[发明专利]半导体装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利No.10-2011-0015625的优先权，其全部内容通过引用合并在本文中。

技术领域

本发明的各个实施例涉及半导体装置。具体地，某些实施例涉及一种其中层叠有多个芯片的三维(3D)半导体装置。

背景技术

为了致力于提高半导体装置的集成度，已经开发了其中层叠并封装多个芯片的三维半导体装置。因为其中层叠有两个或更多个芯片，因此3D半导体装置可以在相同的空间内实现最大的集成度。

存在多种方案来实现三维半导体装置。其中，存在这样一种方案，所述方案是层叠具有相同结构的多个芯片、且使用诸如金属线的导线将层叠的芯片相互耦接，使得它们可以作为单个半导体装置操作。

此外，近来，在本领域中已公开了一种TSV(穿通硅通孔)型的半导体装置，其中，穿通层叠的多个芯片而形成硅通孔，使得所有的芯片彼此电连接。由于在TSV型半导体装置中芯片经由垂直穿通芯片的硅通孔而彼此电连接，因此相比于其中各个芯片经由设置在芯片边缘的键合线而彼此电连接的半导体装置，可以有效地减小封装的尺寸。但是，TSV连接需要在芯片中具有通孔，随着TSV的数量增加，芯片的布图余量减少。

图1是示意性地说明半导体装置的一种典型配置的图。在图1中，半导体装置10具有两个芯片Master与Slave经由TSV 11彼此电连接的结构。通常，由于三维半导体装置经由作为主芯片操作的芯片而与其它装置通信，因此第二芯片Slave经由TSV 11传送储存在存储器单元块12中的数据，且此数据经由第一芯片Master的读取控制单元13而被输出至焊盘15。第二芯片Slave经由焊盘15、第一芯片Master的写入控制单元14、以及TSV 11接收数据，并将接收的数据储存在存储器单元块12中。就此点而言，TSV 11将第一芯片Master的数据输入/输出线GIO1<0:n>与第二芯片Slave的数据输入/输出线GIO2<0:n>电连接。但是在这种情况下，TSV 11的数量会由于大量的数据输入/输出线GIO1<0:n>和GIO2<0:n>而增加。半导体装置接收串行数据，将串行数据转换为并行数据，并将并行数据储存在一组存储器单元中，或者将并行数据转换为串行数据，并经由焊盘输出串行数据。因此，用于传送并行数据的数据输入/输出线的数量例如可以是64、128、256或更多。结果，用于将数据输入/输出线连接在一起的TSV的数量也会由于大量的数据输入/输出线而增加。由于增加的TSV，可能难以充分保证芯片制造面积。

图2是说明半导体装置的另一种典型配置的示意图。不同于图1，在图2中，示出构成半导体装置20的两个芯片Master和Slave具有相同的结构。也就是说，半导体装置20具有这样的配置，其中数据输入/输出线GIO1<0:n>和GIO2<0:n>并未分别经由TSV 21电互连，而是焊盘22和23经由TSV 21彼此电连接。因此，所需的TSV 21的数量对应于焊盘22和23的数量。通常，由于焊盘22和23的数量小于数据输入/输出线GIO1<0:n>和G1O2<0:n>的数量，因此相比于图1所示的半导体装置10，半导体装置20需要较少数量的TSV。但是，半导体装置20的上述配置使得难以调整输出数据的定时，且会增加电流消耗量。也就是说，由于各个数据信号在每个芯片中会经过不同长度的路径，因此数据的输出定时可能发生歪斜(skew)。另外，由于从TSV 21看负载非常大，因此可能会增加用于驱动在TSV 21上传送的数据的电流消耗量。

发明内容

因此，需要一种能够提高操作性能而同时减少TSV的数量的改进的半导体装置。

为了实现这些优点并且根据本发明的目的，如本文所实施且在此所概括性描述的，本发明的一个示例性方面可以提供一种包括多芯片模块的半导体装置，所述多芯片模块包括第一芯片和第二芯片，所述半导体装置包括：第一数据线，所述第一数据线在第一芯片中，用以承载第一读取数据；第一控制器，所述第一控制器在第一芯片中，被配置成基于从第一数据线传送来的第一读取数据而在第一芯片中的第一输出数据线上产生第一输出数据；第一数据传送器，所述第一数据传送器被配置成将第一输出数据线与第二芯片电连接。