JP2006303763A - Surface acoustic wave device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To connect an integrate circuit with a SAW vibrator avoiding a DC voltage not to be applied to the SAW vibrator, while restraining an increase of a chip area even when integrating the SAW vibrator with an integrated circuit on a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: Pad electrodes 15a, 15b extracted from an integrated circuit 12 are formed on a semiconductor chip 11. Also, on the semiconductor chip 11, a thin film piezoelectric material 13 being disposed to cover the pad electrodes 15a, 15b is laminated. Further, on the thin film piezoelectric material 13, pad electrodes 16a, 16b respectively extracted from IDT electrodes 14a, 14b are formed, and the pad electrodes 16a, 16b are disposed to be opposite to the pad electrodes 15a, 15b by the intermediary of the thin film piezoelectric material 13. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は弾性表面波装置に関し、特に、半導体基板上に形成された集積回路とＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）振動子との接続方法に適用して好適なものである。   The present invention relates to a surface acoustic wave device, and is particularly suitable for application to a method of connecting an integrated circuit formed on a semiconductor substrate and a SAW (Surface Acoustic Wave) vibrator.

弾性表面波は、電磁波よりも約１０-5遅い速度で固体中を伝播するため、素子の小型・高密度化が可能であるとともに、伝播損失が小さくＱ値の高い素子が作成できることから、通信用クロック発振器やフィルタなどの分野で利用が拡大している。
また、例えば、特許文献１には、圧電薄膜共振子と半導体回路基板上の集積回路と一体化するために、圧電薄膜共振子と半導体回路基板上の集積回路とを、電極上に形成された誘電体膜の一部に設けられた接続孔を通じて金属膜配線により接続する方法が開示されている。 Since surface acoustic waves propagate through solids at a speed about 10 -5 slower than electromagnetic waves, it is possible to reduce the size and increase the density of elements, and to create elements with low propagation loss and high Q value. Applications are expanding in fields such as clock oscillators and filters.
Also, for example, in Patent Document 1, a piezoelectric thin film resonator and an integrated circuit on a semiconductor circuit substrate are formed on an electrode in order to integrate the piezoelectric thin film resonator with an integrated circuit on a semiconductor circuit substrate. A method of connecting by metal film wiring through a connection hole provided in a part of a dielectric film is disclosed.

また、例えば、特許文献２には、半導体基板上に集積回路と圧電薄膜共振子とが一体的に形成された集積型圧電薄膜機能素子において、電極金属原子の共振子への拡散を抑えて、圧電薄膜共振子の絶縁抵抗の低下を防止するために、圧電薄膜共振子と集積回路とをパッシベーション膜を誘電体層として形成される結合容量により容量結合させる方法が開示されている。
特開昭６３−１３８８０８号公報 特開平２−２９８１０９号公報 Further, for example, in Patent Document 2, in an integrated piezoelectric thin film functional element in which an integrated circuit and a piezoelectric thin film resonator are integrally formed on a semiconductor substrate, diffusion of electrode metal atoms to the resonator is suppressed, In order to prevent a decrease in the insulation resistance of the piezoelectric thin film resonator, a method is disclosed in which the piezoelectric thin film resonator and the integrated circuit are capacitively coupled by a coupling capacitor formed using a passivation film as a dielectric layer.
JP-A-63-138808 JP-A-2-298109

しかしながら、半導体基板上に形成された集積回路とＳＡＷ振動子とを一体化する場合、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制するため、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないようにするための直流遮断用コンデンサを集積回路内に作り込む必要があり、チップ面積の増大を招くという問題があった。
そこで、本発明の目的は、集積回路とＳＡＷ振動子とを半導体基板上に一体化した場合においても、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように集積回路とＳＡＷ振動子とを接続することが可能な弾性表面波装置を提供することである。 However, in the case where the integrated circuit formed on the semiconductor substrate and the SAW vibrator are integrated, in order to suppress the long-term deterioration of the characteristics of the SAW vibrator, the direct current voltage is not applied to the SAW vibrator. There is a problem in that it is necessary to build a DC blocking capacitor in the integrated circuit, which increases the chip area.
Accordingly, an object of the present invention is to prevent an increase in the chip area and prevent the DC voltage from being applied to the SAW vibrator even when the integrated circuit and the SAW vibrator are integrated on a semiconductor substrate. It is an object to provide a surface acoustic wave device capable of connecting a vibrator.

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る弾性表面波装置によれば、半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、前記半導体チップに形成された集積回路とを備え、前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と前記集積回路から引き出されたパッド電極とが容量結合されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a surface acoustic wave device according to an aspect of the present invention includes a thin film piezoelectric body stacked on a semiconductor chip, an IDT electrode that excites a surface acoustic wave on the thin film piezoelectric body, and And an integrated circuit formed on the semiconductor chip, wherein the pad electrode drawn from the IDT electrode via the thin film piezoelectric body and the pad electrode drawn from the integrated circuit are capacitively coupled. And

これにより、直流遮断用コンデンサを集積回路内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように集積回路とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となるとともに、ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極を集積回路に接続するために、半導体チップ上に積層された薄膜圧電体を加工する必要がなくなる。このため、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となるとともに、ＳＡＷ振動子を半導体基板上に一体化するために必要な製造プロセスを簡略化することが可能となり、弾性表面波装置の小型化、低価格化および高信頼性化を図ることができる。   As a result, it is possible to connect the integrated circuit and the SAW vibrator so that no direct-current voltage is applied to the SAW vibrator without forming a DC blocking capacitor in the integrated circuit, and the DCT is drawn from the IDT electrode. In order to connect the pad electrode to the integrated circuit, it is not necessary to process the thin film piezoelectric body laminated on the semiconductor chip. Therefore, it is possible to suppress long-term deterioration of the characteristics of the SAW vibrator while suppressing an increase in the chip area, and a manufacturing process necessary for integrating the SAW vibrator on the semiconductor substrate. Thus, the surface acoustic wave device can be reduced in size, price, and reliability.

また、本発明の一態様に係る弾性表面波装置によれば、半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、前記半導体チップに形成された集積回路と、前記集積回路上に形成された保護膜とを備え、前記保護膜および前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と、前記集積回路から引き出されたパッド電極とが容量結合されていることを特徴とする。   The surface acoustic wave device according to one aspect of the present invention is formed on the semiconductor chip, the thin film piezoelectric body stacked on the semiconductor chip, the IDT electrode for exciting the surface acoustic wave on the thin film piezoelectric body, and the semiconductor chip. Integrated circuit and a protective film formed on the integrated circuit, a pad electrode drawn from the IDT electrode through the protective film and the thin film piezoelectric body, and a pad electrode drawn from the integrated circuit And are capacitively coupled.

これにより、集積回路上に保護膜が形成されている場合においても、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないようにしつつ、半導体チップ上に形成された集積回路とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となるとともに、ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極を集積回路に接続するために、半導体チップ上に積層された保護膜および薄膜圧電体を加工する必要がなくなる。このため、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となるとともに、ＳＡＷ振動子を半導体基板上に一体化するために必要な製造プロセスを簡略化することが可能となり、弾性表面波装置の小型化、低価格化および高信頼性化を図ることができる。   As a result, even when a protective film is formed on the integrated circuit, it is possible to connect the integrated circuit formed on the semiconductor chip and the SAW vibrator while preventing a DC voltage from being applied to the SAW vibrator. In addition, in order to connect the pad electrode drawn from the IDT electrode to the integrated circuit, it is not necessary to process the protective film and the thin film piezoelectric body stacked on the semiconductor chip. Therefore, it is possible to suppress long-term deterioration of the characteristics of the SAW vibrator while suppressing an increase in the chip area, and a manufacturing process necessary for integrating the SAW vibrator on the semiconductor substrate. Thus, the surface acoustic wave device can be reduced in size, price, and reliability.

また、本発明の一態様に係る弾性表面波装置によれば、前記パッド電極が配置された薄膜圧電体は前記ＩＤＴ電極が配置された薄膜圧電体と厚みが異なることを特徴とする。
これにより、薄膜圧電体に弾性表面波を正常に伝播させることを可能としつつ、薄膜圧電体を誘電体とするキャパシタの容量を調整することが可能となり、ＳＡＷ振動子の動作に影響を及ぼすことなく、ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と、集積回路から引き出されたパッド電極とを効率よく容量結合させることができる。 In the surface acoustic wave device according to one aspect of the present invention, the thin film piezoelectric body on which the pad electrode is disposed is different in thickness from the thin film piezoelectric body on which the IDT electrode is disposed.
As a result, it is possible to adjust the capacitance of the capacitor using the thin film piezoelectric body as a dielectric while allowing the surface acoustic wave to propagate normally to the thin film piezoelectric body, which affects the operation of the SAW vibrator. In addition, the pad electrode drawn out from the IDT electrode and the pad electrode drawn out from the integrated circuit can be capacitively coupled efficiently.

また、本発明の一態様に係る弾性表面波装置によれば、半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、前記半導体チップに形成された集積回路とを備え、前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極の幹状部と前記集積回路の配線層とが容量結合されていることを特徴とする。
これにより、直流遮断用コンデンサを集積回路内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように集積回路とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となるとともに、集積回路とＳＡＷ振動子とを接続するためのパッド電極を集積回路およびＩＤＴ電極からそれぞれ引き出す必要がなくなる。このため、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となり、弾性表面波装置の小型化、低価格化および高信頼性化を図ることができる。 The surface acoustic wave device according to one aspect of the present invention is formed on the semiconductor chip, the thin film piezoelectric body stacked on the semiconductor chip, the IDT electrode for exciting the surface acoustic wave on the thin film piezoelectric body, and the semiconductor chip. And a trunk portion of the IDT electrode and a wiring layer of the integrated circuit are capacitively coupled via the thin film piezoelectric body.
As a result, it is possible to connect the integrated circuit and the SAW vibrator so that no direct-current voltage is applied to the SAW vibrator without forming a DC blocking capacitor in the integrated circuit, and the integrated circuit and the SAW vibrator. Need not be drawn out from the integrated circuit and the IDT electrode, respectively. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the long-term characteristics of the SAW vibrator while suppressing the increase in the chip area, and the surface acoustic wave device can be downsized, reduced in price and increased in reliability. it can.

また、本発明の一態様に係る弾性表面波装置によれば、半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、前記半導体チップに形成された集積回路と、前記集積回路上に形成された保護膜とを備え、前記保護膜および前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極の幹状部と、前記集積回路の配線層とが容量結合されていることを特徴とする。   The surface acoustic wave device according to one aspect of the present invention is formed on the semiconductor chip, the thin film piezoelectric body stacked on the semiconductor chip, the IDT electrode for exciting the surface acoustic wave on the thin film piezoelectric body, and the semiconductor chip. Integrated circuit and a protective film formed on the integrated circuit, and the IDT electrode trunk and the wiring layer of the integrated circuit are capacitively coupled via the protective film and the thin film piezoelectric body. It is characterized by.

これにより、集積回路上に保護膜が形成されている場合においても、直流遮断用コンデンサを集積回路内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように集積回路とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となるとともに、集積回路とＳＡＷ振動子とを接続するためのパッド電極を集積回路およびＩＤＴ電極からそれぞれ引き出す必要がなくなる。このため、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となり、弾性表面波装置の小型化、低価格化および高信頼性化を図ることができる。   As a result, even when a protective film is formed on the integrated circuit, the integrated circuit and the SAW vibrator are connected so that a direct current voltage is not applied to the SAW vibrator without forming a DC blocking capacitor in the integrated circuit. In addition to being able to connect, it is not necessary to draw out pad electrodes for connecting the integrated circuit and the SAW vibrator from the integrated circuit and the IDT electrode, respectively. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the long-term characteristics of the SAW vibrator while suppressing the increase in the chip area, and the surface acoustic wave device can be downsized, reduced in price and increased in reliability. it can.

また、本発明の一態様に係る弾性表面波装置によれば、半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、前記半導体チップに形成された集積回路と、前記集積回路上に形成された保護膜とを備え、前記保護膜を介して前記ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と、前記集積回路から引き出されたパッド電極とが容量結合されていることを特徴とする。   The surface acoustic wave device according to one aspect of the present invention is formed on the semiconductor chip, the thin film piezoelectric body stacked on the semiconductor chip, the IDT electrode for exciting the surface acoustic wave on the thin film piezoelectric body, and the semiconductor chip. An integrated circuit and a protective film formed on the integrated circuit, and the pad electrode drawn from the IDT electrode through the protective film and the pad electrode drawn from the integrated circuit are capacitively coupled. It is characterized by.

これにより、直流遮断用コンデンサを集積回路内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように集積回路とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となり、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となる。   This makes it possible to connect the integrated circuit and the SAW vibrator so that no direct-current voltage is applied to the SAW vibrator without forming a direct current blocking capacitor in the integrated circuit, while suppressing an increase in chip area. Therefore, it is possible to suppress long-term deterioration of the characteristics of the SAW vibrator.

以下、本発明の実施形態に係る弾性表面波装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す平面図である。
図１において、半導体チップ１１には、集積回路１２が形成されるとともに、集積回路１２から引き出されたパッド電極１５ａ、１５ｂが形成されている。また、半導体チップ１１上には、パッド電極１５ａ、１５ｂにかかるように配置された薄膜圧電体１３が積層されている。なお、薄膜圧電体１３としては、例えば、ＺｎＯ膜、ＡｌＮ膜などの圧電薄膜材料などを用いることができる。 Hereinafter, a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the surface acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an integrated circuit 12 is formed on a semiconductor chip 11, and pad electrodes 15 a and 15 b drawn from the integrated circuit 12 are formed. On the semiconductor chip 11, a thin film piezoelectric body 13 disposed so as to cover the pad electrodes 15a and 15b is laminated. As the thin film piezoelectric body 13, for example, a piezoelectric thin film material such as a ZnO film or an AlN film can be used.

そして、薄膜圧電体１３上には、弾性表面波を励振するＩＤＴ（インターデジタルトランスデューサ）電極１４ａ、１４ｂおよび表面弾性波を反射する反射器電極が形成され、ＳＡＷ振動子が構成されている。なお、ＩＤＴ電極１４ａ、１４ｂは、互いにかみ合うように配置された１組の櫛形電極にて構成することができる。また、薄膜圧電体１３上には、ＩＤＴ電極１４ａ、１４ｂからそれぞれ引き出されたパッド電極１６ａ、１６ｂがそれぞれ形成され、パッド電極１６ａ、１６ｂは、薄膜圧電体１３を介してパッド電極１５ａ、１５ｂとそれぞれ対向するように配置されている。   On the thin film piezoelectric member 13, IDT (interdigital transducer) electrodes 14 a and 14 b that excite surface acoustic waves and reflector electrodes that reflect surface acoustic waves are formed to constitute a SAW vibrator. The IDT electrodes 14a and 14b can be constituted by a pair of comb-shaped electrodes arranged so as to mesh with each other. Also, pad electrodes 16a and 16b respectively drawn from the IDT electrodes 14a and 14b are formed on the thin film piezoelectric body 13, and the pad electrodes 16a and 16b are connected to the pad electrodes 15a and 15b via the thin film piezoelectric body 13, respectively. They are arranged so as to face each other.

これにより、薄膜圧電体１３を介してＩＤＴ電極１４ａ、１４ｂからそれぞれ引き出されたパッド電極１６ａ、１６ｂと集積回路１２からそれぞれ引き出されたパッド電極１５ａ、１５ｂとを容量結合することができ、直流遮断用コンデンサを集積回路１２内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように集積回路１２とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となるとともに、ＩＤＴ電極１４ａ、１４ｂからそれぞれ引き出されたパッド電極１６ａ、１６ｂを集積回路１２に接続するために、半導体チップ１１上に積層された薄膜圧電体１３を加工する必要がなくなる。このため、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となるとともに、ＳＡＷ振動子を半導体チップ１１上に一体化するために必要な製造プロセスを簡略化することが可能となり、弾性表面波装置の小型化、低価格化および高信頼性化を図ることができる。   As a result, the pad electrodes 16a and 16b drawn from the IDT electrodes 14a and 14b through the thin film piezoelectric body 13 can be capacitively coupled to the pad electrodes 15a and 15b drawn from the integrated circuit 12, respectively, and the direct current can be cut off. It is possible to connect the integrated circuit 12 and the SAW vibrator so that no direct-current voltage is applied to the SAW vibrator without forming a capacitor for use in the integrated circuit 12, and they are drawn from the IDT electrodes 14a and 14b, respectively. In order to connect the pad electrodes 16a and 16b to the integrated circuit 12, it is not necessary to process the thin film piezoelectric body 13 laminated on the semiconductor chip 11. Therefore, it is possible to suppress long-term deterioration of the characteristics of the SAW vibrator while suppressing an increase in chip area, and a manufacturing process necessary for integrating the SAW vibrator on the semiconductor chip 11. Can be simplified, and the surface acoustic wave device can be reduced in size, price, and reliability.

図２は、図１の弾性表面波装置によるＳＡＷ発振器の構成例を示す図である。
図２において、ＳＡＷ発振器には弾性表面波装置Ｗが設けられている。そして、弾性表面波装置Ｗの櫛形電極間には、帰還ループを構成するインバータＮが接続され、弾性表面波装置ＷおよびインバータＮにてＳＡＷ発振器を構成することができる。また、弾性表面波装置Ｗの櫛形電極間には抵抗Ｒが接続されるとともに、弾性表面波装置Ｗの前段および後段には、コンデンサＣｂ、Ｃｂ´がそれぞれ接続されている。さらに、弾性表面波装置Ｗ１の各櫛形電極には、コンデンサＣｂ、Ｃｂ´をそれぞれ介してコンデンサＣａ、Ｃａ´が接続されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a SAW oscillator using the surface acoustic wave device of FIG.
In FIG. 2, the SAW oscillator is provided with a surface acoustic wave device W. An inverter N constituting a feedback loop is connected between the comb electrodes of the surface acoustic wave device W, and the surface acoustic wave device W and the inverter N can constitute a SAW oscillator. A resistor R is connected between the comb electrodes of the surface acoustic wave device W, and capacitors Cb and Cb ′ are connected to the front stage and the rear stage of the surface acoustic wave device W, respectively. Further, capacitors Ca and Ca ′ are connected to the comb electrodes of the surface acoustic wave device W1 through capacitors Cb and Cb ′, respectively.

なお、弾性表面波装置Ｗの前段および後段にコンデンサＣｂ、Ｃｂ´をそれぞれ接続することにより、弾性表面波装置Ｗに直流電圧がかかることを防止することができ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となる。
ここで、弾性表面波装置Ｗは、図１のＩＤＴ電極１４ａ、１４ｂが形成された薄膜圧電体１３にて構成することができる。また、インバータＮ、抵抗ＲおよびコンデンサＣａ、Ｃａ´は、図１の集積回路１２内に搭載することができる。また、コンデンサＣｂは、図１の薄膜圧電体１３を誘電体膜として互いに対向配置されたパッド電極１５ａ、１６ａにて構成することができ、コンデンサＣｂ´は、図１の薄膜圧電体１３を誘電体膜として互いに対向配置されたパッド電極１５ｂ、１６ｂにて構成することができる。このため、弾性表面波装置Ｗに直流電圧がかからないようにするために、コンデンサＣｂ、Ｃｂ´を集積回路１２内に作り込む必要がなくなり、チップ面積の増大を抑制することができる。 In addition, by connecting the capacitors Cb and Cb ′ to the front stage and the rear stage of the surface acoustic wave device W, it is possible to prevent a DC voltage from being applied to the surface acoustic wave device W, and the long-term characteristics of the SAW vibrator It becomes possible to suppress degradation of the.
Here, the surface acoustic wave device W can be configured by the thin film piezoelectric body 13 on which the IDT electrodes 14a and 14b of FIG. 1 are formed. Further, the inverter N, the resistor R, and the capacitors Ca and Ca ′ can be mounted in the integrated circuit 12 of FIG. Further, the capacitor Cb can be composed of pad electrodes 15a and 16a arranged opposite to each other with the thin film piezoelectric body 13 of FIG. The body film may be composed of pad electrodes 15b and 16b arranged to face each other. For this reason, in order to prevent a direct current voltage from being applied to the surface acoustic wave device W, it is not necessary to form the capacitors Cb and Cb ′ in the integrated circuit 12, and an increase in chip area can be suppressed.

図３は、本発明の第２実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す断面図である。
図３において、半導体チップ２１には素子形成領域２２が設けられ、素子形成領域２２にはトランジスタ、抵抗、容量などの素子が形成されている。なお、半導体チップ２１を構成する半導体材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＳｎ、ＰｂＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＮまたはＺｎＳｅなどを用いることができる。また、素子形成領域２２が設けられた半導体チップ２１上には層間絶縁膜２３が形成され、層間絶縁膜２３には、素子形成領域２２に接続された配線層２４が形成されている。また、層間絶縁膜２３上には、配線層２４に接続されたパッド電極２５が形成されている。そして、素子形成領域２２に形成された素子および配線層２４にて、図２のインバータＮ、抵抗ＲおよびコンデンサＣａ、Ｃａ´などを構成することができる。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a surface acoustic wave device according to a second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, an element formation region 22 is provided in the semiconductor chip 21, and elements such as transistors, resistors, and capacitors are formed in the element formation region 22. For example, Si, Ge, SiGe, SiC, SiSn, PbS, GaAs, InP, GaP, GaN, ZnSe, or the like can be used as a semiconductor material constituting the semiconductor chip 21. Further, an interlayer insulating film 23 is formed on the semiconductor chip 21 provided with the element forming region 22, and a wiring layer 24 connected to the element forming region 22 is formed on the interlayer insulating film 23. A pad electrode 25 connected to the wiring layer 24 is formed on the interlayer insulating film 23. 2 and the wiring layer 24, the inverter N, the resistor R, the capacitors Ca and Ca ′, and the like shown in FIG.

そして、層間絶縁膜２３上には、薄膜圧電体層２６が成膜されている。そして、薄膜圧電体層２６上には、薄膜圧電体層２６に弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極２７が形成され、図２の弾性表面波装置Ｗを構成することができる。なお、薄膜圧電体層２６の材質としては、例えば、ＺｎＯなどを用いることができる。また、薄膜圧電体層２６上には、ＩＤＴ電極２７から引き出されたパッド電極２８が形成され、パッド電極２８は、薄膜圧電体２６を介してパッド電極２５と対向するように配置されている。ここで、薄膜圧電体２６を誘電体膜として互いに対向配置されたパッド電極２５、２８にて図２のコンデンサＣｂ、Ｃｂ´を構成することができる。このため、直流遮断用コンデンサを素子形成領域２２内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように素子形成領域２２とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となり、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となる。   A thin film piezoelectric layer 26 is formed on the interlayer insulating film 23. 2 is formed on the thin film piezoelectric layer 26, and the surface acoustic wave device W of FIG. 2 can be configured. In addition, as a material of the thin film piezoelectric layer 26, for example, ZnO can be used. A pad electrode 28 drawn from the IDT electrode 27 is formed on the thin film piezoelectric layer 26, and the pad electrode 28 is disposed so as to face the pad electrode 25 through the thin film piezoelectric body 26. Here, the capacitors Cb and Cb ′ of FIG. 2 can be configured by the pad electrodes 25 and 28 arranged to face each other using the thin film piezoelectric body 26 as a dielectric film. For this reason, it is possible to connect the element forming region 22 and the SAW vibrator so that a direct current voltage is not applied to the SAW vibrator without forming a DC blocking capacitor in the element forming area 22, thereby increasing the chip area. It is possible to suppress long-term deterioration of the characteristics of the SAW vibrator while suppressing the above.

なお、図３に示すように、パッド電極２５上の薄膜圧電体２６の膜厚は、ＩＤＴ電極２７が配置された薄膜圧電体２６の膜厚と異なるようにしてもよい。これにより、薄膜圧電体２６に弾性表面波を正常に伝播させることを可能としつつ、薄膜圧電体２６を誘電体とするキャパシタの容量を調整することが可能となり、ＳＡＷ振動子の動作に影響を及ぼすことなく、ＩＤＴ電極２７から引き出されたパッド電極２８と、素子形成領域２２から引き出されたパッド電極２５とを効率よく容量結合させることができる。   As shown in FIG. 3, the film thickness of the thin film piezoelectric body 26 on the pad electrode 25 may be different from the film thickness of the thin film piezoelectric body 26 on which the IDT electrode 27 is disposed. As a result, it is possible to adjust the capacitance of the capacitor using the thin film piezoelectric body 26 as a dielectric while allowing the surface acoustic wave to propagate normally to the thin film piezoelectric body 26, which affects the operation of the SAW vibrator. Without effect, the pad electrode 28 drawn from the IDT electrode 27 and the pad electrode 25 drawn from the element formation region 22 can be capacitively coupled efficiently.

図４は、本発明の第３実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す断面図である。
図４において、半導体チップ３１には素子形成領域３２が設けられ、素子形成領域３２にはトランジスタ、抵抗、容量などの素子が形成されている。また、素子形成領域３２が設けられた半導体チップ３１上には層間絶縁膜３３が形成され、層間絶縁膜３３には、素子形成領域３２に接続された配線層３４が形成されている。また、層間絶縁膜３３上には、配線層３４に接続されたパッド電極３５が形成されている。そして、素子形成領域３２に形成された素子および配線層３４にて、図２のインバータＮ、抵抗ＲおよびコンデンサＣａ、Ｃａ´などを構成することができる。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a surface acoustic wave device according to a third embodiment of the present invention.
In FIG. 4, an element formation region 32 is provided in the semiconductor chip 31, and elements such as transistors, resistors, and capacitors are formed in the element formation region 32. An interlayer insulating film 33 is formed on the semiconductor chip 31 provided with the element forming region 32, and a wiring layer 34 connected to the element forming region 32 is formed in the interlayer insulating film 33. A pad electrode 35 connected to the wiring layer 34 is formed on the interlayer insulating film 33. 2 and the wiring layer 34, the inverter N, the resistor R, the capacitors Ca and Ca ′, and the like shown in FIG. 2 can be configured.

そして、層間絶縁膜３３上には、保護膜３９が成膜されている。なお、保護膜３９としては、例えば、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜などを用いることができる。そして、保護膜３９上には、薄膜圧電体層３６が成膜されている。そして、薄膜圧電体層３６上には、薄膜圧電体層３６に弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極３７が形成され、図２の弾性表面波装置Ｗを構成することができる。なお、薄膜圧電体層３６の材質としては、例えば、ＺｎＯなどを用いることができる。また、薄膜圧電体層３６上には、ＩＤＴ電極３７から引き出されたパッド電極３８が形成され、パッド電極３８は、保護膜３９および薄膜圧電体３６を介してパッド電極３５と対向するように配置されている。 A protective film 39 is formed on the interlayer insulating film 33. As the protective film 39, for example, a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film or the like can be used. A thin film piezoelectric layer 36 is formed on the protective film 39. An IDT electrode 37 that generates surface acoustic waves in the thin film piezoelectric layer 36 is formed on the thin film piezoelectric layer 36, and the surface acoustic wave device W in FIG. 2 can be configured. In addition, as a material of the thin film piezoelectric layer 36, for example, ZnO can be used. A pad electrode 38 drawn from the IDT electrode 37 is formed on the thin film piezoelectric layer 36, and the pad electrode 38 is disposed so as to face the pad electrode 35 through the protective film 39 and the thin film piezoelectric body 36. Has been.

ここで、保護膜３９および薄膜圧電体３６を誘電体膜として互いに対向配置されたパッド電極３５、３８にて図２のコンデンサＣｂ、Ｃｂ´を構成することができる。なお、コンデンサＣｂ、Ｃｂ´を構成するキャパシタの容量を調整するために、パッド電極３５上の薄膜圧電体３６の膜厚は、ＩＤＴ電極３７が配置された薄膜圧電体３６の膜厚と異なるようにしてもよい。   Here, the capacitors Cb and Cb ′ shown in FIG. 2 can be configured by the pad electrodes 35 and 38 disposed to face each other using the protective film 39 and the thin film piezoelectric body 36 as a dielectric film. In order to adjust the capacitance of the capacitors constituting the capacitors Cb and Cb ′, the film thickness of the thin film piezoelectric body 36 on the pad electrode 35 is different from the film thickness of the thin film piezoelectric body 36 on which the IDT electrode 37 is disposed. It may be.

図５は、本発明の第４実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す断面図である。
図５において、半導体チップ４１には素子形成領域４２が設けられ、素子形成領域４２にはトランジスタ、抵抗、容量などの素子が形成されている。また、素子形成領域４２が設けられた半導体チップ４１上には層間絶縁膜４３が形成され、層間絶縁膜４３には、素子形成領域４２に接続された配線層４４が形成されている。また、層間絶縁膜４３上には、配線層４４に接続されたパッド電極４５が形成されている。そして、素子形成領域４２に形成された素子および配線層４４にて、図２のインバータＮ、抵抗ＲおよびコンデンサＣａ、Ｃａ´などを構成することができる。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a surface acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 5, an element formation region 42 is provided in a semiconductor chip 41, and elements such as transistors, resistors, and capacitors are formed in the element formation region 42. An interlayer insulating film 43 is formed on the semiconductor chip 41 provided with the element forming region 42, and a wiring layer 44 connected to the element forming region 42 is formed in the interlayer insulating film 43. A pad electrode 45 connected to the wiring layer 44 is formed on the interlayer insulating film 43. 2 and the wiring layer 44, the inverter N, the resistor R, the capacitors Ca and Ca ′, and the like shown in FIG. 2 can be configured.

そして、層間絶縁膜４３上には、保護膜４９が成膜されている。なお、保護膜４９としては、例えば、ＳｉＯ2膜、Ｓｉ3Ｎ4膜などを用いることができる。そして、保護膜３９上には、パッド電極４５上を避けるようにして、薄膜圧電体層４６が形成されている。そして、薄膜圧電体層４６上には、薄膜圧電体層４６に弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極４７が形成され、図２の弾性表面波装置Ｗを構成することができる。 A protective film 49 is formed on the interlayer insulating film 43. As the protective film 49, for example, a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film, or the like can be used. A thin film piezoelectric layer 46 is formed on the protective film 39 so as to avoid the pad electrode 45. An IDT electrode 47 for generating surface acoustic waves in the thin film piezoelectric layer 46 is formed on the thin film piezoelectric layer 46, and the surface acoustic wave device W in FIG. 2 can be configured.

なお、薄膜圧電体層４６の材質としては、例えば、ＺｎＯなどを用いることができる。また、薄膜圧電体層４６上には、ＩＤＴ電極４７から引き出されたパッド電極４８が形成されている。そして、パッド電極４８は、薄膜圧電体層４６から露出された保護膜４９上に延伸され、保護膜４９を介してパッド電極４５と対向するように配置されている。ここで、保護膜４９を誘電体膜として互いに対向配置されたパッド電極４５、４８にて図２のコンデンサＣｂ、Ｃｂ´を構成することができ、コンデンサＣｂ、Ｃｂ´を素子形成領域４２内に作り込むことなく、半導体チップ４１上のＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないようにすることができる。   In addition, as a material of the thin film piezoelectric layer 46, for example, ZnO can be used. A pad electrode 48 drawn from the IDT electrode 47 is formed on the thin film piezoelectric layer 46. The pad electrode 48 extends on the protective film 49 exposed from the thin film piezoelectric layer 46 and is disposed so as to face the pad electrode 45 through the protective film 49. Here, the capacitor electrodes Cb and Cb ′ shown in FIG. 2 can be configured by the pad electrodes 45 and 48 arranged opposite to each other using the protective film 49 as a dielectric film. It is possible to prevent a DC voltage from being applied to the SAW vibrator on the semiconductor chip 41 without making it.

図６は、本発明の第５実施形態の弾性表面波装置の一部を切り欠いて示す斜視図である。
図６において、半導体チップ５１には素子形成領域５２が設けられ、素子形成領域５２にはトランジスタ、抵抗、容量などの素子が形成されている。また、素子形成領域５２が設けられた半導体チップ５１上には層間絶縁膜５３が形成され、層間絶縁膜５３には、素子形成領域５２に接続された配線層５４、５５ａ、５５ｂが形成されている。そして、素子形成領域５２に形成された素子および配線層５４、５５ａ、５５ｂにて、図２のインバータＮ、抵抗ＲおよびコンデンサＣａ、Ｃａ´などを構成することができる。 FIG. 6 is a perspective view showing a part of the surface acoustic wave device according to the fifth embodiment of the present invention.
In FIG. 6, an element formation region 52 is provided in the semiconductor chip 51, and elements such as transistors, resistors, and capacitors are formed in the element formation region 52. Further, an interlayer insulating film 53 is formed on the semiconductor chip 51 provided with the element forming region 52, and wiring layers 54, 55 a, 55 b connected to the element forming region 52 are formed in the interlayer insulating film 53. Yes. 2 and the wiring layers 54, 55a, and 55b formed in the element formation region 52 can constitute the inverter N, the resistor R, the capacitors Ca and Ca ′, and the like shown in FIG.

そして、層間絶縁膜５３上には、薄膜圧電体層５６が成膜されている。そして、薄膜圧電体層５６上には、薄膜圧電体層５６に弾性表面波を発生させるＩＤＴ電極５７ａ、５７ｂが形成され、図２の弾性表面波装置Ｗを構成することができる。なお、薄膜圧電体層３６の材質としては、例えば、ＺｎＯなどを用いることができる。ここで、ＩＤＴ電極５７ａ、５７ｂには、弾性表面波の波長に対応して配列された枝状部５８ａ、５８ｂがそれぞれ設けられるとともに、枝状部５８ａ、５８ｂにそれぞれ接続された幹状部５９ａ、５９ｂが設けられている。そして、層間絶縁膜５３上に形成された配線層５５ａ、５５ｂは、薄膜圧電体５６を介して幹状部５９ａ、５９ｂとそれぞれ対向するように配置されている。なお、薄膜圧電体５６を誘電体膜としてそれぞれ対向配置された配線層５５ａ、５５ｂおよび幹状部５９ａ、５９ｂにて図２のコンデンサＣｂ、Ｃｂ´をそれぞれ構成することができる。   A thin film piezoelectric layer 56 is formed on the interlayer insulating film 53. Then, IDT electrodes 57a and 57b for generating surface acoustic waves in the thin film piezoelectric layer 56 are formed on the thin film piezoelectric layer 56, and the surface acoustic wave device W shown in FIG. In addition, as a material of the thin film piezoelectric layer 36, for example, ZnO can be used. Here, the IDT electrodes 57a and 57b are provided with branch portions 58a and 58b arranged corresponding to the wavelength of the surface acoustic wave, respectively, and the trunk portions 59a connected to the branch portions 58a and 58b, respectively. , 59b. The wiring layers 55 a and 55 b formed on the interlayer insulating film 53 are arranged so as to face the trunk portions 59 a and 59 b with the thin film piezoelectric body 56 interposed therebetween. Note that the capacitors Cb and Cb ′ of FIG. 2 can be configured by the wiring layers 55a and 55b and the trunk portions 59a and 59b that are opposed to each other with the thin film piezoelectric body 56 as a dielectric film.

これにより、コンデンサＣｂ、Ｃｂ´を素子形成領域５２内に作り込むことなく、ＳＡＷ振動子に直流電圧がかからないように素子形成領域５２とＳＡＷ振動子とを接続することが可能となるとともに、素子形成領域５２とＳＡＷ振動子とを接続するためのパッド電極を素子形成領域５２およびＩＤＴ電極５７ａ、５７ｂからそれぞれ引き出す必要がなくなる。このため、チップ面積の増大を抑制しつつ、ＳＡＷ振動子の長期的な特性の劣化を抑制することが可能となり、弾性表面波装置の小型化、低価格化および高信頼性化を図ることができる。   This makes it possible to connect the element formation region 52 and the SAW vibrator so that no direct current voltage is applied to the SAW vibrator without forming the capacitors Cb and Cb ′ in the element formation area 52. There is no need to draw out pad electrodes for connecting the formation region 52 and the SAW vibrator from the element formation region 52 and the IDT electrodes 57a and 57b, respectively. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the long-term characteristics of the SAW vibrator while suppressing the increase in the chip area, and the surface acoustic wave device can be downsized, reduced in price and increased in reliability. it can.

本発明の第１実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す平面図。1 is a plan view showing a schematic configuration of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention. 図１の弾性表面波装置の回路構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the circuit structure of the surface acoustic wave apparatus of FIG. 本発明の第２実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the surface acoustic wave apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the surface acoustic wave apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る弾性表面波装置の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the surface acoustic wave apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態の弾性表面波装置の一部を切り欠いて示す斜視図。The perspective view which notches and shows a part of surface acoustic wave apparatus of 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 半導体チップ、１２ 集積回路、１３ 薄膜圧電体、１４ａ、１４ｂ、２７、３７、４７、５７ａ、５７ｂ ＩＤＴ電極、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、２５、２８、３５、３８、４５、４８ パッド電極、Ｗ 弾性表面波装置、Ｒ 抵抗、Ｃａ、Ｃａ´、Ｃｂ、Ｃｂ´ コンデンサ、Ｎ インバータ、２１、３１、４１、５１ 半導体基板、２２、３２、４２、５２ 素子形成領域、２３、３３、４３、５３ 層間絶縁膜、２４、３４、４４、５４、５５ａ、５５ｂ 配線層、２６、３６、４６、５６ ＺｎＯ層、３９ 保護膜、５８ａ、５８ｂ 枝状部、５９ａ、５９ｂ 幹状部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Semiconductor chip, 12 Integrated circuit, 13 Thin film piezoelectric material, 14a, 14b, 27, 37, 47, 57a, 57b IDT electrode, 15a, 15b, 16a, 16b, 25, 28, 35, 38, 45, 48 Pad electrode , W surface acoustic wave device, R resistance, Ca, Ca ′, Cb, Cb ′ capacitor, N inverter, 21, 31, 41, 51 semiconductor substrate, 22, 32, 42, 52 element formation region, 23, 33, 43 53 Interlayer insulation film 24, 34, 44, 54, 55a, 55b Wiring layer, 26, 36, 46, 56 ZnO layer, 39 Protective film, 58a, 58b Branched portion, 59a, 59b Trunk portion

Claims (6)

半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
前記半導体チップに形成された集積回路とを備え、
前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と前記集積回路から引き出されたパッド電極とが容量結合されていることを特徴とする弾性表面波装置。 A thin film piezoelectric body laminated on a semiconductor chip;
An IDT electrode for exciting a surface acoustic wave in the thin film piezoelectric body;
An integrated circuit formed on the semiconductor chip,
A surface acoustic wave device characterized in that a pad electrode drawn from the IDT electrode and a pad electrode drawn from the integrated circuit are capacitively coupled via the thin film piezoelectric body. 半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
前記半導体チップに形成された集積回路と、
前記集積回路上に形成された保護膜とを備え、
前記保護膜および前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と、前記集積回路から引き出されたパッド電極とが容量結合されていることを特徴とする弾性表面波装置。 A thin film piezoelectric body laminated on a semiconductor chip;
An IDT electrode for exciting a surface acoustic wave in the thin film piezoelectric body;
An integrated circuit formed on the semiconductor chip;
A protective film formed on the integrated circuit,
A surface acoustic wave device characterized in that a pad electrode drawn from the IDT electrode via the protective film and the thin film piezoelectric body and a pad electrode drawn from the integrated circuit are capacitively coupled. 前記パッド電極が配置された薄膜圧電体は前記ＩＤＴ電極が配置された薄膜圧電体と厚みが異なることを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波装置。   3. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the thickness of the thin film piezoelectric body on which the pad electrode is disposed is different from that of the thin film piezoelectric body on which the IDT electrode is disposed. 半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
前記半導体チップに形成された集積回路とを備え、
前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極の幹状部と前記集積回路の配線層とが容量結合されていることを特徴とする弾性表面波装置。 A thin film piezoelectric body laminated on a semiconductor chip;
An IDT electrode for exciting a surface acoustic wave in the thin film piezoelectric body;
An integrated circuit formed on the semiconductor chip,
A surface acoustic wave device, wherein a trunk portion of the IDT electrode and a wiring layer of the integrated circuit are capacitively coupled via the thin film piezoelectric body. 半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
前記半導体チップに形成された集積回路と、
前記集積回路上に形成された保護膜とを備え、
前記保護膜および前記薄膜圧電体を介して前記ＩＤＴ電極の幹状部と、前記集積回路の配線層とが容量結合されていることを特徴とする弾性表面波装置。 A thin film piezoelectric body laminated on a semiconductor chip;
An IDT electrode for exciting a surface acoustic wave in the thin film piezoelectric body;
An integrated circuit formed on the semiconductor chip;
A protective film formed on the integrated circuit,
A surface acoustic wave device, wherein a trunk portion of the IDT electrode and a wiring layer of the integrated circuit are capacitively coupled via the protective film and the thin film piezoelectric body. 半導体チップ上に積層された薄膜圧電体と、
前記薄膜圧電体に弾性表面波を励振するＩＤＴ電極と、
前記半導体チップに形成された集積回路と、
前記集積回路上に形成された保護膜とを備え、
前記保護膜を介して前記ＩＤＴ電極から引き出されたパッド電極と、前記集積回路から引き出されたパッド電極とが容量結合されていることを特徴とする弾性表面波装置。 A thin film piezoelectric body laminated on a semiconductor chip;
An IDT electrode for exciting a surface acoustic wave in the thin film piezoelectric body;
An integrated circuit formed on the semiconductor chip;
A protective film formed on the integrated circuit,
A surface acoustic wave device, wherein a pad electrode drawn out from the IDT electrode through the protective film and a pad electrode drawn out from the integrated circuit are capacitively coupled.
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