JP4930500B2 - Semiconductor device and oscillator - Google Patents

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JP4930500B2 JP2008321882A JP2008321882A JP4930500B2 JP 4930500 B2 JP4930500 B2 JP 4930500B2 JP 2008321882 A JP2008321882 A JP 2008321882A JP 2008321882 A JP2008321882 A JP 2008321882A JP 4930500 B2 JP4930500 B2 JP 4930500B2
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    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits

Description

本発明は、半導体装置、及び発振器に関し、詳しくは、集積回路を含む半導体基板に樹
脂層を形成し、この樹脂層表面にCu配線層からなる受動素子を形成した半導体装置と、
半導体装置内に、この受動素子によって形成される発振器に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and an oscillator, and more specifically, a semiconductor device in which a resin layer is formed on a semiconductor substrate including an integrated circuit, and a passive element including a Cu wiring layer is formed on the surface of the resin layer;
The present invention relates to an oscillator formed by this passive element in a semiconductor device.

従来、半導体基板と、この半導体基板上に設けられた多層配線層を備えた半導体装置内
に形成された電圧制御発振器において、出力端子と、多層配線層に設けられ出力端子に接
続されたスパイラルインダクタと、このスパイラルインダクタの直下域を含み、このスパ
イラルインダクタの中心軸を含まない領域に形成され、このスパイラルインダクタに並列
に接続されてこのスパイラルインダクタとともに共振回路を形成する可変キャパシタと、
を含んで構成される電圧制御発振器というものが知られている(例えば、特許文献1参照
)。
Conventionally, in a voltage controlled oscillator formed in a semiconductor device having a semiconductor substrate and a multilayer wiring layer provided on the semiconductor substrate, an output terminal and a spiral inductor provided in the multilayer wiring layer and connected to the output terminal And a variable capacitor that includes a region directly under the spiral inductor, is formed in a region that does not include the central axis of the spiral inductor, and is connected in parallel to the spiral inductor to form a resonance circuit together with the spiral inductor,
There is known a voltage-controlled oscillator configured to include (for example, see Patent Document 1).

特開2005−6153号公報(第5頁、図1,2)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-6153 (5th page, FIGS. 1 and 2)

このような特許文献1では、半導体基板上に設けられた多層配線層の表面に形成された
スパイラルインダクタと、半導体基板と多層配線層からなる半導体集積回路内に設けられ
る可変キャパシタによって共振回路が構成されている。一般に、このようなスパイラルイ
ンダクタは、Al配線によって形成されるため、例えばCu配線に比べ比抵抗が約30%
程度大きく、インダクタのQ値が低いため位相雑音特性を向上させることができないとい
う課題を有している。
In Patent Document 1, such a resonant circuit is configured by a spiral inductor formed on the surface of a multilayer wiring layer provided on a semiconductor substrate and a variable capacitor provided in a semiconductor integrated circuit including the semiconductor substrate and the multilayer wiring layer. Has been. In general, since such a spiral inductor is formed of Al wiring, for example, the specific resistance is about 30% as compared with Cu wiring.
There is a problem that the phase noise characteristic cannot be improved because the Q value of the inductor is low to a large extent.

また、上述の可変キャパシタは、半導体集積回路内に形成されるため、キャパシタを形
成する誘電体の使用可能な材料の制約と、対向電極のサイズの制約から、静電容量の大き
さや可変範囲に限界があり、低周波領域の周波数の発振器を実現することや、周波数の選
択幅を広くできないというような課題がある。
In addition, since the above-described variable capacitor is formed in a semiconductor integrated circuit, the capacitance and the variable range can be reduced due to restrictions on the materials that can be used for the dielectric forming the capacitor and restrictions on the size of the counter electrode. There is a limit, and there are problems such as realizing an oscillator having a frequency in a low frequency region and being unable to widen the frequency selection range.

本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、Q値が高い受動素子を備え
位相雑音特性が優れるとともに周波数の選択幅を広げることが可能な発振器と、この発振
器を備え、半導体チップサイズのパッケージを構成できる半導体装置を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, an oscillator having a passive element having a high Q value, having excellent phase noise characteristics and capable of widening the frequency selection range, and an oscillator including the oscillator. A semiconductor device capable of forming a chip size package is provided.

本発明の半導体装置は、能動素子としての集積回路と、該集積回路に電気的に接続され
る複数の接続電極とを含む半導体基板と、前記半導体基板の前記接続電極が形成される面
に、前記接続電極を避けて形成される第1の樹脂層と、前記半導体基板と前記第1の樹脂
層の間に形成され、前記複数の接続電極のうちの一つに接続される接続配線層と、前記接
続配線層に一端が接続され、前記第1の樹脂層の表面に形成されるCu配線層と、前記接
続配線層と前記Cu配線層とからなる受動素子と、前記Cu配線層の表面を覆う第2の樹
脂層と、前記複数の接続電極のいくつかと電気的に接続され、前記第2の樹脂層から一部
が突出してなる外部端子と、を備えることを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate including an integrated circuit as an active element and a plurality of connection electrodes electrically connected to the integrated circuit, and a surface of the semiconductor substrate on which the connection electrodes are formed. A first resin layer formed avoiding the connection electrode; a connection wiring layer formed between the semiconductor substrate and the first resin layer and connected to one of the plurality of connection electrodes; A Cu wiring layer having one end connected to the connection wiring layer and formed on the surface of the first resin layer; a passive element comprising the connection wiring layer and the Cu wiring layer; and a surface of the Cu wiring layer. And a second resin layer electrically connected to some of the plurality of connection electrodes and partly protruding from the second resin layer.

この発明によれば、前記半導体基板と前記第1の樹脂層の間に形成され、前記複数の接
続電極のうちの一つに接続される接続配線層と、第1の樹脂層の表面に形成されるCu配
線層とによって受動素子が構成される。Cuは、従来用いられるAl配線に比べ、比抵抗
が約30%程度小さいことから、Cu配線を用いて受動素子を構成する場合において、Q
値を高めることが可能で、このことから仮に、発振器等の共振回路に採用する場合には位
相雑音特性を向上させることができる。
According to this invention, the connection wiring layer formed between the semiconductor substrate and the first resin layer and connected to one of the plurality of connection electrodes, and formed on the surface of the first resin layer A passive element is constituted by the Cu wiring layer. Since Cu has a specific resistance of about 30% smaller than that of a conventionally used Al wiring, when a passive element is configured using a Cu wiring,
It is possible to increase the value, and from this, it is possible to improve the phase noise characteristics if it is used in a resonance circuit such as an oscillator.

また、半導体基板が、ウエハからスクライブ分離される半導体チップである場合におい
て、この受動素子は、半導体基板上に形成される第1の樹脂層の表面にCu配線層によっ
て形成されることから、半導体チップの平面形状(平面面積)の大部分にわたって形成可
能になるため、平面積を大きくできる他、Cu配線幅を大きくすることができ、配線抵抗
をより小さくすることが可能となる。
Further, in the case where the semiconductor substrate is a semiconductor chip that is scribe-isolated from the wafer, the passive element is formed by a Cu wiring layer on the surface of the first resin layer formed on the semiconductor substrate. Since the chip can be formed over most of the planar shape (planar area) of the chip, the planar area can be increased, the Cu wiring width can be increased, and the wiring resistance can be further reduced.

さらに、外部端子の一部を除いて最上層のCu配線層を第2の樹脂層で覆う構造である
ため、能動素子を含め、受動素子を保護することができる。
Further, since the uppermost Cu wiring layer is covered with the second resin layer except for a part of the external terminals, it is possible to protect passive elements including active elements.

また、本発明は、前記受動素子が、前記第1の樹脂層の表面に形成されるCu配線層か
らなるスパイラルインダクタであることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the passive element is a spiral inductor made of a Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer.

このように、スパイラルインダクタをCu配線層で形成することによって、前述したよ
うに、従来のAl配線により形成されるスパイラルインダクタよりも比抵抗を小さくする
ことができ、また、Cu配線は、電解Cuメッキで形成することができることから、厚み
を大きくできるので、さらに配線抵抗を小さくすることができる。周知の通り、Q値は、
リアクタンスに比例し、抵抗値に反比例することから、スパイラルインダクタの抵抗値を
下げることによりQ値を高めることができる。
Thus, by forming the spiral inductor with the Cu wiring layer, as described above, the specific resistance can be made smaller than that of the spiral inductor formed by the conventional Al wiring. Since it can be formed by plating, the thickness can be increased, so that the wiring resistance can be further reduced. As is well known, the Q value is
Since it is proportional to the reactance and inversely proportional to the resistance value, the Q value can be increased by lowering the resistance value of the spiral inductor.

また、スパイラルインダクタのパターンは半導体基板上に形成される第1の樹脂層の表
面にCu配線によって形成されるため、半導体基板との間隔をとることができる。これに
より、スパイラルインダクタのパターンと半導体基板との間に生じる寄生容量成分による
損失を低減することができ、その結果Q値を高めることができる。
Further, since the spiral inductor pattern is formed by Cu wiring on the surface of the first resin layer formed on the semiconductor substrate, it can be spaced from the semiconductor substrate. As a result, the loss due to the parasitic capacitance component generated between the spiral inductor pattern and the semiconductor substrate can be reduced, and as a result, the Q value can be increased.

また、仮に、上述のスパイラルインダクタを発振器に用いる場合を考える。発振器の位
相雑音特性は、Q値の二乗に反比例することが知られており、Q値を大きくすることによ
り位相雑音(位相ノイズ)を大幅に低減することができる。位相雑音特性を考える際に用
いるQ値は負荷Qと呼ばれる発振回路全体の損失を表す値であるが、本発明のスパイラル
インダクタを用いたLC共振回路では、スパイラルインダクタ部のQ値が支配的となる。
従って、スパイラルインダクタ部のQ値を大きくすることにより、位相雑音を大幅に低減
することができる。
Further, suppose that the above-described spiral inductor is used for an oscillator. It is known that the phase noise characteristic of an oscillator is inversely proportional to the square of the Q value, and the phase noise (phase noise) can be significantly reduced by increasing the Q value. The Q value used when considering the phase noise characteristic is a value representing the loss of the entire oscillation circuit called a load Q. However, in the LC resonance circuit using the spiral inductor of the present invention, the Q value of the spiral inductor portion is dominant. Become.
Therefore, the phase noise can be greatly reduced by increasing the Q value of the spiral inductor section.

また、前記受動素子が、前記接続配線層と、前記Cu配線層と、前記接続配線層と前記
Cu配線層とが交差する領域に挟まれる第1の樹脂層と、からなるキャパシタであり、前
記キャパシタが、前記集積回路に設けられる可変キャパシタと並列に接続されていること
を特徴とする。
ここで、キャパシタを構成する第1の樹脂層は、積層型キャパシタにおける誘電体であ
り、Cu配線層と接続配線層とは誘電体を挟む電極に相当する。
The passive element is a capacitor including the connection wiring layer, the Cu wiring layer, and a first resin layer sandwiched between regions where the connection wiring layer and the Cu wiring layer intersect, A capacitor is connected in parallel with a variable capacitor provided in the integrated circuit.
Here, the first resin layer constituting the capacitor is a dielectric in the multilayer capacitor, and the Cu wiring layer and the connection wiring layer correspond to electrodes sandwiching the dielectric.

このように、集積回路の外部にキャパシタを設けることにより、静電容量を大きくする
ことが可能となる。静電容量を大きくすると、発振周波数が小さくなることは知られてい
る。このことから低周波数領域の発振器を実現することができる。
As described above, by providing the capacitor outside the integrated circuit, the capacitance can be increased. It is known that the oscillation frequency decreases as the capacitance increases. As a result, an oscillator in a low frequency region can be realized.

また、集積回路内部に形成される可変キャパシタは、サイズ、誘電率に制約があり、こ
のことから静電容量にも限界があるが、本発明によるキャパシタを設けることにより周波
数の選択幅を広げることが可能になる他、半導体基板の上面に形成されるCu配線層は面
積を大きくできるので、静電容量を大きくすることが可能である。
In addition, the variable capacitor formed inside the integrated circuit is limited in size and dielectric constant, which limits the capacitance. However, the frequency selection range can be expanded by providing the capacitor according to the present invention. In addition, since the area of the Cu wiring layer formed on the upper surface of the semiconductor substrate can be increased, the capacitance can be increased.

さらに、可変キャパシタに加え、Cu配線層からなるキャパシタを並列に備えることに
よって、キャパシタの静電容量の設定範囲を広げることができることから、共振器に採用
する場合において、周波数帯域の幅を広げることができるという効果を奏する。
Furthermore, in addition to the variable capacitor, a capacitor composed of a Cu wiring layer can be provided in parallel, so that the setting range of the capacitance of the capacitor can be expanded. There is an effect that can be.

また、前記受動素子が、前記第1の樹脂層の表面に形成される第1のCu配線層からな
るスパイラルインダクタと、前記第1の樹脂層の表面に形成される第2のCu配線層と、
前記接続配線層と、前記第2のCu配線層と前記接続配線層とが交差する領域に挟まれる
第1の樹脂層と、からなるキャパシタと、から構成されていることを特徴とする。
The passive element includes a spiral inductor made of a first Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer, and a second Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer. ,
The capacitor includes: a connection wiring layer; and a capacitor including a first resin layer sandwiched between regions where the second Cu wiring layer and the connection wiring layer intersect.

このように、Cu配線層によるスパイラルインダクタとキャパシタとを形成することに
よって、前述したスパイラルインダクタを形成することによる効果と、キャパシタを形成
することによる効果を併せ持つことができる。
Thus, by forming the spiral inductor and the capacitor by the Cu wiring layer, it is possible to have both the effect of forming the spiral inductor and the effect of forming the capacitor.

また、スパイラルインダクタを形成する第1のCu配線層と、キャパシタを構成する第
2のCu配線層とが、第1の樹脂層のほぼ同一平面上に形成されることから、二つの受動
素子を備えながら、これらCu配線層を同一工程で形成することができ、製造効率を高め
ることができる。
In addition, since the first Cu wiring layer forming the spiral inductor and the second Cu wiring layer forming the capacitor are formed on substantially the same plane of the first resin layer, the two passive elements are formed. While provided, these Cu wiring layers can be formed in the same process, and the manufacturing efficiency can be increased.

さらに、前記半導体装置が、前記第2の樹脂層によって、前記外部端子の一部を除いて
封止されていることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the semiconductor device is sealed by the second resin layer except for a part of the external terminals.

このような構造によれば、半導体装置が、受動素子を構成するCu配線層を含め、第2
の樹脂層で封止されていることから、あらためてパッケージ実装をせずに、第2の樹脂層
でパッケージングすることができ、半導体チップサイズにパッケージングされた小型、薄
型の半導体装置を提供することができる。
According to such a structure, the semiconductor device includes the Cu wiring layer constituting the passive element and includes the second wiring layer.
Therefore, the second resin layer can be packaged without being packaged again, and a small and thin semiconductor device packaged in the size of a semiconductor chip is provided. be able to.

また、本発明の発振器は、能動素子としての集積回路と、該集積回路に電気的に接続さ
れた複数の接続電極とを含む半導体基板と、前記半導体基板の前記接続電極が形成される
面に、前記接続電極を避けて形成される第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層の表面に、共
振回路を構成する前述のスパイラルインダクタと、前述したキャパシタのどちらか一方、
または両方を並列に接続して構成される受動素子と、前記複数の接続電極のいくつかに接
続する外部端子と、を備えることを特徴とする。
The oscillator according to the present invention includes a semiconductor substrate including an integrated circuit as an active element and a plurality of connection electrodes electrically connected to the integrated circuit, and a surface of the semiconductor substrate on which the connection electrodes are formed. The first resin layer formed avoiding the connection electrode, and the spiral resin on the surface of the first resin layer, the spiral inductor constituting the resonance circuit, or the capacitor described above,
Alternatively, a passive element configured by connecting both in parallel and an external terminal connected to some of the plurality of connection electrodes are provided.

この発明によれば、前述したCu配線から構成される受動素子としてのスパイラルイン
ダクタやキャパシタを集積回路の外部に設けることにより、Q値が高い受動素子を備え位
相雑音特性が優れるとともに周波数の選択幅を広げることが可能な発振器を実現すること
ができる。
According to the present invention, by providing a spiral inductor or a capacitor as a passive element composed of the above-described Cu wiring outside the integrated circuit, the passive element having a high Q value is provided, the phase noise characteristic is excellent, and the frequency selection range. Can be realized.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図3は本発明の実施形態1に係る半導体装置を示し、図4〜図6は、実施形態2
に係る半導体装置である。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 6 show the second embodiment.
It is a semiconductor device concerning.
(Embodiment 1)

図1は、本実施形態1に係る半導体装置の平面図、図2は、図1のA−A切断面を示す
断面図である。ここで、図1では、図2に示す第2の樹脂層としてのレジスト層75と被
覆膜76を透視した状態を示している。また、図1、図2は、本発明を実施例の1例とし
て電圧制御発振器を例示する。
FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Here, FIG. 1 shows a state seen through the resist layer 75 and the coating film 76 as the second resin layer shown in FIG. 1 and 2 illustrate a voltage controlled oscillator as an example of the embodiment of the present invention.

図1、図2において、半導体装置1は、基本構成として、能動素子としての集積回路1
2と、集積回路12を構成する図示しない回路素子群を接続するAl配線と、このAl配
線に接続し表面に露出される複数の接続電極(図2では、接続電極14,15を図示)と
、接続電極を開口して集積回路12を覆うパッシベーション膜(SiN)16の上面に形
成される受動素子としてのスパイラルインダクタ40,50と、集積回路12またはスパ
イラルインダクタ40と外部回路とを接続するための外部端子81〜86とから構成され
ている。
1 and 2, a semiconductor device 1 has an integrated circuit 1 as an active element as a basic configuration.
2 and an Al wiring for connecting a circuit element group (not shown) constituting the integrated circuit 12, and a plurality of connection electrodes connected to the Al wiring and exposed on the surface (connection electrodes 14 and 15 are shown in FIG. 2) In order to connect the spiral inductors 40 and 50 as passive elements formed on the upper surface of the passivation film (SiN) 16 that opens the connection electrodes and covers the integrated circuit 12, and the integrated circuit 12 or the spiral inductor 40 and an external circuit. External terminals 81-86.

なお、この半導体装置1は、図示しないウエハに複数個が配列して形成され、その後、
スクライブ分離して一つ一つの半導体チップとなる。ここでは、半導体チップの形での構
成を説明している。
The semiconductor device 1 is formed by arranging a plurality of wafers (not shown).
Each semiconductor chip is separated by scribing. Here, the configuration in the form of a semiconductor chip is described.

集積回路12には、図示しないトランジスタ、可変キャパシタ、定電流回路等、半導体
装置1を制御するための回路素子群が含まれている。この集積回路12を含んで半導体基
板10の表面全体をパッシベーション膜16で覆っているが、集積回路12と前述した外
部端子81〜86、及びスパイラルインダクタ40,50とが接続される接続電極(例え
ばパッド)が開口されている(図2では、接続電極14,15のみを図示し、以降、複数
の接続電極のうち、接続電極を代表して説明する)。
パッシベーション膜16は、SiN、SiO2、MgOなどから形成され、接続端子(
14,15)は、Alで形成されている。
The integrated circuit 12 includes a group of circuit elements for controlling the semiconductor device 1 such as a transistor, a variable capacitor, and a constant current circuit (not shown). The entire surface of the semiconductor substrate 10 including the integrated circuit 12 is covered with a passivation film 16, but connection electrodes (for example, the integrated circuit 12, the external terminals 81 to 86, and the spiral inductors 40 and 50 are connected to each other). (In FIG. 2, only the connection electrodes 14 and 15 are illustrated, and the connection electrode will be described as a representative of the plurality of connection electrodes).
The passivation film 16 is made of SiN, SiO 2 , MgO, or the like, and has connection terminals (
14 and 15) are made of Al.

半導体基板10の上面、つまり、パッシベーション膜16の表面には、接続配線層25
,26が形成されている。この接続配線層25,26は、パッシベーション層16とCu
接続配線層55との密着性を高める機能を有し、例えば、ニッケル(Ni)、タングステ
ン(W)、クロム(Cr)、チタン(Ti)、バナジウム(Pd)などの単体金属、ある
いはこれらを複数用いた合金でスパッタリング形成されている。
On the upper surface of the semiconductor substrate 10, that is, on the surface of the passivation film 16, there is a connection wiring layer 25.
, 26 are formed. The connection wiring layers 25 and 26 are formed of the passivation layer 16 and Cu.
For example, nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (Pd), or a single metal or a plurality of these are provided. Sputtered with the alloy used.

接続配線層26の上面には、Cu接続配線層55が形成される。Cu接続配線層55は
、電解Cuメッキ等の成膜手段で形成され、概ね6μm程度の厚さで形成するのが好まし
い。パッシベーション膜16の上面からCu接続配線層55の上面を覆う範囲には、第1
の樹脂層70(以降、単に樹脂層70と表すことがある)が形成されている。
A Cu connection wiring layer 55 is formed on the upper surface of the connection wiring layer 26. The Cu connection wiring layer 55 is formed by a film forming means such as electrolytic Cu plating, and is preferably formed with a thickness of about 6 μm. In a range covering the upper surface of the Cu connection wiring layer 55 from the upper surface of the passivation film 16, the first
The resin layer 70 (hereinafter, simply referred to as the resin layer 70) is formed.

樹脂層70は、応力緩和機能を有し、好ましくはポリイミド樹脂が用いられるが、他に
、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、ベンゾシク
ロブテン(BCB)、ポリベンゾオキサゾール(POB)等の樹脂を採用することもでき
る。
なお、樹脂層70は20um以上の厚さを持つことが好ましい。
The resin layer 70 has a stress relaxation function, and a polyimide resin is preferably used. In addition, a silicon-modified polyimide resin, an epoxy resin, a silicon-modified epoxy resin, benzocyclobutene (BCB), polybenzoxazole (POB) It is also possible to employ a resin such as
The resin layer 70 preferably has a thickness of 20 μm or more.

スパイラルインダクタ40,50は、第1の樹脂層70の表面に図1に示す渦巻き形状
を有して形成されており、スパイラルインダクタ40とスパイラルインダクタ50とは、
それぞれの間隔の中心線gに対して対称形である。従って、スパイラルインダクタ40を
例にあげ説明する。
The spiral inductors 40 and 50 are formed on the surface of the first resin layer 70 to have the spiral shape shown in FIG.
It is symmetrical with respect to the center line g of each interval. Therefore, the spiral inductor 40 will be described as an example.

スパイラルインダクタ40の外側の端部41は、樹脂層70に覆われる範囲にあって下
層のCu配線層30を介して接続電極14に接続され、渦巻き形状の内側に向かって立ち
上げ部を有し、樹脂層70の表面に延在される。そして、樹脂層70の表面において渦巻
き形状のスパイラルインダクタ40が形成されている。
このスパイラルインダクタ40の内側の端部42は、Cu接続配線層55からの立ち上
げ部に接続されている。
The outer end portion 41 of the spiral inductor 40 is in a range covered by the resin layer 70 and is connected to the connection electrode 14 via the lower Cu wiring layer 30 and has a rising portion toward the inside of the spiral shape. The surface of the resin layer 70 is extended. A spiral inductor 40 having a spiral shape is formed on the surface of the resin layer 70.
An inner end 42 of the spiral inductor 40 is connected to a rising portion from the Cu connection wiring layer 55.

一方、Cu接続配線層55の一方の端部は二股に分岐されて、スパイラルインダクタ4
0及びスパイラルインダクタ50それぞれの内側の端部42,52と接続し(図1、参照
)、他方の端部は、樹脂層70の表面に延在されて外部端子81との接続部61を形成す
る。スパイラルインダクタ50の外側の端部51は、半導体基板10に形成されるもう一
つの接続電極(14)に接続されている。
On the other hand, one end of the Cu connection wiring layer 55 is bifurcated into a spiral inductor 4.
0 and the spiral inductor 50 are connected to the inner end portions 42 and 52 of the spiral inductor 50 (see FIG. 1), and the other end portion extends to the surface of the resin layer 70 to form a connection portion 61 with the external terminal 81. To do. The outer end portion 51 of the spiral inductor 50 is connected to another connection electrode (14) formed on the semiconductor substrate 10.

樹脂層70の表面には、スパイラルインダクタ40,50を覆う第2の樹脂層としての
レジスト層75が形成される。レジスト層75は、ソルダレジスト層であって、外部端子
81が形成される領域のみが開口し、他の領域は封止している。レジスト層75を設ける
ことで、スパイラルインダクタ40,50及び接続部61を含むCu配線層の腐食を防止
し、電気的不良を防止する。
On the surface of the resin layer 70, a resist layer 75 as a second resin layer covering the spiral inductors 40 and 50 is formed. The resist layer 75 is a solder resist layer, and only the region where the external terminal 81 is formed is opened, and the other region is sealed. By providing the resist layer 75, corrosion of the Cu wiring layer including the spiral inductors 40 and 50 and the connecting portion 61 is prevented, and electrical failure is prevented.

半導体装置1には、複数の外部端子が設けられ、本実施形態では、6個の外部端子81
〜86が設けられている(図1、参照)。外部端子81〜86は、半導体基板10に設け
られる複数の接続電極のうちのそれぞれに対応する接続電極に接続され、外部端子81は
Vdd端子、外部端子82は出力端子OUT2、外部端子83はGND端子、外部端子8
4はVc端子、外部端子85はGND端子、外部端子86は出力端子OUT1である(図
3も参照する)。
The semiconductor device 1 is provided with a plurality of external terminals. In the present embodiment, six external terminals 81 are provided.
To 86 are provided (see FIG. 1). The external terminals 81 to 86 are connected to connection electrodes corresponding to each of a plurality of connection electrodes provided on the semiconductor substrate 10, the external terminal 81 is a Vdd terminal, the external terminal 82 is an output terminal OUT2, and the external terminal 83 is GND. Terminal, external terminal 8
4 is a Vc terminal, an external terminal 85 is a GND terminal, and an external terminal 86 is an output terminal OUT1 (see also FIG. 3).

外部端子81〜86及び周縁の基本構造はそれぞれ同じであるため、外部端子81を例
示して説明する。レジスト層75には、外部端子81を形成するための開口部が設けられ
ており、この開口部において露出される接続部61がランド62である。このランド62
内に外部端子81が形成される。
Since the basic structures of the external terminals 81 to 86 and the periphery are the same, the external terminal 81 will be described as an example. The resist layer 75 is provided with an opening for forming the external terminal 81, and the connection portion 61 exposed in the opening is a land 62. This land 62
An external terminal 81 is formed inside.

外部端子81は、導電性を有する金属であって、溶融させて電気的な接続を図るための
もの、例えば、半田である。半田以外に軟ろう(Soft solder)または硬ろう
(hard solder)のいずれでも形成することが可能である。本実施形態では、
外部端子81は、球状をしており、半田ボールを採用している。
The external terminal 81 is a metal having conductivity, and is, for example, solder for melting and making an electrical connection. In addition to the solder, it is possible to form either a soft solder or a hard solder. In this embodiment,
The external terminal 81 has a spherical shape and employs solder balls.

レジスト層75の表面には被覆膜76が形成される。被覆膜76は、外部端子81〜8
6の根本部(図2中、外部端子の下部)も覆っている。被覆膜76は、レジスト層75の
表面に形成される部分と、ここから立ち上がって外部端子81〜86の根本部を覆う部分
とを有し、外部端子81〜86を補強する。さらに、半導体装置1が回路基板等に実装さ
れた後に、被覆膜76によって外部端子への応力の集中を分散させることができる。
A coating film 76 is formed on the surface of the resist layer 75. The coating film 76 is formed of external terminals 81-8.
6 is covered (the lower part of the external terminal in FIG. 2). The covering film 76 has a portion formed on the surface of the resist layer 75 and a portion that rises from this portion and covers the base portion of the external terminals 81 to 86, and reinforces the external terminals 81 to 86. Furthermore, after the semiconductor device 1 is mounted on a circuit board or the like, the stress concentration on the external terminals can be dispersed by the coating film 76.

本実施形態に係る半導体装置1は、上述したように構成されており、以下にその製造方
法を図2を参照して簡単に説明する。なお、前述した各構成部位については、図示された
ものを代表して説明する。
まず、パッシベーション膜16と接続電極14,15が形成された半導体基板10の表
面に接続配線層25,26をスパッタリングにより形成する。接続電極14,15と接続
配線層25,26とは電気的に接続された状態である。この際、接続配線層25,26は
連続した全面に形成される。
The semiconductor device 1 according to this embodiment is configured as described above, and the manufacturing method thereof will be briefly described below with reference to FIG. In addition, about each component mentioned above, what was illustrated is demonstrated on behalf of it.
First, connection wiring layers 25 and 26 are formed by sputtering on the surface of the semiconductor substrate 10 on which the passivation film 16 and the connection electrodes 14 and 15 are formed. The connection electrodes 14 and 15 and the connection wiring layers 25 and 26 are in an electrically connected state. At this time, the connection wiring layers 25 and 26 are formed on the entire continuous surface.

続いて、接続配線層25,26の表面にCuメッキレジストを塗布し、下層のCu配線
層41,55の所定の形状に露光処理によってパターニングし、電解Cuメッキにより下
層のCu配線層41,55を形成する。そしてCuメッキレジストを除去し、Cu配線層
41,55と同じ平面形状の接続配線層25,26の不要部分を除去し、Cu配線層41
,55と同じ平面形状の接続配線層25,26を形成する。
続いて、第1の樹脂層70(ポリイミド樹脂)を全面に塗布する。
Subsequently, a Cu plating resist is applied to the surfaces of the connection wiring layers 25 and 26, patterned into a predetermined shape of the lower Cu wiring layers 41 and 55 by an exposure process, and the lower Cu wiring layers 41 and 55 are formed by electrolytic Cu plating. Form. Then, the Cu plating resist is removed, unnecessary portions of the connection wiring layers 25 and 26 having the same planar shape as the Cu wiring layers 41 and 55 are removed, and the Cu wiring layer 41 is removed.
, 55 are formed in the same plane shape as the connection wiring layers 25, 26.
Subsequently, a first resin layer 70 (polyimide resin) is applied to the entire surface.

ここで、第1の樹脂層70は、スパイラルインダクタ40のうちの端部41及びCu接
続配線層55の表面までの厚さに一旦、形成される(この樹脂層を第1層と呼ぶ)。続い
て、第1の樹脂層70をこの端部41とCu接続配線層55の立ち上げ部がない部分の形
状に露光処理等により開口する。そして、この開口された部分と第1層の最上層全面に接
続配線層25,26をスパッタリングにて形成し、その上面にメッキレジストを塗布した
後パターニングし、接続配線層25,26の表面に、電解CuメッキでCu配線層のうち
端部41とCu接続配線層55の立ち上げ部がない部分を形成する。そして、これらのC
u配線層、Cu接続配線層55の上面を含んで第1の樹脂層70のうちの残り厚みとなる
第2層を全面に塗布する。この工程を経て第1の樹脂層70の総厚みが形成される。
Here, the first resin layer 70 is once formed to a thickness up to the end 41 of the spiral inductor 40 and the surface of the Cu connection wiring layer 55 (this resin layer is referred to as a first layer). Subsequently, the first resin layer 70 is opened by exposure processing or the like in the shape of a portion where the end portion 41 and the Cu connection wiring layer 55 are not raised. Then, the connection wiring layers 25 and 26 are formed on the entire surface of the opened portion and the uppermost layer of the first layer by sputtering, and a plating resist is applied on the upper surface thereof, followed by patterning, and the surfaces of the connection wiring layers 25 and 26 are formed. Then, electrolytic Cu plating forms a portion of the Cu wiring layer where the end portion 41 and the Cu connection wiring layer 55 are not raised. And these C
A second layer having the remaining thickness of the first resin layer 70 including the upper surfaces of the u wiring layer and the Cu connection wiring layer 55 is applied to the entire surface. Through this step, the total thickness of the first resin layer 70 is formed.

次に、この第1の樹脂層70(第2層に相当する)を、スパイラルインダクタ40の立
ち上げ部、及びCu接続配線層55の立ち上げ部を開口し、第1の樹脂層70の最上層に
再び配線層をスパッタ後、メッキレジストを塗布し、スパイラルインダクタ40の渦巻き
形状(立ち上げ部含む)と、Cu接続配線層55の立ち上げ部及び接続部61の形状にパ
ターニングし、電解Cuメッキにてスパイラルインダクタ40及び接続部61を形成する
。そして、メッキレジストとスパッタ配線層の不要部分を除去する。
Next, the first resin layer 70 (corresponding to the second layer) is opened at the rising portion of the spiral inductor 40 and the rising portion of the Cu connection wiring layer 55, and the first resin layer 70 is After the wiring layer is sputtered again on the upper layer, a plating resist is applied and patterned into the spiral shape (including the rising portion) of the spiral inductor 40 and the shape of the rising portion and the connecting portion 61 of the Cu connection wiring layer 55, and electrolytic Cu The spiral inductor 40 and the connecting portion 61 are formed by plating. Then, unnecessary portions of the plating resist and the sputter wiring layer are removed.

続いて、第1の樹脂層70の表面に、スパイラルインダクタ40及び接続部61の表面
を含んでレジスト(ソルダレジスト)を塗布し、レジスト層75を形成する。レジスト層
75には、ランド62が開口されている。このランド62に半田ボールからなる外部端子
81が形成された後、レジスト層75の表面に根本補強層としての被覆膜76が形成され
る。被覆膜76はポリイミド樹脂で形成されることが望ましい。
Subsequently, a resist (solder resist) is applied to the surface of the first resin layer 70 including the surfaces of the spiral inductor 40 and the connection portion 61 to form a resist layer 75. A land 62 is opened in the resist layer 75. After the external terminals 81 made of solder balls are formed on the lands 62, a coating film 76 as a fundamental reinforcing layer is formed on the surface of the resist layer 75. The covering film 76 is preferably formed of a polyimide resin.

続いて、上述した構造、方法で製造された半導体装置1の回路構成について図3を参照
して説明する。本実施形態において説明した半導体装置1は、Cu配線層でスパイラルイ
ンダクタ40,50を形成しているところに特徴を有しており、様々な回路に応用できる
が、このスパイラルインダクタ40,50を用いる電圧制御発振器に好適であるため、電
圧制御発振器を代表例として例示して説明する。
Next, a circuit configuration of the semiconductor device 1 manufactured by the above-described structure and method will be described with reference to FIG. The semiconductor device 1 described in the present embodiment is characterized in that the spiral inductors 40 and 50 are formed of the Cu wiring layer, and can be applied to various circuits. The spiral inductors 40 and 50 are used. Since it is suitable for a voltage controlled oscillator, a voltage controlled oscillator will be described as a representative example.

図3は、実施形態1に係る半導体装置1に形成される電圧制御発振器90の基本回路構
成を示す回路図である。図3において、この電圧制御発振器90は、前述したように集積
回路12内のモノシリック構成回路領域92と、集積回路12の上面に積層形成されるス
パイラルインダクタ40,50が形成される一対のCu配線層領域91(受動素子領域)
とから構成されている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a basic circuit configuration of the voltage controlled oscillator 90 formed in the semiconductor device 1 according to the first embodiment. In FIG. 3, the voltage controlled oscillator 90 includes a pair of Cu wirings in which the monolithic circuit region 92 in the integrated circuit 12 and the spiral inductors 40 and 50 formed on the upper surface of the integrated circuit 12 are formed as described above. Layer region 91 (passive device region)
It is composed of.

この電圧制御発振器90は、電源電位端子Vdd(以降、Vdd端子と表す)、可変電
位端子Vc(以降、Vc端子と表す)及び接地電位端子GND(以降、単にGND端子と
表す)に接続されている。電圧制御発振器90には、Vdd端子からGND端子に向かっ
て、スパイラルインダクタ40,50と、二つの可変キャパシタ96と、負性抵抗部とし
てのNチャンネルトランジスタ93,94と、電流調整部95とが、この順で接続されて
いる。
The voltage controlled oscillator 90 is connected to a power supply potential terminal Vdd (hereinafter referred to as Vdd terminal), a variable potential terminal Vc (hereinafter referred to as Vc terminal) and a ground potential terminal GND (hereinafter simply referred to as GND terminal). Yes. The voltage-controlled oscillator 90 includes spiral inductors 40 and 50, two variable capacitors 96, N-channel transistors 93 and 94 as negative resistance units, and a current adjustment unit 95 from the Vdd terminal to the GND terminal. Are connected in this order.

スパイラルインダクタ40,50の一端は、Vdd端子に接続し、他端は、それぞれ可
変キャパシタ96の一端に接続されている。
負性抵抗部は、Nチャンネルトランジスタ93のドレインが出力端子OUT1に接続さ
れ、ゲートは出力端子OUT2に接続されている。また、Nチャンネルトランジスタ94
のドレインは出力端子OUT2に接続され、ゲートは出力端子OUT1に接続されている
。また、出力端子OUT1、OUT2の直前には出力信号を増幅するバッファアンプ97
、98を備えている。
One end of the spiral inductors 40 and 50 is connected to the Vdd terminal, and the other end is connected to one end of the variable capacitor 96.
In the negative resistance portion, the drain of the N-channel transistor 93 is connected to the output terminal OUT1, and the gate is connected to the output terminal OUT2. N channel transistor 94
The drain is connected to the output terminal OUT2, and the gate is connected to the output terminal OUT1. Further, a buffer amplifier 97 that amplifies the output signal immediately before the output terminals OUT1 and OUT2.
98.

上述したような回路構成の電圧制御発振器90は、Vdd端子及びGND端子に接続さ
れることにより、スパイラルインダクタ40,50及び二つの可変キャパシタ96からな
るLC共振回路に電圧が印加されると、LC共振回路が相補の共振信号を出力端子OUT
1及び出力端子OUT2から発振する。しかし、この状態のままでは発振は減衰していく
The voltage controlled oscillator 90 having the circuit configuration as described above is connected to the Vdd terminal and the GND terminal so that when a voltage is applied to the LC resonance circuit including the spiral inductors 40 and 50 and the two variable capacitors 96, the LC Resonance circuit complementary resonance signal to output terminal OUT
1 and the output terminal OUT2. However, the oscillation attenuates in this state.

そのために、Vc端子に正の可変電位を印加し、GND端子に接地電位を印加して電流
を供給すると共に、負性抵抗部を設けることにより、LC共振回路に恒久的に共振信号を
発振させることができる。
For this purpose, a positive variable potential is applied to the Vc terminal, a ground potential is applied to the GND terminal to supply current, and a negative resistance portion is provided to oscillate a resonance signal permanently in the LC resonance circuit. be able to.

従って、前述した実施形態1によれば、半導体基板10に形成される第1の樹脂層70
の表面に、Cu配線層によって受動素子としてのスパイラルインダクタ40,50が構成
される。Cu配線層は、従来用いられるAl配線層に比べ、比抵抗が約30%程度小さく
、また、このCu配線層は電解Cuメッキで形成されることから厚くすることができるこ
とから、Cu配線層の配線抵抗をより小さく抑えることができる。
Therefore, according to the first embodiment described above, the first resin layer 70 formed on the semiconductor substrate 10.
Spiral inductors 40 and 50 as passive elements are formed by Cu wiring layers on the surface. The Cu wiring layer has a specific resistance of about 30% smaller than that of a conventionally used Al wiring layer, and since this Cu wiring layer is formed by electrolytic Cu plating, it can be made thicker. The wiring resistance can be further reduced.

また、半導体基板10が、ウエハからスクライブ分離された半導体チップである場合に
おいて、このスパイラルインダクタ40,50は、半導体基板10上に形成される第1の
樹脂層70の表面にCu配線層によって構成されることから、半導体チップの平面形状(
平面面積)の大部分にわたって形成可能になるため、スパイラルインダクタ40,50を
構成するCu配線層の幅を大きくすることができ、配線抵抗をより小さくすることが可能
となる。
Further, when the semiconductor substrate 10 is a semiconductor chip that is scribe-separated from the wafer, the spiral inductors 40 and 50 are configured by a Cu wiring layer on the surface of the first resin layer 70 formed on the semiconductor substrate 10. Therefore, the planar shape of the semiconductor chip (
Therefore, the width of the Cu wiring layer constituting the spiral inductors 40 and 50 can be increased, and the wiring resistance can be further reduced.

周知の通り、Q値は、リアクタンスに比例し、抵抗値に反比例することから、スパイラ
ルインダクタ40,50の配線抵抗を下げることによりQ値を高めることができる。
また、本実施形態の電圧制御発振器90の共振回路における位相雑音特性は、Q値の二
乗に反比例することが知られている。ただし、発振回路の位相雑音特性で用いられるQ値
は、負荷Qと呼ばれる回路全体の損失を表す値であるが、本実施例の場合ではスパイラル
インダクタ部の寄与がもっとも大きいためスパイラルインダクタのQ値で議論しても良い
。従って、スパイラルインダクタ部のQ値を大きくすることにより位相雑音特性(位相ノ
イズ)を低減することができる。
As is well known, since the Q value is proportional to the reactance and inversely proportional to the resistance value, the Q value can be increased by reducing the wiring resistance of the spiral inductors 40 and 50.
Further, it is known that the phase noise characteristic in the resonance circuit of the voltage controlled oscillator 90 of the present embodiment is inversely proportional to the square of the Q value. However, the Q value used in the phase noise characteristic of the oscillation circuit is a value representing the loss of the entire circuit called the load Q, but in this embodiment, the contribution of the spiral inductor portion is the largest, so the Q value of the spiral inductor is You may discuss it. Therefore, the phase noise characteristic (phase noise) can be reduced by increasing the Q value of the spiral inductor section.

また、このような構造によれば、半導体装置1が、さらに外部端子81〜86の一部を
除いてスパイラルインダクタ40,50がレジスト層75で封止されていることから、あ
らためてパッケージ実装をせずに、パッケージング実装と同等な封止特性が得られ、内部
の配線層の腐食等を防止することができ、さらに、半導体チップサイズの樹脂封止された
小型半導体装置を提供することができる。
In addition, according to such a structure, the semiconductor device 1 is further packaged because the spiral inductors 40 and 50 are sealed with the resist layer 75 except for a part of the external terminals 81 to 86. In addition, sealing characteristics equivalent to those of packaging mounting can be obtained, corrosion of the internal wiring layer can be prevented, and a semiconductor chip-sized resin-sealed small semiconductor device can be provided. .

さらに、レジスト層75の表面には、被覆膜76が形成されるため、なお一層良好な封
止特性が得られる他、外部端子81〜86の根本補強をすることができ、外部端子81〜
86の固定強度(接続強度)を高めるとともに、回路基板への実装の際に、接続応力を分
散させることができる。
(実施形態2)
Furthermore, since the coating film 76 is formed on the surface of the resist layer 75, still better sealing characteristics can be obtained, and the external terminals 81 to 86 can be fundamentally reinforced.
In addition to increasing the fixing strength (connection strength) of 86, the connection stress can be dispersed during mounting on the circuit board.
(Embodiment 2)

続いて、本発明の実施形態2に係る半導体装置について図面を参照して説明する。実施
形態2は、上述した実施形態1に比べ、Cu配線層を用いて、受動素子としてのスパイラ
ルインダクタの他に、キャパシタを備えるところに特徴を有しており、各Cu配線層の形
成構造及び形成方法は、実施形態1(図1,2参照)と同じか応用の範囲であり、詳しい
説明を省略し、同じ構成の部位については、同じ符号を附している。
Subsequently, a semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The second embodiment has a feature in that a capacitor is provided in addition to a spiral inductor as a passive element using a Cu wiring layer as compared with the first embodiment described above. The formation method is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2) or the range of application, and detailed description thereof is omitted, and parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals.

図4、図5は、実施形態2に係る半導体装置100が示され、図4はその平面図、図5
は、図4に表されるB−B切断面を示す断面図である。図4,5において、半導体基板1
0の最上層には、パッシベーション膜16と、接続電極17とが形成されており、この上
面には、接続配線層125,126が形成され、さらに、その上面には下層のCu配線層
141,156が形成されている。
4 and 5 show the semiconductor device 100 according to the second embodiment. FIG. 4 is a plan view thereof, and FIG.
These are sectional drawings which show the BB cut surface represented by FIG. 4 and 5, the semiconductor substrate 1
A passivation film 16 and a connection electrode 17 are formed on the uppermost layer of 0, connection wiring layers 125 and 126 are formed on the upper surface, and a lower Cu wiring layer 141 and lower layer are formed on the upper surface. 156 is formed.

接続配線層126の上面には、CuメッキからなるCu接続配線層155に連続するキ
ャパシタC1,C2の下部電極部156が形成されている。Cu接続配線層155は、図
4に示すように、下部電極部156の延在途中から二股に分岐され、一方の端部がスパイ
ラルインダクタ140の端部142と接続される。また、他方の端部は、スパイラルイン
ダクタ150の端部152と接続される。
On the upper surface of the connection wiring layer 126, lower electrode portions 156 of the capacitors C1 and C2 that are continuous with the Cu connection wiring layer 155 made of Cu plating are formed. As shown in FIG. 4, the Cu connection wiring layer 155 is bifurcated from the middle of the extension of the lower electrode portion 156, and one end portion is connected to the end portion 142 of the spiral inductor 140. The other end is connected to the end 152 of the spiral inductor 150.

スパイラルインダクタ140,150のそれぞれのもう一方の端部141,151は、
前述した実施形態1(図2、参照)によるスパイラルインダクタ40の端部41と接続電
極14の接続構造と同じ構造でGND端子に接続されている(図6も参照する)。
パッシベーション膜16の上面には、第1の樹脂層70が形成され、この最上層には第
1のCu配線層からなるスパイラルインダクタ140,150と、第2のCu配線層から
なるキャパシタC1,C2を構成する上部電極部165が形成される。
The other end 141, 151 of each of the spiral inductors 140, 150 is
It is connected to the GND terminal in the same structure as the connection structure of the end portion 41 of the spiral inductor 40 and the connection electrode 14 according to the first embodiment (see FIG. 2) (see also FIG. 6).
A first resin layer 70 is formed on the upper surface of the passivation film 16, and spiral inductors 140 and 150 made of a first Cu wiring layer and capacitors C1 and C2 made of a second Cu wiring layer are formed on the uppermost layer. The upper electrode part 165 which comprises is formed.

スパイラルインダクタ140,150の平面構成は実施形態1(図1、参照)と同じで
ある。キャパシタC1,C2を構成する上部電極部165は、Cu配線層164が延在さ
れて形成されている。なお、キャパシタC1,C2は本実施形態では、同じサイズで形成
されている。
The planar configuration of the spiral inductors 140 and 150 is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1). The upper electrode portion 165 constituting the capacitors C1 and C2 is formed by extending a Cu wiring layer 164. In this embodiment, the capacitors C1 and C2 are formed with the same size.

ここで、キャパシタC1,C2の構成を説明する。キャパシタC1,C2は同じ構成で
あるためキャパシタC1を例示して説明する。下層のCu接続配線層155の一部と上層
のCu配線層164の一部とが平面方向において交差するように形成されている。この交
差部において、上層はキャパシタの上部電極部165であり、下層は下部電極部156で
あり、この上部電極部165と下部電極部156とによって挟まれた領域の第1の樹脂層
70がキャパシタにおける誘電体に相当し、キャパシタC1,C2が形成される。
Here, the configuration of the capacitors C1 and C2 will be described. Since the capacitors C1 and C2 have the same configuration, the capacitor C1 will be described as an example. A part of the lower Cu connection wiring layer 155 and a part of the upper Cu wiring layer 164 are formed so as to intersect in the plane direction. In this intersection, the upper layer is the upper electrode portion 165 of the capacitor, and the lower layer is the lower electrode portion 156. The first resin layer 70 in the region sandwiched between the upper electrode portion 165 and the lower electrode portion 156 is the capacitor. The capacitors C1 and C2 are formed.

上述したスパイラルインダクタ140,150及び上部電極部165の上面は、第2の
樹脂層(レジスト層)75によって覆われる。そして、外部端子83と被覆膜76とが形
成されている。外部端子81〜86は、図示する外部端子83や、前述した実施形態1(
図2、参照)の外部端子81と同様な構造で形成される。
The upper surfaces of the spiral inductors 140 and 150 and the upper electrode portion 165 described above are covered with a second resin layer (resist layer) 75. An external terminal 83 and a coating film 76 are formed. The external terminals 81 to 86 are the external terminal 83 shown in the figure and the first embodiment described above (
It is formed with the same structure as the external terminal 81 of FIG.

次に、上述した実施形態2による構造の半導体装置100の回路構成について図6を参
照して説明する。本実施形態において説明した半導体装置100は、Cu配線層を用いて
スパイラルインダクタ140,150とキャパシタC1,C2を形成しているところに特
徴を有しており、実施形態1(図3、参照)と同様に電圧制御発振器を例示して説明する
Next, the circuit configuration of the semiconductor device 100 having the structure according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The semiconductor device 100 described in the present embodiment is characterized in that the spiral inductors 140 and 150 and the capacitors C1 and C2 are formed using a Cu wiring layer, and the first embodiment (see FIG. 3). Similarly to the above, a voltage controlled oscillator will be described as an example.

図6は、実施形態2に係る半導体装置100における電圧制御発振器190の基本回路
構成を示す回路図である。図4も参照する。図4、図6において、この電圧制御発振器1
90は、前述したように集積回路12内のモノシリック構成回路領域(能動素子領域)9
2と、集積回路12の上面に積層形成されるスパイラルインダクタ140,150及びキ
ャパシタC1,C2が形成されるCu配線層領域(受動素子領域)91とから構成されて
いる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a basic circuit configuration of the voltage controlled oscillator 190 in the semiconductor device 100 according to the second embodiment. Reference is also made to FIG. 4 and 6, the voltage controlled oscillator 1
Reference numeral 90 denotes a monolithic circuit area (active element area) 9 in the integrated circuit 12 as described above.
2 and spiral inductors 140 and 150 stacked on the upper surface of the integrated circuit 12 and a Cu wiring layer region (passive element region) 91 in which the capacitors C1 and C2 are formed.

この電圧制御発振器190は、電源電位端子Vdd(以降、Vdd端子と表す)、可変
電位端子Vc(以降、Vc端子と表す)及び接地電位端子GND1(以降、単にGND1
端子と表す)に接続されている。電圧制御発振器190には、Vdd端子からGND1端
子に向かって、スパイラルインダクタ140,150と、キャパシタC1,C2と、2個
の可変キャパシタ96と、負性抵抗部としてのNチャンネルトランジスタ93,94と、
電流調整部95とが、この順で接続されている。
The voltage controlled oscillator 190 includes a power supply potential terminal Vdd (hereinafter referred to as Vdd terminal), a variable potential terminal Vc (hereinafter referred to as Vc terminal), and a ground potential terminal GND1 (hereinafter simply referred to as GND1).
Terminal). The voltage controlled oscillator 190 includes spiral inductors 140 and 150, capacitors C1 and C2, two variable capacitors 96, and N-channel transistors 93 and 94 serving as negative resistance units from the Vdd terminal to the GND1 terminal. ,
The current adjustment unit 95 is connected in this order.

スパイラルインダクタ140,150の一端は、Vdd端子に接続し、他端は、それぞ
れキャパシタC1,C2の一方の端部に接続し、キャパシタC1,C2の一方の端部はG
ND2端子に接続され、他端は可変キャパシタ96の一端に接続されている。従って、キ
ャパシタC1,C2と可変キャパシタ96とは、電気的に並列接続である。
One end of the spiral inductors 140 and 150 is connected to the Vdd terminal, the other end is connected to one end of each of the capacitors C1 and C2, and one end of each of the capacitors C1 and C2 is connected to the Gdd terminal.
The other end of the variable capacitor 96 is connected to the ND2 terminal. Therefore, the capacitors C1 and C2 and the variable capacitor 96 are electrically connected in parallel.

負性抵抗部は、Nチャンネルトランジスタ93のドレインは出力端子OUT1に接続さ
れ、ゲートは出力端子OUT2に接続されている。また、Nチャンネルトランジスタ94
のドレインは出力端子OUT2に接続され、ゲートは出力端子OUT1に接続されている
In the negative resistance portion, the drain of the N-channel transistor 93 is connected to the output terminal OUT1, and the gate is connected to the output terminal OUT2. N channel transistor 94
The drain is connected to the output terminal OUT2, and the gate is connected to the output terminal OUT1.

この電圧制御発振器190の作用は、前述した実施形態1と基本的に同じであるが、実
施形態1とは、キャパシタC1,C2が追加されているところが異なり、LC共振回路に
おいて、付加容量が形成されたことになる。
The operation of the voltage controlled oscillator 190 is basically the same as that of the first embodiment described above, but is different from the first embodiment in that capacitors C1 and C2 are added, and an additional capacitor is formed in the LC resonance circuit. It will be done.

従って、前述した実施形態2によれば、集積回路12の外部に可変キャパシタ96に並
列にキャパシタC1,C2を設けることにより、静電容量を大きくすることが可能となる
。静電容量を大きくすると、発振周波数が小さくなることは知られている。このことから
低周波数領域の発振器を実現することができる。
Therefore, according to the second embodiment described above, by providing the capacitors C1 and C2 in parallel to the variable capacitor 96 outside the integrated circuit 12, it is possible to increase the capacitance. It is known that the oscillation frequency decreases as the capacitance increases. As a result, an oscillator in a low frequency region can be realized.

また、集積回路12内部に形成される可変キャパシタ96は、サイズ、誘電率に制約が
あり、静電容量にも限界があるが、本実施形態によるキャパシタC1,C2を設けること
により周波数の選択幅を広げることが可能になる他、半導体基板10に形成される上部電
極165、下部電極部156は面積を大きくし易いことから、キャパシタC1,C2の静
電容量を大きくすることが可能となる。
The variable capacitor 96 formed in the integrated circuit 12 is limited in size and dielectric constant and has a limited capacitance. However, by providing the capacitors C1 and C2 according to the present embodiment, a frequency selection range is provided. In addition, since the upper electrode 165 and the lower electrode portion 156 formed on the semiconductor substrate 10 can easily be increased in area, the capacitances of the capacitors C1 and C2 can be increased.

また、可変キャパシタ96に加え、キャパシタC1,C2を加えることによって、キャ
パシタの静電容量の設定範囲を広げることができることから、電圧制御発振器190の周
波数帯域を広げることができる。
Further, by adding the capacitors C1 and C2 in addition to the variable capacitor 96, the setting range of the capacitance of the capacitor can be expanded, so that the frequency band of the voltage controlled oscillator 190 can be expanded.

また、このような構造によれば、実施形態1と同様に、あらためてパッケージング実装
をせずに、パッケージング実装と同等な封止特性が得られ、内部の配線層の腐食等を防止
することができ、さらに、半導体チップサイズの樹脂封止された小型半導体装置を提供す
ることができる。
In addition, according to such a structure, as in the first embodiment, it is possible to obtain a sealing characteristic equivalent to that of packaging mounting without re-packaging and prevent corrosion of the internal wiring layer. In addition, a semiconductor chip-sized resin-sealed small semiconductor device can be provided.

さらに、スパイラルインダクタ140,150とキャパシタC1,C2の上部電極部1
65とは、第1の樹脂層70の同一表面に形成しているので、上層のCu配線層形成時に
同じ工程で形成することができる。従って、二つの受動素子を形成しても製造工程を増加
することなく製造できる。
Furthermore, the spiral inductors 140 and 150 and the upper electrode portion 1 of the capacitors C1 and C2
Since 65 is formed on the same surface of the first resin layer 70, it can be formed in the same process when the upper Cu wiring layer is formed. Therefore, even if two passive elements are formed, they can be manufactured without increasing the manufacturing process.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明している
が、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対
し、形状、材質、それらの組み合わせ、及びその他の詳細な構成において、当業者が様々
な変形を加えることができるものである。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
That is, although the present invention has been illustrated and described with particular reference to particular embodiments, it is not intended to depart from the technical spirit and scope of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, combinations thereof, and other detailed configurations.

従って、上記に開示した形状、材質、工程順などを限定した記載は、本発明の理解を容
易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それら
の形状、材質、及び組み合わせ、工程順などの限定の一部もしくは全部の限定をはずした
部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
Therefore, the description limited to the shape, material, process order and the like disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. Descriptions in the names of members from which some or all of the limitations, such as materials, combinations, and order of steps, are removed, are included in the present invention.

例えば、前述した実施形態2では、第1の樹脂層70の表面にスパイラルインダクタ1
40,150とキャパシタC1,C2を配設しているが、キャパシタC1,C2だけを配
設する構成とすることができる。
For example, in Embodiment 2 described above, the spiral inductor 1 is formed on the surface of the first resin layer 70.
40 and 150 and capacitors C1 and C2 are disposed, but only capacitors C1 and C2 may be disposed.

また、前述の実施形態1,2では、スパイラルインダクタ40,50及び140,15
0は、LC共振器のインダクタとして用いる例をあげているが、このような渦巻き形状の
平面アンテナとして用い、通信用の半導体装置として応用することも可能である。
In the first and second embodiments, the spiral inductors 40, 50 and 140, 15 are used.
Although 0 is used as an inductor of an LC resonator, it can be used as a spiral planar antenna and applied as a semiconductor device for communication.

さらに、前述したスパイラルインダクタ、キャパシタの他に、Cu配線層からなる他の
受動素子を形成することや、これらと接続する回路素子を組み合わせることも可能である
Furthermore, in addition to the spiral inductor and capacitor described above, it is possible to form other passive elements made of a Cu wiring layer and to combine circuit elements connected to these elements.

従って、前述した実施形態1及び実施形態2によれば、Q値が高い受動素子を備え位相
雑音特性が優れるとともに周波数の選択幅を広げることが可能な発振器と、この発振器を
備え、半導体チップサイズのパッケージを構成できる半導体装置を提供することができる
Therefore, according to the first and second embodiments described above, an oscillator having a passive element having a high Q value and excellent phase noise characteristics and capable of widening the frequency selection range, and this oscillator are provided. A semiconductor device capable of forming the package can be provided.

本発明の実施形態1に係る半導体装置の平面図。1 is a plan view of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る半導体装置の断面図。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る半導体装置における電圧制御発振器の基本回路構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a basic circuit configuration of a voltage controlled oscillator in a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態2に係る半導体装置の平面図。The top view of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に係る半導体装置の断面図。Sectional drawing of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に係る半導体装置における電圧制御発振器の基本回路構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the basic circuit structure of the voltage controlled oscillator in the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体装置、10…半導体基板、12…集積回路、14,15…接続電極、25,
26…接続配線層、40,50…受動素子としてのスパイラルインダクタ、70…第1の
樹脂層、75…第2の樹脂層、81〜86…外部端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 10 ... Semiconductor substrate, 12 ... Integrated circuit, 14, 15 ... Connection electrode, 25,
26 ... Connection wiring layer, 40, 50 ... Spiral inductor as a passive element, 70 ... First resin layer, 75 ... Second resin layer, 81-86 ... External terminal.

Claims (3)

能動素子としての集積回路と、該集積回路に電気的に接続される複数の接続電極とを含む半導体基板と、
前記半導体基板の前記接続電極が形成される面に、前記接続電極を避けて形成される第1の樹脂層と、
前記半導体基板と前記第1の樹脂層の間に形成される接続配線層と、
前記複数の接続電極のうちの一つに接続される前記接続配線層に一端が接続され、前記第1の樹脂層の表面に形成される第1のCu配線層と、前記接続配線層と、からなるスパイラルインダクタと、
前記第1の樹脂層の表面に形成される第2のCu配線層と、前記スパイラルインダクタに接続される前記接続配線層と、前記第2のCu配線層と前記接続配線層とが交差する領域に挟まれる第1の樹脂層と、からなるキャパシタと、
前記第1のCu配線層及び前記第2のCu配線層の表面を覆う第2の樹脂層と、
前記複数の接続電極のいくつかと電気的に接続され、前記第2の樹脂層から一部が突出してなる外部端子と、を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate including an integrated circuit as an active element and a plurality of connection electrodes electrically connected to the integrated circuit;
A first resin layer formed on the surface of the semiconductor substrate on which the connection electrode is formed, avoiding the connection electrode;
A connection wiring layer formed between the semiconductor substrate and the first resin layer;
One end connected to the connection wiring layer connected to one of the plurality of connection electrodes, a first Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer, the connection wiring layer, A spiral inductor consisting of
A region where the second Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer, the connection wiring layer connected to the spiral inductor, and the second Cu wiring layer and the connection wiring layer intersect A capacitor comprising a first resin layer sandwiched between,
A second resin layer covering surfaces of the first Cu wiring layer and the second Cu wiring layer;
An external terminal electrically connected to some of the plurality of connection electrodes and partially protruding from the second resin layer.
請求項1に記載の半導体装置において、The semiconductor device according to claim 1,
前記半導体装置が、前記第2の樹脂層によって、前記外部端子の一部を除いて封止されていることを特徴とする半導体装置。  The semiconductor device is sealed by the second resin layer except for a part of the external terminals.
能動素子としての集積回路と、該集積回路に電気的に接続される複数の接続電極とを含む半導体基板と、A semiconductor substrate including an integrated circuit as an active element and a plurality of connection electrodes electrically connected to the integrated circuit;
前記半導体基板の前記接続電極が形成される面に、前記接続電極を避けて形成される第1の樹脂層と、  A first resin layer formed on the surface of the semiconductor substrate on which the connection electrode is formed, avoiding the connection electrode;
前記半導体基板と前記第1の樹脂層の間に形成される接続配線層と、  A connection wiring layer formed between the semiconductor substrate and the first resin layer;
前記複数の接続電極のうちの一つに接続される前記接続配線層に一端が接続され、前記第1の樹脂層の表面に形成される第1のCu配線層と、前記接続配線層と、からなるスパイラルインダクタと、  One end connected to the connection wiring layer connected to one of the plurality of connection electrodes, a first Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer, the connection wiring layer, A spiral inductor consisting of
前記第1の樹脂層の表面に形成される第2のCu配線層と、前記スパイラルインダクタに接続される前記接続配線層と、前記第2のCu配線層と前記接続配線層とが交差する領域に挟まれる第1の樹脂層と、からなるキャパシタと、  A region where the second Cu wiring layer formed on the surface of the first resin layer, the connection wiring layer connected to the spiral inductor, and the second Cu wiring layer and the connection wiring layer intersect A capacitor comprising a first resin layer sandwiched between,
前記複数の接続電極のいくつかと電気的に接続される外部端子と、を備え、  An external terminal electrically connected to some of the plurality of connection electrodes,
共振回路は並列に接続される前記スパイラルインダクタと前記キャパシタとを含んで構成されることを特徴とする発振器。  An oscillator comprising the spiral inductor and the capacitor connected in parallel.
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