JP2008205201A - 半導体集積回路、およびこの半導体集積回路を用いた無線受信機、無線送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の機能ブロックを有する半導体集積回路において、各機能ブロックの入出力特性を測定できる半導体集積回路を提供する。
【解決手段】
絶縁膜を介して対向する第１の金属膜３０と第２の金属膜４０とで形成された容量素子１００と、第１の金属膜３０と第２の金属膜４０のうちの一方と出力端が接続され、シリコン基板１１０に形成された第１の回路（増幅器１０）と、第１の金属膜３０と第２の金属膜４０のうちの他方と入力端が接続され、シリコン基板１１０に形成された第２の回路（周波数変換器２０）とを備えた半導体集積回路において、第２の金属膜４０を、シリコン基板１１０上に形成される複数の金属層の中で最も離れた金属層に形成した。このような構成をとることにより、複数の機能ブロックを有する半導体集積回路において、一部の機能ブロックの入出力特性を測定することが可能となった。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体集積回路、およびこの半導体集積回路を用いた無線受信機、無線送信機に関するものである。

回路素子や配線などが集積された半導体集積回路は広く使用されている。半導体集積回路では、集積された回路素子や配線などに対してプロービングを行うことは困難であった。そのため、半導体集積回路の一部の入出力特性の測定には、測定評価用回路であるＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）の設計および作製が必要であった。

例えば、容量素子で接続された低雑音増幅器と周波数変換器の２つの機能ブロックからなる無線受信用の半導体集積回路がある（例えば、非特許文献１参照。）。

非特許文献１に記載された半導体集積回路では、低雑音増幅器と周波数変換器からなる半導体集積回路全体の入出力特性は測定できたが、低雑音増幅器あるいは周波数変換器の個別の機能ブロックの入出力特性を測定できなかった。
Ｈｅｎｒｉｋ Ｓｊｏｌａｎｄ， Ａｌｉ Ｋａｒｉｍｉ−Ｓａｎｊａａｎｉ ａｎｄ Ａｓａｄ Ａ． Ａｂｉｄｉ， "Ａ Ｍｅｒｇｅｄ ＣＭＯＳ ＬＮＡ ａｎｄ Ｍｉｘｅｒ ｆｏｒ ａ ＷＣＤＭＡ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ， ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ ＣＩＲＣＵＩＴＳ"，ＶＯＬ．３８，ＮＯ．６，ｐｐ．１０４５−１０５０，ＪＵＮＥ ２００３

上述の非特許文献１の方法では、１つの無線受信用の半導体集積回路が、容量素子により接続された低雑音増幅器と周波数変換器の２つの機能ブロックを有する。そのため、無線受信用半導体集積回路全体の入出力特性は測定できるが、低雑音増幅器あるいは周波数変換器の個別の機能ブロックの入出力特性を測定できない問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、複数の機能ブロックを有する半導体集積回路において、一部の機能ブロックの入出力特性を測定できる半導体集積回路、およびこの半導体集積回路を用いた無線受信機、無線送信機を提供することを目的とする。

本発明の第１の発明である半導体集積回路は、絶縁膜を形成する絶縁体を介して対向する第１の金属膜と第２の金属膜とで形成され、半導体基板上に形成された容量素子と、前記第１の金属膜と入力端が接続され、前記半導体基板上に形成された第１の回路と、前記第２の金属膜と出力端が接続され、前記半導体基板上に形成された第２の回路とを備え、前記第２の金属膜が前記半導体基板上に形成される複数の金属層のうち、前記半導体基板から最も離れた金属層に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、複数の機能ブロックを有する半導体集積回路において、一部の機能ブロックの入出力特性を測定できる半導体集積回路、およびこの半導体集積回路を用いた無線受信機、無線送信機を提供することができる。

以下、本発明における実施の形態について、図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体集積回路５００のブロック図である。第１の実施形態の半導体集積回路５００は、第１の回路としての増幅器１０と、第２の回路としての周波数変換器２０と、増幅器１０と周波数変換器２０とを接続する容量素子１００とを備えている。増幅器１０と周波数変換器２０は、それぞれ１つの機能ブロックである。

ここで、容量素子１００は絶縁膜１３０を形成する絶縁体を介して対向する第１の金属膜３０と第２の金属膜４０を有しており、第１の金属膜３０は増幅器１０の出力端１２と接続され、第２の金属膜４０は周波数変換器２０の入力端２１と接続される。なお、増幅器１０の入力端１１および周波数変換器２０の出力端２２は、半導体集積回路５００の外部端子と接続されている。

半導体集積回路５００において、第１の回路または第２の回路は、増幅器や周波数変換器、フィルタ、受動回路などのどのような機能ブロックであっても同様の構成をとることができる。

図２は、半導体集積回路５００の断面図である。半導体集積回路５００の増幅器１０は、ｎドープ領域およびｐドープ領域を有するシリコン基板１１０を有する。増幅器１０はさらに、シリコン基板１１０上の金属層に作製された金属膜１２１ａと、金属膜１２１ａ間を接続する金属線１２２ａとを有する配線１２０ａを有する。増幅器１０はさらに、金属膜１２１ａ間を絶縁する絶縁膜１３０ａ〜１３０ｅとを有する。

また、半導体集積回路５００の周波数変換器２０は、上記シリコン基板１１０上の金属層に作製された金属膜１２１ｂと、金属膜１２１ｂ間を接続する金属線１２２ｂとを有する配線１２０ｂを有する。周波数変換器２０はさらに、金属膜１２１ｂ間を絶縁する絶縁膜１３０ａ〜１３０ｅを有する。

また、半導体集積回路５００の容量素子１００は、前記シリコン基板１１０上に形成される絶縁膜（４層）１３０ｄと絶縁膜（５層）１３０ｅとに跨って作製される。すなわち、パッシベーション膜１４０に面する前記第２の金属膜４０と絶縁膜１３０ｅを介して対向する前記第１の金属膜３０とで構成される。第１の金属膜３０が増幅器１０の出力端１２と接続され、第２の金属膜４０が周波数変換器２０の入力端２１と接続される。

ここで、金属層とは、シリコン基板１１０表面と平行であり、金属膜１２１の一方の面と他方の面との間の領域とする。

また、金属層のシリコン基板１１０と離れた側の面を分割面として、シリコン基板１１０表面に１番近い分割面までの領域に１層目の絶縁膜１３０ａが作製される。さらに、シリコン基板１１０表面に１番近い分割面と２番目に近い分割面とで挟まれる領域に２層目の絶縁膜１３０ｂが作製される。以下、同様に３層目の絶縁膜１３０ｃ、４層目の絶縁膜１３０ｄ、５層目の絶縁膜１３０ｅ、が作製される。なお、シリコン基板１１０表面から一番離れたパッシベーション膜１４０が第６層目である。

ここで、第２の金属膜４０は、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製される。また、例えば、配線１２０などを形成する金属は銅、１層目〜５層目の絶縁膜１３０ａ〜１３０ｅは二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、パッシベーション膜１４０はシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を用いて作製される。なお、配線１２０などを形成する金属はアルミニウム（Ａｌ）であっても良い。

図３は、半導体集積回路５００の作成プロセスを示す。図３（ａ）〜（ｆ）は、図２と同じ断面図を製造工程順に示している。

図３（ａ）は、シリコン基板１１０上に回路素子、配線１２０などが積層構造に作製され、４層目の絶縁膜１３０が堆積された時点の状態を示したものである。この時点では、容量素子１００は作製されていない。

図３（ｂ）は、通常のフォトリソグラフィプロセスにより、４層目の絶縁膜１３０にパターンが作製された時点の状態を示す。このパターンは、フォトレジストのパターニング工程およびドライエッチング工程により作製される。

図３（ｃ）は、作製されたパターンおよび４層目の絶縁膜１３０上にめっき工程により金属（Ｃｕ）９０が堆積された時点の状態を示す。図３（ｃ）に示すように、パターン内部にまで金属（Ｃｕ）９０が堆積される。

図３（ｄ）は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により、パターン内部に堆積された金属（Ｃｕ）９０以外が除去された時点の状態を示す。４層目の絶縁膜１３０と金属（Ｃｕ）９０とが同じ高さに作製される。これにより、容量素子１００の第１の金属膜３０と、第２の金属膜４０の一部が作製される。

図３（ｅ）は、４層目の絶縁膜１３０ｄの上に５層目の絶縁膜１３０ｅが堆積された時点の状態を示す。

図３（ｆ）は、５層目の絶縁膜１３０ｅにパターンが作製され、めっき工程により金属（Ｃｕ）９０が堆積され、パターン内部に堆積された金属（Ｃｕ）９０以外の金属（Ｃｕ）９０が除去された時点の状態を示す。これは、図３（ｂ）〜図３（ｄ）までのプロセスと同様である。これにより、容量素子１００の第２の金属膜４０の残りの一部が作製され、図３（ｄ）の第２の金属膜４０の一部と接続されて、第２の金属膜４０が作製される。

以上により、第１の金属膜３０と第２の金属膜４０を有する容量素子１００を得ることができる。なお、上記製造工程は、図２に示す構造が作製できるものであれば、その製法、材質は問わない。

図４は、半導体集積回路５００が備える周波数変換器２０の入出力特性の測定方法を示す。周波数変換器２０の入出力特性は、半導体集積回路５００を作製した後、封止剤によるパッケージングを行う前に、測定する。ここで、容量素子１００が有する第２の金属膜４０は、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製されているため、パッシベーション膜１４０をエッチングすることによりプロービングが可能となる。第２の金属膜４０は周波数変換器２０の入力端２１と接続されており、周波数変換器２０の出力端２２は半導体集積回路５００の外部端子と接続されている。よって、半導体集積回路５００の外部端子（周波数変換器２０の出力端２２）に接続した測定装置３００のプローブ３１０を容量素子１００の第２の金属膜４０上に当接し、高周波信号（電圧、電流など）を入力することにより、周波数変換器２０の入出力特性を測定することができる。

半導体集積回路５００が備える増幅器１０の入出力特性の測定方法についても、ほぼ同様である。第２の金属膜４０は、絶縁膜１３０を介して第１の金属膜３０、即ち増幅器１０の出力端１２と接続されている。また、増幅器１０の入力端１１は半導体集積回路５００の外部端子と接続されている。そこで、半導体集積回路５００の外部端子（増幅器１０の入力端１１）に接続した測定装置３００のプローブ３１０を容量素子１００の第２の金属膜４０上に当接し、高周波信号（電圧、電流など）を入力することにより、増幅器１０と容量素子１００が直列接続された回路の入出力特性を測定することができる。

以上のような構成をとることにより、増幅器１０と周波数変換器２０の２つの機能ブロックを有する半導体集積回路５００において、増幅器１０あるいは周波数変換器２０の機能ブロック単体の入出力特性を取得することができる。これは、半導体集積回路５００の効率的な故障解析を実現する。さらに、ＴＥＧ専用のフォトリソグラフィ用のマスクも不要となり、コストを抑えることができる。

なお、容量素子１００は、ＭＯＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｍｅｔａｌ）キャパシタの構成としてもよい。図５に、ＭＯＭキャパシタの構成図を示す。ＭＯＭキャパシタを構成する第１の金属膜３０および第２の金属膜４０が、櫛形かつ多層に作製される。図５では、第１の金属膜３０を白色、第２の金属膜４０を灰色で示す。図６はＭＯＭキャパシタの断面図（図５の平面Ａ）を示す。第１の金属膜３０の櫛歯は、その層において第２の金属膜４０の櫛歯と櫛歯の間に、接触しないよう入り込んでいる。その層の第１の金属膜３０の歯とその層に隣り合う層の第２の金属膜４０の歯は、層に垂直な方向において重なる位置にある。第１の金属膜３０の複数の櫛歯の根元を繋ぐ部分も、その層に隣り合う層の第２の金属膜４０の複数の櫛歯の根元を繋ぐ部分に、層に垂直な方向において重なる位置にある。第１の金属膜３０と第２の金属膜４０が互い違いとなっている。

ＭＯＭキャパシタの構成では、第１の金属膜３０と第２の金属膜４０とが１つの層に入り組んで配置されていて両者の間隔が狭く、かつそれらの櫛歯の幅も狭い。そのため、プロービングの際に、プローブ３１０と第１の金属膜３０あるいは第２の金属膜４０との接触面積が小さくなり接触抵抗が増大する、あるいは、プロービングの操作性が悪化するといった問題が生じる。これらの問題を解決するために例えば、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製される櫛型状の第１の金属膜３０及び第２の金属膜４０の一部を、例えば図７のように、櫛歯よりも幅が広い平面形状としてもよい。

また、第１の金属膜３０および第２の金属膜４０が、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製されているため、増幅器１０と周波数変換器２０という２つの機能ブロックを有する半導体集積回路５００において、増幅器１０という機能ブロック単体および周波数変換器２０という機能ブロック単体の入出力特性を取得することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、半導体集積回路５００を作製した後、半導体集積回路５００の一部の機能ブロックの入出力特性を測定する前に、第２の金属膜４０に堆積しているパッシベーション膜１４０をエッチングするものとして説明した。

それに対してここでは、第２の実施形態として、半導体集積回路５１０を作製する工程において、パッシベーション膜１４０を堆積させた後、第２の金属膜４０上のパッシベーション膜１４０をエッチングする工程を行う形態について説明する。

図８は、第２の実施形態に係る半導体集積回路５１０の断面図を示す。この第２の実施形態に係る半導体集積回路５１０と前記第１の実施形態の半導体集積回路５００の同一部分は、同一符号を付してその説明は省略する。

この第２の実施形態に係る半導体集積回路５１０では、第２の金属膜４０上パッシベーション膜１４０に開口部１５５が作製される点が第２の実施形態と異なっている。

以上のような構成をとることにより、増幅器１０と周波数変換器２０という２つの機能ブロックを有する半導体集積回路５１０において、周波数変換器２０という機能ブロック単体の入出力特性を測定する際に、前処理であるパッシベーション膜１４０のエッチング工程を省略することができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体集積回路５００の一部の機能ブロックの入出力特性を測定する際に、正確な入出力特性を取得する上で、第２の金属膜４０に近接して対向する第１の金属膜３０の影響を排除することが望ましい。

図９は、第３の実施形態に係る半導体集積回路５２０のブロック図を示す。この第３の実施形態に係る半導体集積回路５２０と前記第１の実施形態の半導体集積回路５００の同一部分は、同一符号を付してその説明は省略する。

この第３の実施形態に係る半導体集積回路５００では、第１の金属膜３０を接地するか否かを切り替えるスイッチ５０が設けられている。そのため、第２の金属膜４０と周波数変換器２０との間の入出力特性を測定する際に、第１の金属膜３０を接地することが可能となる点が、第１の実施形態と異なっている。

第１の金属膜３０を接地するか否かを切り替えるスイッチ５０の構成例を以下に示す。
図１０に、ＮＭＯＳ ＦＥＴにより構成されるスイッチ５１を示す。スイッチ駆動電圧（Ｖ_ＳＷ）がＯＮ（例えば、＋５Ｖ）であるとき、ＮＭＯＳ ＦＥＴのソースとドレイン間が導通し、第１の金属膜３０が接地される。一方、ＮＭＯＳ ＦＥＴのスイッチ駆動電圧（Ｖ_ＳＷ）がＯＦＦ（例えば、０Ｖ）であるとき、ソースとドレイン間が絶縁され、第１の金属膜３０は接地されない。

図１１に、ＮＭＯＳ ＦＥＴとＰＭＯＳ ＦＥＴを並列に接続（一方のゲートにはインバータを接続）して構成されるスイッチ５２を示す。スイッチ駆動電圧（Ｖ_ＳＷ）がＯＮ（例えば、＋５Ｖ）であるとき、ＮＭＯＳ ＦＥＴのゲート電圧はＯＮ（例えば、＋５Ｖ）、ＰＭＯＳ ＦＥＴのゲート電圧はＯＮ（例えば、０Ｖ）となり、ＮＭＯＳ ＦＥＴおよびＰＭＯＳ ＦＥＴのソースとドレイン間が導通し、第１の金属膜３０が接地される。

一方、スイッチ駆動電圧（Ｖ_ＳＷ）がＯＮ（例えば、０Ｖ）であるとき、ＮＭＯＳ ＦＥＴのゲート電圧はＯＦＦ（例えば、０Ｖ）、ＰＭＯＳ ＦＥＴのゲート電圧はＯＦＦ（例えば、＋５Ｖ）となり、ＮＭＯＳ ＦＥＴおよびＰＭＯＳ ＦＥＴのソースとドレイン間が絶縁され、第１の金属膜３０が接地されない。

なお、スイッチ５０の一端は、第１の金属膜３０に直接接続されていても良く、増幅器１０の出力に接続されていても良い。また、スイッチ５０の他端は、半導体集積回路５００において、他の回路（他の機能ブロック）と共有する接地ラインに接続されていても良く、第１の金属膜３０を接地するための専用の接地ラインと接続されていても良い。ここで、スイッチ５０の接続方法については、第１の金属膜３０を接地するか否かを切り替えることができるような適切な方法をとることができる。

以上のような構成をとることにより、増幅器１０と周波数変換器２０の２つの機能ブロックを有する半導体集積回路５２０において、周波数変換器２０の機能ブロック単体（第２の金属膜４０と周波数変換器２０の出力端２２との間）の入出力特性を測定する際に、第１の金属膜３０を接地することにより、他の機能ブロックである増幅器１０の影響を軽減することができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体集積回路５００の一部の機能ブロックの入出力特性を測定する際に、正確な高周波特性を取得する上で、プロービングを行うポイントと近接する場所に接地されているポイントがあり、プロービングポイント周囲の配線、金属膜などの影響を排除でき、かつ、プローバ、ケーブルを接地できることが望ましい。このためには、例えば、第２の金属膜４０と同じ層に、第２の金属膜４０と隣り合う接地金属膜があり、ＳＧ（Ｓｉｇｎａｌ−Ｇｒｏｕｎｄ）プローブ３２０、あるいはＧＳＧ（Ｇｒｏｕｎｄ−Ｓｉｇｎａｌ−Ｇｒｏｕｎｄ）プローブを用いて測定を行うことが望ましい。

図１２は、第４の実施形態に係る半導体集積回路５３０のブロック図を示す。また、図１３には、第４の実施形態に係る半導体集積回路５３０の図１２のｂ−ｂ’線に沿った断面図を示す。この第４の実施形態に係る半導体集積回路５３０と前記第１の実施形態の半導体集積回路５００の同一部分は、同一符号を付してその説明は省略する。

この第４の実施形態に係る半導体集積回路５３０では、第２の金属膜４０と同じ金属層に第２の金属膜４０と隣り合う接地金属膜６０が設けられる点が、第１の実施形態と異なっている。

ＳＧプローブ３２０は、近接した２つの端子を有し、一方の端子を接地し、他方の端子をＤＵＴの一端に接続して、高周波特性を計測するものである。図１４に、第４の実施形態に係る半導体集積回路５３０が備える周波数変換器２０の入出力特性を、ＳＧプローブ３２０を用いて、測定する方法を示す。

周波数変換器２０の入出力特性は、半導体集積回路５００を作製した後、封止剤によるパッケージングを行う前に、測定する。ここで、容量素子１００が有する第２の金属膜４０は、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製されているため、パッシベーション膜１４０をエッチングすることによりプロービングが可能となる。第２の金属膜４０は周波数変換器２０の入力端２１と接続されており、周波数変換器２０の出力端２２は半導体集積回路５００の外部端子と接続されている。よって、半導体集積回路５００の外部端子（周波数変換器２０の出力端２２）に接続した測定装置３００のＳＧプローブ３２０のＳｉｇｎａｌ側の端子を第２の金属膜４０に当接し、Ｇｒｏｕｎｄ側の端子を接地金属膜６０に当接し、高周波信号（電圧、電流など）を入力することにより、周波数変換器２０の入出力特性を測定することができる。

そこで、第２の金属膜４０と接地金属膜６０は、ＳＧプローブの２つの端子をそれぞれ当接できる構成であれば良い。さらに、ＳＧプローブと金属膜との接触抵抗を小さくし、プロービングの操作性を向上させるために、隣り合う接地金属膜６０の中心と第２の金属膜４０の中心との間の距離を使用するＳＧプローブの２つの端子間の距離（現状では、１００μｍ〜１０００μｍ程度）とを同一にし、ＳＧプローブが接触する接地金属膜６０の表面および第２の金属膜４０の表面とのシリコン基板１１０からの距離が等しくなるように構成する。

以上のような構成をとることにより、増幅器１０と周波数変換器２０の２つの機能ブロックを有する半導体集積回路５３０において、周波数変換器２０の機能ブロック単体の高周波特性を測定する際に、ＳＧプローブ、あるいはＧＳＧプローブを用いることができるため正確な測定を行うことができる。

（第５の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体集積回路５００の性能評価、故障解析を行う上で、増幅器１０と容量素子１００とが直列接続された回路の入出力特性のみならず、増幅器１０についても、周波数変換器２０と同様に、機能ブロック単体のみの入出力特性を測定できることが望ましい。

図１５は、第５の実施形態に係る半導体集積回路５４０のブロック図を示す。この第５の実施形態に係る半導体集積回路５４０では、増幅器１０、周波数変換器２０、第１の容量素子１００、および第２の容量素子２００を備える。増幅器１０と周波数変換器２０等の構成は、前記第１の実施形態と同じであるので、同一符号を付してその説明は省略する。

そして、第１の容量素子１００の第１の金属膜３０と第２の容量素子２００の第４の金属膜８０とが周波数変換器２０の入力端２１と接続され、第１の容量素子１００の第２の金属膜４０と第２の容量素子２００の第３の金属膜７０とが増幅器１０の出力端１２と接続されている。第１の容量素子１００は、シリコン基板上に形成される複数の層の中で最も離れた層であるパッシベーション膜に面する第２の金属膜４０と絶縁膜を介して対向する第１の金属膜３０とを備える。また第２の容量素子２００は、シリコン基板上に形成される複数の層の中で最も離れた層であるパッシベーション膜に面する第４の金属膜８０と絶縁膜を介して対向する第３の金属膜７０とを備える。

つまり、この第５の実施形態に係る半導体集積回路５４０では、第３の金属膜７０が増幅器１０の出力端１２と接続され、第４の金属膜８０が周波数変換器２０の入力端２１と接続され、パッシベーション膜に面する第４の金属膜８０と絶縁膜を介して対向する第３の金属膜７０とで形成された第２の容量素子２００が設けられる点が、第１の実施形態と異なっている。

以上のような構成をとることにより、増幅器１０と周波数変換器２０との２つの機能ブロックを有する半導体集積回路５４０において、第１の容量素子１００のみが設けられた場合では、２つの機能ブロックのうち一方の機能ブロックは、第１の容量素子１００が直列接続されたときの入出力特性しか測定することができなかったが、第１の容量素子１００および第２の容量素子２００が設けられることにより、２つの機能ブロックの双方について、機能ブロック単体のみの入出力特性を測定することができる。

（第６の実施形態）
図１６は、本発明に係る半導体集積回路４００を無線受信機に搭載した第６の実施形態のブロック図を示す。

第６の実施形態に係る無線受信機３７０は、アンテナ３５０から受信した無線信号を増幅する高周波増幅器４１０と、高周波増幅器４１０の出力信号の周波数を変換する周波数変換器４２０と、周波数変換器４２０の出力信号からノイズ成分を除去する特定の周波数成分を抽出するフィルタ４３０と、フィルタ４３０の出力信号を増幅する低周波増幅器４４０とを有する半導体集積回路４００を備えている。

そして半導体集積回路４００の、高周波増幅器４１０と周波数変換器４２０との間には容量素子１００Ａが接続され、周波数変換器４２０とフィルタ４３０との間には容量素子１００Ｂが接続され、フィルタ４３０と低周波増幅器４４０との間には容量素子１００Ｃが接続されている。

容量素子１００Ａは、絶縁膜１３０（第２図参照）を介して対向する第１の金属膜３０Ａと第２の金属４０Ａとで構成される。容量素子１００Ｂは、絶縁膜１３０を介して対向する第３の金属膜３０Ｂと第４の金属４０Ｂとで構成される。容量素子１００Ｃは、絶縁膜１３０を介して対向する第５の金属膜３０Ｃと第６の金属４０Ｃとで構成される。

なお、第２の金属膜４０Ａ、第４の金属膜４０Ｂ、および第６の金属膜４０Ｃは、第１の実施形態の第２の金属膜４０と同様、シリコン基板１１０（第２図参照）上に形成される複数の金属層のうち、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製される。

また、高周波増幅器４１０の入力端４１１はアンテナ３５０と接続され、高周波増幅器４１０の出力端４１２は第１の金属膜３０Ａが接続される。周波数変換器４２０の入力端４２１は第２の金属膜４０Ａと接続され、周波数変換器４２０の出力端４１２は第３の金属膜３０Ｂと接続される。フィルタ４３０の入力端４３１は第４の金属膜４０Ｂと接続され、フィルタ４３０の出力端４３２は第５の金属膜３０Ｃと接続される。低周波増幅器４４０の入力端４４１は第６の金属膜４０Ｃと接続され、低周波増幅器４４０の出力端４４２は半導体集積回路４００の外部端子と接続される。

なお、容量素子１００Ａ〜１００Ｃは、例えば上述した実施形態のいずれかを選択して構成することができる。

以上のような構成をとることにより、無線受信機３７０に内蔵される、高周波増幅器４１０、周波数変換器４２０、フィルタ４３０および低周波増幅器４４０の４つの機能ブロックを有する半導体集積回路４００において、各機能ブロックの入出力特性の測定、および、効率的な故障解析が実現できる。

（第７の実施形態）
図１７は、本発明に係る半導体集積回路４５０を無線送信機に搭載した第７の実施形態のブロック図を示す。

第７の実施形態に係る無線送信機３８０は、送信する情報を搬送波に付加する変調器４６０と、変調器４６０の出力信号の周波数を変換する周波数変換器４７０と、周波数変換器４７０の出力信号の電力を増幅する電力増幅器４８０とを有する半導体集積回路４５０を備えている。

そして半導体集積回路４５０の、変調器４６０と周波数変換器４７０との間には容量素子１００Ｄが接続され、周波数変換器４７０と電力増幅器４８０との間には容量素子１００Ｅが接続されている。

容量素子１００Ｄは、絶縁膜１３０（第２図参照）を介して対向する第１の金属膜３０Ｄと第２の金属４０Ｄとで構成される。容量素子１００Ｅは、絶縁膜１３０を介して対向する第３の金属膜３０Ｅと第４の金属４０Ｅで構成される。

なお、第２の金属膜４０Ｄ、および第４の金属膜４０Ｅは、第１の実施形態の第２の金属膜４０と同様、シリコン基板１１０（第２図参照）上に形成される複数の金属層のうち、シリコン基板１１０から最も離れた金属層に作製される。

また、変調器４６０の入力端４６１は半導体集積回路４５０の外部端子と接続され、変調器４６０の出力端４６２は第１の金属膜３０Ｄが接続される。周波数変換器４７０の入力端４７１は第２の金属膜４０Ｄと接続され、周波数変換器４７０の出力端４７２は第３の金属膜３０Ｅと接続される。電力増幅器４８０の入力端４８１は第４の金属膜４０Ｅと接続され、電力増幅器４８０の出力端４８２はアンテナ３６０と接続される。

なお、容量素子１００Ｄ、１００Ｅは、例えば上述した実施形態のいずれかを選択して構成することができる。

以上のような構成をとることにより、無線送信機３８０に内蔵される、変調器４６０、周波数変換器４７０、および電力増幅器４８０の３つの機能ブロックを有する半導体集積回路４５０において、各機能ブロックの入出力特性の測定、および、効率的な故障解析を実現できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態に係る半導体集積回路のブロック図。 第１の実施形態に係る半導体集積回路の断面図。 第１の実施形態に係る半導体集積回路の作製プロセスを示す図。 第１の実施形態に係る半導体集積回路の入出力特性の測定方法を示す図。 第１の実施形態に係る半導体集積回路のＭＯＭキャパシタの構造を示す図。 第１の実施形態に係る半導体集積回路のＭＯＭキャパシタの断面図。 第１の実施形態に係る半導体集積回路のＭＯＭキャパシタの構造を示す図。 第２の実施形態に係る半導体集積回路の断面図。 第３の実施形態に係る半導体集積回路のブロック図。 第３の実施形態に係る半導体集積回路（ＮＭＯＳによるスイッチを備える）のブロック図。 第３の実施形態に係る半導体集積回路（ＮＭＯＳとＰＭＯＳによるスイッチを備える）のブロック図。 第４の実施形態に係る半導体集積回路のブロック図。 第４の実施形態に係る半導体集積回路の断面図。 第４の実施形態に係る半導体集積回路の入出力特性の測定方法を示す図。 第５の実施形態に係る半導体集積回路のブロック図。 第６の実施形態に係る無線受信機のブロック図。 第７の実施形態に係る無線送信機のブロック図。

符号の説明

１０ 増幅器
２０、４２０、４７０ 周波数変換器
１１、２１、４１１、４２１、４３１、４４１、４６１、４７１、４８１ 入力端
１２、２２、４１２、４２２、４３２、４４２、４６２、４７２、４８２ 出力端
３０ 第１の金属膜
４０ 第２の金属膜
５０ スイッチ
５１ ＮＭＯＳによるスイッチ
５２ ＮＭＯＳとＰＭＯＳによるスイッチ
６０ 接地金属膜
７０ 第３の金属膜
８０ 第４の金属膜
９０ 金属（Ｃｕ）
１００ 容量素子（第１の容量素子）
１１０ シリコン基板
１２０ 配線
１２１ 金属膜
１２２ 金属線
１３０ 絶縁膜
１４０ パッシベーション膜
２００ 第２の容量素子
３００ 測定装置
３１０ プローブ
３２０ ＳＧプローブ
３５０、３６０ アンテナ
３７０ 無線受信機
３８０ 無線送信機
４１０ 高周波増幅器
４３０ フィルタ
４４０ 低周波増幅器
４６０ 変調器
４８０ 電力増幅器
４００、４５０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５４０ 半導体集積回路

Claims (7)

1. 絶縁体を介して対向する第１の金属膜と第２の金属膜とで形成された容量素子と、
   複数の金属層および絶縁層が堆積された半導体基板と、
   前記第１の金属膜とその入力端が接続され、前記半導体基板上に形成された第１の回路と、
   前記第２の金属膜とその出力端が接続され、前記半導体基板上に形成された第２の回路とを備え、
   前記複数の金属層のうち前記半導体基板から最も離れた金属層に、前記第２の金属膜が形成されることを特徴とする半導体集積回路。
2. 前記第２の金属膜を覆う膜の少なくとも一部が開口されていることを特徴とする請求項１記載の半導体集積回路。
3. 前記第１の金属膜を接地するか否かを切り替えるためのスイッチが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項２いずれか１項に記載の半導体集積回路。
4. 前記第２の金属膜と同じ金属層に、前記第２の金属膜と隣り合う接地金属膜をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の半導体集積回路。
5. 絶縁体を介して対向する第１の金属膜と第２の金属膜とで形成された第１の容量素子と、
   前記絶縁体を介して対向する第３の金属膜と第４の金属膜とで形成された第２の容量素子と、
   複数の金属層および絶縁層が堆積された半導体基板と、
   前記第１の金属膜と前記第４の金属膜にその出力端が接続され、半導体基板上に形成された第１の回路と、
   前記第２の金属膜と前記第３の金属膜にその入力端が接続され、前記半導体基板上に形成された第２の回路とを備え、
   前記第２の金属膜と前記第４の金属膜とが、前記半導体基板上から最も離れた金属層に形成されていることを特徴とする半導体集積回路。
6. 前記第１の回路がアンテナから受信した高周波信号を増幅する高周波増幅器であって、前記第２の回路が前記高周波増幅器により増幅された高周波信号の周波数変換を行う周波数変換器である請求項１に記載の半導体集積回路を用いた無線受信機。
7. 前記第１の回路が変調器であって、前記第２の回路が前記変調器により変調された信号の周波数変換を行う周波数変換器である請求項１に記載の半導体集積回路を用いた無線送信機。

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