JP2009273090A - 半導体装置、通信モジュールおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した利得が得られるアンテナ素子を備えた半導体装置、通信モジュールおよび電子機器を提供すること。
【解決手段】半導体装置１０は、能動素子が形成された能動面１ａを有する半導体基板１と、能動面１ａ上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第１の配線層８と、第１の配線層８に形成されたスロットアンテナ１１と、スロットアンテナ１１に接続された共振用キャパシタ１３とを備え、スロットアンテナ１１は、矩形状の開口部１１ｂを有する平面型のアンテナ素子である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置、半導体装置を備えた通信モジュールおよび電子機器に関する。

半導体装置としては、基体の能動面側または能動面の裏側に、複数のインダクタ素子が形成された電子基板と、該電子基板が積層配置され、該インダクタ素子をアンテナとして電磁波を送受信することにより、該電子基板間における信号授受を可能とした半導体装置とが知られている（特許文献１）。

上記複数のインダクタ素子の全部または一部と基体とには、基体より誘電正接が小さい材料層（誘電体層）が設けられている。すなわち、インダクタ素子は誘電体層上に形成され、その形状として捲き線（スパイラル）型、ミアンダ型、トロイダル型、パッチ型が紹介されている。

上記半導体装置によれば、インダクタ素子と基体との間に、例えば２０μｍ以上の厚みを有する誘電体層を設けることにより、インダクタ素子から出力された電磁波が、基体によって吸収されることにより生ずる渦電流を減少させることができるとしている。該渦電流は、インダクタ素子をアンテナとして利用する場合、アンテナの利得を阻害する要因となることが一般的に知られている。

特開２００７−２３５０３４号公報 頁２、頁６

電子部品は、搭載（実装）される電子機器の要求に伴って、さらに小型化、薄型化されることが期待されている。しかしながら、従来の上記半導体装置においは、渦電流対策が必ずしも十分とは言えず、例えば、誘電体層の厚みを薄くすると、渦電流の影響を受け易くなるという課題を有している。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例の半導体装置は、能動素子が形成された能動面を有する半導体基板と、前記能動面上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第１の配線層と、前記第１の配線層に形成された受動素子と、前記受動素子に接続された共振用キャパシタとを備え、前記受動素子は、矩形状の開口部を有する平面型のスロットアンテナであることを特徴とする。

この構成によれば、受動素子としての平面型のスロットアンテナは、絶縁性樹脂層を介して第１の配線層に設けられている。したがって、能動面と対向する状態となり、スロットアンテナにより生成される磁界方向は、能動面に対してほぼ平行な方向となる。よって、磁界が半導体基板を貫かないので、半導体基板において磁界誘導に起因する渦電流が生じ難い。ゆえに、渦電流による利得の損失を低減することができる。また、スロットアンテナは、絶縁性樹脂層上に設けられているため、耐熱衝撃などの応力が絶縁性樹脂層で緩和され、機能的に優れた安定性を有する。すなわち、高い信頼性を有し、所望の利得が得られるスロットアンテナを備えた半導体装置を提供することができる。

［適用例２］上記適用例の半導体装置において、前記半導体基板の前記能動面は、平面視で四角形であり、前記矩形状の開口部は、前記開口部の長辺方向が前記能動面の対角方向にほぼ合致するように前記第１の配線層に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、スロットアンテナにおける共振周波数は、矩形状の開口部における長辺方向の長さによって決まる。したがって、当該長辺方向を能動面の対角方向と一致させることにより、能動面の一辺に平行な状態とする場合に比べて、共振可能な周波数帯域の幅を広くすることができる。

［適用例３］上記適用例の半導体装置において、前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、前記一対の電極のうち一方の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に突出して形成され、前記一対の電極のうち他方の電極が前記絶縁性樹脂層を介して前記能動面側に設けられた第２の配線層に形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、平行平板型の共振用キャパシタの一対の電極を絶縁性樹脂層を介して第１の配線層と第２の配線層とに分けて対向配置することができる。また、一方の電極はスロットアンテナの一部を利用して開口側に突出して形成される。したがって、第１の配線層におけるスペースを有効活用して共振用キャパシタを設けることができる。

［適用例４］上記適用例の半導体装置において、前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、前記少なくとも一対の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に交互に突出して形成されているとしてもよい。
この構成によれば、共振用キャパシタをスロットアンテナの一部として第１の配線層の開口部に設けることになるので、複数層の配線層に跨って一対の電極を構成する場合に比べて、配線層の数を少なくすることができる。

［適用例５］上記適用例の半導体装置において、前記少なくとも一対の電極は、前記矩形状の開口部を斜めに横断する方向に交互に突出して形成されていることが好ましい。
この構成によれば、一対の電極が矩形状の開口部の長辺方向に対して直交するように突出する場合に比べて、一対の電極が対向する部分の長さによって決まる電気容量の調整範囲を広くとることができる。

［適用例６］上記適用例の半導体装置において、前記スロットアンテナは、前記開口部を挟んで前記長辺に沿った位置に少なくとも一対の給電点を有し、前記給電点は、前記絶縁性樹脂層を介して前記能動素子を含む回路部に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、少なくとも一対の給電点を有することにより、スロットアンテナと能動素子を含む回路部との間で、給電点を介して信号の授受を効率よく行うことができる。

［適用例７］上記適用例の半導体装置において、前記開口部の前記長辺に沿った位置に複数の前記給電点を有し、前記回路部は、前記複数の前記給電点のうちから少なくとも一対を選択可能なスイッチング素子を有することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子により複数の給電点のうちから少なくとも一対を選択可能とすることにより、スロットアンテナと回路部との好適なインピーダンスマッチングを可能とすることができる。

［適用例８］上記適用例の半導体装置において、前記第１の配線層は、少なくとも１つのランドを有し、前記ランドと実装基板とを接続させるための接続部が前記ランド上に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、接続部を介して実装基板に平面実装可能な半導体装置を提供することができる。接続部として、例えば、半田バンプを用いれば、半導体装置を実装基板に半田付けすることができる。

［適用例９］上記適用例の半導体装置において、少なくとも前記接続部を囲むと共に、前記スロットアンテナを覆う絶縁性保護膜が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、実装基板に平面実装する際に、接続部やスロットアンテナが損傷することを防止して、高い実装品質を確保することができる。

［適用例１０］本適用例の通信モジュールは、上記適用例の半導体装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高い信頼性を有し、所望の利得が得られるスロットアンテナを有する半導体装置を備えているので、小型、薄型で高性能な通信モジュールを提供することができる。

［適用例１１］本適用例の電子機器は、上記適用例の通信モジュールを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高性能な通信機能を有しているにも関わらず、コンパクトな電子機器を提供することができる。電子機器の適用例としては、例えば、キーレスエントリーシステム、携帯型電話機などが挙げられる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の半導体装置を示す概略図であって、同図（ａ）は概略平面図。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の半導体装置１０は、矩形状の開口部１１ｂを有する受動素子としての平面型のスロットアンテナ１１を備え、スロットアンテナ１１を介して磁界結合により他の外部電子回路との間で電力あるいは電気信号の授受を可能とするものである。また、このような半導体装置１０を実装基板に平面実装するための接続部１６，１７を備えている。

半導体装置１０は、平面視でおよそ２ｍｍ角であり、スロットアンテナ１１は、矩形状の外形を有すると共に、半導体装置１０の対角方向（Ｙ方向）に対して開口部１１ｂの長手方向が合致するように設けられている。開口部１１ｂを挟んで開口部１１ｂの長手方向に沿った位置に２対の給電点１４，１５が設けられている。

スロットアンテナ１１は、開口部１１ｂの長手方向のほぼ中央付近において、一方の辺部から開口側に突出して設けられた突出部１１ａを有している。この突出部１１ａは、後述する共振用キャパシタ１３の一方の電極を構成しており、電極１１ａと呼ぶこともある。

図１（ｂ）に示すように、半導体装置１０は、例えば、シリコン基板などの半導体基板１を有するものであって、能動面１ａには、トランジスタやダイオードなどの能動素子（図示省略）が形成され、回路部を構成すると共に、該回路部に繋がる複数の電極２，３が設けられている。電極２，３は、例えば、アルミなどの導電性パッドからなる。回路部は、電極２，３の接続部位を除いて絶縁膜４により覆われている。絶縁膜４は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機絶縁膜である。

能動面１ａ上には、第２絶縁性樹脂層５、第２の配線層６、第１絶縁性樹脂層７、第１の配線層８が順に積層形成されている。

第２絶縁性樹脂層５および第１絶縁性樹脂層７の形成材料としては、ポリイミド樹脂、シリコン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ＢｅｎｚｏＣｙｃｌｏＢｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ＰｏｌｙＢｅｎｚＯｘａｚｏｌｅ）等を用いることができる。これらの絶縁性樹脂材料のうちのいずれか、あるいは混合物を有機溶媒等に溶解させ、能動面１ａに塗布することにより、第２絶縁性樹脂層５、第１絶縁性樹脂層７を形成することができる。塗布方法としては、スピンナー、スリットコートなどの方法が挙げられ、厚みはおよそ数μｍ〜２０μｍ程度の範囲で設定することができる。

第２絶縁性樹脂層５上に積層される第２の配線層６および第１絶縁性樹脂層７上に積層される第１の配線層８の形成材料としては、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）等の導電性材料の単体または複合材料を用いることができる。また、第１の配線層８および第２の配線層６は、これらの導電性材料からなる単層もしくは複層構造としてもよい。

本実施形態では、第１の配線層８および第２の配線層６は、スパッタ法で形成されたＣｕの薄膜上にメッキレジストをスピンコーター等を用いて塗布し、フォトリソグラフィ法により所望のパターン形状にパターニングした後に、さらに電解メッキ法によって厚膜化した配線部分を形成し、次にメッキレジストを剥離した後、さらにエッチングにより不要部分の金属膜を除去して配線を形成したものである。厚みはおよそ６μｍである。このような配線パターンの形成方法は、セミアディティブ法の１種として知られている。
電解メッキ法を用いることにより、配線層を厚膜化できるだけでなく、例えば、第２絶縁性樹脂層５に設けられたビア６ｃ，６ｄを埋めて電極２，３と第２の配線層６とを電気的に繋ぐ導通部とすることができる。以降、ビア６ｃ，６ｄは導通部として説明する。

第２絶縁性樹脂層５上に設けられた第２の配線層６には、ビア６ｃを介して電極２に接続する配線部６ａと、ビア６ｄを介して電極３に接続する配線部６ｂと、電極１２ａとが設けられている。

第１絶縁性樹脂層７上に設けられた第１の配線層８には、前述したスロットアンテナ１１と、接続部１６，１７が設けられるランド８ａ，８ｂが形成されている。

スロットアンテナ１１に設けられた一対の給電点１４（１５）の一方は、ビア１４ａを介して配線部６ａに接続している。同様に、一対の給電点１４（１５）の他方は、ビア１４ｂを介して配線部６ｂに接続している。

第２の配線層６に設けられた電極１２ａは、ビア１２ｂを介してスロットアンテナ１１の他方の長辺部に接続している。スロットアンテナ１１の一方の長辺部から開口側に突出した電極１１ａと電極１２ａとが第１絶縁性樹脂層７を介して対向配置されることにより、共振用キャパシタ１３を構成している。

図示省略したが、ランド８ａ，８ｂは、第１絶縁性樹脂層７に設けられたビアを介して第２の配線層６に設けられた配線部に接続し、さらに第２絶縁性樹脂層５に設けられたビアを介して能動面１ａに設けられた他の電極に接続している。

また、ランド８ａ，８ｂを囲むと共に、スロットアンテナ１１を覆うように絶縁性保護膜１８が設けられている。絶縁性保護膜１８は、例えばレジストをスピンコート法や印刷法により形成する。

接続部１６，１７は、第１の配線層８に設けられたランド８ａ，８ｂ上に、鉛フリー半田からなる半田ボールを転写することにより形成される。なお、同じく鉛フリー半田からなるペーストの印刷、半田めっき等を施すことにより形成してもよい。

このような半導体装置１０において、スロットアンテナ１１の共振周波数は、開口部１１ｂのＹ方向における長さ、すなわちスリット長１１ｂｙ（図１（ａ）参照）と、共振用キャパシタ１３の電気容量Ｃｐとによって決まる。開口部１１ｂは、半導体基板１の対角方向に沿って開口しているため、２ｍｍ角の半導体基板１の辺部に沿って開口させた場合に比べて、共振周波数帯域をより広くすることができる。

また、共振用キャパシタ１３の電気容量Ｃｐは、開口部１１ｂのスリット幅１１ｂｘの方向に突出した電極１１ａと電極１２ａとが対向する部分の面積と、電極間の距離すなわち第１絶縁性樹脂層７の厚みと、第１絶縁性樹脂層７の誘電率とによって決まる。

言い換えれば、これらの要素を適宜設定することにより、所望の共振周波数を得ることができる。この場合、半導体基板１が２ｍｍ角であるため、スリット長１１ｂｙの設定範囲を考慮すると、共振周波数帯域は、ミリ波であるギガ帯となる。

実際の半導体装置１０の製造方法は、半導体ウェハを用いて行われる。半導体ウェハに集積された状態で能動素子が形成され、能動面１ａに絶縁膜４、第２絶縁性樹脂層５、第２の配線層６、第１絶縁性樹脂層７、第１の配線層８が順次積層され、それぞれにパターニングされる。そして絶縁性保護膜１８で覆われ、接続部１６，１７を形成した後に、ダイシングやレーザカットなどの方法により、個々の半導体装置１０が半導体ウェハから取り出される。

図２は、実施形態１の半導体装置における磁界方向を示す概略図である。
図２に示すように、半導体装置１０において、平面型のスロットアンテナ１１が生成する磁界方向は、能動面１ａにほぼ平行な方向となる。したがって、磁界が半導体基板１を貫かないので、磁界誘導による渦電流が半導体基板１において発生し難い。言い換えれば、渦電流による反磁界が発生し難いので、反磁界によりスロットアンテナ１１が生成する磁界が減衰して、スロットアンテナ１１の利得が低下することを抑制することができる。すなわち、所望の利得を安定して確保することができる。
また、スロットアンテナ１１は、第１絶縁性樹脂層７上に形成されている。したがって、能動面１ａの絶縁膜４上にスロットアンテナ１１が直接形成される場合に比べて、スロットアンテナ１１と半導体基板１との容量結合を緩和できる。ゆえに、損失が少なく高いＱ値を持ったスロットアンテナ１１を備える半導体装置１０を提供することができる。

図３は、実施形態１の半導体装置の実装状態を示す概略断面図である。図３に示すように、実装構造体２０は、実装基板２１に半導体装置１０を平面実装したものである。実装基板２１のランド２２，２３に対して接続部１６，１７が位置するように半導体装置１０をマウントし、リフローなどによりの加熱処理を施して半田からなる接続部１６，１７を溶融させ、半田付けする。

このような加熱処理により平面実装を行っても、半導体装置１０は、第１絶縁性樹脂層７および第２絶縁性樹脂層５が応力緩和層として機能するため、第１の配線層８および第２の配線層６への熱衝撃を緩和することができる。

実装基板２１は、スロットアンテナ１１の開口部１１ｂに対応した開口部２１ａを有している。開口部２１ａは、スリット幅１１ｂｘ、スリット長１１ｂｙ以上の大きさでスロットアンテナ１１の開口部１１ｂの長手方向に沿って開口している。
これにより、開口部２１ａにおいて外部電子回路とスロットアンテナ１１とを近接させることができ、外部電子回路との磁界結合を比較的容易に成し得る実装構造体２０を実現している。

なお、実装基板２１に平面実装された半導体装置１０の外周部を覆うように樹脂モールドを施してもよい。これにより、平面実装における接合の信頼性をさらに向上させることができる。

本実施形態の半導体装置１０は、上述したように、外部電子回路との間で信号の授受が可能なスロットアンテナ１１を備え、チップサイズのままで実装基板２１に平面実装可能な構造を有している。すなわち、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer ｌevel Chip Scale Package）技術が活用されている。

（実施形態２）
次に、他の実施形態の半導体装置について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は実施形態２の半導体装置を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。なお、主に実施形態１に対して異なる構成について説明する。

図４（ａ）に示すように、本実施形態の半導体装置３０は、平面型のスロットアンテナ４１と、実装基板に平面実装するための接続部４２，４３とを備えている。

半導体装置３０は、上記実施形態１の半導体装置１０と同様に平面視およそ２ｍｍ角であって、スロットアンテナ４１は、対角方向（図面上ではＹ方向）に矩形状の開口部４１ｂ（スリット幅４１ｂｘ，スリット長４１ｂｙ）を有する。また、スロットアンテナ４１は、開口部４１ｂの長手方向の両辺部から開口側に向かって交互に突出する複数の突出部４１ａを有する。このように串歯状に設けられた突出部４１ａが所定の間隔を置いて開口部４１ｂの幅方向（Ｘ方向）に相互に幅ＣＬだけ重なり合うことにより、電極４１ａとして機能し共振用キャパシタ４５を構成するものである。

スロットアンテナ４１の開口部４１ｂに沿った長辺部には、一対の給電点３７と、もう一対の給電点３８とが、開口部４１ｂを挟んで対向する位置に設けられている。

図４（ｂ）に示すように、半導体装置３０は、能動素子が形成された能動面３１ａを有する半導体基板３１と、能動素子を含む回路部に形成された電極３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂと、各電極３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂの接続部位を除いて回路部を覆う絶縁膜３４と、絶縁膜３４上に順に積層形成された第１絶縁性樹脂層３５、第１の配線層３９とを備えている。

第１の配線層３９には、スロットアンテナ４１と、ランド３９ａ，３９ｂとが設けられている。
ランド３９ａは、ビア３６ａを介して電極３２ａに接続している。他方のランド３９ｂは、ビア３６ｂを介して電極３３ａに接続している。
スロットアンテナ４１の一対の給電点３７のうちの一方は、ビア３７ａを介して電極３２ｂに接続している。他方の給電点３７は、ビア３７ｂを介して電極３３ｂに接続している。
ランド３９ａ，３９ｂを囲むと共に、スロットアンテナ４１を覆うように絶縁性保護膜４４が設けられている。
ランド３９ａ，３９ｂ上に接続部４２，４３が設けられている。
このような半導体装置３０の製造方法は、実施形態１の半導体装置１０の場合と同様である。絶縁膜３４は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機絶縁膜であり、各電極３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂの接続部位を除いて回路部を覆うように形成する。第１絶縁性樹脂層３５は、ポリイミド系などの絶縁性樹脂を塗布して形成する。その後ビアを形成してから、第１の配線層３９を前述したセミアディティブ法を用いて形成する。絶縁性保護膜４４や、接続部４２，４３の形成方法も同様であるため、詳細の説明は省略する。

半導体装置３０によれば、第１の配線層３９に、スロットアンテナ４１と共振用キャパシタ４５とを設けているので、上記実施形態１の半導体装置１０に比べて絶縁性樹脂層の数を少なくすることができる。すなわち、より簡略化されたＷ−ＣＳＰ構造とすることができる。

（実施形態３）
次に、本実施形態の電子機器について、図５を参照して説明する。図５は電子機器の構成を示すブロック図である。

電子機器Ｅ１は、例えば、キーレスエントリーシステムや携帯型電話機であり、図５に示すように、通信モジュールＭＤ１を有し、当該通信モジュールＭＤ１に加えて、操作部ＯＰと、表示部ＤＰと、制御部ＣＴと、処理部ＰＲと、記憶部ＳＴと、電源部ＰＳとを有する。

操作部ＯＰは、入力を行うための、例えば、キー及びボタンであり、表示部ＤＰは、例えば、文字及び画像を表示するための、液晶パネルや有機ＥＬパネルである。
制御部ＣＴは、電子機器Ｅ１の全体動作の制御及び監視を行うべく、例えば、ＣＰＵからなり、処理部ＰＲは、例えば、特化された演算処理を行うべく、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）からなる。
記憶部ＳＴは、前記した操作部ＯＰ〜処理部ＰＲの動作に必要なデータ（例えば、入力された命令、表示すべき画像、制御・監視のためのデータ、及び、処理により得られた情報）を記憶するために用いられる。電源部ＰＳは、例えば、リチウム電池からなる。

通信モジュールＭＤ１は、半導体装置１０を備え、スロットアンテナ１１と、当該スロットアンテナ１１の後段に設けられ、スロットアンテナ１１から電力Ｐの供給を受ける「不平衡型」の整流回路ＲＣＴと、スロットアンテナ１１から信号Ｓの出力を受ける「不平衡型」の復調回路ＤＥＭと、を有する。整流回路ＲＣＴは、上記電力Ｐについて、例えば、全波整流又は半波整流を行い、また、復調回路ＤＥＭは、上記信号Ｓについて、例えば、直接検波又は同期検波を行う。

通信モジュールＭＤ１内では、スロットアンテナ１１は、図１を用いて説明したように、開口部１１ｂは、矩形状に形成されている。当該開口部１１ｂは、一方の長辺の中点Ｃｐａと、他方の長辺の中点Ｃｐｂとを接続する共振用キャパシタ１３が設けられている。スロットアンテナ１１は、開口部１１ｂ（インダクタ）及び共振用キャパシタ１３により、上記電力Ｐまたは上記信号Ｓを搬送する電波の周波数と共振するＬＣ共振回路を構成しており、これにより、電波を受信する。

さらに、開口部１１ｂに沿った長辺部には、一対の給電点１４、及び、他の一対の給電点１５が設けられている。

一対の給電点１４のうちの一方は、整流回路ＲＣＴの入力端（例えば、当該整流回路ＲＣＴを構成するオペアンプの一方の入力端）に接続されており、他方の給電点１４は、接地電位に接続されている（前記オペアンプの他方の入力端も接地電位に接続されている）。

他の一対の給電点１５のうちの一方は、復調回路ＤＥＭの入力端（例えば、当該復調回路ＤＥＭを構成するオペアンプの一方の入力端）に接続されており、他方の給電点１５は、接地電位に接続されている（前記オペアンプの他方の入力端も接地電位に接続されている）。

一対の給電点１４のうちの一方は、中点Ｃｐａとの間の距離ＬＧ１の大きさにより規定されるインピーダンスＺ（ＬＧ１）が、整流回路ＲＣＴの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられている。ここで、距離ＬＧ１が大きいほど、インピーダンスＺ（ＬＧ１）は小さくなる関係にある。

また、他方の給電点１４は、開口部１１ｂの長辺上において、一方の給電点１４に対向する位置に設けられている。

一対の給電点１５のうちの一方は、中点Ｃｐａと給電点１５との間の距離ＬＧ２の大きさにより規定されるインピーダンスＺ（ＬＧ２）が、復調回路ＤＥＭの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられている。距離ＬＧ１とインピーダンスＺ（ＬＧ１）との関係と同様に、距離ＬＧ２が大きいほど、インピーダンスＺ（ＬＧ２）は小さくなる関係にある。

また、他方の給電点１５は、開口部１１ｂの長辺上において、一方の給電点１５に対向する位置に設けられている。

このように、不平衡型の整流回路ＲＣＴに電力Ｐを供給するための一対の給電点１４は、上記インピーダンスＺ（ＬＧ１）が整流回路ＲＣＴの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられており、かつ、不平衡型の復調回路ＤＥＭに信号Ｓを出力するための一対の給電点１５は、上記インピーダンスＺ（ＬＧ２）が復調回路ＤＥＭの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられている。これにより、スロットアンテナ１１から整流回路ＲＣＴへの電力Ｐの供給、及び、スロットアンテナ１１から復調回路ＤＥＭへの信号Ｓの出力を、渦電流による利得の損失を抑制しつつ、従来必要であった分配回路及び整合回路を用いることなく行える。この結果、回路規模が小型化され、安定した信号授受が可能な通信モジュールＭＤ１を実現することができる。
電子機器Ｅ１は、このような通信モジュールＭＤ１を備えているので、電力Ｐと信号Ｓとを安定して授受可能な通信機能を備える一方で、コンパクトな電子機器Ｅ１を実現している。

上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記実施形態１の半導体装置１０において、スロットアンテナ１１の平面形状は、これに限定されない。図６（ａ）および（ｂ）は変形例のスロットアンテナを示す概略平面図である。例えば、同図（ａ）に示すように、スロットアンテナＡＮＴ１は、矩形状の開口部としてのスロットＳＬと、スロットＳＬの長辺上の中点Ｃｐａ，Ｃｐｂに接続した共振用キャパシタＣｐとを有している。また、上記中点Ｃｐａ，Ｃｐｂから長辺方向に遠ざかるにつれて、長辺方向に直交する幅方向の寸法がｄ１＜ｄ２＜ｄ３の順に大きくなるスロープ状の外形を備えている。また、例えば、同図（ｂ）に示すように、スロットアンテナＡＮＴ２は、長辺方向に直交する幅方向の寸法がｄ４＜ｄ５の関係にある凹状の外形を備えている。このようにすれば、中点Ｃｐａ，Ｃｐｂ付近におけるスロットアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２と他の配線層との間の寄生容量を小さくすることができる。すなわち、より安定した共振状態が得られる。

（変形例２）上記実施形態２の半導体装置３０において、共振用キャパシタ４５を構成する串歯状の突出部（電極）４１ａの配置は、これに限定されない。図７は変形例の半導体装置を示す概略平面図である。例えば、図７に示すように、半導体装置４０は、半導体装置３０と同様なスロットアンテナ４１を備え、矩形状の開口部４１ｂを斜めに横断する方向に長辺部から交互に突出した串歯状の突出部４１ｃを有する。交互に対向する突出部４１ｃ間において共振用キャパシタＣｐが構成されている。したがって、半導体装置３０に比べて、突出部４１ｃの長さの調整範囲が広くなる。すなわち、共振用キャパシタＣｐの電気容量の調整範囲を広く取れる。

（変形例３）上記実施形態１の半導体装置１０およびこれを備えた上記実施形態３の通信モジュールＭＤ１において、給電点１４，１５の数は、これに限定されない。図８は変形例の通信モジュールを示すブロック図である。例えば、図８に示すように、変形例の半導体装置５０は、スロットアンテナ１１と、矩形状の開口部１１ｂを挟んで互いに対向する複数（６個ずつ）の給電点１４，１５と、半導体基板１の回路部に形成され、複数（３個）の給電点を１組としてこの中から１つを選択可能なスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４とを備える。スイッチング素子ＳＷ１を制御することにより、中点Ｃｐａからの給電点１４までの距離ＬＧ１を可変することが可能となる。同様に、スイッチング素子ＳＷ２を制御することにより、中点Ｃｐａからの給電点１５までの距離ＬＧ２を可変することが可能となる。すなわち、インピーダンスＺ（ＬＧ１）、インピーダンスＺ（ＬＧ２）をそれぞれ個体間の製造ばらつきに応じて調整が可能となる。

（変形例４）上記実施形態１の半導体装置１０および上記実施形態２の半導体装置３０において、能動面１ａに積層される絶縁性樹脂層の数は、２つあるいは１つに限定されない。半導体装置１０，３０に集積される回路部は、配線ルールの微細化の進行に伴って大規模化する。言い換えれば、同一回路構成ならば、チップサイズがより小型化する。したがって、例えば、半導体装置１０において、能動面１ａの回路部における電極２，３の配置や数によって、スロットアンテナ１１や接続部１６，１７への接続を複数の絶縁性樹脂層を介した複数の配線層を経由して行う構成としてもよい。

（変形例５）上記実施形態３の電子機器Ｅ１において、通信モジュールＭＤ１の構成は、これに限定されない。図９は変形例の他の通信モジュールを示すブロック図である。例えば、図９に示すように、変形例の通信モジュールＭＤ２は、一対の給電点１５のみを有する半導体装置１０と、不平衡型の復調回路ＤＥＭとを備えるとしてもよい。すなわち、スロットアンテナ１１を介して磁界結合により電気的な信号Ｓを授受可能な通信モジュールＭＤ２を提供することができる。もちろん、半導体装置１０の一対の給電点１４に接続する不平衡型の整流回路ＲＣＴのみを備えるとしてもよい。

（変形例６）上記実施形態１の半導体装置１０およびこれを備えた上記実施形態３の通信モジュールＭＤ１において、各部の構成は、これに限定されない。例えば、通信モジュールとして電力や信号の送信回路を備える構成としてもよい。すなわち、半導体装置１０の回路部は、送信回路の一部または全部を備える構成としてもよい。このような構成にすれば、電力や信号を送信可能な小型な通信モジュールを提供することができる。
また、通信モジュールは、受信回路と送信回路の双方を備える構成とすることも可能である。

（ａ）は実施形態１の半導体装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図。 実施形態１の半導体装置における磁界方向を示す概略図。 実施形態１の半導体装置の実装状態を示す概略断面図。 （ａ）は実施形態２の半導体装置を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図。 電子機器の構成を示すブロック図。 （ａ）および（ｂ）は変形例のスロットアンテナを示す概略平面図。 変形例の半導体装置を示す概略平面図。 変形例の通信モジュールを示すブロック図。 変形例の他の通信モジュールを示すブロック図。

符号の説明

１…半導体基板、１ａ…能動面、５…絶縁性樹脂層としての第２絶縁性樹脂層、６…第２の配線層、７…絶縁性樹脂層としての第１絶縁性樹脂層、８…第１の配線層、８ａ，８ｂ…ランド、１０，３０，４０，５０…半導体装置、１１，４１…スロットアンテナ、１１ａ…一対の電極のうちの一方の電極、１１ｂ，４１ｂ…開口部、１２ａ…一対の電極のうちの他方の電極、１３，４５…共振用キャパシタ、１４，１５，３７，３８…給電点、１６，１７，４２，４３…接続部、１８，４４…絶縁性保護膜、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…スロットアンテナ、Ｅ１…電子機器、ＳＬ…開口部としてのスロット、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…スイッチング素子。

Claims (11)

1. 能動素子が形成された能動面を有する半導体基板と、
   前記能動面上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第１の配線層と、
   前記第１の配線層に形成された受動素子と、
   前記受動素子に接続された共振用キャパシタとを備え、
   前記受動素子は、矩形状の開口部を有する平面型のスロットアンテナであることを特徴とする半導体装置。
2. 前記半導体基板の前記能動面は、平面視で四角形であり、
   前記矩形状の開口部は、前記開口部の長辺方向が前記能動面の対角方向にほぼ合致するように前記第１の配線層に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、
   前記一対の電極のうち一方の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に突出して形成され、
   前記一対の電極のうち他方の電極が前記絶縁性樹脂層を介して前記能動面側に設けられた第２の配線層に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、
   前記少なくとも一対の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に交互に突出して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
5. 前記少なくとも一対の電極は、前記矩形状の開口部を斜めに横断する方向に交互に突出して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記スロットアンテナは、前記開口部を挟んで前記長辺に沿った位置に少なくとも一対の給電点を有し、
   前記給電点は、前記絶縁性樹脂層を介して前記能動素子を含む回路部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
7. 前記開口部の前記長辺に沿った位置に複数の前記給電点を有し、
   前記回路部は、前記複数の前記給電点のうちから少なくとも一対を選択可能なスイッチング素子を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記第１の配線層は、少なくとも１つのランドを有し、
   前記ランドと実装基板とを接続させるための接続部が前記ランド上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 少なくとも前記接続部を囲むと共に、前記スロットアンテナを覆う絶縁性保護膜が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする通信モジュール。
11. 請求項１０に記載の通信モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。

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