率 (= 8.85 x 1 O-i 2 FZm) 、 £ o x : 酸化シリコンの比誘電率 (=3.9)、 S :絶縁膜の面積、 t :絶縁膜の厚さ } から算出すると 160 p F以上になる。 雑音の周波数が 10 OMHzの場合、 絶 縁膜のインピーダンス Zは、 計算式 Z =lノ 2 ττ f Cで算出すると 10Ω以下と なり、 高周波的には十分な絶縁ができない。 また、 SO I基板の使用、 分離溝形 成、 絶縁膜形成のために特殊なプロセスを必要とするなど、 経済的にも不利であ る。 さらに、 SO I基板は、 その構造上、 基板の裏面側から接地電位 (GND) を供給することができないので、 雑音の吸収効率および基板電位の安定化の面で 不利であり、 アナログ ディジタル混! ^半導体集積回路装置の電気的信頼性が 低下するという問題がある。 SZt {However, £ 0 ··· Dielectric constant of vacuum (= 8.85 x 1 Oi 2 FZm), £ ox : Relative permittivity of silicon oxide (= 3.9), S: Area of insulating film, t: Thickness of insulating film } Is 160 pF or more. When the noise frequency is 10 OMHz, the impedance Z of the insulating film is 10Ω or less when calculated using the calculation formula Z = 1 2 ττfC, and sufficient insulation cannot be obtained at high frequencies. In addition, the use of SOI substrates, formation of isolation trenches, and special processes for forming insulating films require special processes, which are economically disadvantageous. Furthermore, since the SOI substrate cannot supply ground potential (GND) from the back side of the substrate due to its structure, it is disadvantageous in terms of noise absorption efficiency and stabilization of the substrate potential. ^ There is a problem that the electrical reliability of the semiconductor integrated circuit device is reduced.

本発明の一つの目的は、 アナログ/ディジタル混載型半導体集積回路装置の電 気的信頼性を向上させることにある。  An object of the present invention is to improve the electrical reliability of an analog / digital hybrid semiconductor integrated circuit device.

また、 本発明の一つの目的は、 アナログノディジタル混載型半導体集積回路装 置を含む半導体装置の電気的信頼性を向上することにある。  Another object of the present invention is to improve the electrical reliability of a semiconductor device including an analog / digital mixed semiconductor integrated circuit device.

また、 本発明の一つの目的は、 アナログ/ディジタル混載型半導体集積回路装 置を含む半導体装置の低コスト化を図ることにある。  Another object of the present invention is to reduce the cost of a semiconductor device including a mixed analog / digital semiconductor integrated circuit device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、 本明細書の記述および添 付図面から明らかになるであろう。 O 9 /0646 / 6 発明の開示 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. O 9/0646/6 Disclosure of the Invention

アナログ/ディジタル混載型半導体^回路装置を含む半導体装置は、 接地電 位が供給されるべき導電層からなるチップ支持部と、 上記チップ支持部上に搭載 された半導体基板 (半導体チップ) と、上記半導体基板の主面の第一領域に形成 されたディジタルモジュールと、 前記第一領域と異なる上記半導体基板の主面の 第二領域に形成されたアナログモジュールとを有し、 上記チップ支持部と上記半 導体基板は、 上記第一領域の下部のみにおいて電気的に接続され、 上記第二領域 の下部においては電気的に接続されていない。 さらに、 上記第二領域の下部にお いて、 上記チップ支持部と上記半導体基板との間に、 絶縁層を形成する。  A semiconductor device including an analog / digital hybrid semiconductor device includes a chip support portion made of a conductive layer to which a ground potential is supplied, a semiconductor substrate (semiconductor chip) mounted on the chip support portion, and A digital module formed in a first region of the main surface of the semiconductor substrate; and an analog module formed in a second region of the main surface of the semiconductor substrate different from the first region. The semiconductor substrate is electrically connected only at a lower portion of the first region, and is not electrically connected at a lower portion of the second region. Further, an insulating layer is formed below the second region, between the chip supporting portion and the semiconductor substrate.

また、 アナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置は、 接地電位が供給されるべき導電層からなるチップ支持部と、 上記チップ支持部上 に搭載された半導体基板 (半導体チップ) と、 上記半導体基板の主面の第一領域 に形成されたディジタルモジュールと、前記第一領域と異なる上記半導体基板の 主面の第二領域に形成されたアナログモジュールとを有し、 上記第一領域の下部 のみに上記チップ支持部を設け、 上記チップ支持部と上記半導体基板は、 上記第 一領域の下部において電気的に接続される。  Further, a semiconductor device including an analog-Z digital mixed-type semiconductor integrated circuit device includes a chip supporting portion made of a conductive layer to which a ground potential is supplied, a semiconductor substrate (semiconductor chip) mounted on the chip supporting portion, A digital module formed in a first region of the main surface of the semiconductor substrate, and an analog module formed in a second region of the main surface of the semiconductor substrate different from the first region; The chip support portion is provided only at the lower portion, and the chip support portion and the semiconductor substrate are electrically connected at a lower portion of the first region.

上述した構成によれば、 チップ支持部と半導体基板はディジタルモジュールの 下部のみにおいて電気的に接続され、 またはアナログモジュールの下部にチップ 支持部が存在しないことにより、 ディジタルモジュールで発生した雑音が導電層 からなるチップ支持部を介してアナログモジュールに伝達する経路を遮断できる ので、 アナログモジュールへの雑音の影響を低減できる。 また、 ディジタルモ ジュールの下部のチップ支持部を積極的に導電層にすることにより、 ディジタル モジユールで発生した雑音をチップ支持部を介して、 低インピーダンスの共通接 地配線が形成された実装基板などの半^装置外部へ逃がすことが可能になるの で、 アナログモジュールへの雑音の影響を低減できる。 また、 チップ支持部を介 して半導体基板に積極的に接地電位を^^できるので半導体基板の電位の安定化 が図れる。 従って、 アナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置を含む半導 体装置の電気的信頼性を向上できる。  According to the above-described configuration, the chip support and the semiconductor substrate are electrically connected only at the lower part of the digital module, or because the chip support does not exist at the lower part of the analog module, noise generated in the digital module is reduced. Since the path for transmitting to the analog module via the chip supporting portion composed of the analog module can be cut off, the influence of noise on the analog module can be reduced. Also, by making the chip support below the digital module a conductive layer, noise generated by the digital module can be reduced via the chip support to a mounting board with low-impedance common ground wiring. Since it is possible to escape to the outside of the device, the effect of noise on the analog module can be reduced. In addition, since the ground potential can be positively applied to the semiconductor substrate via the chip supporting portion, the potential of the semiconductor substrate can be stabilized. Accordingly, it is possible to improve the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / Z-digital hybrid type semiconductor integrated circuit device.

また、 上述した構成は、 半導体基板とアナログモジュール下部のチップ支持部 との間に所望の厚さの絶緣層を形成する、 あるいはアナログモジュール下部の チップ支持部を削除するという簡単なプロセスによつて達成できるので、 アナ口 グ Zディジタル混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置の電気的信頼性を向 上することができると共に、 低コス卜化を図ることが可能となる。 図面の簡単な説明 In addition, the above-described configuration is such that the semiconductor substrate and the chip supporting portion below the analog module are provided. This can be achieved by a simple process of forming an insulating layer having a desired thickness between the two or removing the chip supporting portion under the analog module. The electrical reliability of the semiconductor device can be improved, and the cost can be reduced. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

図 1は、 本発明者が本発明を成す過程において検討したアナログ ディジタル 混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置のシミュレーション図、 図 2は、 本 発明の第 1実施例であるアナログ Zディジタル混載型半導体集積回路装置含む半 導体装置の平面図、 図 3は、 図 2の一点鎖線 A— Aに対応する断面図、 図 4は、 本発明の半導体装置に搭載される半導体チップの一例を示すアナログノディジタ ノレ混載型半導体集積回路装置の平面レイアウト図、 図 5は、 図 2のアナログ Z ディジタル混載型半導体集積回路装置を構成する半導体素子の一例を示す断面図、 図 6は、 本発明の第 2実施例であるアナログノディジタル混載型半導体集積回路 装置を含む半導体装置の平面図、 図 7は、 図 6の一点鎖線 A' — A ' に対応する 断面図、 図 8は、 図 6のアナログ ディジタル混載型半導体集積回路装置を構成 する半導体素子の一例を示す断面図、 図 9は、 本発明の第 3実施例であるアナ口 グ Zディジタル混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置の平面図、 図 1 0は、 図 9の一点鎖線 B— Bに対応する断面図、 図 1 1は、 キャップにより封止された 状態を示す断面図、 図 1 2は、 本発明の第 4実施例であるアナログ/ディジタル 混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置の平面図、 図 1 3は、 図 1 2の一点 鎖線 C一 Cに対応する断面図、 図 1 4は、 図 1 2のアナログ/ディジタル混載型 半導体集積回路装置を構成する半導体素子の一例を示す断面図、 図 1 5は、 本発 明の第 4実施例の変形例であるアナ口グ /デイジ夕ル混載型半導体集積回路装置 を含む半導体装置の要部断面図、 図 1 6は、 本発明の変形例であるアナログ/ ディジタル混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置の要部断面図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 1 is a simulation diagram of a semiconductor device including an analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device studied in the course of forming the present invention by the inventor, and FIG. 2 is an analog Z / digital hybrid type hybrid device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a semiconductor device including a semiconductor integrated circuit device, FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a dashed line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is an analog diagram showing an example of a semiconductor chip mounted on the semiconductor device of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor element included in the analog-Z digital hybrid-type semiconductor integrated circuit device of FIG. 2, and FIG. FIG. 7 is a plan view of a semiconductor device including an analog / digital mixed semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to a dashed line A′—A ′ in FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor element constituting the analog-digital hybrid embedded semiconductor integrated circuit device of FIG. 6. FIG. 9 is a semiconductor device including an analog Z digital hybrid embedded semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line BB of FIG. 9, FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state sealed by a cap, and FIG. 12 is a fourth view of the present invention. FIG. 13 is a plan view of a semiconductor device including an analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device according to an embodiment, FIG. 13 is a cross-sectional view corresponding to a dashed-dotted line C-C of FIG. 12, and FIG. FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor element included in an analog / digital mixed-type semiconductor integrated circuit device. FIG. 15 is a modified example of the analog / digital mixed-type semiconductor integrated circuit of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a sectional view of a main part of a semiconductor device including a circuit device. It is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor device including an analog / digital hybrid semiconductor IC device which is a modification of the light. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

本発明をより詳述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 なお、 実 施例を説明するための全図において、 同一機能を有するものは同一符号を付け、 その繰り返しの説明は省略する。 The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in order to explain it in more detail. The actual In all the drawings for explaining the embodiments, parts having identical functions are given same symbols and their repeated explanation is omitted.

本発明の第 1実施例である半導体装置を図 2、 図 3に示す。 図 3は、 図 2の一 点鎖線 A— Aにおける断面図である。  FIGS. 2 and 3 show a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a dashed line AA in FIG.

半導体装置 100は、 Q F P (Quad Flat Package)であり、 金属リードフレーム 2 , 8 a、 8 bを用いた樹脂封止型パッケージである。 同図に示すように、 半導体 チップ (半導体基板) 1上には、 アナログモジュール 4とディジタルモジュール 5とが混載されている。 この半導体チップ 1は金属リードフレームのチップ支持 部 (ダイパッ ド部またはタブ) 2の上面に搭載されており、 半導体チップ 1と チップ支持部 (ダイパッド部またはタブ) 2とは、 銀 (Ag) ペーストなどの導 電性接着剤 3により固定されている。 半導体チップ 1には、 例えば単結晶シリコ ン基板が用いられ、 金属リードフレームには、 例えば鉄一ニッケル合金 (42ァ ロイ) が用いられている。  The semiconductor device 100 is a QFP (Quad Flat Package), which is a resin-sealed package using metal lead frames 2, 8a, and 8b. As shown in FIG. 1, an analog module 4 and a digital module 5 are mounted on a semiconductor chip (semiconductor substrate) 1. The semiconductor chip 1 is mounted on the upper surface of a chip supporting portion (die pad portion or tab) 2 of a metal lead frame. The semiconductor chip 1 and the chip supporting portion (die pad portion or tab) 2 are made of silver (Ag) paste. It is fixed with a conductive adhesive 3 such as. For the semiconductor chip 1, for example, a single crystal silicon substrate is used, and for the metal lead frame, for example, an iron-nickel alloy (42 alloy) is used.

上記半導体チップ 1の主面の周辺部には、 電源の供給や外部装置と電気信号の 入出力を行なうための複数の外部端子 (ボンディングパッド) 9が形成され、 こ の外部端子 9と金属リードフレームのリ一ド部 8 aとが金 (Au) などの金属ヮ ィャ 10により電気的に接続されている。 金属リードフレーム上に半導体チップ 1が搭載された上記構造体は、 エポキシ系樹脂 1 1によって封止されている。 な お、 図 2においては、 図面を判り易くするため、 リード 8 aの一部は破線により 省略し、 エポキシ系樹脂 1 1は、 その外形線のみを示す。  A plurality of external terminals (bonding pads) 9 for supplying power and for inputting and outputting electric signals to and from external devices are formed in a peripheral portion of the main surface of the semiconductor chip 1. The lead 8a of the frame is electrically connected to a metal wire 10 such as gold (Au). The structure in which the semiconductor chip 1 is mounted on the metal lead frame is sealed with an epoxy resin 11. Note that, in FIG. 2, a part of the lead 8a is omitted by a broken line to make the drawing easy to understand, and only the outline of the epoxy resin 11 is shown.

上記リード部 8 aのうち、 アナログモジュール 4に半導体チップ 1の表面側か ら接地電位を供給するためのリードは、 AGNDで示され、 ディジタルモジユー ル 5に半導体チップ 1の表面側から接地電位を供給するためのリードは、 DGNDで示されている。 さらに、 チップ支持部 2の角部において一体形成され たリ一ド部 8 bは、 半導体チップ 1の表面側から接地電位を供給するためのリ一 ドであり、 支持基板 GNDで示されている。  The lead for supplying the ground potential from the front side of the semiconductor chip 1 to the analog module 4 is indicated by AGND, and the digital module 5 is connected to the ground potential from the front side of the semiconductor chip 1 by the lead portion 8a. The lead for supplying the is indicated by DGND. Further, a lead portion 8b integrally formed at a corner portion of the chip supporting portion 2 is a lead for supplying a ground potential from the surface side of the semiconductor chip 1, and is indicated by a supporting substrate GND. .

上記 AGND、 DGND, 支持基板 GNDは、 半導体装置 100の外部の図示 しない実装基板の共通接地配線 (実装 ¾¾GND) に接続されている。 この共通 接地配線は、 半導体チップ 1上に通常のフォトリソグラフィおよびエッチング技 術によって形成される接地配線よりも十分に広い面積で形成された低インピーダ ンスの配線である。 そのため、 上記 A G N D、 D G N Dに共通に接続されている 場合にも、 ディジタルモジュール 5において発生する雑音のアナログモジュール 4への影響は小さい。 The above-mentioned AGND, DGND, and support substrate GND are connected to a common ground wiring (mounting 実 装 GND) of a mounting substrate (not shown) outside the semiconductor device 100. This common ground wiring is formed on the semiconductor chip 1 by ordinary photolithography and etching techniques. This is a low-impedance wiring formed in a sufficiently large area than the ground wiring formed by the technique. Therefore, even when the above-mentioned AGND and DGND are connected in common, the influence of the noise generated in the digital module 5 on the analog module 4 is small.

本発明の第 1実施例において特徴的なことは、 アナログモジュール 4の下部に 位置するチップ支持部 2を除去し、 ディジタルモジュール 5の下部のみにおいて、 半導体チップ 1と接地電位が供給されたチップ支持部 2とを電気的に接続したこ とにある。 あるいは、 アナログモジュール 4の下部にチップ支持部 2の無い形状 の金属リードフレームを用い、 半導体チップ 1と接地電位が供給されたチップ支 持部 2とを電気的に接続したことにある。  What is characteristic in the first embodiment of the present invention is that the chip supporting portion 2 located under the analog module 4 is removed, and the chip supporting portion to which the semiconductor chip 1 and the ground potential are supplied is provided only under the digital module 5. It has been electrically connected to part 2. Alternatively, the semiconductor chip 1 is electrically connected to the chip supporting portion 2 to which the ground potential is supplied by using a metal lead frame having no chip supporting portion 2 below the analog module 4.

上記した第 1実施例の構成によれば、 アナ口グモジュール 4の下部にチップ支 持部 2が存在しないので、 図 1に示した金属リードフレームを介してディジタル モジユールからアナログモジユールに雑音が進入する経路 7を遮断することがで きる。 すなわち、 ディジタルモジユーノ!^、ら発生する雑音は金属リードフレーム を介する経路において、 アナログモジュールへの伝達が遮断され、 アナログモ ジユールはこの雑音の影響を受けない。  According to the configuration of the first embodiment described above, since the chip supporting portion 2 does not exist below the analog module 4, noise is transmitted from the digital module to the analog module via the metal lead frame shown in FIG. Route 7 can be cut off. That is, the noise generated by the digital module is interrupted from being transmitted to the analog module via the metal lead frame, and the analog module is not affected by the noise.

また、 金属リードフレームのチップ支持部 2の一部のみを除去し、 ディジタル モジュール 5の下部においては、 半導体チップ 1を低インピーダンスの実装基板 の共通接地配線に電気的に接続されたチップ支持部 2に積極的に接続したことに より、 半導体チップ 1の基板電位の安定化を図ることができる。 また、 ディジタ ルモジュールから発生する雑音は、 チップ支持部 2およびリード 8 bを介して半 導体装置 1 0 0の外部の実装基板の共通接地配線に逃がすことが可能となる。 従って、 アナログ ディジタル混載型半導体集積回路装置を含む半導体装置の電 気的信頼性を向上することができる。 さらに、 上記した本第 1実施例の構成は、 金属リードフレームの形状を一部変えることによって達成できるので、 低コスト 化に有利である。  Also, only a part of the chip support 2 of the metal lead frame is removed, and the semiconductor chip 1 is mounted under the digital module 5 by electrically connecting the semiconductor chip 1 to the common ground wiring of the low-impedance mounting board. By positively connecting the substrate, the substrate potential of the semiconductor chip 1 can be stabilized. Further, noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 100 via the chip supporting portion 2 and the lead 8b. Therefore, the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device can be improved. Further, the configuration of the first embodiment described above can be achieved by partially changing the shape of the metal lead frame, which is advantageous for cost reduction.

次に、 上記した半導体チップ 1の具体的な構成について、 図 4を用いて説明す る。 同図に示すように、 単結晶シリコンからなる半導体チップ 1の主面上には、 アナログモジュール 4とディジタルモジュール 5がそれぞれ異なる領域に形成さ れている。 アナログモジュール 4は、 アナログ Zディジタノレ変換器 (Analog to D igital Converter) A DCを含んでいる。 このアナログ Zディジタル変換器 ADCは、 クロックタイミングでデータをサンプリングする。 また、 仕様により、 アナログ モジュール 4は、 アンプ、 ディジタル Zアナ口グ変換器 (Digital to Analog Conver ter)、 スィッチドキャパシタなどが搭載される場合もある。 Next, a specific configuration of the semiconductor chip 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, an analog module 4 and a digital module 5 are formed in different areas on a main surface of a semiconductor chip 1 made of single crystal silicon. Have been. The analog module 4 includes an analog Z digital converter (Analog to Digital Converter) A DC. This analog Z-to-digital converter ADC samples data at clock timing. Also, depending on the specifications, the analog module 4 may be equipped with an amplifier, a digital Z-to-analog converter, and a switched capacitor.

一方、 ディジタルモジュール 5は、 リード'オンリ一 'メモリ(Readonly Me mory)ROM、 ランダム . アクセス · メモリ(Random Access Memory) R A M、 セン トラノレ'プロセッシング ·ュニット(Central Processing Unit)C P U、 タイマおよ びシリアル.コミュニケーション ·インターフェースなどが搭載された C PU周 辺モジュールと、 ゲートアレイで構成された論理回路とを含んでいる。 つまり、 半導体チップ 1は、 特定用途向け I C (AS I C) で構成されている。  On the other hand, the digital module 5 includes a read only memory (Read Only Memory) ROM, a random access memory (Random Access Memory) RAM, a central processing unit (Central Processing Unit) CPU, a timer and a serial It includes a CPU peripheral module equipped with a communication interface, etc., and a logic circuit composed of a gate array. That is, the semiconductor chip 1 is composed of application-specific IC (AS IC).

アナログモジュール 4用の電源配線 12、 接地配線 13とディジタルモジユー ル 5用の電源配線 14、 接地配線 15とはそれぞれ独立して形成され、 電源配線 または接地配線の電位変動に基づくアナログモジュール Zディジタルモジュール 間の相互干渉を低減している。 電源配線 1 2、 14には、 例えば +3.3 Vが供 給され、 接地配線 13、 15には、 例えば 0Vが供給される。 電源配線および接 地配線は、 半導体チップ 1の表面領域におけるクロストークを低減する目的で、 アナログモジュール ディジタルモジュール間の領域 16にレイァゥトしてもよ い。  The power supply wiring 12 and the ground wiring 13 for the analog module 4 and the power supply wiring 14 and the ground wiring 15 for the digital module 5 are formed independently of each other. Mutual interference between modules is reduced. For example, +3.3 V is supplied to the power supply wirings 12 and 14, and 0 V is supplied to the ground wirings 13 and 15, for example. The power supply wiring and the ground wiring may be laid out in the area 16 between the analog module and the digital module in order to reduce crosstalk in the surface area of the semiconductor chip 1.

次に、 図 4に示した各モジュールを構成する半導体素子について、 図 5を用い て具体的に説明する。  Next, the semiconductor elements constituting each module shown in FIG. 4 will be specifically described with reference to FIG.

半導体チップ 1である P -型単結晶シリコン基板 P— S u bの主面には、 N型 半導体領域からなるゥヱノレ領域 N— WELLおよび P型半導体領域からなるゥェ ル領域 P— W E L Lが形成されている。酸化シリコン膜からなるフィールド絶縁 膜 1 7によって囲まれたゥヱル領域 N— WE L Lの主面には Pチャネル MOSFET (PMOS 1 , PM0S 2) が形成され、 フィールド絶縁膜 17に よって囲まれたゥエル領域 P— WE L Lの主面には Nチャネル MO S FE T (NMOS 1、 NMOS 2) が形成されている。  On the main surface of the P-type single-crystal silicon substrate P—Sub, which is the semiconductor chip 1, a penetration region N—WELL composed of an N-type semiconductor region and a pell region P—WELL composed of a P-type semiconductor region are formed. ing. A P-channel MOSFET (PMOS 1, PM0S 2) is formed on the principal surface of the N-WELL on the principal surface of the cell region surrounded by the field insulating film 17 made of a silicon oxide film, and a Pell region surrounded by the field insulating film 17. N-channel MOS FETs (NMOS 1 and NMOS 2) are formed on the main surface of the P-WELL.

PMOS 1は、 N— WELLの表面に形成されたゲート酸化膜 19と、 このゲ ―ト酸化膜 19上に形成されたゲート ¾¾18 aと、 このゲ一ト電極 18 aの両 側の N— WE L Lに形成された P+型半導体領域からなるソース領域 2 0 aおよ びドレイン領域 20 aとを含んでいる。 NMOS 1は、 P—WE L Lの表面に形 成されたゲート酸化膜 1 9と、 このゲート酸化膜 19上に形成されたゲート電極 18 と、 このゲート電極 18 bの両側の P— WE L Lに形成された N+型半導 体領域からなるソース領域 20 bおよびドレイン領域 20 bとを含んでいる。 PMOS 1 consists of a gate oxide film 19 formed on the surface of the N-WELL and this gate. The gate region 18a formed on the gate oxide film 19, and the source region 20a and the drain region formed of the P + type semiconductor region formed on the N-WELL on both sides of the gate electrode 18a. Includes 20 a. The NMOS 1 has a gate oxide film 19 formed on the surface of the P-WELL, a gate electrode 18 formed on the gate oxide film 19, and P-WELL on both sides of the gate electrode 18b. It includes a source region 20b and a drain region 20b formed of an N + type semiconductor region.

PMOS 1のソース領域 20 aおよび N+型半導体領域からなるゥエルコン夕 ク卜 21 aには、 アナログモジュール用の電源 A V c cが供給され、 NMOS 1 のソース領域 20 bおよび P+型半導体領域からなるゥエルコンタクト 21 に は、 アナログモジュール用の接地電位 AG NDが供給されている。 アナログモ ジュール 4は、 上記 PMOS l、 NMOS 1のような半導体素子を含み、 例えば PMO S 1および NMO S 1のゲート ¾¾18 a、 181)を入カ 1?^、 ドレイン 領域 20 a、 20 bを出力 OUTとする CMOS (相補型 MOS FET) ィンバ 一夕回路を構成している。  The power supply AVcc for the analog module is supplied to the source connector 20a comprising the source region 20a of the PMOS 1 and the N + type semiconductor region, and the source connector 20a comprising the source region 20b of the NMOS 1 and the P + type semiconductor region. The contact 21 is supplied with the ground potential AGND for the analog module. The analog module 4 includes semiconductor elements such as the PMOS 1 and the NMOS 1 described above. For example, the gates 18a and 181) of the PMOS 1 and the NMOS 1 are input 1? ^, CMOS (Complementary MOS FET) Inverter circuit with drain regions 20a and 20b as output OUT.

同様に、 PMOS 2は、 N— WELLの表面に形成されたゲート酸化膜 19と、 このゲート酸化膜 19上に形成されたゲート電極 18 dと、 このゲート電極 18 dの両側の N— W E L Lに形成された P +型半導体領域からなるソース領域 20 dおよびドレイン領域 20 dを含んでいる。 NMOS 2は、 P— WELLの表面 に形成されたゲート酸化膜 19と、 このゲート酸化膜 19上に形成されたゲート 電極 18 cと、 このゲート電極 18 cの両側の P—WE L Lに形成された N+型 半導体領域からなるソース領域 20 cおよびドレイン領域 20 cを含んでいる。  Similarly, the PMOS 2 includes a gate oxide film 19 formed on the surface of the N-WELL, a gate electrode 18 d formed on the gate oxide film 19, and N-WELLs on both sides of the gate electrode 18 d. It includes a source region 20 d and a drain region 20 d formed of the formed P + type semiconductor region. The NMOS 2 is formed on the gate oxide film 19 formed on the surface of the P-WELL, the gate electrode 18c formed on the gate oxide film 19, and the P-WELL on both sides of the gate electrode 18c. And a source region 20c and a drain region 20c made of an N + type semiconductor region.

PMOS 2のソース領域 20 dおよび N+型半導体領域からなるゥエルコン夕 クト 2 I dには、 ディジタルモジユーノレ用の電源 DV c cが供給され、 NMOS 2のソース領域 20 cおよび P+型半導体領域からなるゥエルコンタク ト 21 c には、 ディジタルモジュール用の接地電位 DGNDが供給されている。 ディジタ ルモジュール 4は、 上記 PMOS 2、 NMOS 2のような半導体素子を含み、 例 えば PMOS 2および NMOS 2のゲート電極 18 d、 18 (;を入カ11^、 ドレ イン領域 20 d、 20 cを出力 OUTとする CMOS (相補型 MOS FET) ィ ンバ一タ回路を構成している。 上記 MO S F E Tのゲー卜電極 1 8 a〜 1 8 dは、 例えば N型不純物を含む多 結晶シリコンで構成され、 各半導体素子に電源を供給するための配線および各半 導体素子間を接続する配線は、 例えばアルミニウム、 アルミニウムに銅およびシ リコンを添加したアルミニウム合金で構成されている。 また、 金属リードフレー ムのチップ支持部 3は、 導電性接着剤 3を介して P 型単結晶シリコン基板 P -The power supply DV cc for the digital module is supplied to the diode connection 2 Id comprising the source region 20 d of the PMOS 2 and the N + type semiconductor region, and comprises the source region 20 c of the NMOS 2 and the P + type semiconductor region.ゥ L contact 21c is supplied with the ground potential DGND for the digital module. The digital module 4 includes semiconductor elements such as the PMOS 2 and the NMOS 2 described above. For example, the gate electrodes 18 d and 18 (; of the PMOS 2 and the NMOS 2 are input 11 ^, and the drain regions 20 d and 20 c A CMOS (complementary MOS FET) inverter circuit with the output OUT. The gate electrodes 18a to 18d of the MOS FET are made of, for example, polycrystalline silicon containing N-type impurities, and are wires for supplying power to the respective semiconductor devices and wires for connecting the respective semiconductor devices. Is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy obtained by adding copper and silicon to aluminum. In addition, the chip supporting portion 3 of the metal lead frame is connected to the P-type single crystal silicon substrate P-

S u bの裏面に接続され、 上記 A G N D、 D G N Dとは異なる経路にて接地電位 (支持基板 G N D ) を供給する。 図 5に示すチップ支持部 3のパターンは、 前記 図 2および図 3に示したチップ支持部 3のパターンに対応しており、 アナログモ ジユールの下部にチップ支持部 3が無 t、構造になつている。 It is connected to the back surface of Sub and supplies a ground potential (support substrate G N D) through a different path from A GND and D GND. The pattern of the chip supporting section 3 shown in FIG. 5 corresponds to the pattern of the chip supporting section 3 shown in FIGS. 2 and 3, and the chip supporting section 3 is not provided at the lower part of the analog module. I have.

次に、 本発明の第 2実施例である半導体装置を図 6、 図 7、 図 8を用いて説明 する。 なお、 図 7は、 図 6の一点鎖線 A' — A' における断面図である。  Next, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8. FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along a dashed line A′-A ′ in FIG.

本発明の第 2実施例の半導体装置 2 0 0については、 前述した第 1実施例の半 導体装置 1 0 0と異なる部分のみを説明する。 同図に示すように、 金属リードフ レームのチップ支持部 2は、 アナログモジュール 4の下部においても位置してい るが、 アナログモジュール 4の下部において、 半導体チップ 1とチップ支持部 2 との間には、 図 6の破線 2 2のパターンで示される絶縁フィルムが形成されてい る。 この絶縁フィルム 2 2には、 例えば厚さが 0 . l ram以上のプラスチックフィ ルムが用いられる。  As for the semiconductor device 200 of the second embodiment of the present invention, only the parts different from the semiconductor device 100 of the first embodiment described above will be described. As shown in the figure, the chip supporting part 2 of the metal lead frame is also located at the lower part of the analog module 4, but at the lower part of the analog module 4, between the semiconductor chip 1 and the chip supporting part 2. An insulating film indicated by a broken line 22 in FIG. 6 is formed. As the insulating film 22, for example, a plastic film having a thickness of 0.1 lram or more is used.

上記した第 2実施例の構成によれば、 アナログモジュール 4の下部において、 半導体チップ 1とチップ支持部 2との間に絶縁フィルムが形成されているので、 前記図 1に示した金属リードフレームを介してディジタルモジュールからアナ口 グモジュールに雑音が進入する経路 7 ¾1断することができる。 すなわち、 ディ ジタルモジュールから発生する雑音は金属リードフレームを介する経路において、 アナ口グモジュールへの伝達が遮断され、 アナ口グモジユールはこの雑音の影響 を受けない。  According to the configuration of the second embodiment described above, since the insulating film is formed between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 below the analog module 4, the metal lead frame shown in FIG. The path through which noise enters the analog module from the digital module via the digital module can be cut off. That is, the noise generated from the digital module is blocked from being transmitted to the analog module on the path through the metal lead frame, and the analog module is not affected by this noise.

また、 金属リードフレームのチップ 寺部 2のアナログモジュールの下部のみ に絶緣フィルムを形成し、 ディジタルモジュール 5の下部においては、 半導体 チップ 1を低ィンピーダンスの実装基板の共通接地配線に電気的に接続された チップ支持部 2に積極的に接続したことにより、 半導体チップ 1の基板電位の安 定化を図ることができる。 また、 ディジタルモジュールから発生する雑音は、 チップ支持部 2およびリード 8 bを介して半導体装置 1 0 0の外部の実装基板の 共通接地配線に逃がすことが可能となる。 従って、 アナログ/ディジタル混載型 半導体集積回路装置を含む半導体装置の電気的信頼性を向上することができる。 さらに、 上記した本第 2実施例の構成は、 絶縁フィルムを貼り付ける、 または絶 縁物を付着するという簡単な作業によって達成できるので、 低コスト化に有利で ある。 In addition, an insulation film is formed only on the lower part of the analog module of the metal lead frame chip part 2, and on the lower part of the digital module 5, the semiconductor chip 1 is electrically connected to the common ground wiring of the low-impedance mounting board. The substrate potential of the semiconductor chip 1 is reduced by positively connecting to the Stabilization can be achieved. Further, noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 100 via the chip support 2 and the leads 8b. Therefore, the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / digital hybrid type semiconductor integrated circuit device can be improved. Further, the configuration of the second embodiment described above can be achieved by a simple operation of attaching an insulating film or attaching an insulating material, which is advantageous for cost reduction.

また、 図 8に示すチップ支持部 2のパターンは、 図 6および図 7に示したチッ プ支持部 3のパターンに対応しており、 アナログモジュール 4の下部においても チップ支持部 2が形成されるが、 アナログモジュール 4の下部においては、 半導 体チップ 1とチップ支持部 2は、 絶縁フィルム 2 2によって電気的に接続されな い構造になっている。  The pattern of the chip support 2 shown in FIG. 8 corresponds to the pattern of the chip support 3 shown in FIGS. 6 and 7, and the chip support 2 is also formed below the analog module 4. However, below the analog module 4, the semiconductor chip 1 and the chip support 2 have a structure that is not electrically connected by the insulating film 22.

また、 本第 2実施例においては、 さらなる低コスト化のために、 絶縁フイルム 2 2を形成しないで、 アナログモジュール 4の下部において、 半導体チップ 1と チップ支持部 2の間を空隙を設けてもよい。 ただし、 この場合には、 絶縁フィル ム 2 2を半導体チップ 1とチップ支持部 2の間に形成した場合との比較において、 半導体チップ 1とチップ支持部 2の密着性およびアナ口グモジュール 4の周囲に 形成された外部電極 9とリード 8 aとのワイヤボンディング信頼性が若干低下す る。  Further, in the second embodiment, in order to further reduce the cost, a gap may be provided between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 below the analog module 4 without forming the insulating film 22. Good. However, in this case, in comparison with the case where the insulating film 22 is formed between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2, the adhesion between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 and the The wire bonding reliability between the external electrode 9 formed around and the lead 8a is slightly reduced.

次に、 本発明の第 3実施例である半導体装置を図 9、 図 1 0、 図 1 1を用いて 説明する。 なお、 図 1 0は、 図 9の一点鎖線 B— Bにおける断面図である。  Next, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9, 10, and 11. FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along dashed line BB in FIG.

半導体装置 3 0 0は、 Q F N(Quad Flat Non-leaded Package), あるいは L C C (Leadless Tip Carrier)であり、 メタライズ層 2、 8 a、 8 bを用いた積層セラミッ ク型パッケージである。 図示のように、半導体チップ(半導体基板) 1上には、 アナログモジュール 4とディジタルモジュール 5とが混載されている。 半導体 チップ 1は、 セラミック基板 2 3上に形成されたメタライズ層のチップ支持部 2 の上面に搭載されている。 半導体チップ 1とチップ支持部 2は、 銀ペーストなど の導電性接着剤 3により固定されている。 また、 セラミック基板 2 3上には、 セ ラミック製の枠体 2 5が積層形成され、 この枠体 2 5の表面にメタライズリード 8 aが形成されている。 上記メタライズ層は、 例えばニッケル、 金、 銅などの メツキあるいはスクリーン印刷技術により形成される。 The semiconductor device 300 is a QFN (Quad Flat Non-leaded Package) or LCC (Leadless Tip Carrier), and is a stacked ceramic type package using metallized layers 2, 8a, and 8b. As illustrated, an analog module 4 and a digital module 5 are mounted on a semiconductor chip (semiconductor substrate) 1 in a mixed manner. The semiconductor chip 1 is mounted on an upper surface of a chip supporting portion 2 of a metallized layer formed on a ceramic substrate 23. The semiconductor chip 1 and the chip support 2 are fixed by a conductive adhesive 3 such as a silver paste. A ceramic frame 25 is laminated on the ceramic substrate 23, and a metallized lead is formed on the surface of the frame 25. 8a is formed. The metallized layer is formed by, for example, plating of nickel, gold, copper, or the like, or screen printing technology.

上記半導体チップ 1の構成は、 前述した第 1実施例および第 2実施例と同様で あるので図示は省略するが、 半導体チップ 1の主面の周辺部には、 電源供給また は外部装置との電気信号の入出力を行なうための複数の外部端子 (ボンディング パッド) 9が形成され、 この外部端子 9とメタライズリード部 8 aとが金 (Au) などの金属ワイヤ 10により電気的に接続されている。  Since the configuration of the semiconductor chip 1 is the same as that of the first and second embodiments described above, it is not shown in the drawings, but the periphery of the main surface of the semiconductor chip 1 is connected to a power supply or an external device. A plurality of external terminals (bonding pads) 9 for inputting / outputting electric signals are formed, and the external terminals 9 and the metallized lead portions 8a are electrically connected by metal wires 10 such as gold (Au). I have.

上記セラミック基板 23上にメタライズ層を介して半導体チップ 1が搭載され た構造体は、 図 1 1に示すように、 セラミック製の枠体 26およびキャップ 27 によって封止されている。 枠体 25、 26およびキャップ 27のそれぞれは、 例 えば低融点ガラスによって互いに接着されている。 なお、 図 9においては、 図面 を判り易くするため、 金属ワイヤ 1 0、枠体 26およびキャップ 27は、 省略し ている。  The structure in which the semiconductor chip 1 is mounted on the ceramic substrate 23 via the metallization layer is sealed by a ceramic frame 26 and a cap 27, as shown in FIG. The frames 25 and 26 and the cap 27 are bonded to each other by, for example, low-melting glass. In FIG. 9, the metal wire 10, the frame 26, and the cap 27 are omitted for easy understanding of the drawing.

上記メタライズリ一ド部 8 aのうち、 アナログモジュール 4に半導体チップ 1 の表面側から接地電位を供給するためのリードは、 AGNDで示され、 ディジタ ルモジュール 5に半導体チップ 1の表面側から接地電位を供給するためのリ―ド は、 DGNDで示されている。 さらに、 チップ支持部 2の角部において一体形成 されたメタライズリード部 8 bは、 半^チップ 1の裏面から接地電位を供給す るためのリードであり、 支持基板 GNDで示されている。  Of the metallized lead section 8a, the lead for supplying the ground potential from the surface of the semiconductor chip 1 to the analog module 4 is indicated by AGND, and the lead to the digital module 5 from the surface of the semiconductor chip 1 is ground potential. The lead to supply the IGBT is indicated by DGND. Further, a metallized lead portion 8b integrally formed at a corner of the chip supporting portion 2 is a lead for supplying a ground potential from the back surface of the half chip 1, and is indicated by a supporting substrate GND.

上記 AGND、 DGND, 支持基板 GNDは、 上述した第 1実施例および第 2 実施例と同様、 半導体装置 300の外部の図示しない実装基板の共通接地配線 (実装基板 GND) に接続されている。 この共通接地配線は、 半導体チップ 1上 に通常のフォトリソグラフィおよびエッチング技術によって形成される接地配線 よりも十分に広い面積で形成された低インピーダンスの配線である。 従って、 上 記 AGND、 DGNDに共通に接続されている場合にも、 ディジタルモジュール 5において発生する雑音のアナ口グモジュール 4への影響は小さ L、。  The AGND, DGND, and support substrate GND are connected to a common ground wiring (mounting substrate GND) of a mounting substrate (not shown) outside the semiconductor device 300, similarly to the first and second embodiments described above. The common ground wiring is a low-impedance wiring formed in a sufficiently larger area than the ground wiring formed on the semiconductor chip 1 by ordinary photolithography and etching techniques. Therefore, even when the above-mentioned AGND and DGND are commonly connected, the influence of the noise generated in the digital module 5 on the analog module 4 is small.

本発明の第 3実施例において特徵的なことは、 図 9の破線 24のパターンで示 されるように、 アナログモジュール 4の下部に位置するメタライズ層を除去し、 ディジタルモジュール 5の下部のみにおいて半導体チップ 1と接地電位が供給さ れたメタライズ層 (チップ支持部 2 ) とを電気的に接続したことにある。 あるい は、 アナログモジュール 4の下部にメタライズ層 (チップ支持部 2 ) の無いメタ ライズ層パターンを用い、 半導体チップ 1と接地電位が供給されたメタライズ層 (チップ支持部 2 ) とを電気的に接続したことにある。 What is special in the third embodiment of the present invention is that the metallization layer located below the analog module 4 is removed as shown by the pattern of the broken line 24 in FIG. Chip 1 and ground potential This is because the metallized layer (chip support 2) is electrically connected. Alternatively, a metallized layer pattern without a metallized layer (chip supporting portion 2) under the analog module 4 is used to electrically connect the semiconductor chip 1 and the metallized layer (chip supporting portion 2) supplied with the ground potential. Have connected.

上記した第 3実施例の構成によれば、 アナログモジュール 4の下部にメタライ ズ層が存在しな L、ので、 前記図 1に示した金属リードフレームに対応するメタラ ィズ層を介してディジタルモジユールからアナ口グモジユールに雑音が進入する 経路 7を遮断することができる。 すなわち、 ディジタルモジュールから発生する 雑音はメタライズ層を介する経路において、 アナログモジユールへの伝達が遮断 されるので、 アナログモジュールはこの雑音の影響を受けない。  According to the configuration of the third embodiment described above, since the metallization layer does not exist below the analog module 4, the digital module is provided via the metallization layer corresponding to the metal lead frame shown in FIG. It is possible to cut off the route 7 where noise enters the ana-gumo module from Yule. That is, the noise generated from the digital module is blocked from being transmitted to the analog module in the path through the metallization layer, so that the analog module is not affected by the noise.

また、 メタライズ層のチップ支持部 2の一部のみを除去し、 ディジタルモジュ ール 5の下部においては、 半導体チップ 1を低インピーダンスの実装基板の共通 接地配線に電気的に接続されたチップ^部 2に積極的に接続したことにより、 半導体チップ 1の基板電位の安定化を図ることができる。 また、 ディジタルモ ジュ一ノレから発生する雑音は、 チップ 部 2およびメタライズリード 8 bを介 して半導体装置 3 0 0の外部の実装基板の共通接地配線に逃がすことが可能とな る。 従って、 アナログ Zディジタル混 11國半導体集積回路装置を含む半導体装置 の電気的信頼性を向上することができる。 さらに、 本発明の構成は、 メタライズ 層のパターンを一部変えることによって達成できるので、 低コス卜化に有利であ る。  Also, only a part of the chip supporting portion 2 of the metallization layer is removed, and the semiconductor chip 1 is electrically connected to the common ground wiring of the low-impedance mounting board under the digital module 5. By positively connecting to 2, the substrate potential of the semiconductor chip 1 can be stabilized. Also, noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 300 via the chip unit 2 and the metallized lead 8b. Therefore, it is possible to improve the electrical reliability of the semiconductor device including the analog Z digital mixed 11 country semiconductor integrated circuit device. Further, the configuration of the present invention can be achieved by partially changing the pattern of the metallized layer, which is advantageous in reducing costs.

また、 本第 3実施例では、 前述した第 2実施例と同様、 アナログモジュール 4 の下部において、 半導体チップ 1とセラミック基板 2 3との間に絶縁フィルムを 形成してもよい。 この場合、 絶縁フィルムは、 前記図 9の破線 2 4のパターンに 形成すればよい。 また、 前記メタライズリード 8 aは、 本例のように枠体 2 5お よびセラミック基板 2 3の側面から外部へ引き出す構造の他、 セラミック基板 2 3中にスルーホールを形成し、 パッケージ下面から外部へ引き出すようにしても よい。 さらに、 本第 3実施例において、 セラミック基板 2 3および枠体 2 5、 2 6の代わりに、 ガラスエポキシなどの 基板および枠体を用いてもよい。 この 場合には、 前記メタライズ層 2、 8 a、 8 bは、 前記絶縁基板および枠体上に例 えば銅などのメツキあるいはスクリーン印刷技術により形成すればよい。 In the third embodiment, an insulating film may be formed below the analog module 4 between the semiconductor chip 1 and the ceramic substrate 23 as in the second embodiment described above. In this case, the insulating film may be formed in the pattern indicated by the broken line 24 in FIG. Further, the metallized lead 8a has a structure in which the metallized lead 8a is drawn out to the outside from the side surfaces of the frame 25 and the ceramic substrate 23 as in this example. You may draw it out. Further, in the third embodiment, instead of the ceramic substrate 23 and the frames 25 and 26, a substrate and a frame such as glass epoxy may be used. In this case, the metallized layers 2, 8a and 8b are formed on the insulating substrate and the frame. For example, it may be formed by a plating method such as copper or a screen printing technique.

次に、 本発明の第 4実施例である半導体装置を図 1 2、 図 1 3、 図 1 4を用い て説明する。 なお、 図 1 3は、 図 1 2の一点鎖線 C一 Cにおける断面図である。 本発明の第 4実施例の半導体装置 4 0 0については、 前述した第 1実施例の半 導体装置 1 0 0と異なる部分のみを説明する。 同図に示すように、 金属リードフ レームのチップ支持部 (ダイパッド部) 2は、 半導体チップ 1よりその外形が小 さい円形状のパターンを有している。 また、 金属リードフレームのリード部 8 b は、 円形状のチップ支持部 2と一体形成され、 いわゆる小タブのリードフレーム 構成になっている。  Next, a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12, 13, and 14. FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line C-C in FIG. As for the semiconductor device 400 of the fourth embodiment of the present invention, only the parts different from the semiconductor device 100 of the first embodiment described above will be described. As shown in the figure, the chip supporting portion (die pad portion) 2 of the metal lead frame has a circular pattern whose outer shape is smaller than that of the semiconductor chip 1. Further, the lead portion 8b of the metal lead frame is formed integrally with the circular chip support portion 2 to form a so-called small tab lead frame configuration.

円形状のチップ支持部 2は、 ディジタルモジュール 5の下部において、 導電性 接着剤 3を介して半導体チップ 1の裏面と電気的に接続され、 接地電位 (支持基 板 G N D ) を供給する。 金属リードフレーム部 8 bは、 アナログモジュール 4の 下部においても位置しているが、 アナログモジュール 4の下部において、 半導体 チップ 1と金属リードフレーム部 8 bとの間には、 絶縁膜 2 8が形成されている。 この絶縁膜 2 8には、 例えば厚さが 0. 1 mm程度の絶縁フィルムや半導体チップ 1の裏面に被着した膜厚 1 0 H m程度の酸化膜が用いられる。  The circular chip support portion 2 is electrically connected to the back surface of the semiconductor chip 1 via a conductive adhesive 3 at a lower portion of the digital module 5 and supplies a ground potential (support substrate GND). Although the metal lead frame portion 8b is also located below the analog module 4, an insulating film 28 is formed below the analog module 4 between the semiconductor chip 1 and the metal lead frame portion 8b. Have been. As the insulating film 28, for example, an insulating film having a thickness of about 0.1 mm or an oxide film having a thickness of about 10 Hm applied to the back surface of the semiconductor chip 1 is used.

上記のように、 本第 4実施例では、 アナログモジュール 4の下部にリードフレ —ム 8 aの一部が位置しているが、 アナログモジュール 4とリードフレーム 8 a の重複する面積は小さいので、 アナログモジュール 4の下部における半導体チッ プ Zリードフレーム間の容量は小さい。例えばこのときの重複する面積は、 概ね 0. 5 mm2以下であるので、 重複部分の容量は、 0. 1 7〜; l . 7 p F以下になり、 ィンピ一ダンスは 1 0 0 MHzのノイズに対して l k〜 1 0 k Q程度となる。 従って、 この場合にも、 ディジタルモジュール 5から発生する雑音は、 金厲リ一 ドフレームを介する経路においてアナログモジュール 4への伝達を遮断されてい る。 As described above, in the fourth embodiment, a part of the lead frame 8a is located at the lower part of the analog module 4, but since the overlapping area of the analog module 4 and the lead frame 8a is small, The capacity between the semiconductor chip Z lead frame at the bottom of module 4 is small. For example, the overlapping area at this time is approximately 0.5 mm 2 or less, so the capacity of the overlapping portion is 0.17 to 1.7 pF or less, and the impedance is 100 MHz. It is about lk to 10 kQ with respect to noise. Therefore, also in this case, the transmission of the noise generated from the digital module 5 to the analog module 4 is interrupted on the path through the gold lead frame.

一方、 ディジタルモジュール 5の下部にあるチップ支持部 2の面積を 4 . 6 mm2以上にすれば、 半導体チップ 1の裏面に膜厚 1 0 m程度の酸化膜があった 場合でも、 インピーダンスは 1 0 0 Ω以下になり、 雑音をリードフレームに伝達 することかできる。 本例の^には、 ディジタルモジュール 5の下部においても、 半導体チップ 1と金属リードフレーム 8 bとの間に絶縁膜 2 8を形成しているが、 少なくともアナログモジュール 4の下部において、 半導体チップ 1と金厲リ一ド フレーム部 8 bとの間に絶縁膜 2 8が形成されていればよい。 On the other hand, if the area of the chip supporting portion 2 below the digital module 5 is set to 4.6 mm 2 or more, even if an oxide film having a thickness of about 10 m is formed on the back surface of the semiconductor chip 1, the impedance becomes 1 It becomes less than 100 Ω, and noise can be transmitted to the lead frame. In the example of ^, even in the lower part of the digital module 5, An insulating film 28 is formed between the semiconductor chip 1 and the metal lead frame 8b, but at least at the lower part of the analog module 4 between the semiconductor chip 1 and the gold lead frame portion 8b. What is necessary is that the film 28 is formed.

上記チップ支持部 2は、 円形状でなくてもよく、 3角形、 4角形などの多角形 状でもよい。 また、 チップ支持部 2が半導体チップ 1より小さく形成されるので、 レジンモールドの際のリフロークラックを防止できるという利点もある。 さらに、 リードフレーム上に搭載される半導体チップ 1の大きさに制限を与えないので、 複数種の半導体チップを用いる特定用途向け I C ( A S I C ) のパッケージング に有利である。  The chip supporting portion 2 does not have to be circular, but may be polygonal such as triangular or quadrangular. Further, since the chip supporting portion 2 is formed smaller than the semiconductor chip 1, there is an advantage that a reflow crack at the time of resin molding can be prevented. Further, since there is no limitation on the size of the semiconductor chip 1 mounted on the lead frame, it is advantageous for the packaging of application specific ICs (ASICs) using a plurality of types of semiconductor chips.

上記した本第 4実施例の構成によれば、 アナログモジュール 4の下部において、 半導体チップ 1とチップ支持部 2 (金属リードフレーム部 8 b ) との間に絶縁物 が形成されているので、 前記図 1に示した金属リードフレームを介してディジ夕 ルモジュール 5からアナログモジュール 4に雑音が進入する経路 7を遮断するこ とができる。 すなわち、 ディジタルモジュール 5から発生する雑音は金属リード フレームを介する経路において、 アナログモジュール 4への伝達が遮断されるの で、 アナ口グモジュール 4はこの雑音の影響を受けな L、。  According to the configuration of the fourth embodiment described above, since an insulator is formed between the semiconductor chip 1 and the chip supporting portion 2 (metal lead frame portion 8b) below the analog module 4, The path 7 through which noise enters the analog module 4 from the digital module 5 can be cut off via the metal lead frame shown in FIG. That is, since the noise generated from the digital module 5 is blocked from being transmitted to the analog module 4 in the path through the metal lead frame, the analog module 4 is not affected by this noise.

また、 金属リードフレームのチップ支持部 2 (金属リードフレーム部 8 b ) の アナログモジュール下部に絶縁物を形成し、 ディジタルモジュール 5の下部にお In addition, an insulator is formed under the analog module in the chip support portion 2 (metal lead frame portion 8b) of the metal lead frame, and is formed under the digital module 5

I、ては、 半導体チップ 1を低ィンピーダンスの実装基板の共通接地配線に電気的 に接続されたチップ支持部 2に積極的に接続したことにより、 半導体チップ 1の 基板電位の安定化を図ることができる。 また、 ディジタルモジュールから発生す る雑音は、 チップ支持部 2およびリード 8 bを介して半導体装置 4 0 0の外部の 実装基板の共通接地配線に逃がすことが可能となる。 従って、アナログ/ディジ タル混載型半導体集積回路装 Sを含む^体装置の電気的信頼性を向上すること ができる。 さらに、 本第 4実施例の構成は、 絶縁フィルムを貼り付ける、 または 絶縁物を付着するという簡単な作業によって達成できるので、 低コスト化に有利 である。 I, the semiconductor chip 1 is positively connected to the chip support 2 electrically connected to the common ground wiring of the low-impedance mounting board, thereby stabilizing the substrate potential of the semiconductor chip 1. be able to. Further, noise generated from the digital module can be released to the common ground wiring of the mounting board outside the semiconductor device 400 via the chip supporting portion 2 and the leads 8b. Accordingly, it is possible to improve the electrical reliability of the semiconductor device including the analog / digital hybrid semiconductor integrated circuit device S. Further, the configuration of the fourth embodiment can be achieved by a simple operation of attaching an insulating film or attaching an insulating material, which is advantageous for cost reduction.

また、 図 1 4に示すチップ支持部 2およびリード部 8 bのパターンは、 図 1 2 および図 1 3に示したチップ支持部 2およびリード部 8 bのパターンに対応して おり、 アナログモジュール 4の下部においてもリード部 8 bが形成される力、 ァ ナログモジュール 4の下部においては、半導体チップ 1とリード部 8 bは、 絶縁 フィルム 2 8によつて電気的に接続されない構造になつている。 The pattern of the chip supporting portion 2 and the lead portion 8b shown in FIG. 14 corresponds to the pattern of the chip supporting portion 2 and the lead portion 8b shown in FIG. 12 and FIG. In the lower part of the analog module 4, the semiconductor chip 1 and the lead part 8b are not electrically connected by the insulating film 28. It has a structure.

また、 本第 4実施例においては、 さらなる低コスト化、 またはアナログモジュ —ル 4とリードフレーム 8 bの重複面積が大きい場合の電気的信頼性の向上のた めに、 図 1 5に示すように、 絶縁フィルム 2 8を形成しないで、 アナログモジュ —ル 4の下部において、 半導体チップ 1とリード部 8 bの間を空間にしてもよい c この場合は、 リード部 8 bとチップ支持部 2に段差を持たせた形状のリードフレ ームを用いたり、 チップ支持部 2の上面の接着層 3を厚く塗布すればよい。 また、 アナログモジュール 4の下部に位置するリ一ド部 8 bを除去してもよい。 In addition, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 15, in order to further reduce the cost or to improve the electrical reliability when the overlapping area between the analog module 4 and the lead frame 8b is large. Then, without forming the insulating film 28, a space may be provided between the semiconductor chip 1 and the lead portion 8b under the analog module 4c. In this case, the lead portion 8b and the chip support portion 2 It is only necessary to use a lead frame having a step with a step, or to apply a thick adhesive layer 3 on the upper surface of the chip supporting portion 2. Further, the lead portion 8b located at the lower part of the analog module 4 may be removed.

以上、 本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、 その要旨を逸脱しない範囲にお いて種々変更可能であることは勿論である。  As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Of course.

例えば、 半導体チップの裏面から直接に接地電位 (支持基板 G N D ) を供給す るためのリード部 8 bを持たないリ一ドフレーム (リードフレームのチップ支持 部が外部リードと独立している構成) を使用する場合には、 例えば図 1 6に示す ように、 チップ支持部 (ダイパッド部) 2とリード部 8 aを金属ワイヤ 1 0 aに よって接続 (ワイヤボンディング) し、 チップ支持部 2と電気的に接続されたリ 一ド部 8 aを接地電位 (支持基板 G N D ) 供給用の専用リードにすればよい。 産業上の利用可能性  For example, a lead frame that does not have a lead portion 8b for supplying a ground potential (support substrate GND) directly from the back of the semiconductor chip (a configuration in which the chip support portion of the lead frame is independent of external leads) In the case of using a chip support, for example, as shown in Fig. 16, the chip support (die pad) 2 and the lead 8a are connected (wire-bonded) with the metal wire 10a, and the chip support 2 is electrically connected to the chip support 2. The connected lead 8a may be a dedicated lead for supplying the ground potential (support substrate GND). Industrial applicability

以上のように、 本発明のアナログノディジタル混載型半導体集積回路装置を含 む半導体装置は、 電気的信頼性が高いことから、 移動体無線やビデオカメラなど の小型電子機器に内蔵される半導体装置に用いて好適なものである。  As described above, since the semiconductor device including the analog / digital mixed semiconductor integrated circuit device of the present invention has high electrical reliability, the semiconductor device built in a small electronic device such as a mobile radio or a video camera. It is suitable for use in

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims 1 . 導電層からなる半導体チップ支持部と、 前記半導体チップ支持部上に搭載さ れた半導体基板と、 前記半導体基板の主面の第一領域に形成されたディジタルモ ジュールと、 前記第一領域と異なる前記半導体基板の主面の第二領域に形成され たアナログモジュールとを有し、 前記^体チップ支持部と前記半導体基板は、 前記第一領域の下部のみにおいて電気的に接続され、 前記第二領域の下部おいて 電気的に接続されないことを特徴とする半導体装置。 1. A semiconductor chip support made of a conductive layer, a semiconductor substrate mounted on the semiconductor chip support, a digital module formed in a first area of a main surface of the semiconductor substrate, and the first area An analog module formed in a second region of the main surface of the semiconductor substrate different from that of the semiconductor substrate, wherein the semiconductor chip support portion and the semiconductor substrate are electrically connected only at a lower portion of the first region, A semiconductor device which is not electrically connected below the second region. 2 . 請求項 1記載の半導体装置であって、 前記半導体チップ支持部に接地電位が 供給されることを特徴とする半導体装置。  2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a ground potential is supplied to the semiconductor chip supporting portion. 3 . 請求項 2記載の半導体装置であって、 前記第二領域の下部において、 前記半 導体チップ支持部と前記半導体基板との間に絶縁層が形成されていることを特徴 とする半導体装置。  3. The semiconductor device according to claim 2, wherein an insulating layer is formed below the second region between the semiconductor chip supporting portion and the semiconductor substrate. 4 . 請求項 2記載の半導体装置であって、 前記第二領域の下部において、 前記半 導体チップ支持部と前記半導体基板とは、 互いに離隔されていることを特徴とす る半導体装置。  4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor chip support and the semiconductor substrate are separated from each other below the second region. 5 . 請求項 2記載の半導体装置であつて、 前記半導体基板は、 単結晶シリコン基 板からなり、 前記導電層からなる半導体チップ支持部のシート抵抗は、 前記単結 晶シリコン基板のシート抵抗より低いことを特徴とする半導体装置。  5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor substrate is made of a single-crystal silicon substrate, and a sheet resistance of the semiconductor chip supporting portion made of the conductive layer is higher than a sheet resistance of the single-crystal silicon substrate. A semiconductor device characterized by being low. 6 . 請求項 2記載の半導体装置であって、 前記半導体チップ支持部と前記半導体 基板とは、 導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とする半導体 6. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor chip supporting portion and the semiconductor substrate are electrically connected by a conductive adhesive. 7 . 請求項 2記載の半導体装置であって、 前記ディジタルモジュールと前記アナ ログモジュールのそれぞれは、 相補型 MO S F E Tを含むことを特徴とする半導 体装置。 7. The semiconductor device according to claim 2, wherein each of the digital module and the analog module includes a complementary MOS FET. 8 . 請求項 2記載の半導体装置であって、 前記アナログモジュールは、 クロック タイミングでアナログデータをサンプリングすることを特徴とする半導体装置。 8. The semiconductor device according to claim 2, wherein the analog module samples analog data at clock timing. 9 . 導電層からなる半導体チップ支持部と、 前記半導体チップ支持部上に搭載さ れた半導体基板と、 前記半導体基板の主面の第一領域に形成されたディジタルモ ジュールと、 前記第一領域と異なる前記半導体基板の主面の第二領域に形成され たアナ口グモジュールとを有し、 前記半導体チップ支持部に接地電位が供給され、 前記第一領域の下部のみに前記半導体チップ支持部を設け、 前記半導体チップ支 持部と前記半導体基板は、 前記第一領域の下部において電気的に接続されている ことを特徴とする半導体装置。 9. A semiconductor chip support made of a conductive layer, a semiconductor substrate mounted on the semiconductor chip support, and a digital module formed in a first region of a main surface of the semiconductor substrate. And an analog module formed in a second region of the main surface of the semiconductor substrate different from the first region, wherein a ground potential is supplied to the semiconductor chip supporting portion, and a lower portion of the first region. The semiconductor device, wherein the semiconductor chip support is provided only on the semiconductor chip support, and the semiconductor chip support and the semiconductor substrate are electrically connected to each other below the first region. 1 0 . 請求項 9記載の半導体装置であって、 前記半導体基板は、 単結晶シリコン 基板からなり、 前記導電層からなる半 ^チップ支持部のシート抵抗は、 前記単 結晶シリコン基板のシート抵抗より低いことを特徴とする半導体装置。  10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor substrate is made of a single-crystal silicon substrate, and a sheet resistance of the semiconductor chip supporting portion made of the conductive layer is higher than a sheet resistance of the single-crystal silicon substrate. A semiconductor device characterized by being low. 1 1 . 請求項 9記載の半導体装置であって、 前記半導体チップ支持部と前記半導 体基板とは、 導電性接着剤により電気的に接続されていることを特徴とする半導 体装置。  11. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor chip support portion and the semiconductor substrate are electrically connected by a conductive adhesive. 1 2 . 請求項 9記載の半導体装置であって、 前記ディジタルモジュールと前記ァ ナログモジュールのそれぞれは、 相補型 MO S F E Tを含むことを特徴とする半 導体装置。  12. The semiconductor device according to claim 9, wherein each of the digital module and the analog module includes a complementary MOS FET. 1 3 . 請求項 9記載の半導体装置であって、 前記アナログモジュールは、 クロッ クタイミングでアナログデータをサンプリングすることを特徴とする半導体装置。 13. The semiconductor device according to claim 9, wherein the analog module samples analog data at clock timing. 1 4 . 請求項 2記載の半導体装置であって、 前記半導体基板の主面上に形成され、 かつ前記デイジ夕ルモジュールと前記アナ口グモジュールとに接地電位を供給す るための第 1接地電位配線を含み、 前記半導体チップ支持部に接地電位を供給す るための第 2接地電位配線は、 前記半導体装置の外部の実装基板上に形成され、 かつ前記第 1接地電位配線よりも低インピーダンスであることを特徵とする半導 体装置。 14. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first ground is formed on a main surface of the semiconductor substrate and supplies a ground potential to the digital module and the analog module. A second ground potential wiring for supplying a ground potential to the semiconductor chip supporting portion, the second ground potential wiring being formed on a mounting substrate outside the semiconductor device, and having a lower impedance than the first ground potential wiring; A semiconductor device characterized in that: 1 5 . 請求項 9記載の半導体装置であって、 前記半導体基板の主面上に形成され、 かつ前記デイジ夕ルモジユールと前記アナ口グモジュールとに接地電位を供給す るための第 1接地電位配線を含み、 前記半導体チップ支持部に接地電位を供給す るための第 2接地電位配線は、 前記半^装置の外部の実装基板上に形成され、 かつ前記第 1接地電位配線よりも低インピーダンスであることを特徴とする半導 体装置。  15. The semiconductor device according to claim 9, wherein the first ground potential is formed on a main surface of the semiconductor substrate and supplies a ground potential to the digital module and the analog module. A second ground potential wiring for supplying a ground potential to the semiconductor chip supporting portion, the second ground potential wiring being formed on a mounting substrate outside the semiconductor device, and having a lower impedance than the first ground potential wiring; A semiconductor device characterized by the following.
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