JP2005072155A - High-frequency oscillator and light source unit for optical disc - Google Patents

High-frequency oscillator and light source unit for optical disc Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency oscillator which is reduced in size by incorporating an external capacitor inside an integrated circuit, and which is suitable for making a light source for an optical disc emit light. <P>SOLUTION: The high-frequency oscillator includes a semiconductor substrate 30 whereon a high-frequency overlay circuit which outputs oscillation signals is formed. A pad electrode 34 which outputs the oscillation signals outside is formed on the semiconductor substrate 30, and a capacitor is formed below the pad electrode 34. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波数の発振信号を出力する高周波発振装置に関する。特に、光ディスクの光源を発光させるための駆動電圧に高周波数の発振信号を重畳させる高周波発振装置及びその高周波発振装置を備えた光ディスク用光源装置に関する。   The present invention relates to a high-frequency oscillation device that outputs a high-frequency oscillation signal. In particular, the present invention relates to a high-frequency oscillation device that superimposes a high-frequency oscillation signal on a drive voltage for causing a light source of an optical disc to emit light, and a light source device for an optical disc including the high-frequency oscillation device.

光ディスクに書き込まれたピットやランドの読み取りを行う場合、光源となるレーザダイオード（ＬＤ）に２００ＭＨｚ〜７００ＭＨｚ程度の高周波が重畳された電圧を印加することによって擬似的なマルチモードで動作させる（例えば、特許文献１）。これによって、データの読み取りを安定して行うことができることが知られている。   When reading pits and lands written on an optical disc, a laser diode (LD) serving as a light source is operated in a pseudo multimode by applying a voltage on which a high frequency of about 200 MHz to 700 MHz is superimposed (for example, Patent Document 1). As a result, it is known that data can be read stably.

従来の光ディスク用光源装置は、図９に示すように、高周波重畳回路１０、重畳回路用電源１２、レーザ駆動用電源１４及びレーザダイオード（ＬＤ）１６を含んで構成される。   As shown in FIG. 9, a conventional optical disk light source device includes a high frequency superimposing circuit 10, a superimposing circuit power source 12, a laser driving power source 14, and a laser diode (LD) 16.

高周波重畳回路１０は、図１０に例示するように、発振回路部１０ａ及び増幅回路部１０ｂから構成される。また、高周波重畳回路１０は、図１１に示すように、１チップのＩＣとして集積化されたものが広く用いられている。   As illustrated in FIG. 10, the high frequency superimposing circuit 10 includes an oscillation circuit unit 10a and an amplification circuit unit 10b. As the high-frequency superimposing circuit 10, as shown in FIG. 11, an integrated circuit as a one-chip IC is widely used.

発振回路部１０ａのＬＣ外部端子Ｔ1には、発振用のインダクタＬ及びコンデンサＣが接続されて接地される。この発振回路部１０ａの電源端子Ｔ2には、不要輻射を防止するためのフィルタ回路Ｆ1を介して重畳回路用電源１２が接続される。重畳回路用電源１２からは直流電圧Ｖccが印加される。この直流電圧Ｖccの印加に伴って、インダクタＬ及びコンデンサＣの組み合わせで定まる基本発振周波数ｆの発振信号Ｓoutが生成される。発振信号Ｓoutは、増幅回路部１０ｂによって増幅され、外部出力端子Ｔ3から出力される。 An oscillation inductor L and a capacitor C are connected to the LC external terminal T 1 of the oscillation circuit unit 10a and grounded. This power supply terminal T 2 of the oscillator circuit portion 10a, the superposing circuit power source 12 is connected through a filter circuit F 1 for preventing unnecessary radiation. A DC voltage Vcc is applied from the power supply 12 for the superimposing circuit. With the application of the DC voltage V cc, the oscillation signal S out of the fundamental oscillation frequency f which is determined by the combination of inductor L and capacitor C is generated. Oscillation signal S out is amplified by the amplifying circuit unit 10b, it is outputted from the external output terminal T 3.

レーザダイオード１６は、高周波用フィルタＦ2及びＤＣカット用コンデンサＣCを介して高周波重畳回路１０の外部出力端子Ｔ3と接続される。 The laser diode 16 via a capacitor C C high-frequency filter F 2 and DC-cut is connected to an external output terminal T 3 of the high-frequency superposition circuit 10.

発振信号Ｓoutには、図１２に示すように、基本発振周波数ｆの発振信号に加えて高調波成分が発生している。高周波用フィルタＦ2は、この高調波成分を減衰させ、不要輻射を低減する。 In the oscillation signal Sout , as shown in FIG. 12, a harmonic component is generated in addition to the oscillation signal having the fundamental oscillation frequency f. The high frequency filter F 2 attenuates this harmonic component and reduces unnecessary radiation.

高周波用フィルタＦ2としては、図１３に示すように、（ａ）出力ラインをコンデンサＣfを介して接地するシャント型フィルタ、（ｂ）出力ラインにインダクタＬfを直列接続し、そのインダクタＬfの両端をコンデンサＣfを介して接地するπ型フィルタ等を用いることが好適である。 As the high frequency filter F 2, as shown in FIG. 13, (a) a shunt filter that grounds the output line via a capacitor C f , (b) an inductor L f is connected in series to the output line, and the inductor L both ends of the f it is preferable to use a π-type filter or the like to ground through a capacitor C f.

レーザダイオード１６には、レーザ駆動用電源１４も接続される。レーザ駆動用電源１４からは直流電圧ＶDRVがレーザダイオード１６へ供給される。これによって、直流電圧ＶDRVと高周波重畳回路１０からの発振信号Ｓoutとが重畳されてレーザダイオード１６へ印加される。その結果、レーザダイオード１６が擬似的なマルチモードで発光する。 A laser driving power source 14 is also connected to the laser diode 16. A DC voltage V DRV is supplied to the laser diode 16 from the laser driving power source 14. As a result, the DC voltage V DRV and the oscillation signal S out from the high frequency superimposing circuit 10 are superimposed and applied to the laser diode 16. As a result, the laser diode 16 emits light in a pseudo multimode.

特開２０００−２１６４８５号公報JP 2000-216485 A

上記のように、従来の光ディスク用光源装置において、共振用のコンデンサＣや高周波用フィルタＦ2のコンデンサＣfは共にＩＣ化された高周波重畳回路１０に外付けするものであった。このような外付けのコンデンサによって装置の小型化が妨げられていた。 As described above, in the conventional optical disk light source device, the resonance capacitor C and the capacitor C f of the high-frequency filter F 2 are both externally attached to the high-frequency superimposing circuit 10 formed as an IC. Such external capacitors have hindered downsizing of the device.

また、外付け部品が多いことによって周辺回路の配線が長くなり、外部への不要輻射（ＥＭＩ）が大きくなる問題があった。   Further, since there are many external parts, the wiring of the peripheral circuit becomes long, and there is a problem that unnecessary radiation (EMI) to the outside increases.

本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、上記課題の少なくとも１つを解決できる高周波発振装置及び光ディスク用光源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a high-frequency oscillation device and an optical disc light source device that can solve at least one of the above-described problems.

上記課題を解決できる本発明は、発振信号を出力するための回路が形成された半導体チップを含む高周波発振装置であって、前記発振信号を外部へ出力する第１のパッド電極が前記半導体チップ上に設けられ、前記第１のパッド電極下にコンデンサが形成されていることを特徴とする。   The present invention that can solve the above-described problems is a high-frequency oscillation device including a semiconductor chip on which a circuit for outputting an oscillation signal is formed, wherein a first pad electrode that outputs the oscillation signal to the outside is provided on the semiconductor chip. And a capacitor is formed under the first pad electrode.

上記課題を解決できる本発明は、発振信号を出力するための回路が形成された半導体チップを含む高周波発振装置であって、共振用インダクタと接続される外部端子と接続される第２のパッド電極が前記半導体チップ上に設けられ、前記第２のパッド電極下にコンデンサが形成されていることを特徴とする。   The present invention that can solve the above-described problems is a high-frequency oscillation device including a semiconductor chip on which a circuit for outputting an oscillation signal is formed, and a second pad electrode connected to an external terminal connected to a resonance inductor Is provided on the semiconductor chip, and a capacitor is formed under the second pad electrode.

ここで、上記本発明の高周波発振装置において、前記第１又は第２のパッド電極下の少なくとも一部の領域に絶縁膜を設けることによってコンデンサが形成される。このとき、前記第１又は第２のパッド電極の面積が２５００μｍ2以上２２５００μｍ2以下であることが好適である。 Here, in the high-frequency oscillation device of the present invention, a capacitor is formed by providing an insulating film in at least a part of the region under the first or second pad electrode. In this case, it is preferable that the area of the first or the second pad electrode is 2500 [mu] m 2 or more 22500Myuemu 2 or less.

また、上記本発明の高周波発振装置において、前記発振信号の発振周波数は２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下であるときに特に本発明の効果が発揮される。   In the high-frequency oscillation device of the present invention, the effect of the present invention is particularly exerted when the oscillation frequency of the oscillation signal is 200 MHz or more and 700 MHz or less.

また、上記本発明の高周波発振装置において、金属フレームをさらに含み、前記半導体チップの前記回路が形成されていない裏面が前記金属フレームに固定されて配置されていることが好適である。   In the high-frequency oscillation device of the present invention, it is preferable that a metal frame is further included, and a back surface of the semiconductor chip on which the circuit is not formed is fixed to the metal frame.

上記課題を解決できる本発明は、上記本発明の高周波発振装置を含み、光ディスクの読み取りに用いられる光源を駆動する光ディスク用光源装置である。   The present invention that can solve the above-mentioned problems is a light source device for an optical disc that includes the high-frequency oscillation device of the present invention and that drives a light source used for reading an optical disc.

本発明によれば、外付けのコンデンサを集積回路内部に組み込み、装置を小型化する等の効果を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain an effect such as incorporating an external capacitor inside an integrated circuit to reduce the size of the device.

＜第１の実施の形態＞
本発明の実施の形態における光ディスク用光源装置は、図１に示すように、高周波重畳回路２０、重畳回路用電源１２、レーザ駆動用電源１４、レーザダイオード（ＬＤ）１６、共振用インダクタＬ、共振用コンデンサＣ、フィルタ回路Ｆ1，Ｆ2及びカップリングコンデンサＣCを含んで構成される。このうち、高周波重畳回路２０は半導体チップ上に集積化される。 <First Embodiment>
As shown in FIG. 1, an optical disk light source device according to an embodiment of the present invention includes a high-frequency superimposing circuit 20, a superimposing circuit power source 12, a laser driving power source 14, a laser diode (LD) 16, a resonance inductor L, a resonance Capacitor C, filter circuits F 1 and F 2 and a coupling capacitor C C. Among these, the high frequency superimposing circuit 20 is integrated on the semiconductor chip.

半導体チップ上には、図２に例示するように、発振回路部２０ａ及び増幅回路部２０ｂを含む回路が形成される。発振回路部２０ａのＬＣ外部端子Ｔ1は、発振用のインダクタＬ及びコンデンサＣを介して接地される。この発振回路部２０ａの電源端子Ｔ2には、不要輻射を防止するためのフィルタ回路Ｆ1を介して重畳回路用電源１２が接続される。重畳回路用電源１２からは直流電圧Ｖccが印加される。この直流電圧Ｖccの印加に伴って、インダクタＬ及びコンデンサＣの組み合わせで定まる基本発振周波数ｆの発振信号Ｓoutが生成される。発振信号Ｓoutは、増幅回路部２０ｂによって増幅された後に、出力端子Ｔ3から出力される。 As illustrated in FIG. 2, a circuit including the oscillation circuit unit 20a and the amplification circuit unit 20b is formed on the semiconductor chip. The LC external terminal T 1 of the oscillation circuit unit 20a is grounded via an oscillation inductor L and a capacitor C. This power supply terminal T 2 of the oscillator circuit portion 20a, the superposing circuit power source 12 is connected through a filter circuit F 1 for preventing unnecessary radiation. A DC voltage Vcc is applied from the power supply 12 for the superimposing circuit. With the application of the DC voltage V cc, the oscillation signal S out of the fundamental oscillation frequency f which is determined by the combination of inductor L and capacitor C is generated. Oscillation signal S out, after being amplified by the amplifying circuit unit 20b, it is outputted from the output terminal T 3.

さらに、高周波重畳回路２０の半導体チップ上にはコンデンサＣ1も形成される。このコンデンサＣ1を介して、増幅回路部２０ｂの出力ラインが接地される。コンデンサＣ1は、高周波重畳回路２０の出力とレーザダイオード１６との間に設けられる高周波フィルタの少なくとも一部を構成することができる。 Further, a capacitor C 1 is also formed on the semiconductor chip of the high frequency superimposing circuit 20. Via the capacitor C 1, the output line of the amplifier circuit portion 20b is grounded. The capacitor C 1 can constitute at least a part of a high-frequency filter provided between the output of the high-frequency superposition circuit 20 and the laser diode 16.

高周波用フィルタとしては、図１３に示したように、（ａ）シャント型フィルタ又は（ｂ）π型フィルタ等を用いることが好適である。   As the high frequency filter, as shown in FIG. 13, it is preferable to use (a) a shunt type filter or (b) a π type filter.

例えば、図１の回路構成のように、コンデンサＣ1を介して接地された高周波重畳回路２０の出力端子Ｔ3にインダクタＬfを直列接続し、インダクタＬfの出力端子Ｔ3と接続された反対側の端子をコンデンサＣfを介して接地することによってπ型フィルタを構成することができる。 For example, as in the circuit arrangement of FIG. 1, inductor L f are connected in series to the output terminal T 3 of the high frequency superposition circuit 20 is grounded via a capacitor C 1, which is connected to the output terminal T 3 of the inductor L f A π-type filter can be configured by grounding the opposite terminal via the capacitor C f .

また、シャント型フィルタは、図３に示すように、高周波重畳回路２０に含まれるコンデンサＣ1のみで構成することができる。この場合、カップリングコンデンサＣCを介して、高周波重畳回路２０とレーザダイオード１６とを接続するだけで良い。 Further, the shunt filter can be configured by only the capacitor C 1 included in the high frequency superposition circuit 20 as shown in FIG. In this case, via a coupling capacitor C C, it is only necessary to connect the high frequency superimposing circuit 20 and the laser diode 16.

光ディスクの光源としてレーザダイオード１６等を駆動する場合には、発振信号の基本周波数ｆは２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下であることが好ましい。この基本周波数ｆの高調波を有効に減衰させるためには、（ａ）シャント型フィルタではコンデンサＣ1を１ｐＦ以上５０ｐＦ以下とすることが好適である。また、（ｂ）π型フィルタでは、コンデンサＣ1を１ｐＦ以上５０ｐＦ以下とし、インダクタＬfを１ｎＨ以上５０ｎＨ以下とすることが好適である。 When the laser diode 16 or the like is driven as the light source of the optical disk, the fundamental frequency f of the oscillation signal is preferably 200 MHz or more and 700 MHz or less. In order to effectively attenuate the harmonics of the fundamental frequency f, it is preferable that (a) the shunt-type filter has a capacitor C1 of 1 pF to 50 pF. In the (b) π-type filter, it is preferable that the capacitor C 1 is 1 pF to 50 pF and the inductor L f is 1 nH to 50 nH.

図４（ａ）及び（ｂ）に、半導体基板３０上に形成された高周波重畳回路２０のレイアウトの平面図及びラインＸ−Ｘに沿った断面図を示す。この図では、説明を簡単にするために高周波重畳回路２０の外部端子に接続されるパッド電極のみを強調して示し、パッド電極以外の回路３２の構成については省略して示した。   4A and 4B are a plan view of a layout of the high-frequency superposition circuit 20 formed on the semiconductor substrate 30 and a cross-sectional view taken along line XX. In this figure, for the sake of simplicity, only the pad electrode connected to the external terminal of the high-frequency superposition circuit 20 is highlighted, and the configuration of the circuit 32 other than the pad electrode is omitted.

コンデンサＣ1は、図４（ｂ）に示すように、発振信号の出力端子Ｔ3に接続されるパッド電極３４の下に形成される。半導体基板３０に砒素（Ａｓ）等の不純物がイオン注入され、高濃度Ｎ+の埋め込み層３９が形成される。この埋め込み層３９はコンデンサＣ1の下部電極となる。続いて、半導体基板３０の埋め込み層３９が形成された領域の表面上に、埋め込み層３９を覆うように絶縁膜３８が形成される。絶縁膜３８としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。パッド電極３４は、その絶縁膜３８上に形成され、回路３２の発振信号の出力線と接続される。パッド電極３４は、発振信号を外部へ取り出す電極となる。一方、下部電極の埋め込み層３９は絶縁膜３８にコンタクトホールを形成した後、素子表面の電極と導通をとるように形成される。この電極が金属配線によりパッド電極３６と接続されることにより、コンデンサ下部電極はパッド電極３６と導通を得る。ここで、パッド電極３６は、高周波重畳回路２０を接地するための電極である。パッド電極３４，３６は、例えば、金属膜又は多結晶シリコン膜と金属膜の積層膜とすることができる。これらの層は、蒸着やスパッタリングすることによって形成することができる。 As shown in FIG. 4B, the capacitor C 1 is formed under the pad electrode 34 connected to the output terminal T 3 for the oscillation signal. Impurities such as arsenic (As) are ion-implanted into the semiconductor substrate 30 to form a high concentration N + buried layer 39. This buried layer 39 becomes a lower electrode of the capacitor C 1 . Subsequently, an insulating film 38 is formed on the surface of the region where the buried layer 39 of the semiconductor substrate 30 is formed so as to cover the buried layer 39. As the insulating film 38, a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used. The pad electrode 34 is formed on the insulating film 38 and connected to the output line of the oscillation signal of the circuit 32. The pad electrode 34 serves as an electrode for extracting an oscillation signal to the outside. On the other hand, the buried layer 39 of the lower electrode is formed so as to be electrically connected to the electrode on the element surface after a contact hole is formed in the insulating film 38. When this electrode is connected to the pad electrode 36 by a metal wiring, the capacitor lower electrode is electrically connected to the pad electrode 36. Here, the pad electrode 36 is an electrode for grounding the high-frequency superposition circuit 20. The pad electrodes 34 and 36 can be, for example, a metal film or a laminated film of a polycrystalline silicon film and a metal film. These layers can be formed by vapor deposition or sputtering.

パッド電極３４，３６に用いられる金属としては、金、銀、銅、アルミニウム等の金属膜を用いることができるが、２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下の高周波発振に対しては導電性が高い金や銀を用いることが好適である。このとき、チタン（Ｔｉ）−白金（Ｐｔ）−金（Ａｕ）電極とすることがより好適である。また、ワイヤボンディングによってパッド電極３４，３６から外部端子に配線を接続するためには、パッド電極３４，３６の一辺は少なくとも５０μｍ以上であることが好ましい。また、半導体チップのサイズを出来るだけ小さくするためには、パッド電極３４，３６の一辺は１５０μｍ以下であることが好ましい。言い換えると、パッド電極３４，３６の面積を２５００μｍ2以上２２５００μｍ2以下とすることが好適である。 As the metal used for the pad electrodes 34 and 36, a metal film such as gold, silver, copper, or aluminum can be used, but gold or silver having high conductivity is used for high-frequency oscillation of 200 MHz to 700 MHz. Is preferred. At this time, it is more preferable to use a titanium (Ti) -platinum (Pt) -gold (Au) electrode. In order to connect wiring from the pad electrodes 34 and 36 to the external terminals by wire bonding, one side of the pad electrodes 34 and 36 is preferably at least 50 μm or more. In order to reduce the size of the semiconductor chip as much as possible, one side of the pad electrodes 34 and 36 is preferably 150 μm or less. In other words, it is preferable that the area of the pad electrode 34 and 36 and 2500 [mu] m 2 or more 22500Myuemu 2 or less.

接地されるパッド電極３６に接続される埋め込み層３９と発振信号の出力電極となるパッド電極３４とによって絶縁膜３８を挟み込むことによってコンデンサＣ1が構成される。ただし、コンデンサＣ1の構造はこれに限られるものではなく、パッド電極３４の下に容量性の素子を形成できるものであれば良い。例えば、埋め込み層３９の代わりに、絶縁層３８の下に金属層を埋め込んだ構造としても良い。 A capacitor C 1 is formed by sandwiching an insulating film 38 between a buried layer 39 connected to a grounded pad electrode 36 and a pad electrode 34 serving as an output electrode of an oscillation signal. However, the structure of the capacitor C 1 is not limited to this, and any structure can be used as long as a capacitive element can be formed under the pad electrode 34. For example, a structure in which a metal layer is buried under the insulating layer 38 instead of the buried layer 39 may be employed.

このとき、パッド電極３４の面積を上記の好適な範囲とし、絶縁膜３８の膜厚を一般的な半導体プロセスで形成できる範囲内で調整することによって、コンデンサＣ1を１ｐＦ以上５０ｐＦ以下とすることが可能である。このとき、絶縁膜３８は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好適である。すなわち、パッド電極３４の面積をワイヤボンディングに適した面積とすることによって、ちょうど２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下の周波数を通過帯域とするフィルタを構成するために適したコンデンサＣ1を形成することができる。 At this time, the capacitor C 1 is set to 1 pF or more and 50 pF or less by adjusting the area of the pad electrode 34 within the above preferable range and adjusting the film thickness of the insulating film 38 within a range that can be formed by a general semiconductor process. Is possible. At this time, the insulating film 38 is preferably 30 nm to 100 nm. That is, by setting the area of the pad electrode 34 to an area suitable for wire bonding, it is possible to form a capacitor C 1 suitable for forming a filter having a passband having a frequency of 200 MHz to 700 MHz.

このように、フィルタを構成するコンデンサを集積化することによって、半導体チップを従来のサイズに維持しつつ、フィルタを構成する外付けのコンデンサの数を低減することができる。これによって、装置全体を小型化することができる。また、周辺回路の配線を短くすることができ、外部への不要輻射（ＥＭＩ）を低減することができる。   Thus, by integrating the capacitors constituting the filter, the number of external capacitors constituting the filter can be reduced while maintaining the semiconductor chip in the conventional size. Thereby, the whole apparatus can be reduced in size. In addition, the wiring of the peripheral circuit can be shortened and unnecessary radiation (EMI) to the outside can be reduced.

次に、図５（ａ）及び（ｂ）に、半導体基板３０をＩＣとしてパッケージングした内部平面図及びラインＹ−Ｙに沿った断面図を示す。   Next, FIGS. 5A and 5B show an internal plan view of the semiconductor substrate 30 packaged as an IC and a cross-sectional view taken along line YY.

半導体基板３０は、その裏面を介して金属フレーム４０と電気的に導通を保つように固定される。半導体基板３０上に形成されたパッド電極３４，３６は、ボンディングワイヤ４４により、それぞれＩＣピン４２及び金属フレーム４０とに接続される。   The semiconductor substrate 30 is fixed so as to be electrically connected to the metal frame 40 through the back surface thereof. The pad electrodes 34 and 36 formed on the semiconductor substrate 30 are connected to the IC pin 42 and the metal frame 40 by bonding wires 44, respectively.

このように、金属フレーム４０の上部に半導体基板３０を配置し、ＩＣピン４２又は金属フレーム４０とパッド電極３４，３６とをボンディングワイヤ４４で接続することによって、インダクタンス成分が発生する。その結果、図６に示すように、高周波フィルタのインダクタＬfの一部を担うインダクタＬ1を高周波重畳回路２０のＩＣ内に構成することができる。これによって、外部に接続されるインダクタのインダクタンスを小さくすることができる。 As described above, the semiconductor substrate 30 is disposed on the metal frame 40, and the IC pin 42 or the metal frame 40 and the pad electrodes 34 and 36 are connected by the bonding wires 44, whereby an inductance component is generated. As a result, as shown in FIG. 6, the inductor L 1 that bears a part of the inductor L f of the high-frequency filter can be configured in the IC of the high-frequency superposition circuit 20. Thereby, the inductance of the inductor connected to the outside can be reduced.

＜第２の実施の形態＞
上記第１の実施の形態では、高周波重畳回路２０の半導体チップ上に高周波フィルタの構成要素となるコンデンサＣ1を形成した。第２の実施の形態では、高周波重畳回路２０の半導体チップ上に発振用のコンデンサＣを形成する場合について説明する。 <Second Embodiment>
In the first embodiment, the capacitor C 1 that is a component of the high frequency filter is formed on the semiconductor chip of the high frequency superimposing circuit 20. In the second embodiment, a case where an oscillation capacitor C is formed on the semiconductor chip of the high-frequency superposition circuit 20 will be described.

半導体チップ上には、図７に例示するように、発振回路部２０ａ及び増幅回路部２０ｂを含む回路が形成される。半導体チップ上にはコンデンサＣも形成される。発振回路部２０ａのＬＣ外部端子Ｔ1は、発振用のインダクタＬを介して接地される。この半導体チップ上のコンデンサＣと外部に接続されたインダクタＬの組み合わせで定まる基本発振周波数ｆの発振信号Ｓoutが生成され、増幅回路部２０ｂによって増幅された後に出力端子Ｔ3から出力される。 On the semiconductor chip, as illustrated in FIG. 7, a circuit including the oscillation circuit unit 20a and the amplification circuit unit 20b is formed. A capacitor C is also formed on the semiconductor chip. The LC external terminal T 1 of the oscillation circuit unit 20a is grounded via an oscillation inductor L. The oscillation signal S out of the fundamental oscillation frequency f which is determined by the combination of the capacitor C connected to the external inductors L on a semiconductor chip is generated and output from the output terminal T 3 after being amplified by the amplifying circuit unit 20b.

光ディスクの光源としてレーザダイオード１６等を駆動する場合には、発振信号の基本周波数ｆは２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下であることが好ましい。この基本周波数ｆで発振させるためには、コンデンサＣを３ｐＦ以上１００ｐＦ以下とすることが好適である。   When the laser diode 16 or the like is driven as the light source of the optical disk, the fundamental frequency f of the oscillation signal is preferably 200 MHz or more and 700 MHz or less. In order to oscillate at the fundamental frequency f, the capacitor C is preferably set to 3 pF to 100 pF.

図８（ａ）及び（ｂ）に、半導体基板３０上に形成された高周波重畳回路２０のレイアウトの平面図及びラインＺ−Ｚに沿った断面図を示す。この図では、説明を簡単にするために高周波重畳回路２０の外部端子に接続されるパッド電極のみを強調して示し、パッド電極以外の回路３２の構成については省略して示した。   FIGS. 8A and 8B are a plan view of a layout of the high-frequency superposition circuit 20 formed on the semiconductor substrate 30 and a cross-sectional view taken along line ZZ. In this figure, for the sake of simplicity, only the pad electrode connected to the external terminal of the high-frequency superposition circuit 20 is highlighted, and the configuration of the circuit 32 other than the pad electrode is omitted.

第１の実施の形態で示したコンデンサＣ1と同様に、コンデンサＣはパッド電極５０の下に形成される。コンデンサＣは、図８（ｂ）に示すように、半導体基板３０に砒素（Ａｓ）等の不純物がイオン注入され、高濃度Ｎ+の埋め込み層３９が形成される。この埋め込み層３９はコンデンサＣの下部電極となる。続いて、半導体基板３０の埋め込み層３９が形成された領域の表面上に、埋め込み層３９を覆うように絶縁膜３８が形成される。絶縁膜３８としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。コンデンサ下部電極である埋め込み層３９は、絶縁膜３８にコンタクトホールを形成した後、素子表面の電極と導通をとるように形成される。この電極は金属配線により回路３２と導通を得る。パッド電極５０は、その絶縁膜３８上に形成される。パッド電極５０は、発振用インダクタを接続するための電極となる。パッド電極５０は、例えば、金属膜又は多結晶シリコン膜と金属膜の積層膜とすることができる。これらの層は、蒸着やスパッタリングすることによって形成することができる。このように、回路３２に導通される埋め込み層３９とパッド電極５０とで絶縁膜３８を挟み込むことによってコンデンサＣを構成することができる。 Similar to the capacitor C 1 shown in the first embodiment, the capacitor C is formed under the pad electrode 50. In the capacitor C, as shown in FIG. 8B, impurities such as arsenic (As) are ion-implanted into the semiconductor substrate 30 to form a high concentration N + buried layer 39. This buried layer 39 becomes the lower electrode of the capacitor C. Subsequently, an insulating film 38 is formed on the surface of the region where the buried layer 39 of the semiconductor substrate 30 is formed so as to cover the buried layer 39. As the insulating film 38, a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used. The buried layer 39 which is a capacitor lower electrode is formed so as to be electrically connected to the electrode on the surface of the element after a contact hole is formed in the insulating film 38. This electrode is electrically connected to the circuit 32 by metal wiring. The pad electrode 50 is formed on the insulating film 38. The pad electrode 50 serves as an electrode for connecting an oscillation inductor. The pad electrode 50 can be, for example, a metal film or a laminated film of a polycrystalline silicon film and a metal film. These layers can be formed by vapor deposition or sputtering. In this manner, the capacitor C can be configured by sandwiching the insulating film 38 between the embedded layer 39 and the pad electrode 50 that are conducted to the circuit 32.

このとき、ワイヤボンディングによってパッド電極５０から外部端子に配線を接続するためには、パッド電極５０の一辺は少なくとも５０μｍ以上であることが好ましい。また、半導体チップのサイズを出来るだけ小さくするためには、パッド電極５０の一辺は１５０μｍ以下であることが好ましい。言い換えると、パッド電極５０の面積を２５００μｍ2以上２２５００μｍ2以下とすることが好適である。 At this time, in order to connect the wiring from the pad electrode 50 to the external terminal by wire bonding, one side of the pad electrode 50 is preferably at least 50 μm or more. In order to reduce the size of the semiconductor chip as much as possible, one side of the pad electrode 50 is preferably 150 μm or less. In other words, it is preferable that the area of the pad electrode 50 and 2500 [mu] m 2 or more 22500Myuemu 2 or less.

パッド電極５０の面積を上記の好適な範囲とし、絶縁膜３８の膜厚を半導体プロセスで形成できる範囲内で調整することによって、コンデンサＣを３ｐＦ以上１００ｐＦ以下とすることが可能である。すなわち、パッド電極５０の面積をワイヤボンディングに対して適した面積とすることによって、２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下の周波数で発振させるために適したコンデンサＣを形成することができる。   By adjusting the area of the pad electrode 50 to the above-described preferable range and adjusting the film thickness of the insulating film 38 within a range that can be formed by a semiconductor process, the capacitor C can be set to 3 pF or more and 100 pF or less. That is, by setting the area of the pad electrode 50 to an area suitable for wire bonding, it is possible to form a capacitor C suitable for oscillating at a frequency of 200 MHz to 700 MHz.

このように、半導体チップを従来のサイズに維持したまま、外付けのコンデンサＣを不要とできるために装置全体を小型化することが可能となる。また、周辺回路の配線を短くすることができ、外部への不要輻射（ＥＭＩ）を低減することができる。   As described above, since the external capacitor C can be eliminated while maintaining the semiconductor chip in the conventional size, the entire apparatus can be downsized. In addition, the wiring of the peripheral circuit can be shortened and unnecessary radiation (EMI) to the outside can be reduced.

なお、第１及び第２の実施の形態を組み合わせ、半導体チップ上にコンデンサＣ1及びコンデンサＣの両方を構成することもできる。これによって、第１及び第２の実施の形態における効果を同時に得ることができる。 It is also possible to combine the first and second embodiments to form both the capacitor C 1 and the capacitor C on the semiconductor chip. Thereby, the effects in the first and second embodiments can be obtained simultaneously.

第１の実施の形態における光ディスク用光源の駆動回路の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the drive circuit of the light source for optical discs in 1st Embodiment. 第１の実施の形態における高周波重畳回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the high frequency superposition circuit in 1st Embodiment. 第１の実施の形態における光ディスク用光源の駆動回路の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the drive circuit of the light source for optical discs in 1st Embodiment. 第１の実施の形態における高周波重畳回路の回路レイアウトの例を示す平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of a circuit layout of a high-frequency superposition circuit according to the first embodiment. ＩＣ化された高周波重畳回路の構造の例を示す内部平面図及び断面図である。It is the internal top view and sectional drawing which show the example of the structure of the high frequency superposition circuit made into IC. 第１の実施の形態における高周波重畳回路の構成の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of a structure of the high frequency superposition circuit in 1st Embodiment. 第２の実施の形態における高周波重畳回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the high frequency superposition circuit in 2nd Embodiment. 第２の実施の形態における高周波重畳回路の回路レイアウトの例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the example of the circuit layout of the high frequency superposition circuit in 2nd Embodiment. 従来の光ディスク用光源の駆動回路を示す図である。It is a figure which shows the drive circuit of the conventional optical disk light source. 従来の高周波重畳回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional high frequency superposition circuit. ＩＣ化された高周波重畳回路を用いた光ディスク用光源の駆動回路を示す図である。It is a figure which shows the drive circuit of the light source for optical discs which used the IC high frequency superimposition circuit. 高調波を含む発振信号の周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum of the oscillation signal containing a harmonic. 各種フィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of various filters.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 高周波重畳回路、１０ａ 発振回路部、１０ｂ 増幅回路部、１２ 重畳回路用電源、１４ レーザ駆動用電源、１６ レーザダイオード、２０ 高周波重畳回路、２０ａ 発振回路部、２０ｂ 増幅回路部、３０ 半導体基板、３２ 回路、３４，３６ パッド電極、３８ 絶縁膜、３９ 埋め込み層、４０ 金属フレーム、４２ ＩＣピン、４４ ボンディングワイヤ、４６ 絶縁樹脂、５０ パッド電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 High frequency superposition circuit, 10a Oscillation circuit part, 10b Amplification circuit part, 12 Superposition circuit power supply, 14 Laser drive power supply, 16 Laser diode, 20 High frequency superposition circuit, 20a Oscillation circuit part, 20b Amplification circuit part, 30 Semiconductor substrate, 32 circuit, 34, 36 pad electrode, 38 insulating film, 39 buried layer, 40 metal frame, 42 IC pin, 44 bonding wire, 46 insulating resin, 50 pad electrode.

Claims (7)

発振信号を出力するための回路が形成された半導体チップを含む高周波発振装置であって、
前記発振信号を外部へ出力する第１のパッド電極が前記半導体チップ上に設けられ、
前記第１のパッド電極下にコンデンサが形成されていることを特徴とする高周波発振装置。 A high-frequency oscillation device including a semiconductor chip on which a circuit for outputting an oscillation signal is formed,
A first pad electrode for outputting the oscillation signal to the outside is provided on the semiconductor chip;
A high-frequency oscillation device, wherein a capacitor is formed under the first pad electrode. 発振信号を出力するための回路が形成された半導体チップを含む高周波発振装置であって、
共振用インダクタと接続される外部端子と接続される第２のパッド電極が前記半導体チップ上に設けられ、
前記第２のパッド電極下にコンデンサが形成されていることを特徴とする高周波発振装置。 A high-frequency oscillation device including a semiconductor chip on which a circuit for outputting an oscillation signal is formed,
A second pad electrode connected to an external terminal connected to the resonant inductor is provided on the semiconductor chip;
A high-frequency oscillation device, wherein a capacitor is formed under the second pad electrode. 請求項１又は２に記載の高周波発振装置において、
前記第１又は第２のパッド電極下の少なくとも一部の領域に絶縁膜が設けられていることを特徴とする高周波発振装置。 The high-frequency oscillation device according to claim 1 or 2,
A high-frequency oscillation device, wherein an insulating film is provided in at least a part of the region below the first or second pad electrode. 請求項３に記載の高周波発振装置において、
前記第１又は第２のパッド電極の面積が２５００μｍ2以上２２５００μｍ2以下であることを特徴とする高周波発振装置。 The high frequency oscillation device according to claim 3,
Frequency oscillator, wherein the area of said first or second pad electrode is 2500 [mu] m 2 or more 22500Myuemu 2 or less. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の高周波発振装置において、前記発振信号の発振周波数は２００ＭＨｚ以上７００ＭＨｚ以下であることを特徴とする高周波発振装置。   5. The high frequency oscillation device according to claim 1, wherein an oscillation frequency of the oscillation signal is 200 MHz or more and 700 MHz or less. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の高周波発振装置において、金属フレームをさらに含み、前記半導体チップの前記回路が形成されていない裏面が前記金属フレームに固定され配置されていることを特徴とする高周波発振装置。   6. The high-frequency oscillation device according to claim 1, further comprising a metal frame, wherein a back surface of the semiconductor chip on which the circuit is not formed is fixed and arranged on the metal frame. A high-frequency oscillation device. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の高周波発振装置を含み、光ディスクの読み取りに用いられる光源を駆動する光ディスク用光源装置。

A light source device for an optical disk, comprising the high-frequency oscillation device according to claim 1 and driving a light source used for reading an optical disk.

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