JP4592542B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which performs radio communications in a noncontact manner, and is capable of improving receiving signal strength more than usual. <P>SOLUTION: When a receiving current flows through an antenna 3, an eddy current is about to flow through a silicon substrate in a direction to produce a reverse magnetic field so as to cancel a magnetic flux produced by the antenna 3, that is, an eddy current flows in a direction opposite to the direction in which the antenna 3 is wound. Two or more electrodes 5A are arranged in a direction to cross the antenna 3 at right angles, so that a current path is blocked that the eddy current flows through. Therefore, the eddy current hardly flows through the electrodes 5A. An electrode 5B is provided so as to connect the electrodes 5A and a terminal 22 together, but a cut is provided to the electrode 5B so as to prevent the eddy current from flowing through the electrode 5B, too. Therefore, the eddy current is suppressed, and the loss of the antenna 3 can be reduced. By this setup, the Q value of the antenna 3 can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は半導体装置に関し、特に電磁結合(誘導結合)を利用することによって複数の半導体チップ間で無線通信が可能な半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device capable of wireless communication between a plurality of semiconductor chips by using electromagnetic coupling (inductive coupling).

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)プロセスにおいて微細化技術が進むにともない、シリコン基板に形成されたトランジスタの動作速度および高周波特性が向上している。近年ではCMOSプロセスで作製された高速ロジック回路や高周波回路が実現している。   As miniaturization technology advances in a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) process, the operation speed and high-frequency characteristics of transistors formed on a silicon substrate are improved. In recent years, high-speed logic circuits and high-frequency circuits manufactured by a CMOS process have been realized.

さらに、1つの半導体チップにロジック回路、メモリ、高周波/アナログ回路等が混載されたシステムオンチップ(System On a Chip:SOC)において大規模集積回路(Very Large Scale Integration:VLSI)が実現されている。しかし、このような集積回路では異なる機能を有する複数の回路が1つの半導体チップ内に形成される。よって、小規模の設計変更が困難であるという問題が存在する。また、単機能を有する半導体装置の製造に比べて歩留まりが低下しやすいという問題が存在する。   Further, a large-scale integrated circuit (VLSI) is realized in a system on chip (SOC) in which a logic circuit, a memory, a high-frequency / analog circuit, etc. are mixedly mounted on one semiconductor chip. . However, in such an integrated circuit, a plurality of circuits having different functions are formed in one semiconductor chip. Therefore, there is a problem that a small-scale design change is difficult. In addition, there is a problem that the yield is likely to be reduced as compared with the manufacture of a semiconductor device having a single function.

高機能を有する半導体装置を実現するための別の手段として、異なる機能を持つ複数の回路を複数の半導体基板にそれぞれ作製し、これら複数の半導体装置を1つのパッケージに実装するという方法がある。このような複数の半導体装置が実装されたパッケージをシステムインパッケージ(System In Package:SIP)と呼ぶ。なお、近年では、より多くの半導体装置をパッケージに収めながらパッケージの面積を小さくすることが求められる。このため、複数のチップを高さ方向に積層する方法が開発されている。また、チップを積層するためのパッケージ(3D−Multi Chip Package:MCP)が開発されている。   As another means for realizing a semiconductor device having a high function, there is a method in which a plurality of circuits having different functions are respectively formed on a plurality of semiconductor substrates, and the plurality of semiconductor devices are mounted on one package. A package in which such a plurality of semiconductor devices are mounted is called a system in package (SIP). In recent years, it is required to reduce the area of the package while accommodating more semiconductor devices in the package. For this reason, a method of stacking a plurality of chips in the height direction has been developed. In addition, a package (3D-Multi Chip Package: MCP) for stacking chips has been developed.

個々の半導体装置への電源供給や半導体装置間の信号伝送には、ワイヤ、パッケージのピンおよびプリント基板上の配線等が用いられる。そのため、これらの配線の抵抗や寄生容量により信号伝送の遅延が生じる。特に信号の伝送が高速の場合や信号の周波数が高い場合、これらの配線の容量だけでなく、インダクタンスの影響が顕著に現れてくる。さらに、信号線とつながるパッドに対してはESD(Electrostatic Discharge)対策が不可欠である。   Wires, package pins, wiring on a printed circuit board, and the like are used for power supply to individual semiconductor devices and signal transmission between semiconductor devices. Therefore, a delay in signal transmission occurs due to the resistance and parasitic capacitance of these wirings. In particular, when the signal is transmitted at high speed or when the signal frequency is high, not only the capacitance of these wirings but also the influence of the inductance becomes noticeable. Furthermore, ESD (Electrostatic Discharge) measures are indispensable for pads connected to signal lines.

このような問題を回避するため、半導体装置内にアンテナを形成する方法が提案されている。この方法によれば、電磁波を利用することでチップ間の信号伝送を非接触で行なうことができる(例えば、非特許文献1、非特許文献2)。   In order to avoid such a problem, a method of forming an antenna in a semiconductor device has been proposed. According to this method, signal transmission between chips can be performed in a non-contact manner by using electromagnetic waves (for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

また、特開2002−157559(特許文献1)では、非接触通信式情報媒体が開示される。この情報媒体では2つの半導体装置の主表面が対向する。また、これらの半導体装置上に作製されたアンテナコイルが絶縁されて配置される。アンテナコイルの電磁結合によってデータ通信が行なわれる。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-157559 (Patent Document 1) discloses a non-contact communication type information medium. In this information medium, the main surfaces of the two semiconductor devices face each other. In addition, antenna coils manufactured on these semiconductor devices are arranged insulated. Data communication is performed by electromagnetic coupling of the antenna coil.

また、非特許文献1の図3では、2つの半導体装置の主表面を対向させた場合、インダクタ間の距離を近づけることで高い結合係数が得られることをシミュレーションした結果が示される。この結果は、特開2002−157559(特許文献1)の開示内容と同様である。   Further, FIG. 3 of Non-Patent Document 1 shows a simulation result that a high coupling coefficient can be obtained by reducing the distance between the inductors when the main surfaces of two semiconductor devices are opposed to each other. This result is the same as that disclosed in JP-A-2002-157559 (Patent Document 1).

また、非特許文献2の図4では、インダクタ間の電磁結合により受信した信号を増幅させる増幅器を含む回路が示されている。
特開2002−157559(第2頁、[0010]) 佐々木 守、外2名、”スパイラルインダクタ間の共振特性を利用したチップ間無線インタコネクト”、[online]、2004年6月、広島大学21世紀COEプログラム テラビット情報ナノエレクトロニクス 第1回成果報告書 4−I−2、[平成17年8月12日検索]、インターネット<URL:http://www.rcis.hiroshima-u.ac.jp/21coe/J/4result/result2-1.html> D.Mizoguchi,Y.B.Yusof,N.Miura,T.Sakurai,T.Kuroda,“A 1.2Gb/s/pin Wireless Superconnect Based on Inductive Inter−Chip Signaling (IIS),” ISSCC Dig. Tech. Papers, pp.142−143、Feb.2004.
FIG. 4 of Non-Patent Document 2 shows a circuit including an amplifier that amplifies a signal received by electromagnetic coupling between inductors.
JP2002-157559 (2nd page, [0010]) Mamoru Sasaki, 2 others, “Chip-to-chip wireless interconnect using resonance characteristics between spiral inductors”, [online], June 2004, Hiroshima University 21st Century COE Program, Terabit Information Nanoelectronics 1st Report 4 -I-2, [Search August 12, 2005], Internet <URL: http://www.rcis.hiroshima-u.ac.jp/21coe/J/4result/result2-1.html> D. Mizoguchi, Y .; B. Yusof, N .; Miura, T .; Sakurai, T .; Kuroda, “A 1.2 Gb / s / pin Wireless Superconnect Based on Inductive Inter-Chip Signaling (IIS),” ISSCC Dig. Tech. Papers, pp. 142-143, Feb. 2004.

前述した特開2002−157559(特許文献1)および非特許文献1に示されるように、2つの半導体装置を非接触にして無線通信を行なうため、2つの半導体装置の主表面同士が対向するように2つの半導体装置は配置される。また、各半導体装置の表面にはアンテナが形成される。アンテナ間が絶縁されるよう2つのアンテナが配置される。このように半導体装置およびアンテナを構成することにより、アンテナの電磁結合を利用して信号を伝送することができる。   As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-157559 (Patent Document 1) and Non-Patent Document 1, wireless communication is performed without contacting two semiconductor devices so that the main surfaces of the two semiconductor devices face each other. Two semiconductor devices are arranged. An antenna is formed on the surface of each semiconductor device. Two antennas are arranged so that the antennas are insulated from each other. By configuring the semiconductor device and the antenna in this way, signals can be transmitted using the electromagnetic coupling of the antenna.

しかしコイル状のアンテナに信号を印加した場合、アンテナに電流が流れることによって磁束が発生する。磁束はアンテナの上方と下方との両方に生じる。2つの半導体装置の間には導電性材料が存在しないので渦電流は流れない。一方、2つの半導体装置がともにシリコン基板にCMOSプロセスで作製された半導体装置であれば、シリコン基板内に渦電流が流れる。渦電流が生じることによってインダクタ(アンテナ)の損失が発生する。損失が生じることによりアンテナのQ値(Quality Factor)が低下し、受信信号の強度が低下する。   However, when a signal is applied to the coiled antenna, a magnetic flux is generated by a current flowing through the antenna. Magnetic flux is generated both above and below the antenna. Since no conductive material exists between the two semiconductor devices, no eddy current flows. On the other hand, if the two semiconductor devices are both semiconductor devices fabricated on a silicon substrate by a CMOS process, an eddy current flows in the silicon substrate. Loss of the inductor (antenna) occurs due to the eddy current. As a result of the loss, the Q factor (Quality Factor) of the antenna decreases, and the strength of the received signal decreases.

また、シリコン基板内に渦電流が流れた場合、アンテナにより生じる磁束と逆向きの磁束(反磁界)が発生する。反磁界によって2つのアンテナ間の相互インダクタンスが減少する。相互インダクタンスの減少に応じて受信信号の強度が低下する。   Further, when an eddy current flows in the silicon substrate, a magnetic flux (demagnetizing field) opposite to the magnetic flux generated by the antenna is generated. The demagnetizing field reduces the mutual inductance between the two antennas. As the mutual inductance decreases, the received signal strength decreases.

このように、渦電流が発生すると受信信号の強度が低下するため通信エラーが生じる可能性がある。しかし従来の技術には渦電流の発生を抑制する方法が提案されていない。   As described above, when the eddy current is generated, the strength of the received signal is reduced, and thus a communication error may occur. However, a method for suppressing the generation of eddy current has not been proposed in the prior art.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非接触で無線通信を行なう半導体装置において、受信信号の強度を従来よりも向上させることを可能にすることである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to improve the strength of a received signal in a semiconductor device that performs wireless communication without contact. is there.

本発明は要約すれば、半導体装置であって、互いの間で無線通信が可能な第1および第2の半導体チップを備える。第1および第2の半導体チップは、各々の主表面同士が対向するように配置される。第1および第2の半導体チップの各々は、半導体基板と、絶縁膜と、アンテナと、複数の第1の電極と、複数の第2の電極とを含む。半導体基板には通信回路が形成される。絶縁膜は半導体基板上に形成される。アンテナは主表面上において巻くように絶縁膜内に形成される。アンテナは第1および第2の端子を有する。複数の第1の電極は、絶縁膜内においてアンテナと半導体基板との間に形成され、主表面に垂直な方向から見た場合に、アンテナの巻き方向と直交するように配置される。複数の第1の電極の各々は第1の端子に電気的に接続される。複数の第2の電極は、半導体基板の主表面上、または半導体基板と複数の第1の電極との間に形成され、主表面に垂直な方向から見た場合に複数の第1の電極とそれぞれ重なる。複数の第2の電極の各々は、第2の端子に電気的に接続される。   In summary, the present invention is a semiconductor device comprising first and second semiconductor chips capable of wireless communication with each other. The first and second semiconductor chips are arranged so that their main surfaces face each other. Each of the first and second semiconductor chips includes a semiconductor substrate, an insulating film, an antenna, a plurality of first electrodes, and a plurality of second electrodes. A communication circuit is formed on the semiconductor substrate. The insulating film is formed on the semiconductor substrate. The antenna is formed in the insulating film so as to be wound on the main surface. The antenna has first and second terminals. The plurality of first electrodes are formed in the insulating film between the antenna and the semiconductor substrate, and are disposed so as to be orthogonal to the winding direction of the antenna when viewed from a direction perpendicular to the main surface. Each of the plurality of first electrodes is electrically connected to the first terminal. The plurality of second electrodes are formed on the main surface of the semiconductor substrate or between the semiconductor substrate and the plurality of first electrodes, and when viewed from a direction perpendicular to the main surface, Each overlaps. Each of the plurality of second electrodes is electrically connected to the second terminal.

本発明の半導体装置によれば、非接触で無線通信を行なう場合において、受信信号の強度を従来よりも向上させることができる。   According to the semiconductor device of the present invention, when performing wireless communication without contact, the strength of the received signal can be improved as compared with the prior art.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1の半導体装置を説明するための断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device of the first embodiment.

図1を参照して、半導体装置100は半導体チップ1,2、基板16およびパッケージ17を備える。   With reference to FIG. 1, a semiconductor device 100 includes semiconductor chips 1, 2, a substrate 16, and a package 17.

半導体チップ1,2の各々は通信機能を実現する回路(図示せず)を有する。半導体チップ1はパッケージ17の基板16に取り付けられる。半導体チップ2は半導体チップ1の上に積層される。半導体チップ1,2はパッケージ17の中に収められている。   Each of the semiconductor chips 1 and 2 has a circuit (not shown) that realizes a communication function. The semiconductor chip 1 is attached to the substrate 16 of the package 17. The semiconductor chip 2 is stacked on the semiconductor chip 1. The semiconductor chips 1 and 2 are housed in a package 17.

半導体チップ1はたとえばCMOSプロセスで作製される。半導体チップ1はアンテナ3、上部電極5、下部電極7、シリコン基板9、および絶縁膜11を備える。   The semiconductor chip 1 is manufactured by, for example, a CMOS process. The semiconductor chip 1 includes an antenna 3, an upper electrode 5, a lower electrode 7, a silicon substrate 9, and an insulating film 11.

アンテナ3は金属配線層に設けられる。この金属配線層は絶縁膜11中に存在する。絶縁膜11はシリコン基板9の主表面上に形成される。なお、アンテナ3は導線を1回または複数回巻くことによりコイル状に形成されるアンテナコイルである。アンテナ3はシリコン基板9の主表面に沿って渦巻くように絶縁膜11内に形成される。また、アンテナ3は第1および第2の端子を有する。   The antenna 3 is provided on the metal wiring layer. This metal wiring layer is present in the insulating film 11. Insulating film 11 is formed on the main surface of silicon substrate 9. The antenna 3 is an antenna coil formed in a coil shape by winding a conductive wire once or a plurality of times. The antenna 3 is formed in the insulating film 11 so as to spiral along the main surface of the silicon substrate 9. The antenna 3 has first and second terminals.

上部電極5はアンテナ3とシリコン基板9の主表面との間に設けられる。上部電極5の材質はポリシリコンであるが金属であってもよい。上部電極5の直下には下部電極7が形成される。下部電極7はシリコン基板9の主表面に形成される拡散層である。たとえばこの拡散層の導電型はN型であり、シリコン基板9の導電型はP型である。   Upper electrode 5 is provided between antenna 3 and the main surface of silicon substrate 9. The material of the upper electrode 5 is polysilicon, but may be metal. A lower electrode 7 is formed immediately below the upper electrode 5. The lower electrode 7 is a diffusion layer formed on the main surface of the silicon substrate 9. For example, the conductivity type of this diffusion layer is N-type, and the conductivity type of silicon substrate 9 is P-type.

半導体チップ2は半導体チップ1と同様の構成を有する。半導体チップ2はアンテナ4、上部電極6、下部電極8、シリコン基板10、および絶縁膜12を備える。アンテナ4はアンテナ3と同様に、絶縁膜12内の金属配線層に設けられる。   The semiconductor chip 2 has the same configuration as the semiconductor chip 1. The semiconductor chip 2 includes an antenna 4, an upper electrode 6, a lower electrode 8, a silicon substrate 10, and an insulating film 12. The antenna 4 is provided on the metal wiring layer in the insulating film 12 in the same manner as the antenna 3.

なお、図1には示さないが、半導体チップ1,2は通信機能以外にもロジック回路やアナログ回路等、送信あるいは受信した信号を処理するための回路を備える。   Although not shown in FIG. 1, the semiconductor chips 1 and 2 include circuits for processing transmitted or received signals such as logic circuits and analog circuits in addition to the communication function.

半導体チップ1の主表面と半導体チップ2の主表面とは対向する。また、半導体チップ1と半導体チップ2との間は電気的に絶縁されている。このため、半導体チップ1と半導体チップ2との間は中空である。ただし半導体チップ1と半導体チップ2との間に絶縁膜が設けられてもよい。   The main surface of the semiconductor chip 1 and the main surface of the semiconductor chip 2 face each other. Further, the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 are electrically insulated. For this reason, the space between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 is hollow. However, an insulating film may be provided between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2.

半導体チップ1から半導体チップ2への信号伝送のため、アンテナ3に信号が送られるとアンテナ3に電流が流れる。アンテナ3は渦巻状に形成されているので電流が流れるとアンテナ3の近傍に磁界が生じる。仮にアンテナ3の上方に導電体がある場合、その導電体には渦電流が流れる。渦電流が流れる方向はアンテナ3に生じた磁界を打ち消す反磁界が生じる方向である。しかしながらアンテナ3とアンテナ4との間には導電性材料が存在しない。よって、アンテナ3とアンテナ4との間の空間には渦電流が生じない。   For signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 2, a current flows through the antenna 3 when a signal is sent to the antenna 3. Since the antenna 3 is formed in a spiral shape, a magnetic field is generated in the vicinity of the antenna 3 when a current flows. If there is a conductor above the antenna 3, an eddy current flows through the conductor. The direction in which the eddy current flows is a direction in which a demagnetizing field that cancels the magnetic field generated in the antenna 3 is generated. However, there is no conductive material between the antenna 3 and the antenna 4. Therefore, no eddy current is generated in the space between the antenna 3 and the antenna 4.

半導体チップ1にはパッケージ17の電源端子(図示せず)を介して外部から電力が供給される。また、半導体チップ1は信号端子(図示せず)を介して外部との間で信号を伝送する。一方、半導体チップ2への電力供給は、半導体チップ1からパッド13、14およびパッド13とパッド14とを接続するボールボンダ15を介して行なわれる。   Power is supplied to the semiconductor chip 1 from the outside via a power supply terminal (not shown) of the package 17. Further, the semiconductor chip 1 transmits a signal to the outside through a signal terminal (not shown). On the other hand, power is supplied to the semiconductor chip 2 from the semiconductor chip 1 through the pads 13 and 14 and the ball bonder 15 connecting the pad 13 and the pad 14.

半導体チップ1から半導体チップ2への信号伝送は各々の通信機能を用いて無線により非接触で行なわれる。半導体チップ2により処理された信号は、無線により半導体チップ2から半導体チップ1へ非接触で伝送される。半導体チップ1と半導体チップ2との間に信号を伝送するためのワイヤやプリント基板上の配線等が存在しない。よって、配線抵抗や寄生容量による信号の伝送速度のばらつきを抑えることができので、安定した信号伝送が可能になる。   Signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 2 is performed wirelessly and contactlessly using each communication function. A signal processed by the semiconductor chip 2 is wirelessly transmitted from the semiconductor chip 2 to the semiconductor chip 1 in a non-contact manner. There are no wires for transmitting signals between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 or wiring on the printed circuit board. Therefore, variations in signal transmission speed due to wiring resistance and parasitic capacitance can be suppressed, and stable signal transmission is possible.

図2は、図1のアンテナ3,4を説明する斜視図である。
図2を参照して、半導体チップ1のうちアンテナ3およびシリコン基板9が示される。また半導体チップ2のうちアンテナ4およびシリコン基板10が示される。上述のようにアンテナ3は金属配線層に設けられる。アンテナの巻き数が1を超える場合、アンテナ3の下層の金属配線層に作製された引き出し線18とビアプラグ20とにより各金属配線層が接続される。これによってアンテナのループが形成される。
FIG. 2 is a perspective view for explaining the antennas 3 and 4 of FIG.
With reference to FIG. 2, an antenna 3 and a silicon substrate 9 of the semiconductor chip 1 are shown. Also shown are the antenna 4 and the silicon substrate 10 of the semiconductor chip 2. As described above, the antenna 3 is provided on the metal wiring layer. When the number of turns of the antenna exceeds 1, each metal wiring layer is connected by the lead wire 18 and the via plug 20 formed in the metal wiring layer below the antenna 3. This forms an antenna loop.

アンテナ4はアンテナ3と同様の構成を有するので詳細な説明は以後繰り返さない。アンテナ4においてコイルの巻き数が1を超える場合には、下層の金属配線層に作成された引き出し線19とビアプラグ21とによって各金属配線層が接続される。   Since antenna 4 has the same configuration as antenna 3, detailed description will not be repeated hereinafter. When the number of coil turns in the antenna 4 exceeds 1, each metal wiring layer is connected by the lead wire 19 and the via plug 21 formed in the lower metal wiring layer.

半導体チップ1の主表面と半導体チップ2の主表面とは対向する。よって、アンテナ3およびアンテナ4も対向する。送信信号に応じてアンテナ3に電流が流れると、その電流により磁束が生じる。磁束はアンテナ4を貫通するのでアンテナ4には誘導電流が流れる。誘導電流の方向はアンテナ3により生じる磁束と逆向きの磁束を発生させる方向である。なお、アンテナ4に流れる誘導電流が受信信号となる。   The main surface of the semiconductor chip 1 and the main surface of the semiconductor chip 2 face each other. Therefore, the antenna 3 and the antenna 4 are also opposed. When a current flows through the antenna 3 according to the transmission signal, a magnetic flux is generated by the current. Since the magnetic flux penetrates the antenna 4, an induced current flows through the antenna 4. The direction of the induced current is a direction in which a magnetic flux opposite to the magnetic flux generated by the antenna 3 is generated. The induced current flowing through the antenna 4 becomes a received signal.

アンテナ3,4の各々の形状は四角形である。半導体チップ2のアンテナ4の半径は半導体チップ1のアンテナ3の半径と等しい。また、アンテナ4の巻き方向は、アンテナ3の巻き方向と逆になるように形成される。このため、アンテナ3とアンテナ4とが対向した状態でZ軸の正から負への方向に沿って見た場合、アンテナ3とアンテナ4とは重なり合う。   Each of the antennas 3 and 4 has a quadrangular shape. The radius of the antenna 4 of the semiconductor chip 2 is equal to the radius of the antenna 3 of the semiconductor chip 1. Further, the winding direction of the antenna 4 is formed to be opposite to the winding direction of the antenna 3. For this reason, when the antenna 3 and the antenna 4 are opposed to each other when viewed along the positive to negative direction of the Z axis, the antenna 3 and the antenna 4 overlap each other.

アンテナ3の4辺のそれぞれに対応するアンテナ4の4辺は最短距離(アンテナ3とアンテナ4との距離)で対向する。これによりアンテナ3の電流経路と同じ形状の電流経路がアンテナ4に存在し、かつ、これらの電流経路の距離が最短となる。たとえばアンテナ3の辺3Aにはアンテナ4の辺4Aが対応する。辺3Aと辺4Aとは最短距離で対向する。また、アンテナ3の辺3Bにはアンテナ4の辺4Bが対応する。辺3Bと辺4Bとは最短距離で対向する。よってアンテナ3およびアンテナ4の電磁結合が強くなる。また、最短距離で電流経路が存在するため、アンテナ間の容量を大きくすることもできる。なお、アンテナ3,4の形状は四角形に限定されず円形のスパイラルでもよい。   The four sides of the antenna 4 corresponding to the four sides of the antenna 3 face each other at the shortest distance (the distance between the antenna 3 and the antenna 4). As a result, a current path having the same shape as the current path of the antenna 3 exists in the antenna 4, and the distance between these current paths is the shortest. For example, the side 3 </ b> A of the antenna 3 corresponds to the side 4 </ b> A of the antenna 4. Side 3A and side 4A face each other at the shortest distance. Further, the side 4B of the antenna 4 corresponds to the side 3B of the antenna 3. Side 3B and side 4B face each other at the shortest distance. Therefore, the electromagnetic coupling between the antenna 3 and the antenna 4 becomes strong. Further, since the current path exists at the shortest distance, the capacity between the antennas can be increased. The shape of the antennas 3 and 4 is not limited to a quadrangle, and may be a circular spiral.

電磁結合が強いほどアンテナ4に流れる誘導電流が大きくなる。アンテナ3,4の巻き方向を互いに逆にすることによって、アンテナ3,4を対向させて無線通信を行なったときに受信信号の強度を大きくすることができる。なお、アンテナ4の巻き方向がアンテナ3の巻き方向と同じである場合、アンテナ3とアンテナ4とを対向させると、電磁結合は弱くなる。その理由は、アンテナ3のある辺と、その辺に対応するアンテナ4の辺との距離が最短ではなくなるためである。   The stronger the electromagnetic coupling, the greater the induced current flowing through the antenna 4. By reversing the winding directions of the antennas 3 and 4, the strength of the received signal can be increased when wireless communication is performed with the antennas 3 and 4 facing each other. In addition, when the winding direction of the antenna 4 is the same as the winding direction of the antenna 3, when the antenna 3 and the antenna 4 are opposed to each other, the electromagnetic coupling is weakened. The reason is that the distance between a certain side of the antenna 3 and the side of the antenna 4 corresponding to the side is not shortest.

半導体チップ1と半導体チップ2との距離はボールボンダ15の厚さのみで決定される。ボールボンダ15の厚さはたとえば20〜30μm程度である。よってアンテナ3とアンテナ4とを近接して配置することが可能になる。好ましくは、アンテナ3とアンテナ4との距離は、アンテナ3およびアンテナ4の各々の半径以下である。アンテナ3とアンテナ4との距離をアンテナ3およびアンテナ4の各々の半径以下に設定することでアンテナ3およびアンテナ4の結合係数が0.1以上となる。結合係数の値が0.1以上であれば、受信信号の強度(電圧の大きさ)を実用上問題ない強度(たとえば数百mV程度)とすることができる。   The distance between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 is determined only by the thickness of the ball bonder 15. The thickness of the ball bonder 15 is, for example, about 20 to 30 μm. Therefore, the antenna 3 and the antenna 4 can be arranged close to each other. Preferably, the distance between the antenna 3 and the antenna 4 is equal to or less than the radius of each of the antenna 3 and the antenna 4. By setting the distance between the antenna 3 and the antenna 4 to be equal to or less than the radius of each of the antenna 3 and the antenna 4, the coupling coefficient of the antenna 3 and the antenna 4 becomes 0.1 or more. If the value of the coupling coefficient is 0.1 or more, the strength (voltage magnitude) of the received signal can be set to a strength (for example, about several hundred mV) that causes no practical problem.

図3は、アンテナ3,アンテナ4の距離と結合係数との関係を説明する図である。
図3を参照して、アンテナ3,4の半径を100μmとしたときのアンテナ3,4の距離に対する結合係数の変化を示す。上述のように受信信号の強度の点から、アンテナ3およびアンテナ4の結合係数が0.1以上であることが好ましい。アンテナ間の距離が190μmのときに結合係数は0.1となる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the distance between the antennas 3 and 4 and the coupling coefficient.
With reference to FIG. 3, the change of the coupling coefficient with respect to the distance of the antennas 3 and 4 when the radius of the antennas 3 and 4 is 100 μm is shown. As described above, it is preferable that the coupling coefficient of the antenna 3 and the antenna 4 is 0.1 or more from the viewpoint of the strength of the received signal. When the distance between the antennas is 190 μm, the coupling coefficient is 0.1.

図3に示すようにアンテナ間距離が短くなるほど結合係数は大きくなる。アンテナ間距離がアンテナの半径と等しい場合、すなわち、100μmでは結合係数は0.35となる。組立て精度や設計のマージンを考慮すると、アンテナ間の距離がアンテナの半径以下であれば0.1以上の結合係数を確保することができる。結合係数が大きいほど電磁結合が強くなるため、受信信号の強度が強くなる。よってアンテナ3とアンテナ4とが接触しない限り、アンテナ間距離は短い程よい。   As shown in FIG. 3, the coupling coefficient increases as the distance between the antennas decreases. When the distance between the antennas is equal to the radius of the antenna, that is, at 100 μm, the coupling coefficient is 0.35. In consideration of assembly accuracy and design margin, a coupling coefficient of 0.1 or more can be ensured if the distance between the antennas is equal to or less than the radius of the antenna. Since the electromagnetic coupling becomes stronger as the coupling coefficient is larger, the strength of the received signal becomes stronger. Therefore, as long as the antenna 3 and the antenna 4 do not contact, the distance between antennas is so good that it is short.

図4は、図1のアンテナ3の斜視図である。
図5は、図4の上部電極5および下部電極7を説明する平面図である。
FIG. 4 is a perspective view of the antenna 3 of FIG.
FIG. 5 is a plan view for explaining the upper electrode 5 and the lower electrode 7 of FIG.

図4および図5を参照して、アンテナ3の中心に位置する点P1から最外部に位置する線の線幅中心までの距離は100μmである。この距離は本発明における「アンテナの半径」に相当する。アンテナ3の線幅は10μmであり、線の間隔は2μmである。また、アンテナ3の巻き数は2である。   4 and 5, the distance from the point P1 located at the center of the antenna 3 to the line width center of the outermost line is 100 μm. This distance corresponds to the “radius of the antenna” in the present invention. The line width of the antenna 3 is 10 μm, and the line interval is 2 μm. The number of turns of the antenna 3 is two.

アンテナ3の本体は最上層の金属配線層に設けられる。アンテナ3の本体とシリコン基板9との距離が大きいほど、シリコン基板9における磁場の強度が弱くなる。よってアンテナ3に電流が流れたときにシリコン基板9には渦電流が生じにくくなる。これによりアンテナ3の損失が低減する。よってアンテナ3のQ値が向上する。   The main body of the antenna 3 is provided on the uppermost metal wiring layer. The greater the distance between the main body of the antenna 3 and the silicon substrate 9, the weaker the magnetic field strength in the silicon substrate 9. Therefore, eddy current is less likely to occur in the silicon substrate 9 when a current flows through the antenna 3. Thereby, the loss of the antenna 3 is reduced. Therefore, the Q value of the antenna 3 is improved.

さらに、引き出し線18は最上層の金属配線層よりも1つ下層の金属配線層に設けられる。シリコン基板9の表面と引き出し線18との距離を広げることによってもシリコン基板9内部に渦電流が発生することを抑制できる。   Further, the lead line 18 is provided in a metal wiring layer one layer lower than the uppermost metal wiring layer. Increasing the distance between the surface of the silicon substrate 9 and the lead wire 18 can also suppress the generation of eddy currents in the silicon substrate 9.

アンテナ3の直下には上部電極5が形成される。上部電極5は複数の電極5A、および電極5Bを含む。複数の電極5Aおよび電極5Bの材質はポリシリコンである。複数の電極5Aの各々は短冊形状を有する。また、複数の電極5Aの各々はアンテナ3の4辺のうちのいずれかの辺に直交する。   An upper electrode 5 is formed immediately below the antenna 3. The upper electrode 5 includes a plurality of electrodes 5A and an electrode 5B. The material of the plurality of electrodes 5A and 5B is polysilicon. Each of the plurality of electrodes 5A has a strip shape. Each of the plurality of electrodes 5A is orthogonal to any one of the four sides of the antenna 3.

複数の電極5Aを囲むように電極5Bが設けられる。電極5Bの直径はアンテナ3の直径よりも大きくなる。さらに、電極5Bには少なくとも1箇所で切れ目が設けられる。   An electrode 5B is provided so as to surround the plurality of electrodes 5A. The diameter of the electrode 5B is larger than the diameter of the antenna 3. Furthermore, the electrode 5B is provided with a cut at at least one location.

アンテナ3は端子22を有する。上部電極5はビアプラグ24を介して端子22に接続される。よって複数の電極5Aの各々は電極5Bを介して端子22に接続される。   The antenna 3 has a terminal 22. The upper electrode 5 is connected to the terminal 22 via the via plug 24. Therefore, each of the plurality of electrodes 5A is connected to the terminal 22 via the electrode 5B.

シリコン基板9の主表面において上部電極5の直下の領域には下部電極7、すなわち拡散層が形成される。下部電極7は複数の電極7Aと、電極7Bとを含む。複数の電極7Aはシリコン基板9の主表面に垂直な方向(紙面に垂直な方向)から見たときに複数の電極5Aとそれぞれ重なる。また、電極7Bは複数の電極7Aを囲むように設けられ、少なくとも1箇所で切れ目が設けられている。下部電極7はビアプラグ25によってアンテナ3のもう一つの端子23に接続される。   A lower electrode 7, that is, a diffusion layer is formed in a region immediately below the upper electrode 5 on the main surface of the silicon substrate 9. The lower electrode 7 includes a plurality of electrodes 7A and an electrode 7B. The plurality of electrodes 7A overlap with the plurality of electrodes 5A when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the silicon substrate 9 (a direction perpendicular to the paper surface). The electrode 7B is provided so as to surround the plurality of electrodes 7A, and is provided with a cut at least at one place. The lower electrode 7 is connected to another terminal 23 of the antenna 3 by a via plug 25.

アンテナ3に受信電流が流れた場合、シリコン基板内では、アンテナ3によって生じた磁束を打ち消す反磁界を発生させる方向、つまりアンテナ3の巻き方向と逆方向に渦電流が流れようとする。複数の電極5Aはアンテナ3に直交する方向に配置されているため渦電流が流れる電流経路が切断された状態になっている。このため、複数の電極5Aには渦電流が生じにくい。また、複数の電極5Aと端子22とを接続するため電極5Bが設けられる。渦電流が電極5Bに流れないよう、電極5Bには切れ目が設けられる。よってアンテナ3に電流が流れた際に上部電極5で渦電流が生じることを抑制できる。これによりアンテナ3の損失が低減するのでアンテナ3のQ値が向上する。   When a reception current flows through the antenna 3, an eddy current tends to flow in the silicon substrate in a direction that generates a demagnetizing field that cancels the magnetic flux generated by the antenna 3, that is, in a direction opposite to the winding direction of the antenna 3. Since the plurality of electrodes 5A are arranged in a direction orthogonal to the antenna 3, the current path through which the eddy current flows is cut off. For this reason, an eddy current hardly occurs in the plurality of electrodes 5A. An electrode 5B is provided to connect the plurality of electrodes 5A and the terminal 22. The electrode 5B is cut so that eddy current does not flow to the electrode 5B. Therefore, it is possible to suppress the generation of eddy current in the upper electrode 5 when a current flows through the antenna 3. As a result, the loss of the antenna 3 is reduced, so that the Q value of the antenna 3 is improved.

また、下部電極7は上部電極5と同様の形状を有する。下部電極7においても上部電極5と同様の作用によって渦電流が抑制される。よって、下部電極7、すなわちシリコン基板9内で渦電流が生じることを抑制できる。   The lower electrode 7 has the same shape as the upper electrode 5. Also in the lower electrode 7, eddy current is suppressed by the same action as the upper electrode 5. Therefore, it is possible to suppress the generation of eddy current in the lower electrode 7, that is, the silicon substrate 9.

アンテナのQ値が向上する理由について、より詳細に説明する。
上部電極および下部電極が無い場合、アンテナに流れる電流によって生じる磁場を打ち消す方向にシリコン基板内に渦電流が発生する。これによって基板内の損失が生じ、アンテナのQ値は低くなる。そもそもシリコン基板は導電性を有するので、基板内に伝導電流が流れる。たとえば基板がガリウム砒素(GaAs)基板であれば導電率は非常に小さいので、ほとんど基板内に渦電流は発生せず、Q値の低下はない。
The reason why the Q value of the antenna is improved will be described in more detail.
In the absence of the upper and lower electrodes, an eddy current is generated in the silicon substrate in a direction that cancels the magnetic field generated by the current flowing through the antenna. This causes a loss in the substrate, and the Q value of the antenna is lowered. In the first place, since the silicon substrate has conductivity, a conduction current flows in the substrate. For example, if the substrate is a gallium arsenide (GaAs) substrate, the conductivity is very small. Therefore, almost no eddy current is generated in the substrate, and the Q value does not decrease.

そこで、アンテナとシリコン基板の間に四角形状の金属板を挿入した場合を考えると、アンテナに流れる電流によって生じる渦電流は金属板内を流れる。金属板内に流れる電流によって損失が生じ、Q値が低下する。しかし、金属板によってシリコン基板の影響(寄生容量や寄生抵抗)が見えなくなる。つまり、アンテナとしてはシリコン基板が無い状態であって、金属板との関係だけに注目すればよい。   Therefore, when a case where a rectangular metal plate is inserted between the antenna and the silicon substrate is considered, eddy current generated by the current flowing through the antenna flows in the metal plate. Loss is caused by the current flowing in the metal plate, and the Q value is lowered. However, the influence of the silicon substrate (parasitic capacitance and parasitic resistance) is not visible due to the metal plate. In other words, the antenna has no silicon substrate, and only the relationship with the metal plate needs to be noted.

次に、アンテナとシリコン基板の間にアンテナの各辺に直交するような短冊状の金属板を挿入した場合(本実施の形態に近い状態)を考える。このとき、金属板に渦電流が流れようとする。しかし金属板はアンテナに対して直交配置されているので、実際には渦電流は生じない。短冊状の金属板の隙間からシリコン基板が見えるため、シリコン基板の影響を完全に防ぐことはできないが、シリコン基板の影響を小さくすることは可能になる。その結果、Q値の低下を抑制することができる。   Next, consider a case where a strip-shaped metal plate orthogonal to each side of the antenna is inserted between the antenna and the silicon substrate (a state close to this embodiment). At this time, an eddy current tends to flow through the metal plate. However, since the metal plate is disposed orthogonal to the antenna, no eddy current actually occurs. Since the silicon substrate can be seen from the gap between the strip-shaped metal plates, the influence of the silicon substrate cannot be completely prevented, but the influence of the silicon substrate can be reduced. As a result, a decrease in the Q value can be suppressed.

したがって、下部電極がシリコン基板内に無くても上部電極および下部電極が短冊形状を有し、アンテナに直交配置されていれば、シリコン基板に流れようとする渦電流を抑制することができる。上部電極により大きな抑制効果が得られるが、シリコン基板に設けた下部電極により抑制効果がさらに増加する。   Therefore, even if the lower electrode is not in the silicon substrate, if the upper electrode and the lower electrode have a strip shape and are arranged orthogonal to the antenna, eddy currents that flow through the silicon substrate can be suppressed. Although a large suppression effect is obtained by the upper electrode, the suppression effect is further increased by the lower electrode provided on the silicon substrate.

なお、電極5B,7Bの少なくとも一方に切れ目が形成されていれば、渦電流の抑制が可能であるが、電極5B,7Bともに切れ目が形成されていることが好ましい。また、たとえば電極5Bの2箇所に切れ目を形成する場合、端子22,23に最も遠い辺の真中と端子22,23に最も近い辺の真中に切れ目が形成されることが好ましい。また電極5Bの4箇所に切れ目が形成される場合には電極5Bの各辺の真中に切れ目が形成されることが好ましい。これによって、切れ目によって分割される電極の各領域においてアンテナ3によって生じる磁場の影響をほぼ等しくすることができる。   In addition, if a cut is formed in at least one of the electrodes 5B and 7B, eddy current can be suppressed, but it is preferable that a cut is formed in both the electrodes 5B and 7B. Further, for example, when a cut is formed at two locations on the electrode 5B, it is preferable that a cut is formed in the middle of the side farthest from the terminals 22 and 23 and in the middle of the side closest to the terminals 22 and 23. Moreover, when a cut is formed in four places of the electrode 5B, it is preferable that a cut is formed in the middle of each side of the electrode 5B. Thereby, the influence of the magnetic field generated by the antenna 3 in each region of the electrode divided by the cut can be made almost equal.

図6は、図5のVI−VI間の断面図である。
図6を参照して、上部電極5、上部電極5の直下に形成される酸化膜26、拡散層である下部電極7によって容量素子27が構成される。酸化膜26はたとえばMOSトランジスタのゲート酸化膜と同一の製造工程により形成される酸化膜である。
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
Referring to FIG. 6, a capacitive element 27 is configured by the upper electrode 5, the oxide film 26 formed immediately below the upper electrode 5, and the lower electrode 7 that is a diffusion layer. Oxide film 26 is an oxide film formed by the same manufacturing process as the gate oxide film of a MOS transistor, for example.

なお、半導体チップ2に含まれる容量素子の構造は半導体チップ1に含まれる容量素子の構造と同様である。つまり上部電極6の構成は図5に示す上部電極5の構成と同様である。また下部電極8の構成は図5に示す下部電極7と同様である。よって、アンテナ4に受信電流が流れた際、上部電極6および下部電極8(シリコン基板10)において渦電流の発生を抑制することができる。   The structure of the capacitive element included in the semiconductor chip 2 is the same as the structure of the capacitive element included in the semiconductor chip 1. That is, the configuration of the upper electrode 6 is the same as the configuration of the upper electrode 5 shown in FIG. The configuration of the lower electrode 8 is the same as that of the lower electrode 7 shown in FIG. Therefore, when a reception current flows through the antenna 4, the generation of eddy current can be suppressed in the upper electrode 6 and the lower electrode 8 (silicon substrate 10).

また、アンテナ4は半導体チップ2において最上層の金属配線層に形成される。半導体チップ1と同様に、アンテナ4とシリコン基板10との距離を大きくすることによってもシリコン基板内の渦電流の発生を抑制することができる。   The antenna 4 is formed on the uppermost metal wiring layer in the semiconductor chip 2. Similarly to the semiconductor chip 1, the generation of eddy currents in the silicon substrate can be suppressed by increasing the distance between the antenna 4 and the silicon substrate 10.

次に半導体チップ1から半導体チップ2への信号伝送について説明する。なお、半導体チップ2から半導体チップ1への信号伝送においても、以下と同様の動作が行なわれる。   Next, signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 2 will be described. In the signal transmission from the semiconductor chip 2 to the semiconductor chip 1, the following operation is performed.

図7は、図1の半導体装置100の信号伝送回路の等価回路図である。
図7を参照して、シリコン基板9に形成された通信回路(送信回路SND)は信号S1を出力する。このとき、送信側のアンテナ3には信号S1に応じた電流が流れる。アンテナ3に電流が流れるとアンテナ3に対してシリコン基板9側およびアンテナ3に対してアンテナ4側の両側に磁束が生じる。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the signal transmission circuit of the semiconductor device 100 of FIG.
Referring to FIG. 7, the communication circuit (transmission circuit SND) formed on silicon substrate 9 outputs signal S1. At this time, a current corresponding to the signal S1 flows through the antenna 3 on the transmission side. When a current flows through the antenna 3, magnetic flux is generated on both sides of the antenna 3 on the silicon substrate 9 side and on the antenna 4 side of the antenna 3.

シリコン基板9側に生じた磁束により上部電極5およびシリコン基板9には渦電流が生じようとする。しかし、図5に示す構成を有する上部電極5および下部電極7によって渦電流の発生が抑えられる。一方、磁束がアンテナ4を通過するので、アンテナ4には磁束を打ち消す電流が流れる。つまり、アンテナ3とアンテナ4の電磁結合によりアンテナ4に誘導電流が生じる。   An eddy current tends to be generated in the upper electrode 5 and the silicon substrate 9 by the magnetic flux generated on the silicon substrate 9 side. However, the generation of eddy current is suppressed by the upper electrode 5 and the lower electrode 7 having the configuration shown in FIG. On the other hand, since the magnetic flux passes through the antenna 4, a current that cancels the magnetic flux flows through the antenna 4. That is, an induction current is generated in the antenna 4 due to electromagnetic coupling between the antenna 3 and the antenna 4.

図7においてインダクタ29はアンテナ3のインダクタ成分を示す。インダクタ30はアンテナ4のインダクタ成分を示す。インダクタ29とインダクタ30との相互インダクタンスによってアンテナ4に流れる電流の大きさが決まる。言い換えるとインダクタ29とインダクタ30の結合係数により受信電流の大きさが定まる。   In FIG. 7, the inductor 29 indicates the inductor component of the antenna 3. Inductor 30 represents the inductor component of antenna 4. The magnitude of the current flowing through the antenna 4 is determined by the mutual inductance between the inductor 29 and the inductor 30. In other words, the magnitude of the received current is determined by the coupling coefficient between the inductor 29 and the inductor 30.

たとえばアンテナの半径が100μmであり、アンテナ間の距離が50μmであるとする。図3に示すようにアンテナ間の距離がアンテナの半径より小さいので結合係数の大きさは0.1以上になる。アンテナ4に流れる電流によって、アンテナ4の下方(アンテナ3側)に磁束が発生する。   For example, assume that the radius of the antenna is 100 μm and the distance between the antennas is 50 μm. As shown in FIG. 3, since the distance between the antennas is smaller than the radius of the antenna, the magnitude of the coupling coefficient is 0.1 or more. Magnetic flux is generated below the antenna 4 (on the antenna 3 side) by the current flowing through the antenna 4.

このとき、シリコン基板10側に生じた磁束によって上部電極6、シリコン基板10には渦電流が発生しようとする。しかし、アンテナ4の直下には図5に示す構成と同様の構成を有する上部電極6および下部電極8が設けられる。よって、上部電極6および下部電極8(すなわちシリコン基板10)では渦電流が生じなくなる。これによりインダクタ30の損失が低減されるのでアンテナ4のQ値は向上する。   At this time, an eddy current tends to be generated in the upper electrode 6 and the silicon substrate 10 by the magnetic flux generated on the silicon substrate 10 side. However, an upper electrode 6 and a lower electrode 8 having the same configuration as that shown in FIG. Therefore, no eddy current occurs in the upper electrode 6 and the lower electrode 8 (that is, the silicon substrate 10). As a result, the loss of the inductor 30 is reduced, so that the Q value of the antenna 4 is improved.

アンテナ4に流れる電流が受信信号に相当する。負荷抵抗33によってアンテナ4に流れる電流は電圧に変換される。容量素子32はアンテナ4の両端子に接続されている。容量素子32はアンテナ4の直下に配置される。なお容量素子32は上部電極6および下部電極8を含む。容量素子32の端子間の電圧(受信電圧u2)は式(1)で表される。   The current flowing through the antenna 4 corresponds to the received signal. The current flowing through the antenna 4 by the load resistor 33 is converted into a voltage. The capacitive element 32 is connected to both terminals of the antenna 4. The capacitive element 32 is disposed immediately below the antenna 4. Capacitance element 32 includes upper electrode 6 and lower electrode 8. A voltage between the terminals of the capacitive element 32 (reception voltage u2) is expressed by Expression (1).

Figure 0004592542
Figure 0004592542

ここで、L1,L2はそれぞれインダクタ29,30の自己インダクタンスである。kはアンテナ3とアンテナ4との結合係数である。i1は信号S1によってアンテナ3に流れる電流(送信電流)の値である。R2はアンテナ4が有する抵抗成分(抵抗31)の抵抗値である。RLは負荷抵抗33の抵抗値である。C2は容量素子32の容量値である。また、ωは送信電流の角振動数である。   Here, L1 and L2 are the self-inductances of the inductors 29 and 30, respectively. k is a coupling coefficient between the antenna 3 and the antenna 4. i1 is a value of a current (transmission current) flowing through the antenna 3 by the signal S1. R2 is the resistance value of the resistance component (resistor 31) of the antenna 4. RL is the resistance value of the load resistor 33. C2 is a capacitance value of the capacitive element 32. Ω is the angular frequency of the transmission current.

また、容量素子32をアンテナ4に接続することによって、容量素子32を設けない場合よりも受信電圧を高くすることができる。   Further, by connecting the capacitive element 32 to the antenna 4, the reception voltage can be made higher than when the capacitive element 32 is not provided.

図8は、図7に示す受信電圧u2の周波数依存性を示す図である。
図8を参照して、横軸は受信信号の周波数であり、縦軸は受信電圧u2を示す。なお、アンテナ3およびアンテナ4の半径はともに100μmであり、アンテナ間の距離は50μmである。また、アンテナ3およびアンテナ4の巻き数はともに2である。また、アンテナ3に流れる送信電流の大きさは1mAである。また、負荷抵抗33の抵抗値は2kΩである。
FIG. 8 is a diagram showing the frequency dependence of the reception voltage u2 shown in FIG.
Referring to FIG. 8, the horizontal axis represents the frequency of the reception signal, and the vertical axis represents the reception voltage u2. The radii of the antenna 3 and the antenna 4 are both 100 μm, and the distance between the antennas is 50 μm. The number of turns of the antenna 3 and the antenna 4 is two. The magnitude of the transmission current flowing through the antenna 3 is 1 mA. The resistance value of the load resistor 33 is 2 kΩ.

図8において実線で示す曲線A1はアンテナ4に容量素子32を接続した場合における受信電圧u2の周波数依存性を示す。なお、比較のため容量素子32を設けない場合における受信電圧u2の周波数依存性を破線A2で示す。   A curve A1 indicated by a solid line in FIG. 8 indicates the frequency dependence of the reception voltage u2 when the capacitive element 32 is connected to the antenna 4. For comparison, the frequency dependence of the reception voltage u2 when the capacitor 32 is not provided is indicated by a broken line A2.

インダクタ30と容量素子32とによって共振が生じる。実施の形態1において、共振周波数は約900MHzとなる。図7に示すように、約900MHz付近において受信電圧が最大となる。   Resonance is generated by the inductor 30 and the capacitive element 32. In the first embodiment, the resonance frequency is about 900 MHz. As shown in FIG. 7, the reception voltage becomes maximum at around 900 MHz.

このように実施の形態1ではアンテナ4の直下にアンテナの2つの端子間に接続される容量素子を設けることによって受信信号のSN比(Signal to Noise Ratio)を向上させることができる。アンテナ4の後段には増幅器が接続される。受信電圧を高くすることによって増幅器の負荷を低減することができる。増幅器の利得が小さくても良いため、歪みが低減される。よって通信エラーが生じにくくなる。   As described above, in the first embodiment, the SN ratio (Signal to Noise Ratio) of the received signal can be improved by providing the capacitive element connected between the two terminals of the antenna immediately below the antenna 4. An amplifier is connected to the subsequent stage of the antenna 4. By increasing the reception voltage, the load on the amplifier can be reduced. Since the gain of the amplifier may be small, distortion is reduced. Therefore, communication errors are less likely to occur.

また、送信信号の強度が小さくても、受信側では共振を利用することで信号の振幅を大きくすることができる。よって送信電力を小さくすることができる。これにより半導体装置全体の消費電力を低減することができる。   Even if the intensity of the transmission signal is small, the amplitude of the signal can be increased by using resonance on the reception side. Therefore, transmission power can be reduced. Thereby, the power consumption of the whole semiconductor device can be reduced.

容量素子32はアンテナ4と同様に面積が大きい素子である。よって、アンテナ4と容量素子32とを並べて配置すると半導体チップ2の面積が大きくなる。アンテナの大きさは無線通信を行なうための周波数帯域や結合係数の大きさによってほぼ決定される。このような制約があるためアンテナを小さくすることは非常に困難である。   The capacitive element 32 is an element having a large area like the antenna 4. Therefore, when the antenna 4 and the capacitive element 32 are arranged side by side, the area of the semiconductor chip 2 increases. The size of the antenna is substantially determined by the frequency band for performing wireless communication and the size of the coupling coefficient. Due to such restrictions, it is very difficult to make the antenna small.

実施の形態1ではアンテナ直下に容量素子が配置される。これにより半導体チップの面積が増加するのを防ぐことができる。よって半導体装置100全体の小面積化を図ることができる。   In the first embodiment, a capacitive element is arranged immediately below the antenna. This can prevent an increase in the area of the semiconductor chip. Therefore, the area of the entire semiconductor device 100 can be reduced.

なお、上述の説明において、半導体基板の材質はシリコンであるとしたが、半導体基板の材質はシリコンに限定されず他の材質(たとえばガリウム砒素)であってもよい。   In the above description, the material of the semiconductor substrate is silicon, but the material of the semiconductor substrate is not limited to silicon and may be other materials (for example, gallium arsenide).

以上のように実施の形態1によればアンテナの直下(半導体基板側)に、容量素子が配置される。容量素子の上部電極、下部電極は、アンテナの巻き方向に直交するように配置された複数の短冊状の電極を含む。また、上部電極、下部電極は、ともに複数の短冊状の電極を囲み、かつ一部に切れ目が形成される電極を含む。これによってアンテナに電流が流れた際に、渦電流の発生を抑制できる。   As described above, according to the first embodiment, the capacitive element is arranged immediately below the antenna (on the semiconductor substrate side). The upper electrode and the lower electrode of the capacitive element include a plurality of strip electrodes arranged so as to be orthogonal to the winding direction of the antenna. The upper electrode and the lower electrode both include electrodes that surround a plurality of strip-shaped electrodes and are partially cut. As a result, the generation of eddy current can be suppressed when a current flows through the antenna.

特に、実施の形態1においては下部電極がシリコン基板に形成されるので、シリコン基板内での渦電流の発生を抑制できる。これによりアンテナのQ値を向上させることができるので、受信信号の強度を向上させることができる。   In particular, in the first embodiment, since the lower electrode is formed on the silicon substrate, the generation of eddy currents in the silicon substrate can be suppressed. As a result, the Q value of the antenna can be improved, so that the strength of the received signal can be improved.

また、実施の形態1によれば多層金属配線層のうち最上層の金属配線層にアンテナを形成することによってアンテナとシリコン基板との距離とが広がる。これによりアンテナに電流が流れた際にシリコン基板内での渦電流の発生を抑制できる。   Further, according to the first embodiment, the distance between the antenna and the silicon substrate is increased by forming the antenna in the uppermost metal wiring layer among the multilayer metal wiring layers. As a result, the generation of eddy currents in the silicon substrate can be suppressed when a current flows through the antenna.

[実施の形態2]
図9は、実施の形態2の半導体装置を説明するための断面図である。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device of the second embodiment.

図9を参照して、半導体装置100Aは図1の半導体装置100と同様の構成を有する。ただし半導体装置100Aは半導体チップ1,2の各々の容量素子の構成が半導体装置100と異なる。半導体装置100Aの他の部分の構成は半導体装置100と同様であるので以後の説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 9, semiconductor device 100A has the same configuration as semiconductor device 100 of FIG. However, the semiconductor device 100 </ b> A differs from the semiconductor device 100 in the configuration of the capacitive elements of the semiconductor chips 1 and 2. Since the configuration of other parts of semiconductor device 100A is similar to that of semiconductor device 100, the following description will not be repeated.

実施の形態2において下部電極7は絶縁膜11の内部に設けられる。同様に、半導体チップ2では下部電極8が絶縁膜12の内部に設けられる。実施の形態1では下部電極7,8はともに拡散層により構成される。この点で実施の形態2は実施の形態1と相違する。   In the second embodiment, the lower electrode 7 is provided inside the insulating film 11. Similarly, in the semiconductor chip 2, the lower electrode 8 is provided inside the insulating film 12. In the first embodiment, the lower electrodes 7 and 8 are both constituted by diffusion layers. In this respect, the second embodiment is different from the first embodiment.

図10は、半導体チップ1の容量素子の構成を説明する断面図である。
図10を参照して、シリコン基板9には絶縁膜34が形成される。絶縁膜34は、たとえば回路素子の分離に用いられるフィールド酸化膜である。なお絶縁膜34は化学気相成長法によってシリコン基板9の表面に形成されてもよい。また絶縁膜34はたとえばシリコン窒化膜でもよい。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the capacitive element of the semiconductor chip 1.
Referring to FIG. 10, an insulating film 34 is formed on the silicon substrate 9. The insulating film 34 is a field oxide film used for circuit element isolation, for example. The insulating film 34 may be formed on the surface of the silicon substrate 9 by chemical vapor deposition. The insulating film 34 may be a silicon nitride film, for example.

絶縁膜34の上には下部電極7が形成される。下部電極7の上には誘電体膜36が形成される。誘電体膜36はたとえば酸化膜である。誘電体膜36の上には上部電極5が形成される。実施の形態1と同様に、上部電極5および下部電極7の材質はたとえばポリシリコンである。上部電極5、誘電体膜36、および下部電極7によって容量素子が構成される。   A lower electrode 7 is formed on the insulating film 34. A dielectric film 36 is formed on the lower electrode 7. Dielectric film 36 is, for example, an oxide film. An upper electrode 5 is formed on the dielectric film 36. As in the first embodiment, the material of the upper electrode 5 and the lower electrode 7 is, for example, polysilicon. The upper electrode 5, the dielectric film 36, and the lower electrode 7 constitute a capacitive element.

半導体チップ2の容量素子は図9に示す容量素子の構成と同様である。図9に示す容量素子においてシリコン基板9、上部電極5、下部電極7をシリコン基板10、上部電極6、下部電極8に置き換えると半導体チップ2の容量素子となる。よって半導体チップ2の容量素子の構成については以後説明を繰り返さない。   The capacitive element of the semiconductor chip 2 has the same configuration as the capacitive element shown in FIG. When the silicon substrate 9, the upper electrode 5, and the lower electrode 7 are replaced with the silicon substrate 10, the upper electrode 6, and the lower electrode 8 in the capacitive element shown in FIG. 9, the capacitive element of the semiconductor chip 2 is obtained. Therefore, the description of the configuration of the capacitive element of the semiconductor chip 2 will not be repeated hereinafter.

実施の形態1では下部電極7として拡散層(N型ウェル)が用いられる。拡散層とシリコン基板との間に逆バイアス電圧を印加すると、拡散層からシリコン基板に向けてリーク電流が流れる可能性がある。リーク電流が流れることで損失が生じるので容量のQ値が下がる。実施の形態2では絶縁膜34の上に下部電極7が形成されるので下部電極7からのリーク電流を少なくすることができる。よって容量のQ値を高くすることができる。これにより共振周波数において急峻なピークを持つ受信電圧を得ることができる。   In the first embodiment, a diffusion layer (N-type well) is used as the lower electrode 7. When a reverse bias voltage is applied between the diffusion layer and the silicon substrate, a leakage current may flow from the diffusion layer toward the silicon substrate. Since a loss occurs due to the leakage current flowing, the Q value of the capacitance decreases. In the second embodiment, since the lower electrode 7 is formed on the insulating film 34, the leakage current from the lower electrode 7 can be reduced. Therefore, the Q value of the capacity can be increased. As a result, a reception voltage having a steep peak at the resonance frequency can be obtained.

なお、下部電極7がシリコン基板9に形成されていないが、アンテナ3とシリコン基板9の間に上部電極5および下部電極7が存在するため、アンテナ3からはシリコン基板9の大部分が遮蔽されている。そのため、実施の形態1と同様の作用により、シリコン基板9および寄生抵抗の影響が低減される。その結果、下部電極7がシリコン基板9に形成されていなくてもシリコン基板9内の渦電流を抑制することができる。   Although the lower electrode 7 is not formed on the silicon substrate 9, since the upper electrode 5 and the lower electrode 7 exist between the antenna 3 and the silicon substrate 9, most of the silicon substrate 9 is shielded from the antenna 3. ing. Therefore, the influence of the silicon substrate 9 and the parasitic resistance is reduced by the same action as in the first embodiment. As a result, even if the lower electrode 7 is not formed on the silicon substrate 9, the eddy current in the silicon substrate 9 can be suppressed.

図11は、実施の形態2における容量素子をより詳細に説明する平面図である。
図11を参照して、上部電極5の構成は実施の形態1と同様である。上部電極5の直下には誘電体膜36(図示せず)を挟んで下部電極7が存在する。下部電極7はアンテナ3の直径より大きい領域を有する。下部電極7は複数の電極7Aおよび電極7Bを含む。複数の電極7Aは一部に切れ目を持ち、かつ、複数の電極7Aを囲む電極7Bにより接続される。下部電極7はビアプラグ25を介してアンテナ3の端子23と接続される。一方、上部電極5はビアプラグ24を介してアンテナ3の端子22に接続される。
FIG. 11 is a plan view for explaining the capacitor in the second embodiment in more detail.
Referring to FIG. 11, the configuration of upper electrode 5 is the same as that of the first embodiment. A lower electrode 7 is present immediately below the upper electrode 5 with a dielectric film 36 (not shown) interposed therebetween. The lower electrode 7 has a region larger than the diameter of the antenna 3. The lower electrode 7 includes a plurality of electrodes 7A and electrodes 7B. The plurality of electrodes 7A are partially cut and connected by an electrode 7B surrounding the plurality of electrodes 7A. The lower electrode 7 is connected to the terminal 23 of the antenna 3 through the via plug 25. On the other hand, the upper electrode 5 is connected to the terminal 22 of the antenna 3 through the via plug 24.

さらに、複数の電極5Aに対応して複数のスイッチ37がそれぞれ設けられる。複数のスイッチ37は、たとえばシリコン基板9に形成されるMOSトランジスタである。複数の電極5Aの各々は対応するスイッチ37によって端子22に接続される。複数のスイッチ37の各々はシリコン基板9に形成された制御回路CTLによって制御される。制御回路CTLはアンテナに接続された負荷抵抗33Aの両端に生じる電圧が最大になるように複数のスイッチ37の各々をオンさせたりオフさせたりする。なお、図が煩雑になるのを防ぐため、図11では、2つの電極5Aにそれぞれ接続される2つのスイッチ37を示す。   Further, a plurality of switches 37 are provided corresponding to the plurality of electrodes 5A, respectively. The plurality of switches 37 are, for example, MOS transistors formed on the silicon substrate 9. Each of the plurality of electrodes 5A is connected to the terminal 22 by a corresponding switch 37. Each of the plurality of switches 37 is controlled by a control circuit CTL formed on the silicon substrate 9. The control circuit CTL turns each of the plurality of switches 37 on and off so that the voltage generated across the load resistor 33A connected to the antenna is maximized. In order to prevent the figure from becoming complicated, FIG. 11 shows two switches 37 respectively connected to the two electrodes 5A.

実施の形態1と同様に実施の形態2ではアンテナの巻き方向に直交する短冊形状の電極がアンテナ直下に配置される。これによって上部電極と下部電極の双方では渦電流の発生が抑制される。よってアンテナの損失を低減させてQ値を高くすることができる。また、アンテナのインダクタンスと容量とによる共振を用いることにより、実施の形態1と同様に高い受信電圧を得ることができる。   Similar to the first embodiment, in the second embodiment, strip-shaped electrodes that are orthogonal to the winding direction of the antenna are arranged directly below the antenna. This suppresses the generation of eddy currents in both the upper electrode and the lower electrode. Therefore, the Q value can be increased by reducing the loss of the antenna. Further, by using resonance due to the inductance and capacitance of the antenna, a high reception voltage can be obtained as in the first embodiment.

なお、以上の説明において、容量素子を構成する上部電極および下部電極の材質はポリシリコンであるとした。ただし上部電極、下部電極は、互いに異なる金属配線層に設けられてもよい。この場合にも図11に示す構成と同様の容量素子を構成することができる。つまり、実施の形態2では容量素子として、上部電極および下部電極を金属配線層で作製したMIM(Metal−Insulator−Metal)容量や上部電極のみを金属配線層で作製したMIS(Metal−Insulator−Silicon)容量を選択することができる。   In the above description, the material of the upper electrode and the lower electrode constituting the capacitive element is assumed to be polysilicon. However, the upper electrode and the lower electrode may be provided in different metal wiring layers. In this case, a capacitor similar to the structure shown in FIG. 11 can be formed. That is, in the second embodiment, as a capacitive element, an MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor in which an upper electrode and a lower electrode are made of a metal wiring layer, or an MIS (Metal-Insulator-Silicon made of only an upper electrode in a metal wiring layer) ) The capacity can be selected.

MIM容量やMIS容量のように配線層の間の絶縁膜を利用した容量は、N型ウェル等の拡散層を電極に用いた容量に比べてリーク電流が少なくなる。よってエネルギーの損失も少なくなる。これによりアンテナのQ値が高くなるので、共振周波数において急峻なピークを持つ受信電圧を得ることができる。よって、受信信号の強度を高くすることができので、通信エラーを防ぐことができる。   A capacitor using an insulating film between wiring layers, such as an MIM capacitor or an MIS capacitor, has a smaller leakage current than a capacitor using a diffusion layer such as an N-type well as an electrode. Therefore, energy loss is also reduced. As a result, the Q value of the antenna is increased, so that a reception voltage having a steep peak at the resonance frequency can be obtained. Therefore, the strength of the received signal can be increased, and communication errors can be prevented.

また、実施の形態2では制御回路CTLが複数のスイッチ37の各々をオンまたはオフさせることによりアンテナの2端子間の容量値を変化させることができる。そのため、共振周波数を調整することが可能になる。また、アンテナ間のインピーダンスを整合させるための微調整が可能になるので受信感度が高くなる。その結果、通信エラーが発生しにくくなる。   In the second embodiment, the control circuit CTL can change the capacitance value between the two terminals of the antenna by turning on or off each of the plurality of switches 37. Therefore, it becomes possible to adjust the resonance frequency. In addition, since the fine adjustment for matching the impedance between the antennas is possible, the reception sensitivity is increased. As a result, communication errors are less likely to occur.

なお、実施の形態1のように下部電極が拡散層により構成されていても、上部電極が図11に示す上部電極5と同様であれば容量値の調整は可能である。この場合、下部電極が拡散層に形成されるため、シリコン基板内において流れる渦電流の抑制効果が上部電極のみの場合に比べ、増加する。   Even if the lower electrode is formed of a diffusion layer as in the first embodiment, the capacitance value can be adjusted if the upper electrode is the same as the upper electrode 5 shown in FIG. In this case, since the lower electrode is formed in the diffusion layer, the effect of suppressing the eddy current flowing in the silicon substrate is increased as compared with the case of only the upper electrode.

以上のように実施の形態2によれば、半導体基板表面に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に容量素子を形成する。これによって共振周波数においてより強度が大きい受信信号を得ることができる。また、実施の形態2によれば、容量素子の容量値を変化させることで共振周波数を調整することができるので、受信信号の強度を最適に設定できる。よって実施の形態2によれば通信エラーが発生しにくくなる。   As described above, according to the second embodiment, the insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the capacitive element is formed on the insulating film. As a result, a received signal having a higher intensity at the resonance frequency can be obtained. Further, according to the second embodiment, the resonance frequency can be adjusted by changing the capacitance value of the capacitive element, so that the intensity of the received signal can be set optimally. Therefore, according to the second embodiment, communication errors are less likely to occur.

[実施の形態3]
実施の形態3の半導体装置は、3つ以上の半導体チップ間で無線通信が可能である。実施の形態1,2では2つの半導体チップ間で無線通信が行なわれる。この点で実施の形態3は実施の形態1または実施の形態2と異なる。
[Embodiment 3]
The semiconductor device of Embodiment 3 can perform wireless communication between three or more semiconductor chips. In the first and second embodiments, wireless communication is performed between two semiconductor chips. In this respect, the third embodiment is different from the first embodiment or the second embodiment.

図12は、実施の形態3の半導体装置を説明するための断面図である。
図12を参照して、半導体装置100Bは、半導体チップ39をさらに備える点において図1の半導体装置100と異なるが、他の部分の構成は半導体装置100と同様であるので以後の説明は繰り返さない。半導体チップ1,2,39はパッケージ17の中に収められる。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device of the third embodiment.
Referring to FIG. 12, semiconductor device 100B is different from semiconductor device 100 of FIG. 1 in that it further includes a semiconductor chip 39, but the configuration of the other parts is the same as that of semiconductor device 100, and thus the description thereof will not be repeated. . The semiconductor chips 1, 2 and 39 are housed in the package 17.

半導体チップ39は半導体チップ1,2の各々と同様に、CMOSプロセスにより作製される。半導体チップ39は半導体チップ1,2の各々と同様の構成を有する。具体的には、半導体チップ39はアンテナ40、絶縁膜41、およびシリコン基板42を備える。アンテナ40は絶縁膜41内に形成されている。半導体チップ39はシリコン基板42を下にして半導体チップ1の上に載せられている。なお半導体チップ39を半導体チップ1の上に直接載せてもよいし、半導体チップ1と半導体チップ39との間に薄い絶縁膜が挿入されてもよい。半導体チップ1はワイヤ38、パッド13を介して電力が供給される。半導体チップ39には図示されないワイヤによって電力が供給される。   The semiconductor chip 39 is manufactured by a CMOS process, like each of the semiconductor chips 1 and 2. The semiconductor chip 39 has the same configuration as each of the semiconductor chips 1 and 2. Specifically, the semiconductor chip 39 includes an antenna 40, an insulating film 41, and a silicon substrate 42. The antenna 40 is formed in the insulating film 41. The semiconductor chip 39 is placed on the semiconductor chip 1 with the silicon substrate 42 facing down. The semiconductor chip 39 may be directly placed on the semiconductor chip 1, or a thin insulating film may be inserted between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 39. The semiconductor chip 1 is supplied with power through the wire 38 and the pad 13. Power is supplied to the semiconductor chip 39 by a wire (not shown).

半導体チップ2は、その主表面が半導体チップ39の主表面と対向するように実装される。電気的絶縁のため、半導体チップ2と半導体チップ39との間は中空である。なお半導体チップ2と半導体チップ39との間には絶縁膜が設けられてもよい。半導体チップ2への電力供給は半導体チップ39のパッド43、パッド43に接続されるボールボンダ15、およびボールボンダ15に接続される半導体チップ2のパッド14を介して行なわれる。   The semiconductor chip 2 is mounted such that its main surface faces the main surface of the semiconductor chip 39. The space between the semiconductor chip 2 and the semiconductor chip 39 is hollow for electrical insulation. An insulating film may be provided between the semiconductor chip 2 and the semiconductor chip 39. Power is supplied to the semiconductor chip 2 through the pads 43 of the semiconductor chip 39, the ball bonder 15 connected to the pads 43, and the pads 14 of the semiconductor chip 2 connected to the ball bonder 15.

以下、半導体チップ39を介して行なわれる半導体チップ1から半導体チップ2への信号伝送について説明する。ただし、半導体チップ39を介して行なわれる半導体チップ2から半導体チップ1の信号伝送の場合も、以下の説明と同様の動作が行なわれる。   Hereinafter, signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 2 performed via the semiconductor chip 39 will be described. However, in the case of signal transmission from the semiconductor chip 2 to the semiconductor chip 1 performed via the semiconductor chip 39, the same operation as described below is performed.

まず半導体チップ1から半導体チップ39への信号伝送について説明する。アンテナ3およびアンテナ40の形状は、ともに、四角形である。アンテナ3とアンテナ40の半径はともに100μmである。アンテナ3とアンテナ40の巻き数はともに2であり、同じ方向に巻かれている。半導体チップ1の主表面の上方からアンテナ3およびアンテナ40を見た場合、アンテナ40とアンテナ3とは重なるよう配置される。   First, signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 39 will be described. The shapes of the antenna 3 and the antenna 40 are both square. The radii of the antenna 3 and the antenna 40 are both 100 μm. The number of turns of the antenna 3 and the antenna 40 is 2, and they are wound in the same direction. When the antenna 3 and the antenna 40 are viewed from above the main surface of the semiconductor chip 1, the antenna 40 and the antenna 3 are arranged to overlap each other.

アンテナ40の4辺は、アンテナ3の対応する4辺のそれぞれに最短距離で位置する。よって、アンテナ3およびアンテナ40の結合係数が大きくなる。結合係数が大きいため、半導体チップ1から半導体チップ39に信号を伝送した際に電磁結合によりアンテナ40に流れる誘導電流が大きくなる。よって受信信号の強度を大きくすることができる。   The four sides of the antenna 40 are located on the corresponding four sides of the antenna 3 at the shortest distance. Therefore, the coupling coefficient of the antenna 3 and the antenna 40 is increased. Since the coupling coefficient is large, an induced current flowing through the antenna 40 due to electromagnetic coupling increases when a signal is transmitted from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 39. Therefore, the strength of the received signal can be increased.

アンテナ3とアンテナ40との間にはシリコン基板42が存在する。半導体チップ1のアンテナ3に送信信号が印加されると、アンテナ間の電磁結合によりアンテナ40に誘導電流が流れる。アンテナ3とアンテナ40の間にはシリコン基板42が存在するため、シリコン基板42に渦電流が発生する。よってシリコン基板42において損失が発生する。なお、実施の形態1と同様にシリコン基板9では上部電極5および下部電極7によって渦電流の発生が抑制される。   A silicon substrate 42 exists between the antenna 3 and the antenna 40. When a transmission signal is applied to the antenna 3 of the semiconductor chip 1, an induced current flows through the antenna 40 due to electromagnetic coupling between the antennas. Since the silicon substrate 42 exists between the antenna 3 and the antenna 40, an eddy current is generated in the silicon substrate 42. Therefore, loss occurs in the silicon substrate 42. As in the first embodiment, the generation of eddy current is suppressed by the upper electrode 5 and the lower electrode 7 in the silicon substrate 9.

アンテナ3とアンテナ40とを接近させるためシリコン基板42は薄膜化される。図3に示すようにアンテナ間の距離が短いほど結合係数が大きくなる。よって、シリコン基板42に発生した渦電流によって反磁界が生じ、結合係数が低下したとしても、0.1以上の結合係数を確保することが可能になる。   In order to bring the antenna 3 and the antenna 40 closer, the silicon substrate 42 is thinned. As shown in FIG. 3, the coupling coefficient increases as the distance between the antennas decreases. Therefore, even if a demagnetizing field is generated by the eddy current generated in the silicon substrate 42 and the coupling coefficient is lowered, a coupling coefficient of 0.1 or more can be secured.

ただしシリコン基板42の厚さはできるだけ薄いほうがよい。具体的にはアンテナ3とアンテナ40との距離がアンテナの半径以内の大きさになるよう厚さが設定されることが好ましい。たとえばアンテナ3の半径とアンテナ40の半径とがともに100μmの場合、シリコン基板42の厚さは50μm以下に設定される。   However, the thickness of the silicon substrate 42 should be as thin as possible. Specifically, the thickness is preferably set so that the distance between the antenna 3 and the antenna 40 is within a radius of the antenna. For example, when both the radius of the antenna 3 and the radius of the antenna 40 are 100 μm, the thickness of the silicon substrate 42 is set to 50 μm or less.

アンテナ40の2つの端子は半導体チップ39の容量素子(図示せず)の両端にそれぞれ接続される。アンテナ40のインダクタンスと容量素子の容量値により定まる共振周波数において、アンテナ40に発生した受信電流の強度が大きくなる。よって、半導体チップ1から送られる信号の強度が小さくても、半導体チップ39では大きな強度の受信信号を得ることができる。   Two terminals of the antenna 40 are respectively connected to both ends of a capacitive element (not shown) of the semiconductor chip 39. At the resonance frequency determined by the inductance of the antenna 40 and the capacitance value of the capacitive element, the intensity of the received current generated in the antenna 40 increases. Therefore, even if the intensity of the signal transmitted from the semiconductor chip 1 is small, the semiconductor chip 39 can obtain a received signal having a large intensity.

続いて半導体チップ39から半導体チップ2への信号伝送について説明する。
半導体チップ39と半導体チップ2のそれぞれの主表面は対向するように配置されている。よってアンテナ40とアンテナ4とは対向する。また、アンテナ40とアンテナ4とは半径および巻き数が等しい。さらに、アンテナ40とアンテナ4の巻き方向は互いに逆方向になっている。これにより半導体チップ39の主表面の上方からアンテナ4およびアンテナ40を見た場合、アンテナ4とアンテナ40とは重なり合う。よってアンテナ4およびアンテナ40の電磁結合が強くなる。
Next, signal transmission from the semiconductor chip 39 to the semiconductor chip 2 will be described.
The main surfaces of the semiconductor chip 39 and the semiconductor chip 2 are arranged to face each other. Therefore, the antenna 40 and the antenna 4 face each other. The antenna 40 and the antenna 4 have the same radius and the same number of turns. Further, the winding directions of the antenna 40 and the antenna 4 are opposite to each other. Thus, when the antenna 4 and the antenna 40 are viewed from above the main surface of the semiconductor chip 39, the antenna 4 and the antenna 40 overlap each other. Therefore, the electromagnetic coupling between the antenna 4 and the antenna 40 becomes strong.

アンテナ40に送信信号が印加されると、アンテナ間の電磁結合によりアンテナ4に受信電流が流れる。受信電流は負荷抵抗(図7の負荷抵抗33)によって電圧に変換される。実施の形態1で説明したとおり、アンテナ4の直下の容量とアンテナ4のインダクタンスによって決定される共振周波数において受信電圧が最も大きくなる。   When a transmission signal is applied to the antenna 40, a reception current flows through the antenna 4 due to electromagnetic coupling between the antennas. The received current is converted into a voltage by a load resistor (load resistor 33 in FIG. 7). As described in the first embodiment, the reception voltage becomes the highest at the resonance frequency determined by the capacitance immediately below the antenna 4 and the inductance of the antenna 4.

アンテナ40に送信信号が印加されると、アンテナ40に対して半導体チップ2側と半導体チップ1側との両側に磁束が発生する。半導体チップ2側に生じた磁束はアンテナ4を貫通し、半導体チップ1側に生じた磁束はアンテナ3を貫通する。ここで半導体チップ1の容量素子の容量値を半導体チップ2の容量素子の容量値と異ならせることにより、半導体チップ1と半導体チップ2とで共振周波数を互いに異ならせることができる。よって半導体チップ39から半導体チップ2への信号送信時に、半導体チップ1において混信が生じるのを防ぐことができる。   When a transmission signal is applied to the antenna 40, magnetic flux is generated on both sides of the semiconductor chip 2 side and the semiconductor chip 1 side with respect to the antenna 40. Magnetic flux generated on the semiconductor chip 2 side passes through the antenna 4, and magnetic flux generated on the semiconductor chip 1 side passes through the antenna 3. Here, by making the capacitance value of the capacitive element of the semiconductor chip 1 different from the capacitance value of the capacitive element of the semiconductor chip 2, the resonance frequencies of the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 can be made different from each other. Therefore, it is possible to prevent interference from occurring in the semiconductor chip 1 during signal transmission from the semiconductor chip 39 to the semiconductor chip 2.

また、実施の形態1と同様に、半導体チップ2では上部電極6および下部電極8によって、シリコン基板10の内部に渦電流が生じるのを抑制することができる。   Similarly to the first embodiment, in the semiconductor chip 2, the upper electrode 6 and the lower electrode 8 can suppress the generation of eddy current in the silicon substrate 10.

実施の形態2と同様に、実施の形態3においても図11に示す構成を有する容量素子がアンテナに接続されてもよい。複数の電極5Aの各々はスイッチ37により端子22に接続されるか否かが制御される。これにより容量素子の容量値が可変となる。したがって半導体チップ1と半導体チップ2とで共振周波数を異ならせることができる。よって半導体チップ1における混信を防ぐことができる。   Similarly to Embodiment 2, in Embodiment 3, a capacitive element having the configuration shown in FIG. 11 may be connected to the antenna. Whether or not each of the plurality of electrodes 5A is connected to the terminal 22 by the switch 37 is controlled. Thereby, the capacitance value of the capacitive element becomes variable. Therefore, the resonance frequency can be made different between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2. Therefore, interference in the semiconductor chip 1 can be prevented.

ただし、半導体チップ1から半導体チップ39への信号伝送は、アンテナ間の距離が遠いこと、およびアンテナ間にシリコン基板42が存在することから、受信信号が弱められる。そのため、半導体チップ1から半導体チップ2へ信号を直接伝送するためには、実施の形態1および2よりも大きな送信電力が必要となる。   However, in signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 39, the received signal is weakened because the distance between the antennas is long and the silicon substrate 42 exists between the antennas. Therefore, in order to directly transmit a signal from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 2, transmission power larger than those in the first and second embodiments is required.

以上のように実施の形態3によれば、3つ以上の半導体チップ間でも通信が可能になる。また、実施の形態3によれば、混信を防ぐことが可能になる。   As described above, according to the third embodiment, communication can be performed between three or more semiconductor chips. Moreover, according to Embodiment 3, it becomes possible to prevent interference.

[実施の形態4]
図13は、実施の形態4の半導体装置を説明するための断面図である。
[Embodiment 4]
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device of the fourth embodiment.

図13を参照して、半導体装置100Cは、パッケージ17に代えてパッケージ44,45を備える点で図1に示す半導体装置100と異なるが、他の部分の構成は半導体装置100と同様であるので以後の説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 13, semiconductor device 100 </ b> C is different from semiconductor device 100 shown in FIG. 1 in that it includes packages 44 and 45 instead of package 17, but the configuration of other parts is the same as that of semiconductor device 100. The subsequent description will not be repeated.

実施の形態4では、半導体チップ1および半導体チップ2はパッケージ44、45にそれぞれ収められる。よって、実施の形態4ではパッケージ44,45を介して半導体チップ1と半導体チップ2との間で無線通信が行なわれる。半導体チップ1,2は通信時に主表面同士が対向可能なようにパッケージ44,45にそれぞれ収納される。   In the fourth embodiment, the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 are housed in packages 44 and 45, respectively. Therefore, in the fourth embodiment, wireless communication is performed between the semiconductor chip 1 and the semiconductor chip 2 via the packages 44 and 45. The semiconductor chips 1 and 2 are housed in packages 44 and 45, respectively, so that the main surfaces can face each other during communication.

このように2つの半導体チップが別々のパッケージに実装されることで、実施の形態4の半導体装置は、RFID(Radio Frequency Identification)の分野に適用可能である。たとえば半導体チップ1はICカードに備えられ、カードリーダ・ライタから送られる信号に応じて信号を送信する。半導体チップ2はカードリーダ・ライタに備えられ、半導体チップ1に対して信号を送る。また、半導体チップ2は半導体チップ1から送られる信号に基づいてICカードに記録された情報を読み出したり書き換えたりする。   Thus, by mounting two semiconductor chips in separate packages, the semiconductor device of the fourth embodiment can be applied to the field of RFID (Radio Frequency Identification). For example, the semiconductor chip 1 is provided in an IC card and transmits a signal according to a signal sent from a card reader / writer. The semiconductor chip 2 is provided in a card reader / writer and sends a signal to the semiconductor chip 1. Further, the semiconductor chip 2 reads or rewrites information recorded on the IC card based on a signal sent from the semiconductor chip 1.

以下では半導体チップ1から半導体チップ2への信号伝送を説明する。ただし半導体チップ2から半導体チップ1への信号伝送の場合にも同様の動作が行なわれる。   Hereinafter, signal transmission from the semiconductor chip 1 to the semiconductor chip 2 will be described. However, the same operation is performed in the case of signal transmission from the semiconductor chip 2 to the semiconductor chip 1.

半導体チップ1への電力供給、および外部(半導体チップ2を除く)から半導体チップ1への信号伝送は半導体チップ1を支持する基板46のピン(図示せず)を介して行われる。半導体チップ2への電力供給は基板47のピン(図示せず)を介して行なわれる。   Power supply to the semiconductor chip 1 and signal transmission from the outside (excluding the semiconductor chip 2) to the semiconductor chip 1 are performed via pins (not shown) of the substrate 46 that supports the semiconductor chip 1. Electric power is supplied to the semiconductor chip 2 via pins (not shown) of the substrate 47.

図5に示すようにアンテナ3の直下には、アンテナの巻き方向に直交する複数の電極5A、および複数の電極5Aに対向する下部電極7が存在する。よってシリコン基板9での渦電流の発生が抑制されてアンテナの損失が低減する。よってアンテナ3のQ値が向上する。アンテナ3から上方向に発生した磁束がアンテナ4を貫通することにより、アンテナ4の近傍に生じた磁場を打ち消す方向にアンテナ4に誘導電流が流れる。アンテナ4に流れる電流が受信信号になる。   As shown in FIG. 5, immediately below the antenna 3, there are a plurality of electrodes 5A orthogonal to the winding direction of the antenna, and a lower electrode 7 facing the plurality of electrodes 5A. Therefore, the generation of eddy current in the silicon substrate 9 is suppressed, and the antenna loss is reduced. Therefore, the Q value of the antenna 3 is improved. When magnetic flux generated upward from the antenna 3 penetrates the antenna 4, an induced current flows through the antenna 4 in a direction that cancels the magnetic field generated in the vicinity of the antenna 4. The current flowing through the antenna 4 becomes a received signal.

図5に示す上部電極5および下部電極7とそれぞれ同様の形状を有する上部電極6および下部電極8がアンテナ4の直下に存在する。よって半導体チップ2でも損失の低減およびアンテナのQ値の向上を図ることができる。アンテナ4に流れる電流の大きさは主にアンテナ3とアンテナ4との電磁結合の大きさ、すなわち、結合係数の値に依存する。   An upper electrode 6 and a lower electrode 8 having the same shapes as the upper electrode 5 and the lower electrode 7 shown in FIG. Therefore, the semiconductor chip 2 can also reduce loss and improve the Q value of the antenna. The magnitude of the current flowing through the antenna 4 mainly depends on the magnitude of electromagnetic coupling between the antenna 3 and the antenna 4, that is, the value of the coupling coefficient.

実施の形態1と同様に、結合係数を0.1以上とするため、アンテナ間距離はアンテナの半径程度にすることが好ましい。しかしアンテナ間距離はパッケージ44,45の距離、パッケージ44,45の厚さ、ワイヤ48、49のループの大きさ等により変動する。よって通信時にアンテナ間距離がアンテナの半径の長さよりも大きくなる場合が生じる。   As in the first embodiment, in order to set the coupling coefficient to 0.1 or more, it is preferable that the distance between antennas is about the radius of the antenna. However, the distance between the antennas varies depending on the distance between the packages 44 and 45, the thickness of the packages 44 and 45, the loop size of the wires 48 and 49, and the like. Therefore, the distance between antennas may be larger than the length of the antenna radius during communication.

この場合、図8に示すように、アンテナ4の直下に形成した容量素子の容量値を適切に設定することで、共振周波数において受信電圧が最も高くすることができる。よってアンテナ間の距離がある程度離れていても受信信号の強度を大きくすることができる。その結果、半導体チップ2ではアンテナ4の後段の増幅器(図示せず)を介して、所望の大きさの強度を有する信号を得ることができる。   In this case, as shown in FIG. 8, the reception voltage can be maximized at the resonance frequency by appropriately setting the capacitance value of the capacitive element formed immediately below the antenna 4. Therefore, the strength of the received signal can be increased even if the distance between the antennas is some distance away. As a result, in the semiconductor chip 2, a signal having a desired intensity can be obtained via an amplifier (not shown) at the subsequent stage of the antenna 4.

また、実施の形態4においても、図11に示す構成を有する容量素子がアンテナ3,4の各々に接続されてもよい。この場合、複数のスイッチ37の各々が制御されることによって容量値を変えることができる。その結果、共振周波数を変化させることができるので最適な強度の信号を受信することができる。   Also in the fourth embodiment, a capacitive element having the configuration shown in FIG. 11 may be connected to each of antennas 3 and 4. In this case, the capacitance value can be changed by controlling each of the plurality of switches 37. As a result, since the resonance frequency can be changed, a signal having an optimum intensity can be received.

以上のように実施の形態4によれば、互いに無線通信を行なう2つの半導体チップのそれぞれが異なる2つのパッケージに実装された場合においても、アンテナのQ値の向上を図ることができる。   As described above, according to the fourth embodiment, even when two semiconductor chips that perform wireless communication with each other are mounted in two different packages, the Q value of the antenna can be improved.

なお、以上の説明において、同一の構成を有する2つの半導体チップがそれぞれ2つのパッケージに収納されるものであるとした。しかし、上述のようなICカードに搭載された半導体チップとカードリーダ・ライタに搭載された半導体チップとでは、アンテナおよびアンテナに接続される容量素子の構成が異なることが考えられる。このような場合であっても、ICカードまたはカードリーダ・ライタのいずれか一方に搭載される半導体装置では、以下のような構成を有することにより渦電流の発生を抑制することができる。   In the above description, it is assumed that two semiconductor chips having the same configuration are housed in two packages, respectively. However, it is conceivable that the semiconductor chip mounted on the IC card as described above and the semiconductor chip mounted on the card reader / writer have different configurations of the antenna and the capacitive element connected to the antenna. Even in such a case, the semiconductor device mounted on either the IC card or the card reader / writer can suppress the generation of eddy currents by having the following configuration.

アンテナ直下に配置される容量素子の上部電極および下部電極の構成を図5に示す構成とする。すなわち上部電極、下部電極ともにアンテナの巻き方向に直交するように配置される複数の短冊状電極を含む。また、上部電極、下部電極の少なくとも一方(好ましくは両方)は、複数の短冊状電極を囲み、かつ、少なくとも1箇所に切れ目が設けられた電極を含む。また、図2に示すように、アンテナは多層金属配線層のうちの最上層の金属層に形成される。また、下部電極がシリコン基板の主表面に形成される拡散層である場合にはシリコン基板内部に渦電流が生じることを抑制できる。   The configuration of the upper electrode and the lower electrode of the capacitive element arranged immediately below the antenna is the configuration shown in FIG. In other words, both the upper electrode and the lower electrode include a plurality of strip electrodes arranged so as to be orthogonal to the winding direction of the antenna. Further, at least one (preferably both) of the upper electrode and the lower electrode includes an electrode surrounding a plurality of strip-shaped electrodes and having a cut at least at one place. As shown in FIG. 2, the antenna is formed on the uppermost metal layer of the multilayer metal wiring layer. Further, when the lower electrode is a diffusion layer formed on the main surface of the silicon substrate, it is possible to suppress the generation of eddy current inside the silicon substrate.

また、容量素子の上部電極が図11に示す構成と同様であってもよい。これにより、スイッチの制御によってアンテナの端子に接続される短冊状電極の個数が変化し、容量値が変化する。これによって共振周波数を変化させ、信号の強度を調整することができる。   Further, the upper electrode of the capacitor may be the same as the configuration shown in FIG. As a result, the number of strip electrodes connected to the antenna terminal is changed by the control of the switch, and the capacitance value is changed. Thus, the resonance frequency can be changed and the signal intensity can be adjusted.

また、下部電極は、図10に示すように、シリコン基板上に設けられた絶縁膜上に形成されてもよい。この場合には、リーク電流が少なくなるので受信信号の電圧が共振周波数において急峻なピークを持つように設定することができる。   Further, as shown in FIG. 10, the lower electrode may be formed on an insulating film provided on the silicon substrate. In this case, since the leakage current is reduced, the voltage of the received signal can be set to have a steep peak at the resonance frequency.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

実施の形態1の半導体装置を説明するための断面図である。4 is a cross-sectional view for illustrating the semiconductor device of First Embodiment; FIG. 図1のアンテナ3,4を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the antennas 3 and 4 of FIG. アンテナ3,アンテナ4の距離と結合係数との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the distance of the antennas 3 and 4, and a coupling coefficient. 図1のアンテナ3の斜視図である。It is a perspective view of the antenna 3 of FIG. 図4の上部電極5および下部電極7を説明する平面図である。It is a top view explaining the upper electrode 5 and the lower electrode 7 of FIG. 図5のVI−VI間の断面図である。It is sectional drawing between VI-VI of FIG. 図1の半導体装置100の信号伝送回路の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a signal transmission circuit of the semiconductor device 100 of FIG. 1. 図7に示す受信電圧u2の周波数依存性を示す図である。It is a figure which shows the frequency dependence of the receiving voltage u2 shown in FIG. 実施の形態2の半導体装置を説明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for illustrating the semiconductor device of the second embodiment. 半導体チップ1の容量素子の構成を説明する断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a capacitive element of a semiconductor chip 1. FIG. 実施の形態2における容量素子をより詳細に説明する平面図である。6 is a plan view for explaining in more detail the capacitive element according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3の半導体装置を説明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device of the third embodiment. 実施の形態4の半導体装置を説明するための断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the semiconductor device of the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,39 半導体チップ、3,4,40 アンテナ、3A,3B,4A,4B 辺、5,6 上部電極、5A,5B,7A,7B 電極、7,8 下部電極、9,10,42 シリコン基板、11,12,34,35,41 絶縁膜、13,14,43 パッド、15 ボールボンダ、16,46,47 基板、17,44,45 パッケージ、18,19 引き出し線、20,21,24,25 ビアプラグ、22,23 端子、26 酸化膜、27,32 容量素子、29,30 インダクタ、31 抵抗、33,33A 負荷抵抗、36 誘電体膜、37 スイッチ、38,48,49 ワイヤ、100,100A〜100C 半導体装置、CTL 制御回路、P1 点、SND 送信回路。   1, 2, 39 Semiconductor chip, 3, 4, 40 Antenna, 3A, 3B, 4A, 4B side, 5, 6 Upper electrode, 5A, 5B, 7A, 7B electrode, 7, 8 Lower electrode, 9, 10, 42 Silicon substrate, 11, 12, 34, 35, 41 Insulating film, 13, 14, 43 Pad, 15 Ball bonder, 16, 46, 47 Substrate, 17, 44, 45 Package, 18, 19 Lead line, 20, 21, 24, 25 Via plug, 22, 23 terminal, 26 Oxide film, 27, 32 Capacitor element, 29, 30 Inductor, 31 Resistance, 33, 33A Load resistance, 36 Dielectric film, 37 Switch, 38, 48, 49 Wire, 100 , 100A to 100C Semiconductor device, CTL control circuit, P1 point, SND transmission circuit.

Claims (9)

互いの間で無線通信が可能な第1および第2の半導体チップを備え、
前記第1および第2の半導体チップは、各々の主表面同士が対向するように配置され、
前記第1および第2の半導体チップの各々は、
通信回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成される絶縁膜と、
前記主表面上において巻くように前記絶縁膜内に形成され、第1および第2の端子を有するアンテナと、
前記絶縁膜内において前記アンテナと前記半導体基板との間に形成され、前記主表面に垂直な方向から見た場合に、前記アンテナの巻き方向と直交するように配置され、各々が前記第1の端子に電気的に接続される複数の第1の電極と、
前記半導体基板の主表面上、または前記半導体基板と前記複数の第1の電極との間に形成され、前記主表面に垂直な方向から見た場合に前記複数の第1の電極とそれぞれ重なる複数の第2の電極とを含み、
前記複数の第2の電極の各々は、前記第2の端子に電気的に接続される、半導体装置。
Comprising first and second semiconductor chips capable of wireless communication with each other;
The first and second semiconductor chips are arranged such that their main surfaces face each other,
Each of the first and second semiconductor chips includes:
A semiconductor substrate on which a communication circuit is formed;
An insulating film formed on the semiconductor substrate;
An antenna formed in the insulating film so as to be wound on the main surface and having first and second terminals;
The insulating film is formed between the antenna and the semiconductor substrate, and is disposed so as to be orthogonal to the winding direction of the antenna when viewed from a direction perpendicular to the main surface. A plurality of first electrodes electrically connected to the terminals;
A plurality of layers formed on the main surface of the semiconductor substrate or between the semiconductor substrate and the plurality of first electrodes and respectively overlapping the plurality of first electrodes when viewed from a direction perpendicular to the main surface. A second electrode of
Each of the plurality of second electrodes is a semiconductor device electrically connected to the second terminal.
前記複数の第1の電極および前記複数の第2の電極のいずれか一方を囲むように設けられ、かつ、少なくとも1つの切れ目が形成される第3の電極をさらに含む、請求項1に記載の半導体装置。   2. The device according to claim 1, further comprising a third electrode that is provided so as to surround any one of the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes, and in which at least one cut is formed. Semiconductor device. 前記第1の半導体チップに含まれる前記アンテナの半径と、前記第2の半導体チップに含まれる前記アンテナの半径とは、同じ大きさであり、
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとの距離は、前記第1および第2の半導体チップの各々に含まれる前記アンテナ同士の距離が前記アンテナの半径以下の大きさになるように設定される、請求項2に記載の半導体装置。
The radius of the antenna included in the first semiconductor chip and the radius of the antenna included in the second semiconductor chip are the same size,
The distance between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip is such that the distance between the antennas included in each of the first and second semiconductor chips is less than or equal to the radius of the antenna. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is set.
前記第1および第2の半導体チップの各々は、
多層の金属配線層をさらに含み、
前記アンテナは、前記多層の金属配線層のうち、最上層の金属配線層に設けられる、請求項2に記載の半導体装置。
Each of the first and second semiconductor chips includes:
Further comprising a multilayer metal wiring layer,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the antenna is provided in an uppermost metal wiring layer of the multilayer metal wiring layers.
前記第3の電極は、前記複数の第2の電極に対応して設けられ、
前記半導体装置は、
前記複数の第1の電極に対応してそれぞれ設けられ、対応する第1の電極を前記第1の端子に接続するか否かを切換える複数のスイッチと、
前記第1および第2の端子間の電圧に応じて前記複数のスイッチの各々を制御する制御回路とをさらに含む、請求項2に記載の半導体装置。
The third electrode is provided corresponding to the plurality of second electrodes,
The semiconductor device includes:
A plurality of switches provided corresponding to the plurality of first electrodes, respectively, for switching whether or not the corresponding first electrode is connected to the first terminal;
The semiconductor device according to claim 2, further comprising: a control circuit that controls each of the plurality of switches according to a voltage between the first and second terminals.
前記複数の第2の電極は、前記半導体基板に形成される拡散層である、請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the plurality of second electrodes are diffusion layers formed on the semiconductor substrate. 前記複数の第2の電極は、前記絶縁膜内に形成される、請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the plurality of second electrodes are formed in the insulating film. 前記第1および第2の半導体チップを収納するパッケージをさらに備える、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a package that houses the first and second semiconductor chips. 前記半導体装置は、
前記第1の半導体チップを収納する第1のパッケージと、
前記第2の半導体チップを収納する第2のパッケージとをさらに備える、請求項1に記載の半導体装置。
The semiconductor device includes:
A first package for housing the first semiconductor chip;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a second package that houses the second semiconductor chip.
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