(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
ハンダバンプを有する第１の集積回路（integrated  circuit（ＩＣ））ダイと、
前記第１のＩＣダイ上に実装された第２のＩＣダイとを備え、
前記第２のＩＣダイは、第１のワイヤボンドによって基板に結合されたボンディングパッドを有するアクティブサイドと、前記アクティブサイドの反対側のバックサイドと、前記バックサイド上に配置されたハンダバンプと、前記アクティブサイドと前記バックサイドとの間に延在するスルーダイビア（through-die  via（ＴＤＶ））とを有し、
前記第２のＩＣダイは、前記第１のワイヤボンドを用いて第１の電圧および第１の電流を受けるように結合される前記アクティブサイド上に集積された少なくとも１つの電力変換回路を含み、
前記少なくとも１つの電力変換回路は、ハンダバンプを介して、前記第１のＩＣダイに前記第１の電流を供給し、
前記第１のＩＣダイのハンダバンプは、バンプボンドを形成するために、前記第２のＩＣダイのハンダバンプと電気的および機械的に結合され、
前記少なくとも１つの電力変換回路は、前記第１のワイヤボンドを用いて前記第２のＩＣダイのボンディングパッドに印加される前記第１の電圧に応答して、前記スルーダイビア（ＴＤＶ）および前記バンプボンドを通して前記第１のＩＣダイに第２の電圧および第２の電流を供給し、
前記第２の電流は、前記第１の電流よりも大きく、
前記第１のＩＣダイは、
ワイヤボンディングのために構成されたボンディングパッドと、
前記第１のＩＣダイのボンディングパッドを基板に電気的に結合するとともに、前記第１のＩＣダイに第３の電流を供給する第２のワイヤボンドとを含み、
前記第２の電流は前記第３の電流よりも大きく、
前記第２のＩＣダイは、前記バックサイド上に形成され、かつ前記スルーダイビア（ＴＤＶ）に結合されるインダクタをさらに含む、半導体装置。
【請求項２】
前記ＴＤＶは、前記少なくとも１つの電力変換回路を、前記第２のＩＣダイのハンダバンプの少なくとも一部と電気的に結合する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記インダクタは、前記ＴＤＶのうちの少なくとも一部と、前記第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部との間に直列に結合される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１のＩＣダイは、複数の電圧を受けるように構成され、
前記複数の電圧のうちの少なくとも１つは、前記第２のＩＣダイのボンディングパッドに印加され、
前記第１のＩＣダイのボンディングパッドはいずれも、前記複数の電圧のうちの前記少なくとも１つを受けるように構成されていない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電力変換回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータまたはリニアレギュレータを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記基板に実装され、各々が前記第２のＩＣダイのボンディングパッドを前記基板に電気的に結合するワイヤボンドに電気的に結合された、少なくとも１つのキャパシタをさらに備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記基板に実装され、各々が前記第１のＩＣダイのボンディングパッドを前記基板に電気的に結合するワイヤボンドに電気的に結合された、少なくとも１つのキャパシタをさらに備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体装置を形成する方法であって、
ハンダバンプを有する第１の集積回路（ＩＣ）ダイを形成するステップと、
アクティブサイドと、前記アクティブサイドの反対側のバックサイドと、前記バックサイド上に配置されたハンダバンプと、前記アクティブサイドと前記バックサイドとの間に延在するスルーダイビア（through-die  via（ＴＤＶ））とを有する第２のＩＣダイを取得するステップと、
バンプボンドを形成するために、前記第１のＩＣダイのハンダバンプと前記第２のＩＣダイのハンダバンプとを電気的および機械的に結合することにより、前記第２のＩＣダイを前記第１のＩＣダイに実装するステップとを備え、
前記第２のＩＣダイは、前記アクティブサイド上に集積された少なくとも１つの電力変換回路を含み、
ワイヤボンディングのために構成されたボンディングパッドを含む前記第１のＩＣダイを基板に実装するステップと、
前記基板と、前記第２のＩＣダイの前記アクティブサイド上のボンディングパッドとの間に第１のワイヤボンドを形成するステップと、
前記基板と前記第１のＩＣダイのボンディングパッドとの間に第２のワイヤボンドを形成するステップと、
前記第１のワイヤボンドを用いて、前記少なくとも１つの電力変換回路において第１の電圧および第１の電流を受けるステップと、
前記第１のワイヤボンドを用いて前記第２のＩＣダイにおいて受信した前記第１の電圧に応答して、前記少なくとも１つの電力変換回路から前記第１のＩＣダイに、前記スルーダイビアおよびバンプボンドを介して第２の電圧および第２の電流を供給するステップと、
前記第２のワイヤボンドを用いて、前記第１のＩＣダイに第３の電流を供給するステップとを備え、
前記第２の電流は、前記第１の電流よりも大きく、
前記第２の電流は、前記第３の電流よりも大きく、
前記第２のＩＣダイは、前記バックサイド上に形成され、かつ前記スルーダイビア（ＴＤＶ）に結合されるインダクタをさらに含む、方法。
【請求項９】
前記ＴＤＶは、前記少なくとも１つの電力変換回路を、前記第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部に電気的に結合する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記インダクタは、前記ＴＤＶのうちの少なくとも一部と、前記第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部との間に直列に結合される、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
１以上の実施の形態は、一般に半導体装置に関し、特にスタック電力変換器を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
集積回路（integrated  circuit（ＩＣ））は益々複雑になっており、より小さなダイサイズにおいて、より多くの入力／出力（input/output（ＩＯ））ピン、およびより大きな動作電流を必要とする。ワイヤボンディングされたＩＣパッケージにおいて、ＩＯの要求仕様と、電流の要求仕様と、ダイサイズの要求仕様との間でバランスをとることは難しくなっている。特に、ダイサイズを小さくすると、ＩＯに使用可能なボンディングパッドのための面積が小さくなる。実装される機能とは無関係に、ワイヤボンディングされたＩＣの最小面積が、その外縁に沿った作製が必須であるボンディングパッドの数と、上記ボンディングパッドの最小ピッチとにより決定されることは周知である。また、ボンディングパッドの一部は、たとえば電源用などの「オーバーヘッド」用（すなわちユーザ定義ＩＯ用ではない）に使用されなければならない。低電源電圧へと向かうシリコン技術に牽引される技術動向により、供給電流は、増加する電力需要よりもさらに急速に増加する必要があった。ボンディングワイヤの通電能力が増加していないため電源ボンディングパッドの数は劇的に増加しており、ＩＯ用のボンディングパッドは一層少なくなっている。同様に、パッケージピンの通電能力も限定されている。その結果として、高電源電流が、電源のために確保する必要があるパッケージピン数を同様に増加させるため、他用途に使用可能なピン数が減少する。したがって、設計者は、希望よりも少ないＩＯピン、大きなダイサイズ、高供給電圧、および／または低消費電力で、ワイヤボンディングパッケージ内にＩＣを組み込むことを余儀なくされる。
【０００３】
その結果として、この分野において、上述の欠陥を克服する集積回路のパッケージ配置の要求が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
ある実施形態は、ハンダバンプを有する第１の集積回路（ＩＣ）ダイと、第１のＩＣダイ上に実装され得る第２のＩＣダイとを備え得る半導体装置に関する。第２のＩＣダイは、アクティブサイドと、アクティブサイドの反対側のバックサイドとを有し得る。ハンダバンプはバックサイド上に配置され得る。第１のＩＣダイのハンダバンプは、バンプボンドを形成するために第２のＩＣダイのハンダバンプと電気的および機械的に結合され得る。
【０００５】
この実施の形態において、第２のＩＣダイは、アクティブサイド上に集積された少なくとも１つの電力変換器を含み得る。少なくとも１つの電力変換回路は、第１のＩＣダイに電流を供給するように構成され得る。第１のＩＣダイはボンディングパッドを含み得る。第１のＩＣダイのボンディングパッドは、ワイヤボンディングのために構成され得る。第２のＩＣダイは、ワイヤボンディングのために構成されたアクティブサイド上にボンディングパッドを含み得る。少なくとも１つの電力変換回路は、第２のＩＣダイのボンディングパッドに印加される少なくとも１つの電圧に応じたハンダバンプを介して、第１のＩＣダイに電流を供給し得る。
【０００６】
この実施の形態において、半導体装置は、第１のＩＣダイのボンディングパッドを基板に電気的に結合する第１のワイヤボンドと、第２のＩＣダイのボンディングパッドを基板に電気的に結合する第２のワイヤボンドとをさらに備え得る。第２のＩＣダイは、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在するスルーダイビア（through-die  via（ＴＤＶ））をさらに含み得る。ＴＤＶは、少なくとも１つの電力変換回路を、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部と電気的に結合し得る。第２のＩＣダイは、バックサイド上に形成されたインダクタと、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在するスルーダイビア（ＴＤＶ）とをさらに含み得る。インダクタは、ＴＤＶのうちの少なくとも一部と、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部との間に直列に結合され得る。
【０００７】
この実施の形態において、第１のＩＣダイは、複数の電圧を受けるように構成され得る。複数の電圧のうちの少なくとも１つは、第２のＩＣダイのボンディングパッドに印加される少なくとも１つの電圧であり得る。第１のＩＣダイのボンディングパッドはいずれも、複数の電圧のうちの少なくとも１つを受けるようには構成されていない。少なくとも１つの電力変換器は、ＤＣ−ＤＣコンバータまたはリニアレギュレータを含み得る。少なくとも１つのキャパシタは基板上に実装可能であるとともに、キャパシタの各々は第２のワイヤボンドのうちの少なくとも１つと電気的に結合され得る。少なくとも１つのキャパシタは基板上に実装可能であるとともに、キャパシタの各々は第１のワイヤボンドのうちの少なくとも１つと電気的に結合され得る。
【０００８】
他の実施の形態は半導体装置に関する。半導体装置は、ハンダバンプを有する第１の集積回路（ＩＣ）ダイと、第１のＩＣダイ上に実装された第２のＩＣダイとを備え得る。第２のＩＣダイは、アクティブサイドと、アクティブサイドと反対側のバックサイドとを有し得る。第２のＩＣダイは、ワイヤボンディングのために構成されたアクティブサイド上にボンディングパッドを含み得る。ハンダバンプは、アクティブサイドと反対側のバックサイド上に配置され得る。第１のＩＣダイのハンダバンプは、バンプボンドを形成するために第２のＩＣダイのハンダバンプと電気的および機械的に結合され得る。
【０００９】
さらに他の実施の形態は半導体装置に関する。半導体装置は、基板と、第１の集積回路（ＩＣ）ダイと、第１のワイヤボンドと、第２のＩＣダイと、第２のワイヤボンドとを含み得る。第１のＩＣダイは、基板上に実装可能であり、ボンディングパッドおよびハンダバンプを含み得る。第１のワイヤボンドは、第１のＩＣダイのボンディングパッドを基板に電気的に結合し得る。第２のＩＣダイは、第１のＩＣダイ上に実装可能であり、アクティブサイドと、アクティブサイドの反対側のバックサイドとを有し得る。第２のＩＣダイは、アクティブサイド上にボンディングパッドを含み得る。ハンダバンプは、アクティブサイドの反対側のバックサイド上であり得る。第２のワイヤボンドは、第２のＩＣダイのボンディングパッドを基板に電気的に結合し得る。第１のＩＣダイのハンダバンプは、バンプボンドを形成するために第２のＩＣダイのハンダバンプと電気的および機械的に結合され得る。
【００１０】
この実施の形態において、第２のＩＣダイは、アクティブサイド上に集積された少なくとも１つの電力変換回路を含み得る。少なくとも１つの電力変換回路は、第２のＩＣのボンディングパッドに印加される少なくとも１つの電圧に応じたバンプボンドを介して、第１のＩＣダイに電流を供給するように構成され得る。第２のＩＣダイは、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在するスルーダイビア（ＴＤＶ）を含み得る。ＴＤＶは、少なくとも１つの電力変換回路を、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部と電気的に結合し得る。第２のＩＣダイは、バックサイド上に形成されたインダクタをさらに含み得る。スルーダイビア（ＴＤＶ）は、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在し得る。インダクタは、ＴＤＶのうちの少なくとも一部と、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部との間に直列に結合され得る。
【００１１】
この実施の形態において、半導体装置は、基板に実装されるとともに第２のワイヤボンドのうちの少なくとも１つと電気的に結合された、少なくとも１つのキャパシタをさらに含み得る。半導体装置は、基板に実装されるとともに各々が第１のワイヤボンドのうちの少なくとも１つと電気的に結合され得る、少なくとも１つのキャパシタをさらに含み得る。少なくとも１つの電力変換回路は直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータを含み得る。少なくとも１つの電力変換器はリニアレギュレータを含み得る。第１のＩＣダイは、複数の電圧を受けるように構成され得る。複数の電圧のうちの少なくとも１つは、第２のＩＣダイのボンディングパッドに印加される少なくとも１つの電圧であり得る。第１のＩＣダイのボンディングパッドはいずれも、複数の電圧のうちの少なくとも１つを受けるようには構成されていない。
【００１２】
他の実施の形態は半導体装置を形成する方法に関する。この方法は、ハンダバンプを有する第１の集積回路（ＩＣ）ダイを形成するステップと、アクティブサイドと、アクティブサイドの反対側のバックサイドと、バックサイド上に配置されたハンダバンプとを有する第２のＩＣダイを取得するステップと、バンプボンドを形成するために第１のＩＣダイのハンダバンプと第２のＩＣダイのハンダバンプとを電気的および機械的に結合することにより、第２のＩＣダイを第１のＩＣダイに実装するステップと、第１のＩＣダイを基板に実装するステップとを備え得る。
【００１３】
この実施の形態において、第２のＩＣダイは、アクティブサイド上に集積された少なくとも１つの電力変換回路を含み得る。第１のＩＣダイはボンディングパッドを含み得る。第１のＩＣダイのボンディングパッドは、ワイヤボンディングのために構成され得る。第２のＩＣダイは、ワイヤボンディングのために構成されたアクティブサイド上にボンディングパッドを含み得る。この方法は、基板と第１のＩＣダイのボンディングパッドとの間に第１のワイヤボンドを形成するステップと、基板と第２のＩＣダイのボンディングパッドとの間に第２のワイヤボンドを形成するステップと、少なくとも１つの電力変換回路から第１のＩＣダイに、第２のＩＣダイのボンディングパッドに印加される少なくとも１つの電圧に応じたハンダバンプを介して、電流を供給するステップとをさらに備え得る。第２のＩＣダイは、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在するスルーダイビア（ＴＤＶ）を含み得る。ＴＤＶは、少なくとも１つの電力変換回路を第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部と電気的に結合し得る。第２のＩＣダイは、バックサイド上に形成されたインダクタをさらに含み得る。スルーダイビア（ＴＤＶ）は、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在し得る。インダクタは、ＴＤＶのうちの少なくとも一部と、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部との間に直列に結合され得る。
【００１４】
さらに他の実施の形態は半導体装置を形成する方法に関する。この方法は、ボンディングパッドおよびハンダバンプを有する第１の集積回路（ＩＣ）ダイを形成するステップと、アクティブサイドと、アクティブサイドの反対側のバックサイドとを有する第２のＩＣダイを取得するステップとを含み得る。第２のＩＣダイは、ワイヤボンディングのために構成されたアクティブサイド上にボンディングパッドを含み得る。ハンダバンプは、アクティブサイドの反対側のバックサイド上に配置され得る。この方法は、バンプボンドを形成するために第１のＩＣダイのハンダバンプと第２のＩＣダイのハンダバンプとを電気的および機械的に結合することにより、第２のＩＣダイを第１のＩＣダイに実装するステップと、第１のＩＣダイを基板に実装するステップと、基板と第１のＩＣダイのボンディングパッドとの間に第１のワイヤボンドを形成するステップと、基板と第２のＩＣダイのボンディングパッドとの間に第２のワイヤボンドを形成するステップとをさらに含み得る。
【００１５】
図面の簡単な説明
添付図面は例示的実施の形態を示す。しかしながら、添付図面は、示された実施の形態にこの発明を限定するものと見なすべきではなく、説明および理解のためだけに用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】半導体装置のある実施の形態の断面図である。
【図２】図１の半導体装置を上から見た図である。
【図３】図１の集積回路（ＩＣ）ダイを上から見た図である。
【図４】図１の他のＩＣダイを下から見た図である。
【図５】半導体装置の他の実施の形態の断面図である。
【図６】図１、図５またはその組合せの半導体装置によって達成された回路配置を概略的に示す図である。
【図７】半導体装置を形成する方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
図１は、半導体装置１００のある実施の形態の断面図である。図２は、半導体装置１００を上から見た図である。図３は、集積回路（ＩＣ）ダイ１０４を上から見た図である。図４は、第２のＩＣダイ１０６を下から見た図である。図１〜図４を同時に参照して、半導体装置１００は、基板１０２と、ＩＣダイ１０４（第１のＩＣダイとも称される）と、ＩＣダイ１０６（第２のＩＣダイとも称される）とを含む。第１のＩＣダイ１０４は、半導体基板１１０のアクティブサイド上に形成された回路１０８を含む。第１のＩＣダイ１０４のアクティブサイドの反対側のバックサイドは、（たとえばこの分野において周知である任意の接着剤を用いて）基板１０２に実装される。回路１０８は一般に、能動部品（たとえばトランジスタ）と、導電性相互接続配線とを含む。
【００１８】
特に、回路１０８は、ボンディングパッド１１２と、ハンダバンプ１１８とを含む。ボンディングパッド１１２はワイヤボンディングのために構成される。たとえば、ボンディングパッド１１２は、第１のＩＣダイ１０４の外縁のそばにパターン形成され得る。基板１０２は、ボンディングパッド１１２にそれぞれ関連するランド１１４を含む。ワイヤボンド１１６は、ボンディングパッド１１２とランド１１４との間に電気的および機械的にそれぞれ結合される。一般に、ハンダバンプ１１８は、以下でさらに説明されるように、第２のＩＣダイ１０６への電気的および機械的接続を容易にする、リソグラフィによって作製された金属柱である。ボンディングパッド１１２とハンダバンプ１１８とが合わさって、回路１０８の外部電気的インターフェイスを与える。以下でさらに説明されるように、ボンディングパッド１１２は、入力／出力（ＩＯ）信号インターフェイスを与えるために主に用いられる。ハンダバンプ１１８は電源インターフェイスを与えるために用いられる。
【００１９】
第２のＩＣダイ１０６は、半導体基板１２２のアクティブサイド上に形成された回路１２０を含む。第２のＩＣダイ１０６はまた、アクティブサイドの反対側のバックサイドに形成されたハンダバンプ１２４を含む。一般に、ハンダバンプ１２４は、第１のＩＣダイ１０４への電気的および機械的接続を容易にする、リソグラフィによって作製された金属柱である。特に、ハンダバンプ１２４およびハンダバンプ１１８は、対応するアレイ内に形成される。第２のＩＣダイ１０６を第１のＩＣダイ１０４に電気的および機械的に実装するために、ハンダバンプ１２４，１１８は共に押し込まれ、その組合せは拡散ボンド（「ボンド１２６」）を形成するためにアニーリングされる。ハンダバンプを用いて装置を連結するプロセスは、この分野において周知である。
【００２０】
第２のＩＣダイ１０６の回路１２０はボンディングパッド１２８を含む。ボンディングパッド１２８は、ワイヤボンディングのために構成される。たとえば、ボンディングパッド１２８は、第２のＩＣダイ１０６の外縁のそばにパターン形成され得る。基板１０２は、ボンディングパッド１２８にそれぞれ関連するランド１３０を含む。ワイヤボンド１３２は、ボンディングパッド１２８とランド１３０との間に電気的および機械的にそれぞれ結合される。
【００２１】
第２のＩＣダイ１０６はまた、スルーダイビア（ＴＤＶ）１３４を含む。ＴＤＶ１３４は、第２のＩＣダイ１０６のアクティブサイドとバックサイドとの間に延在する。一般に、ＴＤＶ１３４は、第２のＩＣダイ１０６を貫いてエッチングされた孔である。孔は絶縁材で裏打ちされ、その後この分野において周知でように金属で充填される。金属は、アクティブサイド上の回路１２０を、バックサイド上またはその近くの他の回路へと電気的に結合し得る導体を与える。図１に示された実施の形態において、第２のＩＣダイ１０６は、バックサイド上に形成されたインダクタ回路１３６を含む。ＴＤＶ１３４は、回路１２０をインダクタ回路１３６に電気的に結合するために用いられ得る。インダクタ回路１３６は、第２のＩＣダイ１０６のバックサイド上のパターン形成された導電体１３８を用いて、ハンダバンプ１２４にさらに結合され得る。このように、インダクタ回路１３６は、ＴＤＶ１３４とハンダバンプ１２４（そして最終的にはボンド１２６）との間に直列に結合され得る。
【００２２】
半導体装置１００は、１以上のキャパシタ１４０をさらに含み得る。いくつかの実施の形態において、キャパシタ１４０は基板１０２に実装可能であるとともに、ランド１３０（したがってワイヤボンド１３２）のうちの少なくとも１つに電気的に結合される。図２に示されるように、キャパシタ１４０は、ランド１３０のうちの２つに分路として接続される。いくつかの実施の形態において、キャパシタ１４０は基板１０２に実装可能であるとともに、ランド１１４（したがってワイヤボンド１１６）のうちの少なくとも１つに電気的に結合され得る。図２に示されるように、任意選択的キャパシタ１４０は、ランド１１４のうちの２つに分路として接続される。一般に、半導体装置１００は、ランド１３０、ランド１１４、またはその双方に結合された１以上のキャパシタ１４０を含み得る。
【００２３】
半導体装置１００は、スタック電力変換器（stacked  power  converter）を有する集積回路を与え得る。特に、回路１２０は、たとえば直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバータ、リニアレギュレータ、電圧安定器、または直流入力および直流出力を有する同様の回路など、１以上の電力変換回路を含み得る。一般に、回路１２０内の電力変換回路は、高電圧低電流入力を有し、低電圧高電流出力を与える。たとえば、回路１２０は、非交流電流変圧器を模倣するためにトランジスタのスイッチング技術を用いる、ＤＣ−ＤＣコンバータを含み得る。ＤＣ−ＤＣコンバータの入力における電力は、（低効率に起因して損失が生じて）出力に現れるが、異なる電圧および電流の組合せとして現れる。たとえば、５ワットは５ボルトでの１アンペアとして入力され得るとともに、１ボルトでの５アンペアとして出力され得る。周知の降圧型（「ｂｕｃｋ」）コンバータはこのような電圧降下を与え得る。
【００２４】
たとえば「降圧型」コンバータのようなＤＣ−ＤＣコンバータが、トランジスタを用いてダイ上に集積され得る一方で、出力には直列にインダクタが必要である。したがって、インダクタ回路１３６が、回路１２０のＤＣ−ＤＣ電力変換器との使用のために含まれ得る。インダクタ回路１３６は、周知の微小電気機械システム（microelectromechanical  system（ＭＥＭＳ））技術を用いて形成され得る。回路１２０のＤＣ−ＤＣコンバータは、ＴＤＶ１３４を用いてインダクタ回路１３６に電気的に結合され得る。このためインダクタ回路１３６は、回路１２０と拡散ボンド１２６との間に直列に存在する。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータは、インダクタ回路１３６および拡散ボンド１２６を介して、第１のＩＣダイ１０４に電流を供給し得る。回路１２０内のＤＣ−ＤＣコンバータのための入力電圧は、ワイヤボンド１３２によって供給され得る。
【００２５】
その結果として、第１のＩＣダイ１０４への低電圧高電流経路は、ワイヤボンド１１６および第１のＩＣダイ１０４のボンディングパッド１１２を介するよりむしろ、ハンダバンプ１１８，１２４の拡散ボンド１２６によって与えられる。半導体装置１００のこの構造は、上記高電流供給源との同時使用のためにボンディングパッド１１２を費やす必要性を取り除く。周知のように、ボンディングパッドおよびワイヤボンドの通電能力は限定されている。その結果として、高電流の要求は、電源を確保するために必要なボンディングパッドの数を増加させた。上記高電流供給源がワイヤボンド１１６およびボンディングパッド１１２を介して第１のＩＣダイ１０４に直接結合されていないため、第１のＩＣダイ１０４は、より多くのボンディングパッド１１２をＩＯあるいは他の用途に用いることができ、および／または小型化が可能になる。
【００２６】
「高電流」との用語は相対的であって、ボンディングパッドおよびワイヤボンドの通電能力、第１のＩＣダイ１０４上の回路１０８の設計電力および電圧要求などを含む、多くの要因に基づき得ることに留意すべきである。設計者は、電源の一部を高電流として指定し、上記電源を与えるために第２のＩＣダイ１０６を用いることができる。他の電源は低電流であり得る。他の電源は、ワイヤボンド１１６およびボンディングパッド１１２を介して第１のＩＣダイ１０４にまだ供給され得る。第１のダイにより必要とされるすべての電源は、第２のダイによって供給され得る。第２のＩＣダイ１０６によって、電流の大きさに関係なく、すべての電源が供給され得ることに留意すべきである。上記すべての電源には、第１のＩＣダイ１０４が必要とするすべての電源が含まれる。
【００２７】
キャパシタ（または複数のキャパシタ）１４０は、電力供給のためのデカップリング（バイパス）を実現するために用いられ得る。いくつかの実施の形態において、１以上のキャパシタ１４０は、第２のＩＣダイ１０６への入力において電源の各々に分路として接続され得る（たとえばランド１３０を横切るように設けられる）。他の実施の形態において、１以上のキャパシタ１４０は、第１のＩＣダイ１０４のボンディングパッド１１２に結合されたランド１１４に分路として接続され得る。これにより、第１のＩＣダイ１０４は、デカップリング目的にボンディングパッド１１２のうちのいくつかを費やすことを必要とする。しかしながら、電源と比べてキャパシタ（または複数のキャパシタ）１４０を流れる交流のみの電流が相対的に低いため、デカップリング目的で費やす必要があるボンディングパッド１１２は相対的に殆どない。
【００２８】
上述のように、第２のＩＣダイ１０６の回路１２０は、１以上の電力変換回路を含み得る。図１では単一の第２のＩＣダイ１０６が示されるが、この分野における当業者は、第２のＩＣダイ１０６と同様に、各々が１以上の電力変換回路を与える複数のＩＣダイを第１のＩＣダイ１０４に実装できることを理解するであろう。
【００２９】
図５は、半導体装置５００の他の実施の形態の断面図である。図１〜図４の構成要素と同一または同様の図５の構成要素には同一の参照符号が付され、上記において詳細に説明されている。本実施の形態において、インダクタ回路１３６は省略されている。たとえば、回路１２０は、出力インダクタを必要としないＤＣ−ＤＣコンバータとは異なる型の電力変換回路を含み得る。たとえば、回路１２０は、上述の方法で電力変換を与えるための１以上のリニアレギュレータ回路を含み得る。そのような実施の形態において、ＴＤＶ１３４は、インダクタ回路を横断することなくハンダバンプ１２４（したがって拡散ボンド１２６）に直接結合され得る。
【００３０】
この分野における当業者は、図１に示された実施の形態と図５に示された実施の形態との組合せが採用され得ることを理解するであろう。特に、回路１２０は、インダクタ回路１３６を必要とするＤＣ−ＤＣコンバータなどと、インダクタ回路１３６を必要としないリニアレギュレータなどとの双方を含み得る。そのような組合せの実施の形態において、ＴＤＶ１３４の一部はインダクタ回路１３６に結合されてもよく、ＴＤＶ１３４のその他はハンダバンプ１２４に直接結合されてもよい。
【００３１】
図６は、半導体装置１００，５００またはその組合せによって達成された回路配置６００を概略的に示す図である。回路配置６００は、電力変換器６０４に結合された電圧源６０２を含む。電圧源６０２は、その結果、負荷６０６を駆動する。電圧源６０２は、たとえば高電圧低電流源など如何なる電圧源であってもよい。電圧源６０２は、基板１０２を介して与えられる（たとえば基板１０２が実装され得るパッケージまたは回路基板を介して受けられる）。デカップリングキャパシタ６０８は、電圧源６０２（たとえばワイヤボンド１３２の間のキャパシタ１４０）を横切って含まれ得る。電圧源６０２は、ワイヤボンド６１０（たとえばワイヤボンド１３２のうちの特定の１つ）を介して電力変換器６０４に結合される。電力変換器６０４は、たとえばＤＣ−ＤＣコンバータ、リニアレギュレータなどの１以上の変換回路を含み得る。電力変換器６０４は、ＴＤＶ６１４を介して拡散ボンド６１６（たとえばＴＤＶ１３４のうちの特定の１つと拡散ボンド１２６のうちの特定の１つ）に結合される。必要であれば、インダクタ回路６１８が負荷６０６（たとえばインダクタ回路１３６）の電流供給側上の電力変換器６０４の出力に採用され得る。キャパシタ６２０は、キャパシタ６０８に代えてあるいはキャパシタ６０８に加えて、負荷６０６の脇に設けられ得る。キャパシタ６２０は、第１のＩＣダイ１０４のワイヤボンド１１６間に結合されたキャパシタ１４０として実現され得る。
【００３２】
図７は、半導体装置を形成する方法７００の実施の形態を示すフローチャートである。方法７００は、ボンディングパッドおよびハンダバンプを有する第１のＩＣダイが形成されるステップ７０２から始まる。第１のＩＣダイは、従来の半導体製造プロセスを用いて形成され得る。ステップ７０４において、少なくとも１つの電力変換回路を有する第２のＩＣダイが取得される。第２のＩＣダイは、アクティブサイドと、アクティブサイドの反対側のバックサイドと、ワイヤボンディングのために構成されたアクティブサイド上のボンディングパッドと、アクティブサイドの反対側のバックサイド上に配置されたハンダバンプとを含む。ステップ７０６において、バンプボンド（上述の拡散ボンド）を形成するために、第１のＩＣダイのハンダバンプと第２のＩＣダイのハンダバンプとを電気的および機械的に結合することにより、第２のＩＣダイが第１のＩＣダイに実装される。ステップ７０８において、第１のＩＣダイが基板に実装される。ステップ７１０において、第１のワイヤボンドが基板と第１のＩＣダイのボンディングパッドとの間に形成されるとともに、第２のワイヤボンドが基板と第２のＩＣダイのボンディングパッドとの間に形成される。このようにして図１〜図６で説明されたような半導体装置が形成され得る。
【００３３】
いくつかの実施の形態において、ステップ７０４で取得された第２のＩＣダイは、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在するＴＤＶを含む。ＴＤＶは、少なくとも１つの電力変換回路を、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部と電気的に結合する。いくつかの実施の形態において、ステップ７０４で取得された第２のＩＣダイは、バックサイド上に形成されたインダクタと、アクティブサイドとバックサイドとの間に延在するＴＤＶとをさらに含む。インダクタは、ＴＤＶのうちの少なくとも一部と、第２のＩＣダイのハンダバンプのうちの少なくとも一部との間に直列に結合される。いくつかの実施の形態において、少なくとも１つのキャパシタは基板に実装される。キャパシタの各々は、第１のワイヤボンドおよび第２のワイヤボンドのいずれか一方に電気的に結合され得る。
【００３４】
上述の説明では本発明の１以上の態様に従う例示的実施の形態が示されるが、本発明の範囲から離れることなく、本発明の１以上の態様に従う他のさらなる実施の形態が考え出され得る。本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等の範囲で決定される。ステップを記載する請求項は、ステップの如何なる順序を意味するものではない。商標はそれぞれの所有者の所有物である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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