JP2017032512A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本明細書が開示する半導体装置は、半導体素子層と、半導体素子層の上部に形成された多層配線層と、多層配線層の上面近傍に配置されており、能動電位が入力される能動電極と、多層配線層の内部に配置されてり、接地電位に接続された接地電極と、多層配線層の内部で、能動電極と接地電極の間に配置されたフローティング電極を備えている。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施例の半導体装置2の構成を模式的に示す縦断面図である。半導体装置2は、半導体素子層4と多層配線層6を備えるLSI基板8と、MEMS構造10を備えるMEMS基板12を備えている。半導体素子層4は、例えばシリコンからなる。多層配線層6は、半導体素子層4の上部に形成されている。MEMS基板12は、例えば導電性を付与されたシリコンからなる。MEMS基板12は、LSI基板8の上方に、多層配線層6と対向するように配置されている。
図1に示す半導体装置2では、フローティング電極32が、半導体装置2を上方から平面視したときに、正方形状に形成された導電体20により構成されている。これとは異なり、例えば図7に示すように、フローティング電極32が、半導体装置2を上方から平面視したときに、平行な縞状に配置された複数の導電体20により構成されていてもよい。あるいは、図8に示すように、フローティング電極32が、半導体装置2を上方から平面視したときに、メッシュ形状に形成された導電体20により構成されていてもよい。あるいは、図9に示すように、フローティング電極32が、半導体装置2を上方から平面視したときに、矩形の島状に配置された複数の導電体20により構成されていてもよい。フローティング電極の面積をデンシティルールを満たす範囲で可能なかぎり小さくすることで絶縁体の面積を可能な限り大きくでき、さらに寄生容量を低減できる。
以下では図11を参照しながら、実施例2の半導体装置102について、実施例1の半導体装置2と相違する点について説明する。なお、実施例2の半導体装置102について、実施例1の半導体装置2と共通する点については、詳細な説明を省略する。
以下では図13、図14を参照しながら、実施例3の半導体装置202について、実施例1の半導体装置2と相違する点について説明する。なお、実施例3の半導体装置202について、実施例1の半導体装置2と共通する点については、詳細な説明を省略する。
図13、図14に示す半導体装置202では、MEMS基板12が、多層配線層6の導電体20を介さずに接地電位に接続されている。これとは異なり、例えば図15、図16に示すように、MEMS基板12が、多層配線層6の内部に形成された導電体20からなる接地電位配線25と、パッド22と、多層配線層6の上面に形成された導電性材料(例えばアルミニウムやチタンや金などの金属)からなる配線210と、導電性材料(例えば銅や金などの金属やCn−Snといった合金)からなる接合部材34および接合部材36によって、半導体素子層4から提供される接地電位に電気的に接続されるように構成してもよい。このようにすることで、MEMS構造10を外部で接地電位に接続しなくても、MEMS構造10に接地電位を与えることができる。また、LSI基板8とMEMS基板12の接地電位のレベルが近くなるため、より安定したセンシングを実現することができる。より性能のよいMEMS−LSI一体化デバイスを実現することができる。
以下では図18、図19および図20を参照しながら、実施例4の半導体装置302について、実施例1の半導体装置2と相違する点について説明する。なお、実施例4の半導体装置302について、実施例1の半導体装置2と共通する点については、詳細な説明を省略する。
以下では図21、図22、図23および図24を参照しながら、実施例5の半導体装置402について、実施例1の半導体装置2と相違する点について説明する。なお、実施例5の半導体装置402について、実施例1の半導体装置2と共通する点については、詳細な説明を省略する。
以下では図27、図28および図29を参照しながら、実施例6の半導体装置502について、実施例1の半導体装置2と相違する点について説明する。なお、実施例6の半導体装置502について、実施例1の半導体装置2と共通する点については、詳細な説明を省略する。
4 :半導体素子層
6 :多層配線層
8 :LSI基板
10 :MEMS構造
12 :MEMS基板
14 :半導体素子
16 :貫通電極
18 :絶縁体
20 :導電体
21 :信号配線
22 :パッド
23 :能動電位配線
24 :薄膜部
25 :接地電位配線
26 :支持部
27 :ドライブ配線
28 :能動電極
29 :参照電極部
30 :接地電極
32 :フローティング電極
34 :接合部材
36 :接合部材
38 :CV変換回路
40 :キャパシタ
42 :スイッチ
44 :スイッチ
46 :抵抗器
48 :オペアンプ
50 :スイッチ
52 :キャパシタ
54 :CF変換回路
56 :キャパシタ
58 :シュミットトリガ回路
60 :バッファ回路
62 :抵抗器
64 :CF変換回路
66 :キャパシタ
68 :シュミットトリガ回路
70 :スイッチ
72 :定電流源
74 :定電流源
76 :バッファ回路
78 :バッファ回路
80 :バッファ回路
82 :バッファ回路
102 :半導体装置
104 :ドリブンシールド電極
106 :コンパレータ
202 :半導体装置
204 :能動電極
206 :導電体
208 :配線
210 :配線
212 :絶縁層
302 :半導体装置
304 :第1能動電極
306 :第2能動電極
308 :第1フローティング電極
310 :第2フローティング電極
402 :半導体装置
404 :第1導電層
406 :絶縁層
408 :第2導電層
410 :突起部
412 :薄膜部
414 :支持部
416 :可動板
418 :シーソー電極
418a :支持梁
418b :ねじり梁
418c :ねじり梁
420 :シーソー電極
420a :支持梁
420b :ねじり梁
420c :ねじり梁
422 :シーソー電極
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422b :ねじり梁
422c :ねじり梁
424 :シーソー電極
424a :支持梁
424b :ねじり梁
424c :ねじり梁
426 :支持部
428 :貫通電極
430a :第1能動電極
430b :第2能動電極
432a :第1フローティング電極
432b :第2フローティング電極
434a :第1能動電極
434b :第2能動電極
436a :第1フローティング電極
436b :第2フローティング電極
438a :第1能動電極
438b :第2能動電極
440a :第1フローティング電極
440b :第2フローティング電極
442a :第1能動電極
442b :第2能動電極
444a :第1フローティング電極
444b :第2フローティング電極
502 :半導体装置
504 :傾動板
506 :支持部
508 :ねじり梁
508a :ねじり梁
508b :ねじり梁
510a :第1能動電極
510b :第2能動電極
512a :第1フローティング電極
512b :第2フローティング電極
Claims (8)
- 半導体素子層と、
半導体素子層の上部に形成された多層配線層と、
多層配線層の上面近傍に配置されており、能動電位が入力される能動電極と、
多層配線層の内部に配置されてり、接地電位に接続された接地電極と、
多層配線層の内部で、能動電極と接地電極の間に配置されたフローティング電極を備える半導体装置。 - 多層配線層の上面に対向して配置されたMEMS構造をさらに備える、請求項1の半導体装置。
- MEMS構造が接地電位に接続されている、請求項2の半導体装置。
- 多層配線層の上面近傍に、互いに分離された複数の能動電極が配置されており、
それぞれの能動電極に対応して、互いに分離された複数のフローティング電極が配置されている、請求項1から3の何れか一項の半導体装置。 - 半導体装置を上方から平面視したときに、フローティング電極が能動電極と略同一形状である、請求項1から4の何れか一項の半導体装置。
- 半導体装置を上方から平面視したときに、接地電極が能動電極により覆われていない部分を備えている、請求項1から5の何れか一項の半導体装置。
- 半導体装置を上方から平面視したときに、複数のフローティング電極が縞状、メッシュ状または島状に配置されている、請求項1から6の何れか一項の半導体装置。
- 多層配線層の内部で、能動電極とフローティング電極の間に配置されたドリブンシールド電極をさらに備えており、
ドリブンシールド電極が、能動電極の能動電位に追従する電位が入力されるように構成されている、請求項1から7の何れか一項の半導体装置。
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