JP6591637B2 - Semiconductor device and semiconductor module - Google Patents

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Description

この発明は、トランスを備える半導体装置およびそれを備える半導体モジュールに関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a transformer and a semiconductor module including the semiconductor device.

たとえばパワーエレクトロニクスの分野において、互いに対向配置された一対のコイルを有するトランスの開発が進められている。
特許文献1は、一対のインダクタを有するトランスを開示している。一方のインダクタは、中心軸を回転軸として180°回転して他方のインダクタに対向配置されている。
For example, in the field of power electronics, the development of a transformer having a pair of coils arranged opposite to each other is underway.
Patent Document 1 discloses a transformer having a pair of inductors. One inductor rotates 180 ° about the central axis as a rotation axis and is disposed opposite to the other inductor.

特開2013−115131号公報JP 2013-115131 A

一般的に、トランスの耐圧対策箇所は、一対のコイル間の絶縁膜である。当該絶縁膜にはトランスのコイル間の大きな電圧が加わるので、薄い絶縁膜では、その電圧に耐えることができないためである。
一方、トランスから絶縁膜の面内方向(横方向)に離れた領域に、低電圧領域(たとえば、低電圧コイル用の配線が形成された領域等)が設けられることがある。通常、低電圧領域−トランス間の距離は、トランスのコイル間の距離に比べて数十倍以上に設定される。そのため、低電圧領域−トランス間の領域で絶縁破壊が起こることについて、現在までほとんど検討されてこなかった。
Generally, the withstand voltage portion of a transformer is an insulating film between a pair of coils. This is because a large voltage between the coils of the transformer is applied to the insulating film, and a thin insulating film cannot withstand the voltage.
On the other hand, a low voltage region (for example, a region where wiring for a low voltage coil is formed) may be provided in a region away from the transformer in the in-plane direction (lateral direction) of the insulating film. Usually, the distance between the low voltage region and the transformer is set to be several tens of times or more than the distance between the coils of the transformer. For this reason, little investigation has been made to date about the occurrence of dielectric breakdown in the region between the low voltage region and the transformer.

しかしながら、この出願の発明者らが鋭意検討した結果、トランスのコイル間にサージ破壊試験を行ったときに、コイル間の破壊がなくても、絶縁膜が横方向に沿って破壊する場合があることがわかった。
この発明の一実施形態は、高電圧コイルとその周囲の低電圧領域内の低電位部との間の耐圧を向上できる半導体装置を提供する。
However, as a result of intensive studies by the inventors of this application, when a surge breakdown test is performed between the coils of the transformer, the insulating film may be broken along the lateral direction even if there is no breakdown between the coils. I understood it.
One embodiment of the present invention provides a semiconductor device capable of improving the withstand voltage between a high voltage coil and a low potential portion in a low voltage region around the high voltage coil.

また、この発明の一実施形態は、高電圧コイルとその周囲の低電圧領域内の低電位部との間の耐圧を向上できる半導体モジュールを提供する。   Moreover, one embodiment of the present invention provides a semiconductor module that can improve the breakdown voltage between a high voltage coil and a low potential portion in a low voltage region around the high voltage coil.

上記目的を達成するための半導体装置は、順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含む。   In order to achieve the above object, a semiconductor device is formed of an insulating layer stacked structure including a plurality of insulating layers stacked in order and the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure, and sandwiches one or more insulating layers. A high voltage coil and a low voltage coil that are opposed to each other, and a conductive material that is formed in an outer region on the side of the high voltage region where the high voltage coil is disposed and is electrically connected to a potential lower than that of the high voltage coil. The insulating layer in contact with the high voltage coil includes a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress at a contact portion with the high voltage coil.

この構成によれば、絶縁層の高電圧コイルと接触する部分が圧縮応力膜で形成されているので、当該絶縁層の面方向(横方向)に沿って高電圧コイルから導電体へリーク電流が流れることを抑制することができる。これにより、高電圧コイルと導電体との間に大きな電位差が生じても、当該電位差による絶縁破壊を防止することができる。
前記半導体装置では、前記高電圧コイルは、一つの前記絶縁層の上面から下面まで貫通するコイル溝に埋め込まれた埋め込みコイルを含み、前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルが埋め込まれた絶縁層と、その上下に配置されていて、それぞれ、前記高電圧コイルの上面および下面に接する絶縁層とを含んでいてもよい。
According to this configuration, the portion of the insulating layer that comes into contact with the high voltage coil is formed of the compressive stress film, so that a leakage current flows from the high voltage coil to the conductor along the surface direction (lateral direction) of the insulating layer. Flowing can be suppressed. Thereby, even if a large potential difference occurs between the high voltage coil and the conductor, it is possible to prevent dielectric breakdown due to the potential difference.
In the semiconductor device, the high voltage coil includes an embedded coil embedded in a coil groove penetrating from the upper surface to the lower surface of one insulating layer, and the insulating layer in contact with the high voltage coil includes the high voltage coil. It may include an embedded insulating layer and insulating layers that are disposed above and below the insulating layer and are in contact with the upper surface and the lower surface of the high voltage coil, respectively.

前記半導体装置では、前記圧縮応力膜は、SiOに比べてSiの比率が大きいSiO(0<x<2)膜を含んでいてもよい。
この構成によれば、圧縮応力膜がSiO(0<x<2)膜であるので、良好なリーク電流低減効果を実現することができる。
前記半導体装置では、前記圧縮応力膜は、圧縮応力SiN膜を含んでいてもよい。
In the semiconductor device, the compressive stress film may include a SiO x (0 <x <2) film having a larger Si ratio than SiO 2 .
According to this configuration, since the compressive stress film is a SiO x (0 <x <2) film, it is possible to realize a good leakage current reduction effect.
In the semiconductor device, the compressive stress film may include a compressive stress SiN film.

前記半導体装置では、前記圧縮応力膜は、内部応力として400MPa〜800MPaの圧縮応力を有していてもよい。
前記半導体装置では、各前記絶縁層は、薄膜と、前記薄膜上に形成されたSiOからなる層間絶縁膜との積層構造からなり、前記高電圧コイルに接する前記絶縁層の前記薄膜が、選択的に前記圧縮応力膜で形成されており、前記高電圧コイルに接する前記絶縁層を除く他の前記絶縁層の前記薄膜は、内部応力として引張応力を有する引張応力膜で形成されていてもよい。
In the semiconductor device, the compressive stress film may have a compressive stress of 400 MPa to 800 MPa as an internal stress.
In the semiconductor device, each insulating layer has a laminated structure of a thin film and an interlayer insulating film made of SiO 2 formed on the thin film, and the thin film of the insulating layer in contact with the high voltage coil is selected. The thin film of the other insulating layer excluding the insulating layer in contact with the high voltage coil may be formed of a tensile stress film having a tensile stress as an internal stress. .

この構成によれば、高電圧コイルに接する絶縁層の薄膜を選択的に圧縮応力膜に変更するだけでよい。これにより、当該絶縁層を除く複数の絶縁層に関しては、圧縮応力を有するSiOからなる層間絶縁膜と、引張応力膜からなる薄膜とを交互に配置できるので、積層界面において応力をキャンセルしながら絶縁層を積層させることができる。その結果、絶縁層積層構造が半導体基板(ウエハ)上に形成される場合において、半導体基板に大きな反り変形が生じることを防止することができる。 According to this configuration, it is only necessary to selectively change the thin film of the insulating layer in contact with the high voltage coil to the compressive stress film. Thereby, with respect to a plurality of insulating layers excluding the insulating layer, an interlayer insulating film made of SiO 2 having a compressive stress and a thin film made of a tensile stress film can be alternately arranged, so that stress is canceled at the laminated interface. An insulating layer can be stacked. As a result, when the insulating layer laminated structure is formed on the semiconductor substrate (wafer), it is possible to prevent the semiconductor substrate from being greatly warped.

前記半導体装置では、前記導電体は、前記高電圧コイルと同一の前記絶縁層に形成された導体層を含んでいてもよい。
前記半導体装置は、前記高電圧領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された高電圧パッドと、前記外側領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された低電圧パッドとをさらに含み、前記高電圧コイルが相対的に前記絶縁層積層構造の表面に近い側に配置された上コイルであり、前記低電圧コイルが前記上コイルの下方に配置された下コイルであり、前記導電体は、前記低電圧パッドから複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通し、前記下コイルに電気的に接続された低電圧配線を含んでいてもよい。
In the semiconductor device, the conductor may include a conductor layer formed on the same insulating layer as the high voltage coil.
The semiconductor device further includes a high voltage pad formed on the surface of the insulating layer stacked structure in the high voltage region, and a low voltage pad formed on the surface of the insulating layer stacked structure in the outer region, The high voltage coil is an upper coil disposed on the side relatively closer to the surface of the insulating layer laminated structure, the low voltage coil is a lower coil disposed below the upper coil, and the conductor is The low voltage pad may include a low voltage wiring that penetrates the plurality of insulating layers downward in the thickness direction and is electrically connected to the lower coil.

この構成によれば、上記の耐圧構造(絶縁破壊防止構造)が形成されているので、下コイルへのコンタクト用の低電圧配線を、絶縁層積層構造を貫通させて形成することができる。これにより、高電圧パッドおよび低電圧パッドの両方を絶縁層積層構造の表面に形成でき、パッドに対するワイヤボンディングを簡単に行うことができる。
前記半導体装置では、前記低電圧配線は、前記下コイルの内側のコイルエンドから、前記下コイルよりも下方の前記絶縁層を介して前記外側領域に引き出された引き出し配線を含んでいてもよい。
According to this configuration, since the breakdown voltage structure (dielectric breakdown prevention structure) is formed, a low-voltage wiring for contacting the lower coil can be formed through the insulating layer laminated structure. Accordingly, both the high voltage pad and the low voltage pad can be formed on the surface of the insulating layer laminated structure, and wire bonding to the pad can be easily performed.
In the semiconductor device, the low-voltage wiring may include a lead-out wiring led out from a coil end inside the lower coil to the outer region via the insulating layer below the lower coil.

前記半導体装置では、前記高電圧パッドは、前記上コイルの中央部の上方に配置されており、前記上コイルの内側のコイルエンドから前記絶縁層を厚さ方向上方に貫通し、前記高電圧パッドに接続された高電圧配線をさらに含んでいてもよい。
前記半導体装置では、前記導電体は、前記低電圧配線よりもさらに外側において、前記高電圧領域を取り囲むように複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通して形成されたシールド層を含んでいてもよい。
In the semiconductor device, the high voltage pad is disposed above a central portion of the upper coil, penetrates the insulating layer upward in the thickness direction from a coil end inside the upper coil, and the high voltage pad It may further include a high voltage wiring connected to the.
In the semiconductor device, the conductor includes a shield layer formed by penetrating a plurality of the insulating layers downward in the thickness direction so as to surround the high voltage region further outside the low voltage wiring. May be.

前記半導体装置では、前記高電圧コイルと前記低電圧コイルとの間の前記絶縁層の厚さL2に比べて、前記高電圧コイルと前記導電体との間の距離L0の方が大きくてもよい。
前記半導体装置では、前記厚さL2と前記距離L0の比(距離L0/厚さL2)は、6/1〜40/1であってもよい。
前記半導体装置では、前記厚さL2は12.0μm〜16.8μmであり、前記距離L0は100μm〜450μmであってもよい。
In the semiconductor device, the distance L0 between the high voltage coil and the conductor may be larger than the thickness L2 of the insulating layer between the high voltage coil and the low voltage coil. .
In the semiconductor device, the ratio of the thickness L2 to the distance L0 (distance L0 / thickness L2) may be 6/1 to 40/1.
In the semiconductor device, the thickness L2 may be 12.0 μm to 16.8 μm, and the distance L0 may be 100 μm to 450 μm.

上記目的を達成するための半導体モジュールは、前記半導体装置と、前記半導体装置の前記低電圧コイルに電気的に接続された低電圧素子と、前記半導体装置の前記高電圧コイルに電気的に接続された高電圧素子と、前記半導体装置、前記低電圧素子および前記高電圧素子を一括して封止する樹脂パッケージとを含む。
この構成によれば、本発明の半導体装置が備えられているので、絶縁破壊が生じ難い信頼性の高いトランスモジュールを実現することができる。
A semiconductor module for achieving the above object is electrically connected to the semiconductor device, a low voltage element electrically connected to the low voltage coil of the semiconductor device, and the high voltage coil of the semiconductor device. A high voltage element, and the semiconductor device, the low voltage element, and a resin package for collectively sealing the high voltage element.
According to this configuration, since the semiconductor device of the present invention is provided, it is possible to realize a highly reliable transformer module that hardly causes dielectric breakdown.

図1は、参考例1を示す半導体モジュールの模式的な平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor module showing Reference Example 1. FIG. 図2は、前記半導体モジュールの接続形態および各部の電位を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the connection form of the semiconductor module and the potential of each part. 図3は、トランスチップの平面構造を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the planar structure of the transformer chip. 図4は、前記トランスチップの下コイルの平面構造を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the planar structure of the lower coil of the transformer chip. 図5は、前記トランスチップの上コイルの平面構造を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a planar structure of the upper coil of the transformer chip. 図6は、前記トランスチップの断面図(図3のVI−VI線断面図)である。6 is a sectional view of the transformer chip (a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 3). 図7は、図6のトランスチップの要部拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the transformer chip of FIG. 図8は、トランスを備える半導体チップにおける層間膜の厚さと破壊電圧との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thickness of the interlayer film and the breakdown voltage in a semiconductor chip including a transformer. 図9は、前記トランスチップ内のキャパシタのパターンに関する変形例を示す。FIG. 9 shows a modification relating to the capacitor pattern in the transformer chip. 図10は、前記トランスチップ内のキャパシタのパターンに関する変形例を示す。FIG. 10 shows a modification relating to the capacitor pattern in the transformer chip. 図11は、前記トランスチップ内のキャパシタのパターンに関する変形例を示す。FIG. 11 shows a modification relating to the capacitor pattern in the transformer chip. 図12は、前記トランスチップ内のキャパシタのパターンに関する変形例を示す。FIG. 12 shows a modification relating to the pattern of capacitors in the transformer chip. 図13は、前記トランスチップ内のキャパシタのパターンに関する変形例を示す。FIG. 13 shows a modification relating to the pattern of capacitors in the transformer chip. 図14は、前記キャパシタに代わる電界シールド部の一例としての電極板の構造を説明するための図である。FIG. 14 is a view for explaining the structure of an electrode plate as an example of an electric field shield portion instead of the capacitor. 図15は、前記電極板のパターンに関する変形例を示す。FIG. 15 shows a modification regarding the pattern of the electrode plate. 図16は、前記電極板のパターンに関する変形例を示す。FIG. 16 shows a modification regarding the pattern of the electrode plate. 図17は、前記トランスチップの基板の接続状態に関する変形例を示す。FIG. 17 shows a modification regarding the connection state of the substrate of the transformer chip. 図18は、前記トランスチップの基板の接続状態に関する変形例を示す。FIG. 18 shows a modification regarding the connection state of the substrate of the transformer chip. 図19は、前記トランスチップの基板の接続状態に関する変形例を示す。FIG. 19 shows a modification regarding the connection state of the substrate of the transformer chip. 図20は、本発明の実施形態に係るトランスチップの模式的な平面図である。FIG. 20 is a schematic plan view of a transformer chip according to an embodiment of the present invention. 図21は、本発明の実施形態に係る下コイルが配置された層の模式的な平面図である。FIG. 21 is a schematic plan view of a layer in which the lower coil according to the embodiment of the present invention is disposed. 図22は、本発明の実施形態に係る上コイルが配置された層の模式的な平面図である。FIG. 22 is a schematic plan view of a layer in which the upper coil according to the embodiment of the present invention is arranged. 図23は、図20の切断線XXIII−XXIIIでトランスチップを切断したときに現れる断面図である。23 is a cross-sectional view that appears when the transformer chip is cut along the cutting line XXIII-XXIII in FIG. 図24は、図23における上コイルおよびその周辺の拡大図である。FIG. 24 is an enlarged view of the upper coil and its periphery in FIG. 図25は、参考例2に係るトランスチップの模式的な平面図である。FIG. 25 is a schematic plan view of a transformer chip according to Reference Example 2. 図26は、参考例2に係る下コイルが配置された層の模式的な平面図である。FIG. 26 is a schematic plan view of a layer in which the lower coil according to Reference Example 2 is disposed. 図27は、参考例2に係る上コイルが配置された層の模式的な平面図である。FIG. 27 is a schematic plan view of a layer in which the upper coil according to Reference Example 2 is disposed. 図28は、図25の切断線XXVIII−XXVIIIでトランスチップを切断したときに現れる断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view that appears when the transchip is cut along the cutting line XXVIII-XXVIII in FIG. 図29は、図28における上コイルおよびその周辺の拡大図である。FIG. 29 is an enlarged view of the upper coil and its periphery in FIG. 図30Aは、同種界面構造の形成に関連する工程を説明するための断面図である。FIG. 30A is a cross-sectional view for explaining a process related to formation of the homogeneous interface structure. 図30Bは、図30Aの次の工程を示す図である。FIG. 30B is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30A. 図30Cは、図30Bの次の工程を示す図である。FIG. 30C is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30B. 図30Dは、図30Cの次の工程を示す図である。FIG. 30D is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30C. 図30Eは、図30Dの次の工程を示す図である。FIG. 30E is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30D. 図30Fは、図30Eの次の工程を示す図である。FIG. 30F is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30E. 図30Gは、図30Fの次の工程を示す図である。FIG. 30G is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30F. 図30Hは、図30Gの次の工程を示す図である。FIG. 30H is a diagram showing a step subsequent to that in FIG. 30G. 図31は、同種界面構造の変形例を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing a modification of the same kind of interface structure. 図32は、同種界面構造の変形例を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing a modification of the same kind of interface structure. 図33は、同種界面構造の変形例を示す図である。FIG. 33 is a diagram showing a modified example of the same kind of interface structure. 図34は、同種界面構造の変形例を示す図である。FIG. 34 is a diagram showing a modification of the same kind of interface structure.

以下では、この発明の実施の形態および参考例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、参考例1を示す半導体モジュール1の模式的な平面図である。図1では、半導体モジュール1の内部構造の明瞭化のためモジュール1の中央部を透視して示している。
半導体モジュール1は、複数のチップが1パッケージ化されたモジュールであって、樹脂パッケージ2と、複数のリード3と、複数のチップ類4とを含む。
Hereinafter, embodiments and reference examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor module 1 showing Reference Example 1. FIG. In FIG. 1, the central portion of the module 1 is shown through to clarify the internal structure of the semiconductor module 1.
The semiconductor module 1 is a module in which a plurality of chips are packaged, and includes a resin package 2, a plurality of leads 3, and a plurality of chips 4.

樹脂パッケージ2は、たとえばエポキシ樹脂を用いて四角(正方形)板状に形成されている。
複数のリード3は、この参考例1では、樹脂パッケージ2の互いに対向する一対の端面を介して、樹脂パッケージ2の内外に跨って設けられている。これにより、半導体モジュール1のパッケージタイプは、SOP(Small Outline Package)となっている。なお、半導体モジュール1には、SOPに限らず、たとえば、QFP(Quad Flat Package)、SOJ(Small Outline J-lead Package)等、色々なタイプのパッケージを採用することができる。
The resin package 2 is formed in a square (square) plate shape using, for example, an epoxy resin.
In the first reference example, the plurality of leads 3 are provided across the inside and outside of the resin package 2 via a pair of opposite end surfaces of the resin package 2. Thereby, the package type of the semiconductor module 1 is SOP (Small Outline Package). The semiconductor module 1 is not limited to SOP, and various types of packages such as QFP (Quad Flat Package) and SOJ (Small Outline J-lead Package) can be employed.

複数のチップ類4は、この発明の低電圧素子の一例としてのコントローラチップ5(コントローラIC)と、この発明の半導体装置の一例としてのトランスチップ6と、この発明の高電圧素子の一例としてのドライバチップ7(ドライバIC)とを含む。
トランスチップ6が樹脂パッケージ2のほぼ中央部に配置され、コントローラチップ5およびドライバチップ7は、それぞれ、トランスチップ6に対して一方のリード3側およびその反対のリード3側に配置されている。すなわち、コントローラチップ5およびドライバチップ7は、それらの間にトランスチップ6を挟むように配置され、それぞれ、複数のリード3に隣り合っている。
The plurality of chips 4 includes a controller chip 5 (controller IC) as an example of the low voltage element of the present invention, a transformer chip 6 as an example of the semiconductor device of the present invention, and an example of the high voltage element of the present invention. And a driver chip 7 (driver IC).
The transformer chip 6 is disposed at the substantially central portion of the resin package 2, and the controller chip 5 and the driver chip 7 are disposed on one lead 3 side and the opposite lead 3 side with respect to the transformer chip 6, respectively. That is, the controller chip 5 and the driver chip 7 are arranged so as to sandwich the transformer chip 6 therebetween, and are adjacent to the plurality of leads 3, respectively.

各チップ5〜7は、四角(長方形)板状に形成されており、この参考例1では、互いにほぼ同じ大きさのコントローラチップ5およびドライバチップ7に対して、トランスチップ6が小さく形成されている。また、コントローラチップ5およびトランスチップ6は共通の第1ダイパッド8上に配置され、ドライバチップ7は、第1ダイパッド8から間隔を置いて設けられた第2ダイパッド9上に配置されている。   Each of the chips 5 to 7 is formed in a square (rectangular) plate shape. In this reference example 1, the transformer chip 6 is formed smaller than the controller chip 5 and the driver chip 7 having substantially the same size. Yes. Further, the controller chip 5 and the transformer chip 6 are disposed on a common first die pad 8, and the driver chip 7 is disposed on a second die pad 9 provided at a distance from the first die pad 8.

コントローラチップ5の表面には、複数のパッド10およびパッド11が形成されている。複数のパッド10は、コントローラチップ5のリード3に近い側の長辺に沿って配列され、ボンディングワイヤ12によってリード3に接続されている。複数のパッド11は、コントローラチップ5のリード3の反対側(トランスチップ6に近い側)の長辺に沿って配列されている。   A plurality of pads 10 and pads 11 are formed on the surface of the controller chip 5. The plurality of pads 10 are arranged along the long side of the controller chip 5 on the side close to the leads 3, and are connected to the leads 3 by bonding wires 12. The plurality of pads 11 are arranged along the long side on the opposite side of the lead 3 of the controller chip 5 (the side close to the transformer chip 6).

トランスチップ6の表面には、複数の低電圧パッド13および高電圧パッド14が形成されている。複数の低電圧パッド13は、トランスチップ6のコントローラチップ5に近い側の長辺に沿って配列され、ボンディングワイヤ15によってコントローラチップ5のパッド11に接続されている。すなわち、この参考例1では、コントローラチップ5のパッド11がトランスチップ6の一次側に接続されている。複数の高電圧パッド14は、トランスチップ6の幅方向中央部においてトランスチップ6の長辺に沿って配列されている。   A plurality of low voltage pads 13 and high voltage pads 14 are formed on the surface of the transformer chip 6. The plurality of low voltage pads 13 are arranged along the long side of the transformer chip 6 on the side close to the controller chip 5, and are connected to the pads 11 of the controller chip 5 by bonding wires 15. That is, in Reference Example 1, the pad 11 of the controller chip 5 is connected to the primary side of the transformer chip 6. The plurality of high voltage pads 14 are arranged along the long side of the transformer chip 6 at the center in the width direction of the transformer chip 6.

ドライバチップ7の表面には、複数のパッド16およびパッド17が形成されている。複数のパッド16は、ドライバチップ7のトランスチップ6に近い側の長辺に沿って配列され、ボンディングワイヤ18によってトランスチップ6の高電圧パッド14に接続されている。すなわち、この参考例1では、ドライバチップ7のパッド16がトランスチップ6の二次側に接続されている。複数のパッド17は、ドライバチップ7のトランスチップ6の反対側(リード3に近い側)の長辺に沿って配列され、ボンディングワイヤ19によってリード3に接続されている。   A plurality of pads 16 and pads 17 are formed on the surface of the driver chip 7. The plurality of pads 16 are arranged along the long side of the driver chip 7 on the side close to the transformer chip 6 and are connected to the high voltage pads 14 of the transformer chip 6 by bonding wires 18. That is, in Reference Example 1, the pad 16 of the driver chip 7 is connected to the secondary side of the transformer chip 6. The plurality of pads 17 are arranged along the long side of the driver chip 7 opposite to the transformer chip 6 (the side close to the leads 3), and are connected to the leads 3 by bonding wires 19.

なお、図1で示した各チップ5〜7のパッド類の配置形態は一例に過ぎず、パッケージタイプやチップ類4の配置形態に応じて適宜変更することができる。
図2は、図1の半導体モジュール1の接続形態および各部の電位を示す図である。
図2に示すように、半導体モジュール1ではトランスチップ6において、この発明の低電圧コイルの一例としての一次側(低圧側)の下コイル20と、この発明の高電圧コイルの一例としての二次側(高圧側)の上コイル21とが上下方向に間隔を置いて対向している。下コイル20および上コイル21は、それぞれ、渦巻き状に形成されている。
1 is merely an example, and can be appropriately changed according to the package type and the arrangement form of the chips 4.
FIG. 2 is a diagram showing the connection configuration of the semiconductor module 1 of FIG.
As shown in FIG. 2, in the semiconductor module 1, in the transformer chip 6, the lower coil 20 on the primary side (low voltage side) as an example of the low voltage coil of the present invention and the secondary coil as an example of the high voltage coil of the present invention. The upper coil 21 on the side (high voltage side) is opposed to the upper coil 21 in the vertical direction. The lower coil 20 and the upper coil 21 are each formed in a spiral shape.

下コイル20の内側コイルエンド22(渦巻きの内側末端)および外側コイルエンド92(渦巻きの外側末端)には、それぞれ、低電圧配線24および低電圧配線93が接続されている。低電圧配線24,93の末端は、低電圧パッド13として露出している。
上コイル21の内側コイルエンド23および外側コイルエンド94には、それぞれ、高電圧配線25(内側コイルエンド配線)および高電圧配線95(外側コイルエンド配線)が接続されている。高電圧配線25,95の末端は、高電圧パッド14として露出している。
A low voltage wiring 24 and a low voltage wiring 93 are connected to the inner coil end 22 (inner end of the spiral) and the outer coil end 92 (outer end of the spiral) of the lower coil 20, respectively. The ends of the low voltage wirings 24 and 93 are exposed as the low voltage pad 13.
A high voltage wiring 25 (inner coil end wiring) and a high voltage wiring 95 (outer coil end wiring) are connected to the inner coil end 23 and the outer coil end 94 of the upper coil 21, respectively. The ends of the high voltage wirings 25 and 95 are exposed as high voltage pads 14.

コントローラチップ5には、或るパッド10と或るパッド11とを接続する配線90の途中に、トランジスタTr1が設けられている。また、他のパッド10と他のパッド11とを接続する配線91の途中に、トランジスタTr2が設けられている。トランジスタTr1,Tr2は、それぞれ、配線90,91の導通・遮断を行うスイッチング素子である。配線90側のパッド10,11は、それぞれ、ボンディングワイヤ12,15を通じて入力電圧および外側コイルエンド92側の低電圧パッド13に接続されている。配線91側のパッド10,11は、それぞれ、ボンディングワイヤ12,15を通じて接地電圧および内側コイルエンド22側の低電圧パッド13に接続されている。   In the controller chip 5, a transistor Tr <b> 1 is provided in the middle of a wiring 90 that connects a certain pad 10 and a certain pad 11. A transistor Tr2 is provided in the middle of the wiring 91 that connects the other pad 10 and the other pad 11. The transistors Tr1 and Tr2 are switching elements for conducting / interrupting the wirings 90 and 91, respectively. The pads 10 and 11 on the wiring 90 side are connected to the input voltage and the low voltage pad 13 on the outer coil end 92 side through bonding wires 12 and 15, respectively. The pads 10 and 11 on the wiring 91 side are connected to the ground voltage and the low voltage pad 13 on the inner coil end 22 side through bonding wires 12 and 15, respectively.

第1印加状態(Tr1:ON、Tr2:OFF)と第2印加状態(Tr1:OFF、Tr2:ON)が交互に繰り返されるようにコントローラチップ5を制御することによって、トランスチップ6の下コイル20に周期的なパルス電圧が発生する。たとえば、図2では、基準電圧=0V(接地電圧)に対して5Vのパルス電圧が下コイル20で発生する。
トランスチップ6では、直流信号が下コイル20と上コイル21との間で遮断されつつ、電磁誘導によって、下コイル20で発生したパルス電圧に基づく交流信号のみが選択的に高圧側(上コイル21)に伝達される。伝達される交流信号は、下コイル20と上コイル21との間の変圧比に応じて昇圧され、ボンディングワイヤ18を通じて、ドライバチップ7に取り出される。たとえば、図2では、5Vのパルス電圧が、基準電圧=1200Vに対して15Vのパルス電圧としてドライバチップ7に取り出される。ドライバチップ7は、入力された15Vのパルス電圧をSiCパワーMOSFET(たとえば、ソース−ドレイン間電圧=1200V)のゲート電極(図示せず)に印加することによって、当該MOSFETのスイッチング動作を行う。
By controlling the controller chip 5 so that the first application state (Tr1: ON, Tr2: OFF) and the second application state (Tr1: OFF, Tr2: ON) are alternately repeated, the lower coil 20 of the transformer chip 6 is obtained. A periodic pulse voltage is generated. For example, in FIG. 2, a pulse voltage of 5 V is generated in the lower coil 20 with respect to the reference voltage = 0 V (ground voltage).
In the transformer chip 6, only the AC signal based on the pulse voltage generated in the lower coil 20 by the electromagnetic induction is selectively selectively transmitted to the high voltage side (upper coil 21) while the DC signal is blocked between the lower coil 20 and the upper coil 21. ). The transmitted AC signal is boosted according to the transformation ratio between the lower coil 20 and the upper coil 21, and taken out to the driver chip 7 through the bonding wire 18. For example, in FIG. 2, a pulse voltage of 5V is extracted to the driver chip 7 as a pulse voltage of 15V with respect to the reference voltage = 1200V. The driver chip 7 performs the switching operation of the MOSFET by applying the input 15V pulse voltage to a gate electrode (not shown) of a SiC power MOSFET (for example, source-drain voltage = 1200 V).

なお、図2で示した具体的な電圧値は、半導体モジュール1の動作を説明するために用いた一例に過ぎない。ドライバチップ7(HV領域)の基準電圧は1200Vを超える値(たとえば、3750V等)であってもよい。
図3は、図1のトランスチップ6の平面構造を説明するための模式図である。図4は、トランスチップ6の下コイル20が配置された層の平面構造を説明するための模式図である。図5は、トランスチップ6の上コイル21が配置された層の平面構造を説明するための模式図である。図6は、トランスチップ6の断面図(図3のVI−VI線断面図)である。図7は、図6における上コイル21およびその周辺の拡大図である。図6では、明瞭化のために、金属部分のみをハッチングで示している。
The specific voltage values shown in FIG. 2 are only examples used for explaining the operation of the semiconductor module 1. The reference voltage of the driver chip 7 (HV region) may be a value exceeding 1200V (for example, 3750V).
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the planar structure of the transformer chip 6 of FIG. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a planar structure of a layer in which the lower coil 20 of the transformer chip 6 is disposed. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a planar structure of a layer in which the upper coil 21 of the transformer chip 6 is disposed. FIG. 6 is a cross-sectional view of the transformer chip 6 (a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 3). FIG. 7 is an enlarged view of the upper coil 21 and its periphery in FIG. In FIG. 6, only the metal part is shown by hatching for the sake of clarity.

次に、トランスチップ6の内部構造を、より具体的に説明する。
トランスチップ6は、図6に示すように、半導体基板26と、半導体基板26上に形成された絶縁層積層構造27とを含む。半導体基板26としては、Si(シリコン)基板、SiC(炭化珪素)基板等を適用することができる。
絶縁層積層構造27は、半導体基板26の表面から順に積層された複数(図6では12層)の絶縁層28からなる。複数の絶縁層28は、半導体基板26の表面に接する最下層の絶縁層28を除いて、それぞれ、下層のエッチングストッパ膜29と、上層の層間絶縁膜30との積層構造からなる。最下層の絶縁層28は、層間絶縁膜30のみからなる。エッチングストッパ膜29としては、たとえば、SiN膜、SiC膜、SiCN膜等を使用することができ、層間絶縁膜30としては、たとえば、SiO膜を使用することができる。
Next, the internal structure of the transformer chip 6 will be described more specifically.
As illustrated in FIG. 6, the transformer chip 6 includes a semiconductor substrate 26 and an insulating layer stacked structure 27 formed on the semiconductor substrate 26. As the semiconductor substrate 26, a Si (silicon) substrate, a SiC (silicon carbide) substrate, or the like can be applied.
The insulating layer stacked structure 27 includes a plurality (12 layers in FIG. 6) of insulating layers 28 stacked in order from the surface of the semiconductor substrate 26. The plurality of insulating layers 28 each have a laminated structure of a lower etching stopper film 29 and an upper interlayer insulating film 30 except for the lowermost insulating layer 28 in contact with the surface of the semiconductor substrate 26. The lowermost insulating layer 28 includes only the interlayer insulating film 30. As the etching stopper film 29, for example, a SiN film, a SiC film, a SiCN film, or the like can be used. As the interlayer insulating film 30, for example, a SiO 2 film can be used.

下コイル20および上コイル21は、絶縁層積層構造27において互いに異なる絶縁層28に形成され、一層以上の絶縁層28を挟んで互いに対向している。この参考例1では、下コイル20が半導体基板26から4層目の絶縁層28に形成され、上コイル21は、下コイル20との間に6層の絶縁層28を挟んで、11層目の絶縁層28に形成されている。   The lower coil 20 and the upper coil 21 are formed in different insulating layers 28 in the insulating layer laminated structure 27 and face each other with one or more insulating layers 28 interposed therebetween. In this reference example 1, the lower coil 20 is formed on the fourth insulating layer 28 from the semiconductor substrate 26, and the upper coil 21 has the sixteen insulating layers 28 sandwiched between the lower coil 20 and the eleventh layer. The insulating layer 28 is formed.

図3〜図5に示すように、下コイル20および上コイル21は、それぞれ、中央に平面視楕円形の内方領域31,32が区画されるように、その内方領域31,32の周囲を取り囲む楕円環状の領域に形成されている。
各内方領域31,32を取り囲む領域における下コイル20および上コイル21の構造は、図7に示された上コイル21を参照して説明できる。すなわち、図7に示すように、内方領域32を取り囲む領域において、絶縁層28には、楕円渦巻き状のコイル溝33が形成されている。コイル溝33は、層間絶縁膜30およびその下方のエッチングストッパ膜29を貫通して形成されている。これにより、コイル溝33の上端および下端は、それぞれ、上方の絶縁層28のエッチングストッパ膜29および下方の絶縁層28の層間絶縁膜30に開放した面となっている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the lower coil 20 and the upper coil 21 are arranged around the inner regions 31 and 32 so that the inner regions 31 and 32 having an elliptical shape in plan view are partitioned in the center. Is formed in an elliptical annular region surrounding the.
The structure of the lower coil 20 and the upper coil 21 in the region surrounding each of the inner regions 31 and 32 can be described with reference to the upper coil 21 shown in FIG. That is, as shown in FIG. 7, an elliptic spiral coil groove 33 is formed in the insulating layer 28 in a region surrounding the inner region 32. The coil groove 33 is formed through the interlayer insulating film 30 and the etching stopper film 29 below the interlayer insulating film 30. Thereby, the upper end and the lower end of the coil groove 33 are surfaces opened to the etching stopper film 29 of the upper insulating layer 28 and the interlayer insulating film 30 of the lower insulating layer 28, respectively.

コイル溝33の内面(側面および底面)には、バリアメタル34が形成されている。バリアメタル34は、コイル溝33に上方が開放した空間が形成されるように、当該側面および底面に倣って膜状に形成されている。この参考例1では、バリアメタル34は、コイル溝33の内面に近い側からTa(タンタル)膜、TaN(窒化タンタル)膜およびTa膜をこの順に積層することによって形成されている。そして、コイル溝33においてバリアメタル34の内側にCu(銅)配線材料35を埋め込むことによって、バリアメタル34およびCu配線材料35からなる埋め込みコイルの一例としての上コイル21が形成されている。   A barrier metal 34 is formed on the inner surface (side surface and bottom surface) of the coil groove 33. The barrier metal 34 is formed in a film shape following the side surface and the bottom surface so that a space having an open top is formed in the coil groove 33. In Reference Example 1, the barrier metal 34 is formed by laminating a Ta (tantalum) film, a TaN (tantalum nitride) film, and a Ta film in this order from the side close to the inner surface of the coil groove 33. Then, by embedding a Cu (copper) wiring material 35 inside the barrier metal 34 in the coil groove 33, the upper coil 21 as an example of an embedded coil made of the barrier metal 34 and the Cu wiring material 35 is formed.

上コイル21は、その上面が絶縁層28の上面と面一になるように形成されている。これにより、上コイル21は、側面、上面および下面において、互いに異なる絶縁層28に接している。具体的には、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28は、エッチングストッパ膜29および層間絶縁膜30が上コイル21の側面に接しており、この絶縁層28の上側に形成された絶縁層28は、下層のエッチングストッパ膜29のみが上コイル21の上面に接している。また、下側の絶縁層28は、上層の層間絶縁膜30のみが上コイル21の下面に接している。   The upper coil 21 is formed so that the upper surface thereof is flush with the upper surface of the insulating layer 28. Thus, the upper coil 21 is in contact with different insulating layers 28 on the side surface, the upper surface, and the lower surface. Specifically, in the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded, the etching stopper film 29 and the interlayer insulating film 30 are in contact with the side surface of the upper coil 21, and the insulating layer 28 formed on the upper side of the insulating layer 28. Only the lower etching stopper film 29 is in contact with the upper surface of the upper coil 21. In the lower insulating layer 28, only the upper interlayer insulating film 30 is in contact with the lower surface of the upper coil 21.

なお、ここでは説明を省略するが、下コイル20も上コイル21と同様に、コイル溝にバリアメタルおよびCu配線材料を埋め込むことによって形成されている。
図3,図6および図7に示すように、高電圧パッド14は、絶縁層積層構造27の表面(最上層の絶縁層28の層間絶縁膜30上)に形成されている。高電圧パッド14は、絶縁層積層構造27の積層方向に沿ってトランスチップ6を上方から見た平面視において、上コイル21が配置された中央の高電圧領域(HV領域)36に配置されている。
Although not described here, the lower coil 20 is formed by embedding a barrier metal and a Cu wiring material in the coil groove in the same manner as the upper coil 21.
As shown in FIGS. 3, 6 and 7, the high voltage pad 14 is formed on the surface of the insulating layer stacked structure 27 (on the interlayer insulating film 30 of the uppermost insulating layer 28). The high voltage pad 14 is disposed in a central high voltage region (HV region) 36 in which the upper coil 21 is disposed in a plan view of the transformer chip 6 viewed from above along the stacking direction of the insulating layer stacked structure 27. Yes.

ここで、高電圧領域36は、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28における、上コイル21および上コイル21と同電位の配線が形成された領域、およびそれら形成領域の周辺部を含む。この参考例1では、図5に示すように、上コイル21がトランスチップ6の長手方向に間隔を置いて2つずつペアで合計4つ形成されている。各ペアの上コイル21の内方領域32および隣り合う上コイル21間には、それぞれ、内側コイルエンド配線37および外側コイルエンド配線96が形成されている。これにより、各ペアでは、一方の上コイル21および他方の上コイル21が、その間の共通の外側コイルエンド配線96によって互いに電気的に接続されており、これら両方の上コイル21、その間の外側コイルエンド配線96および各上コイル21内の内側コイルエンド配線37は全て同電位となっている。したがって、当該絶縁層28では、各上コイル21の内方領域32および各ペアにおける上コイル21間の領域も、上コイル21、内側コイルエンド配線37もしくは外側コイルエンド配線96からの電界が及ぶ範囲内として、高電圧領域36に含まれている。なお、下コイル21(低電圧コイル)が配置された領域は、平面視では高電圧領域36に一致するが、高電圧コイル21から複数の絶縁層28によって隔離されており、上コイル21からの電界の影響がほとんど及ばないので、この参考例1で言う高電圧領域36に含まれるものではない。   Here, the high voltage region 36 includes a region where the upper coil 21 and a wiring having the same potential as the upper coil 21 are formed in the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded, and a peripheral portion of the formation region. In the first reference example, as shown in FIG. 5, a total of four upper coils 21 are formed in pairs of two at intervals in the longitudinal direction of the transformer chip 6. An inner coil end wiring 37 and an outer coil end wiring 96 are formed between the inner region 32 of each pair of the upper coils 21 and the adjacent upper coils 21, respectively. Thus, in each pair, one upper coil 21 and the other upper coil 21 are electrically connected to each other by a common outer coil end wiring 96 therebetween, and both the upper coil 21 and the outer coil therebetween. The end wiring 96 and the inner coil end wiring 37 in each upper coil 21 are all at the same potential. Therefore, in the insulating layer 28, the inner region 32 of each upper coil 21 and the region between the upper coils 21 in each pair are also covered by the electric field from the upper coil 21, the inner coil end wiring 37, or the outer coil end wiring 96. It is included in the high voltage region 36 as the inside. The region where the lower coil 21 (low voltage coil) is arranged coincides with the high voltage region 36 in a plan view, but is isolated from the high voltage coil 21 by a plurality of insulating layers 28, and is separated from the upper coil 21. Since it is hardly affected by the electric field, it is not included in the high voltage region 36 referred to in the first reference example.

そして、高電圧パッド14は、より具体的には図3に示すように、各上コイル21の内方領域32の上方および各ペアにおける上コイル21間の領域の上方に一つずつ、合計6個配置されている。
たとえば図6および図7に示すように、或る高電圧パッド14は、上コイル21と同一の絶縁層28に埋め込まれた内側コイルエンド配線37に、ビア38を介して接続されている。図示はしないが、他の高電圧パッド14は、同様の構造によって、上コイル21と同一の絶縁層28に埋め込まれた外側コイルエンド配線96にビアを介して接続されている。これにより、上コイル21に伝達された交流信号を、内側コイルエンド配線37およびビア38、ならびに外側コイルエンド配線96およびビア(図示せず)を介して、高電圧パッド14から出力することができる。すなわち、内側コイルエンド配線37およびそれに接続されたビア38、ならびに外側コイルエンド配線96およびそれに接続されたビアを合わせたものが、それぞれ、図2の高電圧配線25および高電圧配線95となる。
More specifically, as shown in FIG. 3, the high voltage pad 14 has a total of six, one above the inner region 32 of each upper coil 21 and one above the region between the upper coils 21 in each pair. Are arranged.
For example, as shown in FIGS. 6 and 7, a certain high voltage pad 14 is connected to an inner coil end wiring 37 embedded in the same insulating layer 28 as the upper coil 21 through a via 38. Although not shown, the other high voltage pads 14 are connected to the outer coil end wiring 96 embedded in the same insulating layer 28 as the upper coil 21 through vias by the same structure. As a result, the AC signal transmitted to the upper coil 21 can be output from the high voltage pad 14 via the inner coil end wiring 37 and via 38 and the outer coil end wiring 96 and via (not shown). . That is, the inner coil end wiring 37 and the via 38 connected thereto, and the outer coil end wiring 96 and the via connected thereto become the high voltage wiring 25 and the high voltage wiring 95 shown in FIG.

なお、内側コイルエンド配線37およびビア38は、それぞれ上コイル21と同様に、図7に示すように、配線溝39,40にバリアメタル41,42およびCu配線材料43,44を埋め込むことによって形成されている(外側コイルエンド配線96およびそれに接続されたビアについても同じ)。バリアメタル41,42には、前述のバリアメタル34と同じ材料を適用することができる。   The inner coil end wiring 37 and the via 38 are formed by embedding barrier metals 41 and 42 and Cu wiring materials 43 and 44 in the wiring grooves 39 and 40 as shown in FIG. (The same applies to the outer coil end wiring 96 and vias connected thereto). The same material as that of the above-described barrier metal 34 can be applied to the barrier metals 41 and 42.

一方、絶縁層積層構造27には、高電圧領域36とは電気的に切り離された低電位の領域(LV領域)として、低電圧領域46(図4および図6)、外側低電圧領域47(図3〜図7)および中間領域48(図3〜図7)が設定されている。
低電圧領域46は、下コイル20が埋め込まれた絶縁層28における、下コイル20および下コイル20と同電位の配線が形成された領域、およびそれら形成領域の周辺部を含んでいる。低電圧領域46は、下コイル20と上コイル21との関係と同様に、一層以上の絶縁層28を挟んで高電圧領域36に対向している。下コイル20は、この参考例1では、図4に示すように、上コイル21と対向する位置、すなわちトランスチップ6の長手方向に間隔を置いて2つずつペアで合計4つ形成されている。各ペアの下コイル20の内方領域31および隣り合う下コイル20間には、それぞれ、内側コイルエンド配線49および外側コイルエンド配線97が形成されている。これにより、各ペアでは、一方の下コイル20および他方の下コイル20が、その間の共通の外側コイルエンド配線97によって互いに電気的に接続されており、これら両方の下コイル20、その間の外側コイルエンド配線97および各下コイル20内の内側コイルエンド配線49は全て同電位となっている。したがって、当該絶縁層28では、各下コイル20の内方領域31および各ペアにおける下コイル20間の領域も、下コイル20、内側コイルエンド配線49もしくは外側コイルエンド配線97からの電界が及ぶ範囲内として、低電圧領域46に含まれている。なお、内側コイルエンド配線49は、図5に示すように、平面視において高電圧側の内側コイルエンド配線37からずれた位置に配置されている。
On the other hand, the insulating layer laminated structure 27 includes a low voltage region 46 (FIGS. 4 and 6) and an outer low voltage region 47 (see FIG. 4 and FIG. 6) as a low potential region (LV region) electrically separated from the high voltage region 36. 3 to 7) and the intermediate region 48 (FIGS. 3 to 7) are set.
The low voltage region 46 includes a region where the lower coil 20 and a wiring having the same potential as the lower coil 20 are formed in the insulating layer 28 in which the lower coil 20 is embedded, and a peripheral portion of the formation region. Similar to the relationship between the lower coil 20 and the upper coil 21, the low voltage region 46 faces the high voltage region 36 with one or more insulating layers 28 interposed therebetween. In the first reference example, as shown in FIG. 4, the lower coil 20 is formed in pairs of two at a position facing the upper coil 21, i.e., in the longitudinal direction of the transformer chip 6. . An inner coil end wiring 49 and an outer coil end wiring 97 are formed between the inner region 31 of the lower coil 20 of each pair and the adjacent lower coils 20, respectively. Thus, in each pair, one lower coil 20 and the other lower coil 20 are electrically connected to each other by a common outer coil end wiring 97 therebetween, and both the lower coil 20 and the outer coil therebetween. The end wiring 97 and the inner coil end wiring 49 in each lower coil 20 are all at the same potential. Therefore, in the insulating layer 28, the inner region 31 of each lower coil 20 and the region between the lower coils 20 in each pair are also within the range covered by the electric field from the lower coil 20, the inner coil end wiring 49 or the outer coil end wiring 97. It is included in the low voltage region 46 as the inside. As shown in FIG. 5, the inner coil end wiring 49 is arranged at a position shifted from the inner coil end wiring 37 on the high voltage side in plan view.

外側低電圧領域47は、図3〜図5に示すように、高電圧領域36および低電圧領域46を取り囲むように設定され、中間領域48は、高電圧領域36および低電圧領域46と外側低電圧領域47との間に設定されている。
図3,図6および図7に示すように、低電圧パッド13は、外側低電圧領域47において絶縁層積層構造27の表面(最上層の絶縁層28の層間絶縁膜30上)に形成されている。低電圧パッド13は、この参考例1では、トランスチップ6の長手方向に互いに間隔を置いて6個設けられた高電圧パッド14のそれぞれの側方に一つずつ、合計6個配置されている。各低電圧パッド13は、絶縁層積層構造27内を引き回された低電圧配線24,93によって、下コイル20に接続されている。
3 to 5, the outer low voltage region 47 is set so as to surround the high voltage region 36 and the low voltage region 46, and the intermediate region 48 is connected to the high voltage region 36 and the low voltage region 46 and the outer low voltage region 46. It is set between the voltage region 47.
As shown in FIGS. 3, 6 and 7, the low voltage pad 13 is formed on the surface of the insulating layer laminated structure 27 (on the interlayer insulating film 30 of the uppermost insulating layer 28) in the outer low voltage region 47. Yes. In the first reference example, six low voltage pads 13 are arranged, one on each side of the six high voltage pads 14 spaced apart from each other in the longitudinal direction of the transformer chip 6. . Each low voltage pad 13 is connected to the lower coil 20 by low voltage wirings 24 and 93 routed in the insulating layer laminated structure 27.

低電圧配線24は、貫通配線51と、引き出し配線52とを含む。
貫通配線51は、外側低電圧領域47において各低電圧パッド13から少なくとも下コイル20が形成された絶縁層28を貫通して、下コイル20よりも下方の絶縁層28に達する柱状に形成されている。より具体的には、貫通配線51は、それぞれ、上コイル21および下コイル20と同一の絶縁層28に埋め込まれた島状(四角形状)の低電圧層配線53,54と、それらの間を接続する複数のビア55と、上側の低電圧層配線53と低電圧パッド13とを接続するビア56と、下側の低電圧層配線54と引き出し配線52とを接続するビア57とを含む。
The low voltage wiring 24 includes a through wiring 51 and a lead wiring 52.
The through wiring 51 is formed in a columnar shape that penetrates at least the insulating layer 28 in which the lower coil 20 is formed from each low voltage pad 13 in the outer low voltage region 47 and reaches the insulating layer 28 below the lower coil 20. Yes. More specifically, the through wiring 51 includes island-shaped (rectangular) low-voltage layer wirings 53 and 54 embedded in the same insulating layer 28 as the upper coil 21 and the lower coil 20, respectively, and between them. A plurality of vias 55 to be connected, a via 56 for connecting the upper low-voltage layer wiring 53 and the low-voltage pad 13, and a via 57 for connecting the lower low-voltage layer wiring 54 and the lead-out wiring 52 are included.

引き出し配線52は、低電圧領域46から、下コイル20よりも下方の絶縁層28を介して外側低電圧領域47に引き出された線状に形成されている。より具体的には、引き出し配線52は、前述の内側コイルエンド配線49と、下コイル20よりも下方の絶縁層28に埋め込まれ、下コイル20を下方で横切る線状の引き出し層配線58と、引き出し層配線58と内側コイルエンド配線49とを接続するビア59とを含む。引き出し層配線58は、ビア86を介して半導体基板26に接続されている。これにより、低電圧配線24は、基板電圧(たとえば接地電圧)に固定される。   The lead wiring 52 is formed in a linear shape drawn from the low voltage region 46 to the outer low voltage region 47 through the insulating layer 28 below the lower coil 20. More specifically, the lead-out wiring 52 is embedded in the above-described inner coil end wiring 49, the insulating layer 28 below the lower coil 20, and a linear lead-out layer wiring 58 that crosses the lower coil 20 below, A via 59 connecting the lead layer wiring 58 and the inner coil end wiring 49 is included. The lead layer wiring 58 is connected to the semiconductor substrate 26 through a via 86. Thereby, the low voltage wiring 24 is fixed to the substrate voltage (for example, ground voltage).

なお、配線49,53,54,58およびビア55〜57,59は、それぞれ上コイル21と同様に、配線溝にバリアメタルおよびCu配線材料を埋め込むことによって形成されている。一例として、図7に示すように、低電圧層配線53およびビア55,56は、それぞれ、配線溝60〜62にバリアメタル63〜65およびCu配線材料66〜68を埋め込むことによって形成されている。バリアメタル63〜65には、前述のバリアメタル34と同じ材料を適用することができる。   The wirings 49, 53, 54, 58 and the vias 55 to 57, 59 are formed by embedding a barrier metal and a Cu wiring material in the wiring groove, like the upper coil 21. As an example, as shown in FIG. 7, the low voltage layer wiring 53 and the vias 55 and 56 are formed by embedding barrier metals 63 to 65 and Cu wiring materials 66 to 68 in the wiring grooves 60 to 62, respectively. . The same material as that of the above-described barrier metal 34 can be applied to the barrier metals 63 to 65.

なお、詳細は省略するが、低電圧配線93も、低電圧配線24と同様に、貫通配線(図示せず)と、引き出し配線98(図3〜図5)とを含む配線によって構成されている。
以上の構成により、或る低電圧パッド13は、図3〜図6に示すように、貫通配線51および引き出し配線52を介して、下コイル20の内側コイルエンド配線49に接続されている。また、他の低電圧パッド13は、図3〜図6に示すように、貫通配線および引き出し配線98を介して、下コイル20の外側コイルエンド配線96に接続されている。これにより、低電圧パッド13に入力された信号を、貫通配線51および引き出し配線52を介して下コイル21に伝達することができる。
Although not described in detail, the low voltage wiring 93 is also configured by a wiring including a through wiring (not shown) and a lead wiring 98 (FIGS. 3 to 5), like the low voltage wiring 24. .
With the above configuration, a certain low voltage pad 13 is connected to the inner coil end wiring 49 of the lower coil 20 through the through wiring 51 and the lead wiring 52 as shown in FIGS. Further, the other low voltage pad 13 is connected to the outer coil end wiring 96 of the lower coil 20 through the through wiring and the lead wiring 98 as shown in FIGS. Thereby, a signal input to the low voltage pad 13 can be transmitted to the lower coil 21 through the through wiring 51 and the lead wiring 52.

絶縁層積層構造27には、低電圧配線24よりもさらに外側にシールド層69が形成されている。このシールド層69は、外部からデバイス内に水分が入ったり、端面のクラックが内部に広がったりすることを防止する。
シールド層69は、図3〜図6に示すように、トランスチップ6の端面に沿って壁状に形成されており、その底部において半導体基板26に接続されている。これにより、シールド層69は、基板電圧(たとえば接地電圧)に固定される。より具体的には、シールド層69は、図6に示すように、それぞれ、上コイル21、下コイル20および引き出し層配線58と同一の絶縁層28に埋め込まれたシールド層配線70〜72と、それらの間を接続する複数のビア73と、最下層のシールド層配線72と半導体基板26とを接続するビア74とを含む。シールド層配線70〜72およびビア73,74は、それぞれ上コイル21と同様に、配線溝にバリアメタルおよびCu配線材料を埋め込むことによって形成されている。
In the insulating layer laminated structure 27, a shield layer 69 is formed further outside the low voltage wiring 24. This shield layer 69 prevents moisture from entering the device from the outside and cracking of the end face from spreading inside.
As shown in FIGS. 3 to 6, the shield layer 69 is formed in a wall shape along the end face of the transformer chip 6, and is connected to the semiconductor substrate 26 at the bottom thereof. Thereby, shield layer 69 is fixed to the substrate voltage (for example, ground voltage). More specifically, as shown in FIG. 6, the shield layer 69 includes shield layer wirings 70 to 72 embedded in the same insulating layer 28 as the upper coil 21, the lower coil 20, and the lead layer wiring 58, respectively. A plurality of vias 73 connecting them, and a via 74 connecting the lowermost shield layer wiring 72 and the semiconductor substrate 26 are included. The shield layer wirings 70 to 72 and the vias 73 and 74 are formed by embedding a barrier metal and a Cu wiring material in the wiring groove, like the upper coil 21.

さらに、絶縁層積層構造27上には、保護膜75およびパッシベーション膜76が、絶縁層積層構造27の全面に順に積層されている。パッシベーション膜76の上には、上コイル21の直上の領域を選択的に覆う楕円環状のコイル保護膜77が形成されている。それらの膜75〜77には、低電圧パッド13および高電圧パッド14をそれぞれ露出させるためのパッド開口78,79が形成されている。   Further, a protective film 75 and a passivation film 76 are sequentially stacked on the entire surface of the insulating layer stacked structure 27 on the insulating layer stacked structure 27. On the passivation film 76, an elliptical annular coil protective film 77 that selectively covers a region immediately above the upper coil 21 is formed. In these films 75 to 77, pad openings 78 and 79 for exposing the low voltage pad 13 and the high voltage pad 14 are formed.

保護膜75は、たとえばSiOからなり、150nm程度の厚さを有している。パッシベーション膜76は、たとえばSiNからなり、1000nm程度の厚さを有している。コイル保護膜77は、たとえばポリイミドからなり、4000nm程度の厚さを有している。
次に、トランスチップ6の各部の詳細について、以下に説明を加える。
The protective film 75 is made of, for example, SiO 2 and has a thickness of about 150 nm. The passivation film 76 is made of SiN, for example, and has a thickness of about 1000 nm. The coil protective film 77 is made of polyimide, for example, and has a thickness of about 4000 nm.
Next, details of each part of the transformer chip 6 will be described below.

図2で説明したように、トランスチップ6の下コイル20と上コイル21との間には、大きな電位差(たとえば、1200V程度)が生じる。そのため、下コイル20と上コイル21と間に配置される絶縁層28は、その電位差による絶縁破壊を生じない耐圧を実現可能な厚さを有していなければならない。
そこで、この参考例1では、図6に示すように、300nm程度のエッチングストッパ膜29および2100nm程度の層間絶縁膜30の積層構造からなる絶縁層28を、コイル間に複数層(たとえば6層)介在させて、絶縁層28のトータルの厚さL2を12.0μm〜16.8μmにすることによって、下コイル20と上コイル21との間の縦方向のDC絶縁を実現している。
As described with reference to FIG. 2, a large potential difference (for example, about 1200 V) is generated between the lower coil 20 and the upper coil 21 of the transformer chip 6. Therefore, the insulating layer 28 disposed between the lower coil 20 and the upper coil 21 must have a thickness capable of realizing a withstand voltage that does not cause dielectric breakdown due to the potential difference.
Therefore, in this reference example 1, as shown in FIG. 6, an insulating layer 28 having a laminated structure of an etching stopper film 29 of about 300 nm and an interlayer insulating film 30 of about 2100 nm is provided with a plurality of layers (for example, six layers) between the coils. By interposing them, the total thickness L2 of the insulating layer 28 is set to 12.0 μm to 16.8 μm, thereby realizing vertical DC insulation between the lower coil 20 and the upper coil 21.

しかしながら、この出願の発明者らが、トランスを備える半導体チップにおける層間膜の厚さとサージ破壊電圧との関係を実験したところ、図8に示す結果が得られた。図8において、層間膜とは、この参考例1における絶縁層28と同様の構造を有する膜である。図8によると、コイル間の層間膜の層数を増やして膜厚を大きくすればするほど、縦方向のDC絶縁が良好に実現できているにも関わらず、たとえば、上コイル21と低電圧パッド13との間(コイル−パッド間)や、上コイル21とシールド層26との間(コイル−シールド間)といった横方向の破壊が支配的になっていることが分かる。   However, when the inventors of this application experimented on the relationship between the thickness of the interlayer film and the surge breakdown voltage in a semiconductor chip including a transformer, the result shown in FIG. 8 was obtained. In FIG. 8, an interlayer film is a film having a structure similar to that of the insulating layer 28 in the first reference example. According to FIG. 8, as the number of interlayer films between the coils is increased and the film thickness is increased, for example, the upper coil 21 and the lower voltage can be reduced despite the fact that the vertical DC insulation is better realized. It can be seen that lateral destruction such as between the pad 13 (between the coil and the pad) and between the upper coil 21 and the shield layer 26 (between the coil and the shield) is dominant.

通常は、下コイル20と上コイル21と間の絶縁層28のトータル厚さL2に比べて、上コイル21と外側低電圧領域47との距離L0(この参考例1では、中間領域48の幅)の方が大きい。たとえば、距離L0は100μm〜450μmが一般的であり、前述の厚さL2との比(距離L0/厚さL2)で表せば、6/1〜40/1となる。したがって、たとえば高電圧領域36と外側低電圧領域47との間に、下コイル20と上コイル21との間(高電圧領域36と低電圧領域46との間)の電位差と同等の電位差が生じても、それらの領域の距離だけを考えれば、理論上は距離L0>厚さL2であるから絶縁破壊は生じない。しかしながら、図8で証明されるように、コイル間の層間膜が厚くなれば、横方向の破壊が支配的になってしまうのである。なお、図6では、距離L0よりも厚さL2の方が大きく表されているが、実際には距離L0>>厚さL2の関係にある。   Usually, compared to the total thickness L2 of the insulating layer 28 between the lower coil 20 and the upper coil 21, the distance L0 between the upper coil 21 and the outer low voltage region 47 (in this reference example 1, the width of the intermediate region 48). ) Is larger. For example, the distance L0 is generally 100 μm to 450 μm, and is expressed as 6/1 to 40/1 when expressed by the ratio (distance L0 / thickness L2) to the thickness L2. Therefore, for example, a potential difference equivalent to the potential difference between the lower coil 20 and the upper coil 21 (between the high voltage region 36 and the low voltage region 46) is generated between the high voltage region 36 and the outer low voltage region 47. However, if only the distances between these regions are considered, theoretically, the distance L0> the thickness L2, and therefore dielectric breakdown does not occur. However, as evidenced in FIG. 8, the lateral breakdown becomes dominant as the interlayer film between the coils becomes thicker. In FIG. 6, the thickness L2 is shown to be larger than the distance L0, but in reality, the relationship is the distance L0 >> thickness L2.

この点、この出願の発明者らは、高電圧領域36と外側低電圧領域47との間に、電気的にフローティングされた金属部材からなるシールドを設ければ、外側低電圧領域47の特定部位に対する電界集中を緩和して、横方向の破壊を防止できることを見出した。
そこで、この参考例1では、図3および図5に示すように、平面視で高電圧領域36を取り囲むキャパシタ80が、中間領域48に設けられている。図3および図5では、複数の高電圧領域36が共通のキャパシタ80によって取り囲まれているが、各高電圧領域36が個別に取り囲まれていてもよい。
In this regard, if the inventors of this application provide a shield made of an electrically floating metal member between the high voltage region 36 and the outer low voltage region 47, a specific portion of the outer low voltage region 47 will be described. It was found that the electric field concentration with respect to can be relaxed to prevent lateral breakdown.
Therefore, in the first reference example, as shown in FIGS. 3 and 5, a capacitor 80 that surrounds the high voltage region 36 in a plan view is provided in the intermediate region 48. 3 and 5, the plurality of high voltage regions 36 are surrounded by the common capacitor 80, but each high voltage region 36 may be individually surrounded.

キャパシタ80の断面構造は、図6および図7に示される。すなわち、キャパシタ80は、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28、下コイル20が埋め込まれた絶縁層28およびそれらの間の絶縁層28のそれぞれに埋め込まれており、全体として絶縁層28のコイル形成領域を取り囲む壁状に形成されている。
各キャパシタ80は、各絶縁層28に埋め込まれた複数の電極板87からなる。複数の電極板87は、等間隔で3つ以上(図6および図7では、5つ)設けられており、それぞれが電気的にフローティングされている。また、各絶縁層28に埋め込まれた電極板87は、上下に連なって配列されている。すなわち、絶縁層積層構造27を断面で見たときに、或るキャパシタ80を構成する電極板87が、その上下の電極板87と重なり合っている。これにより、互いに異なる絶縁層28に埋め込まれた複数の電極板87が、絶縁層積層構造27の積層方向に沿って隙間のないシールド板を構成している。
The cross-sectional structure of the capacitor 80 is shown in FIGS. That is, the capacitor 80 is embedded in each of the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded, the insulating layer 28 in which the lower coil 20 is embedded, and the insulating layer 28 therebetween, and the coil of the insulating layer 28 as a whole. It is formed in a wall shape surrounding the forming region.
Each capacitor 80 includes a plurality of electrode plates 87 embedded in each insulating layer 28. Three or more electrode plates 87 are provided at equal intervals (five in FIG. 6 and FIG. 7), and each is electrically floating. The electrode plates 87 embedded in each insulating layer 28 are arranged in a row in the vertical direction. That is, when the insulating layer laminated structure 27 is viewed in cross section, the electrode plates 87 constituting a certain capacitor 80 overlap with the upper and lower electrode plates 87. Thus, the plurality of electrode plates 87 embedded in different insulating layers 28 constitute a shield plate without a gap along the stacking direction of the insulating layer stacked structure 27.

各電極板87は、上コイル21と同様に、図7に示すように、配線溝81にバリアメタル82およびCu配線材料83を埋め込むことによって形成されている。バリアメタル82には、前述のバリアメタル34と同じ材料を適用することができる。
また、上コイル21とキャパシタ80との横方向距離L1は、上コイル21と下コイル20との間の絶縁層28のトータル厚さL2よりも大きい。たとえば、距離L1は、25μm〜400μmである。なお、図6では、距離L1よりも厚さL2の方が大きく表されているが、実際には距離L1>>厚さL2の関係にある。
As with the upper coil 21, each electrode plate 87 is formed by embedding a barrier metal 82 and a Cu wiring material 83 in the wiring groove 81 as shown in FIG. The same material as that of the barrier metal 34 described above can be applied to the barrier metal 82.
Further, the lateral distance L1 between the upper coil 21 and the capacitor 80 is larger than the total thickness L2 of the insulating layer 28 between the upper coil 21 and the lower coil 20. For example, the distance L1 is 25 μm to 400 μm. In FIG. 6, the thickness L2 is shown to be larger than the distance L1, but in reality, there is a relationship of distance L1 >> thickness L2.

このキャパシタ80によって、上コイル21−下コイル20間に高電圧を印加したときに、外側低電圧領域47に配置された低電位の導電部(たとえば、低電圧パッド13、低電圧層配線53、ビア55、低電圧層配線54、シールド層69等)へ電界が集中することを緩和することができる。特に、上コイル21(高電圧コイル)と同一層およびその近傍の層に配置された矩形状の低電圧パッド13や低電圧層配線53には、その角部に電界が集中してサージ破壊が起こり易い。しかし、キャパシタ80が配置されることで、そのようなサージ破壊を効果的に防止することができる。しかも、この参考例1では、キャパシタ80が高電圧領域36を取り囲んでいるので、上コイル21から放出される電界が、その向きに依らずに緩和される。その結果、高電圧領域36−外側低電圧領域37間の耐圧を向上させることができる。   When a high voltage is applied between the upper coil 21 and the lower coil 20 by the capacitor 80, a low potential conductive portion (for example, the low voltage pad 13, the low voltage layer wiring 53, and the like) disposed in the outer low voltage region 47. The concentration of the electric field on the via 55, the low voltage layer wiring 54, the shield layer 69, etc.) can be mitigated. In particular, the rectangular low-voltage pad 13 and the low-voltage layer wiring 53 arranged in the same layer as the upper coil 21 (high-voltage coil) and in the vicinity of the upper coil 21 are concentrated at the corners, causing surge breakdown. It is easy to happen. However, by arranging the capacitor 80, it is possible to effectively prevent such surge destruction. Moreover, in Reference Example 1, since the capacitor 80 surrounds the high voltage region 36, the electric field emitted from the upper coil 21 is relaxed regardless of the direction. As a result, the breakdown voltage between the high voltage region 36 and the outer low voltage region 37 can be improved.

また、キャパシタ80を構成する電極板87が、シールド層69を構成する要素と同一の絶縁層28に埋め込まれているので、キャパシタ80とシールド層69とを同一の工程で形成することができる。
<変形例>
(1)キャパシタ80のパターンに関する変形例 図9〜図13は、キャパシタ80のパターンに関する変形例を示す。
Further, since the electrode plate 87 constituting the capacitor 80 is embedded in the same insulating layer 28 as the element constituting the shield layer 69, the capacitor 80 and the shield layer 69 can be formed in the same process.
<Modification>
(1) Modifications Regarding Pattern of Capacitor 80 FIGS. 9 to 13 show modifications regarding the pattern of the capacitor 80.

図9の構成では、各キャパシタ80を構成する複数の電極板87は、非等間隔で3つ以上設けられている。たとえば、高電圧領域36から離れるに従って間隔を広くなるように、複数の電極板87が配列されている。
図10の構成では、各絶縁層28に埋め込まれた電極板87が、絶縁層積層構造27の積層方向に沿って、断続的に配列されている。すなわち、絶縁層積層構造27を断面で見たときに、或るキャパシタ80を構成する電極板87が、その上下の電極板87と重なり合っていない。たとえば、図10に示すように、或るキャパシタ80を構成する電極板87が、その上下のキャパシタ80を構成する複数の電極板87の隙間の領域に配置されていてもよい。
In the configuration of FIG. 9, three or more electrode plates 87 constituting each capacitor 80 are provided at unequal intervals. For example, the plurality of electrode plates 87 are arranged so that the interval increases as the distance from the high voltage region 36 increases.
In the configuration of FIG. 10, the electrode plates 87 embedded in each insulating layer 28 are intermittently arranged along the stacking direction of the insulating layer stacked structure 27. That is, when the insulating layer laminated structure 27 is viewed in cross section, the electrode plate 87 constituting a certain capacitor 80 does not overlap the upper and lower electrode plates 87. For example, as shown in FIG. 10, an electrode plate 87 constituting a certain capacitor 80 may be arranged in a gap region between a plurality of electrode plates 87 constituting the upper and lower capacitors 80.

図11の構成では、キャパシタ80は、選択的に、上コイル21用の絶縁層28および下コイル20用の絶縁層28に埋め込まれている。すなわち、キャパシタ80は、上コイル21用および下コイル20用の絶縁層28のみに埋め込まれ、それらの間の絶縁層28に埋め込まれていなくてもよい。
図12の構成では、キャパシタ80は、中間領域48において、高電圧領域36と低電圧パッド13が配置された領域(パッド領域)との間に選択的に形成され、パッド領域の反対側の領域には形成されていない。一方、図13の構成はその逆で、キャパシタ80が、パッド領域の反対側の領域に選択的に形成され、パッド領域側には形成されていない。
(2)キャパシタ80に代わる構造を示す変形例
図14〜図16は、キャパシタ80に代わる構造を示す変形例である。具体的には、電極板87が、同一の絶縁層28内で横方向に重ならないように独立して設けられており、各絶縁層28にキャパシタ構造が設けられていない場合を示す。
In the configuration of FIG. 11, the capacitor 80 is selectively embedded in the insulating layer 28 for the upper coil 21 and the insulating layer 28 for the lower coil 20. In other words, the capacitor 80 is embedded only in the insulating layer 28 for the upper coil 21 and the lower coil 20 and may not be embedded in the insulating layer 28 therebetween.
In the configuration of FIG. 12, the capacitor 80 is selectively formed in the intermediate region 48 between the high voltage region 36 and the region (pad region) where the low voltage pad 13 is disposed, and is a region opposite to the pad region. Is not formed. On the other hand, the configuration of FIG. 13 is the opposite, and the capacitor 80 is selectively formed in a region opposite to the pad region and is not formed on the pad region side.
(2) Modified Example Showing Structure Replacing Capacitor 80 FIGS. 14 to 16 are modified examples showing a structure replacing the capacitor 80. Specifically, the case where the electrode plates 87 are provided independently so as not to overlap in the lateral direction in the same insulating layer 28 and the capacitor structure is not provided in each insulating layer 28 is shown.

図14の構成では、各絶縁層28に埋め込まれた電極板87が、上下に連なって配列されている。一方、図15の構成では、各絶縁層28に埋め込まれた電極板87が、絶縁層積層構造27の積層方向に沿って、断続的に配列されている。
なお、この項で示す変形例は、あくまでもキャパシタ構造が形成されていないことを示すものである。したがって、同一の絶縁層28に複数の電極板87が設けられていても、それらが横方向に重なっていなければよい。たとえば、図16に示すように、高電圧領域36を取り囲む破線楕円84を形成する複数の電極板87が配列されており、破線楕円84の内方領域に、破線楕円84を構成する複数の電極板87の隙間の領域に対向するように電極板87が配置されていてもよい。
(3)半導体基板26の接続状態に関する変形例
図17〜図19は、半導体基板26の接続状態に関する変形例を示す。
In the configuration of FIG. 14, the electrode plates 87 embedded in each insulating layer 28 are arranged in a row vertically. On the other hand, in the configuration of FIG. 15, the electrode plates 87 embedded in each insulating layer 28 are intermittently arranged along the stacking direction of the insulating layer stacked structure 27.
Note that the modification shown in this section indicates that the capacitor structure is not formed. Therefore, even if a plurality of electrode plates 87 are provided on the same insulating layer 28, they do not have to overlap in the lateral direction. For example, as shown in FIG. 16, a plurality of electrode plates 87 forming a broken-line ellipse 84 surrounding the high-voltage region 36 are arranged, and a plurality of electrodes constituting the broken-line ellipse 84 are formed in the inner region of the broken-line ellipse 84. The electrode plate 87 may be disposed so as to face the gap area of the plate 87.
(3) Modifications Related to Connection State of Semiconductor Substrate 26 FIGS. 17 to 19 show modification examples related to the connection state of the semiconductor substrate 26.

図17の構成では、図6のビア86が省略され、低電圧配線24が基板電圧に固定されていない。
図18の構成では、図6のビア74が省略され、シールド層69が基板電圧に固定されていない。
図19の構成では、図6のビア86およびビア74のどちらもが省略され、低電圧配線24およびシールド層69が基板電圧に固定されていない。
In the configuration of FIG. 17, the via 86 of FIG. 6 is omitted, and the low voltage wiring 24 is not fixed to the substrate voltage.
In the configuration of FIG. 18, the via 74 of FIG. 6 is omitted, and the shield layer 69 is not fixed to the substrate voltage.
In the configuration of FIG. 19, both the via 86 and the via 74 of FIG. 6 are omitted, and the low voltage wiring 24 and the shield layer 69 are not fixed to the substrate voltage.

以上、この発明の参考例1を説明したが、この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
たとえば、前述の参考例1では、高電圧コイルが上コイル21で低電圧コイルが下コイル20である場合を示したが、高電圧コイルが下コイル20で低電圧コイルが上コイル21であってもよい。
Although the first reference example of the present invention has been described above, the present invention can be modified in various ways within the scope of the matters described in the claims.
For example, in Reference Example 1 described above, the case where the high voltage coil is the upper coil 21 and the low voltage coil is the lower coil 20 is shown. However, the high voltage coil is the lower coil 20 and the low voltage coil is the upper coil 21. Also good.

また、前述の参考例1では、高電圧コイル(上コイル21)よりも低い電位に電気的に接続される導電体(低電位部)が、低電圧配線24やシールド層69のように、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28と同一の絶縁層28に必ず形成されている場合のみ取り上げたが、導電体は、当該同一の絶縁層28に設けられていなくてもよい。たとえば、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28の上方もしくは下方の数層に形成された導電体に対しても、この発明は、横方向のサージ破壊の低減効果を十分に発揮することができる。   Further, in the above-described reference example 1, the conductor (low potential portion) that is electrically connected to a potential lower than that of the high voltage coil (upper coil 21) is the same as the low voltage wiring 24 and the shield layer 69. Although only the case where the coil 21 is necessarily formed on the same insulating layer 28 as the embedded insulating layer 28 is taken up, the conductor may not be provided on the same insulating layer 28. For example, the present invention can sufficiently exhibit the effect of reducing the surge breakdown in the lateral direction even for a conductor formed in several layers above or below the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded. .

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
なお、参考例1の内容から、特許請求の範囲に記載した発明以外にも、以下のような特徴が抽出され得る。
半導体装置は、絶縁層と、前記絶縁層中で上下に間隔を置いて配置された高電圧コイルおよび低電圧コイルと、平面視において、前記高電圧コイル用の高電圧領域の周囲に配置された低電圧領域に設けられ、前記高電圧コイルよりも低い電位に接続された低電位部と、前記高電圧コイルと前記低電圧領域との間に配置され、電気的にフローティングされた金属部材からなる電界シールド部とを含む。
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
In addition to the invention described in the claims, the following features can be extracted from the contents of Reference Example 1.
The semiconductor device is disposed around an insulating layer, a high voltage coil and a low voltage coil that are spaced apart from each other in the insulating layer, and a high voltage region for the high voltage coil in a plan view. A low potential portion provided in a low voltage region and connected to a potential lower than that of the high voltage coil, and a metal member disposed between the high voltage coil and the low voltage region and electrically floating. Electric field shield part.

高電圧コイルと低電圧領域との間に電界シールド部が設けられているので、低電位部への電界集中を緩和することができる。これにより、高電圧コイル−低電圧領域間の耐圧を向上させることができる。
前記半導体装置では、前記電界シールド部は、横方向に間隔を置いて対向する複数の電極板からなるキャパシタを含む。この場合、前記電極板は、等間隔で3つ以上設けられていてもよいし、非等間隔で3つ以上設けられていてもよい。
Since the electric field shield portion is provided between the high voltage coil and the low voltage region, the electric field concentration on the low potential portion can be reduced. Thereby, the withstand voltage between the high voltage coil and the low voltage region can be improved.
In the semiconductor device, the electric field shield part includes a capacitor composed of a plurality of electrode plates facing each other at intervals in the lateral direction. In this case, three or more electrode plates may be provided at equal intervals, or three or more electrode plates may be provided at non-equal intervals.

前記半導体装置では、前記低電位部は、前記低電圧コイルに接続された低電圧配線を含む。
前記半導体装置では、前記低電位部は、前記絶縁層の表面に露出し、前記低電圧配線に接続された低電圧パッドを含み、前記電界シールド部は、前記高電圧コイルと前記低電圧パッドとの間に配置されている。
In the semiconductor device, the low potential portion includes a low voltage wiring connected to the low voltage coil.
In the semiconductor device, the low potential portion includes a low voltage pad exposed on a surface of the insulating layer and connected to the low voltage wiring, and the electric field shield portion includes the high voltage coil and the low voltage pad. It is arranged between.

低電圧パッドが角部を有している場合、当該角部に電界が集中してサージ破壊が起こり易い。電界シールド部が高電圧コイル−低電圧パッド間に配置されることで、そのようなサージ破壊を効果的に防止することができる。
前記半導体装置では、前記絶縁層は、順に積層された複数の絶縁膜を含む絶縁膜積層構造からなり、前記高電圧コイルおよび前記低電圧コイルは、それぞれ、別々の前記絶縁膜に埋め込まれており、一層以上の前記絶縁膜が、前記高電圧コイルと前記低電圧コイルとの間に介在しており、前記電界シールド部は、少なくとも一層の前記絶縁膜に埋め込まれた電極板からなる。
When the low voltage pad has a corner, an electric field concentrates on the corner and the surge breakdown is likely to occur. By arranging the electric field shield part between the high voltage coil and the low voltage pad, it is possible to effectively prevent such surge destruction.
In the semiconductor device, the insulating layer has an insulating film stacked structure including a plurality of insulating films stacked in order, and the high-voltage coil and the low-voltage coil are each embedded in separate insulating films. The one or more insulating films are interposed between the high-voltage coil and the low-voltage coil, and the electric field shield part is composed of an electrode plate embedded in at least one layer of the insulating film.

この場合、同一の前記絶縁膜に複数の前記電極板が間隔を置いて対向しており、当該複数の電極板がキャパシタを構成していてもよい。そして、前記電極板は、等間隔で3つ以上設けられていてもよいし、非等間隔で3つ以上設けられていてもよい。
また、前記電極板は、同一の前記絶縁膜内で横方向に重ならないように独立して設けられていてもよい。
In this case, a plurality of the electrode plates may be opposed to the same insulating film at intervals, and the plurality of electrode plates may constitute a capacitor. And three or more said electrode plates may be provided at equal intervals, and three or more may be provided at non-equal intervals.
The electrode plates may be provided independently so as not to overlap in the lateral direction in the same insulating film.

前記半導体装置では、前記電極板は、前記高電圧コイル用の前記絶縁膜、前記低電圧コイル用の前記絶縁膜、およびそれらの間の前記絶縁膜に埋め込まれている。この場合、高電圧コイル用および低電圧コイル用の絶縁膜の間の絶縁膜は、複数の膜であってもよいし、単膜であってもよい。複数の膜の場合、電極板は、その全ての膜に埋め込まれていてもよいし、選択的に一部の膜のみに埋め込まれていてもよい。   In the semiconductor device, the electrode plate is embedded in the insulating film for the high voltage coil, the insulating film for the low voltage coil, and the insulating film therebetween. In this case, the insulating film between the high voltage coil insulating film and the low voltage coil insulating film may be a plurality of films or a single film. In the case of a plurality of films, the electrode plate may be embedded in all the films, or may be selectively embedded in only a part of the films.

前記半導体装置では、各前記絶縁膜に埋め込まれた前記電極板は、上下に連なって配列されている。
前記半導体装置では、前記電極板は、選択的に、前記高電圧コイル用の前記絶縁膜および前記低電圧用の前記絶縁膜に埋め込まれている。すなわち、電極板は、高電圧コイル用および低電圧コイル用の絶縁膜のみに埋め込まれ、それらの間の絶縁膜に埋め込まれていなくてもよい。
In the semiconductor device, the electrode plates embedded in the insulating films are arranged in a row in the vertical direction.
In the semiconductor device, the electrode plate is selectively embedded in the insulating film for the high voltage coil and the insulating film for the low voltage. That is, the electrode plate is embedded only in the insulating film for the high voltage coil and the low voltage coil, and may not be embedded in the insulating film between them.

前記半導体装置では、前記低電位部は、前記高電圧領域を取り囲むように複数の前記絶縁膜に埋め込まれたシールド層を含み、前記電極板は、前記シールド層と同一の前記絶縁膜に埋め込まれている。この構成では、シールド層と電界シールド部(電極板)とを同一の工程で形成することができる。
前記半導体装置では、前記高電圧コイルが相対的に前記絶縁膜積層構造の表面に近い側に配置された上コイルであり、前記低電圧コイルが前記上コイルの下方に配置された下コイルであり、前記低電位部は、前記下コイルに接続され、前記絶縁膜積層構造を積層方向に貫通する低電圧配線を含む。
In the semiconductor device, the low potential portion includes a shield layer embedded in a plurality of the insulating films so as to surround the high voltage region, and the electrode plate is embedded in the same insulating film as the shield layer. ing. In this configuration, the shield layer and the electric field shield part (electrode plate) can be formed in the same process.
In the semiconductor device, the high voltage coil is an upper coil disposed on the side relatively closer to the surface of the insulating film stack structure, and the low voltage coil is a lower coil disposed below the upper coil. The low potential portion includes a low voltage wiring connected to the lower coil and penetrating through the insulating film stacked structure in the stacking direction.

前記半導体装置では、前記低電位部は、前記絶縁層積層構造の表面に露出し、前記低電圧配線に接続された低電圧パッドを含む。
低電圧パッドが角部を有している場合、当該角部に電界が集中してサージ破壊が起こり易い。電界シールド部が高電圧コイル−低電圧パッド間に配置されることで、そのようなサージ破壊を効果的に防止することができる。
In the semiconductor device, the low potential portion includes a low voltage pad exposed on a surface of the insulating layer stacked structure and connected to the low voltage wiring.
When the low voltage pad has a corner, an electric field concentrates on the corner and the surge breakdown is likely to occur. By arranging the electric field shield part between the high voltage coil and the low voltage pad, it is possible to effectively prevent such surge destruction.

前記半導体装置では、前記高電圧コイルと前記電界シールド部との横方向距離L1が、前記高電圧コイルと前記低電圧コイルとの上下方向距離L2よりも大きい。
前記半導体装置では、前記電界シールド部は、前記高電圧コイルを取り囲んでいる。これにより、高電圧コイルから放出される電界が、その向きに依らずに緩和される。
前記半導体装置は、前記絶縁層を支持する基板を含み、前記低電圧コイルは、前記基板に接続されている。
In the semiconductor device, a lateral distance L1 between the high voltage coil and the electric field shield portion is larger than a vertical distance L2 between the high voltage coil and the low voltage coil.
In the semiconductor device, the electric field shield portion surrounds the high voltage coil. Thereby, the electric field emitted from the high voltage coil is relaxed regardless of the direction.
The semiconductor device includes a substrate that supports the insulating layer, and the low-voltage coil is connected to the substrate.

半導体モジュールは、前記半導体装置と、前記半導体装置の前記低電圧コイルに電気的に接続された低電圧素子と、前記半導体装置の前記高電圧コイルに電気的に接続された高電圧素子と、前記半導体装置、前記低電圧素子および前記高電圧素子を一括して封止する樹脂パッケージとを含む。
高電圧領域36と外側低電圧領域47との間に大きな電位差(例えば、数千ボルト)が生じた場合に横方向で破壊が生じるという課題(図8参照)は、次の本発明の実施形態および参考例2で示す構成によって解決することもできる。
(1)本発明の実施形態
本発明の実施形態は、図20〜図24に示すように、中間領域48にキャパシタ80が設けられていない点で、前述の参考例1と異なっている。
The semiconductor module includes: the semiconductor device; a low voltage element electrically connected to the low voltage coil of the semiconductor device; a high voltage element electrically connected to the high voltage coil of the semiconductor device; A semiconductor device, a low voltage element, and a resin package for collectively sealing the high voltage element.
The problem (see FIG. 8) that breakdown occurs in the lateral direction when a large potential difference (for example, several thousand volts) occurs between the high voltage region 36 and the outer low voltage region 47 is the following embodiment of the present invention. It can also be solved by the configuration shown in Reference Example 2.
(1) Embodiment of the Invention The embodiment of the present invention is different from the above-described Reference Example 1 in that the capacitor 80 is not provided in the intermediate region 48 as shown in FIGS.

そして、図8で説明した課題に関して、この出願の発明者らは、横方向の破壊を引き起こすリーク電流の原因が、上コイル21に接する絶縁膜の構成材料に関係することを見出した。
そこで、本発明の実施形態では、ほとんどの絶縁層28を、引張応力SiN膜(Tensile−SiN)からなるエッチングストッパ膜29と、内部応力として圧縮応力を有するSiO膜からなる層間絶縁膜30との重ね合わせで形成しているが、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28およびその一層上の絶縁層28に関しては選択的に、エッチングストッパ膜29として内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を採用している。そのような圧縮応力膜は、たとえば、内部応力として400MPa〜800MPaの圧縮応力を有していることが好ましい。具体的には、SiOに比べてSiの比率が大きいSiO(0<x<2)膜が好ましく、圧縮応力を有するSiN膜(Compressive−SiN)であってもよい。SiO膜は、原料ガスの流量を調整してSiの組成比を変更することを除いては、SiO膜と同じ製法で作製することができる。一方、圧縮応力SiN膜は、引張応力SiN膜の製造工程において、たとえばSiH流量、N流量等の条件を調整することによって作製することができる。
With respect to the problem described with reference to FIG. 8, the inventors of this application have found that the cause of the leakage current that causes the lateral breakdown is related to the constituent material of the insulating film in contact with the upper coil 21.
Therefore, in the embodiment of the present invention, most of the insulating layers 28 are composed of an etching stopper film 29 made of a tensile stress SiN film (Tensile-SiN), and an interlayer insulating film 30 made of a SiO 2 film having a compressive stress as an internal stress. As for the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded and the insulating layer 28 on the upper layer, a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress is selectively used as the etching stopper film 29. Adopted. Such a compressive stress film preferably has a compressive stress of 400 MPa to 800 MPa as an internal stress, for example. Specifically, a SiO x (0 <x <2) film having a larger Si ratio than SiO 2 is preferable, and a SiN film having a compressive stress (Compressive-SiN) may be used. The SiO x film can be manufactured by the same manufacturing method as the SiO 2 film except that the composition ratio of Si is changed by adjusting the flow rate of the source gas. On the other hand, the compressive stress SiN film can be produced by adjusting the conditions such as the SiH 4 flow rate and the N 2 flow rate in the manufacturing process of the tensile stress SiN film.

これにより、絶縁層28の面方向(横方向)に沿って上コイル21から低電圧配線24やシールド層69へリーク電流が流れることを抑制することができる。その結果、上コイル21と、低電圧配線24およびシールド層69との間に大きな電位差が生じても、当該電位差による絶縁破壊を防止することができる。
しかも、エッチングストッパ膜29として圧縮応力膜が採用された絶縁層28を除く複数の絶縁層28に関しては、圧縮応力を有するSiOからなる層間絶縁膜30と、引張応力SiN膜からなるエッチングストッパ膜29とを交互に配置できるので、絶縁層積層構造27の積層界面において応力をキャンセルしながら絶縁層28を積層させることができる。その結果、トランスチップ6の製造工程において、絶縁層積層構造27を支持する半導体基板26の母体となる半導体ウエハに大きな反り変形が生じることを防止することができる。
Thereby, it is possible to suppress the leakage current from flowing from the upper coil 21 to the low voltage wiring 24 and the shield layer 69 along the surface direction (lateral direction) of the insulating layer 28. As a result, even if a large potential difference occurs between the upper coil 21, the low voltage wiring 24, and the shield layer 69, dielectric breakdown due to the potential difference can be prevented.
In addition, with respect to the plurality of insulating layers 28 excluding the insulating layer 28 in which a compressive stress film is employed as the etching stopper film 29, an interlayer insulating film 30 made of SiO 2 having compressive stress and an etching stopper film made of tensile stress SiN film. 29 can be arranged alternately, so that the insulating layer 28 can be laminated while canceling the stress at the lamination interface of the insulating layer laminated structure 27. As a result, in the manufacturing process of the transformer chip 6, it is possible to prevent a large warp deformation from occurring in the semiconductor wafer that is the base of the semiconductor substrate 26 that supports the insulating layer stacked structure 27.

なお、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28を除く絶縁層28のエッチングストッパ膜29としては、たとえば、SiC膜、SiCN膜等を使用してもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の実施形態では種々の設計変更を施すことが可能である。
(2)参考例2
図8で説明した課題に関して、この出願の発明者らは、横方向の破壊を引き起こすリーク電流の原因が、(1)上コイル21の側方に互いに異なる絶縁材料の接触による異種界面の形成、および(2)絶縁層積層構造27の製造過程において、CVD等の製膜によってダメージを受けた加工界面の存在に関係することを見出した。
As the etching stopper film 29 for the insulating layer 28 excluding the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded, for example, a SiC film, a SiCN film, or the like may be used.
While the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made in the embodiments of the present invention.
(2) Reference example 2
Regarding the problem described with reference to FIG. 8, the inventors of the present application described that the cause of the leakage current causing lateral breakdown is (1) formation of a heterogeneous interface by contact of different insulating materials on the side of the upper coil 21. And (2) In the manufacturing process of the insulating layer laminated structure 27, the present inventors have found that it is related to the existence of a processing interface damaged by film formation such as CVD.

そこで、参考例2では、図25,図27,図28および図29に示すように、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28およびその一層上の絶縁層28における中間領域48において、選択的にエッチングストッパ膜29が除去された除去領域110が形成されている。除去領域110は、図25および図27に示すように、各高電圧領域36を取り囲む一つの帯状(たとえば、50μm〜100μm幅)に形成されている。特に、図25および図27に示すように、全体に丸みを帯びた角部がない形状(参考例2では略楕円環状)であれば、電界が集中し難くて良い。   Therefore, in Reference Example 2, as shown in FIGS. 25, 27, 28, and 29, the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded and the intermediate region 48 in the insulating layer 28 on the upper layer 21 are selectively used. A removal region 110 from which the etching stopper film 29 has been removed is formed. As shown in FIGS. 25 and 27, the removal region 110 is formed in one band shape (for example, 50 μm to 100 μm width) surrounding each high voltage region 36. In particular, as shown in FIGS. 25 and 27, if the shape does not have rounded corners as a whole (substantially elliptical in Reference Example 2), the electric field may not easily concentrate.

除去領域110の形成によって、絶縁層積層構造27の積層界面のうち上コイル21が接する積層界面111には、中間領域48において、当該積層界面111に対して上側の層間絶縁膜30(SiO)が、下側の層間絶縁膜30(SiO)と接触して同種界面構造112が形成されている。
これにより、絶縁層28の面方向(横方向)に沿って上コイル21から低電圧配線24やシールド層69へリーク電流が流れても、当該同種界面構造112によって低減させることができる。つまり、少なくとも中間領域48において互いに異なる絶縁材料同士の接触(参考例2ではSiOとSiNとの接触)による異種界面をなくすことによって、リーク電流を低減することができる。その結果、上コイル21と、低電圧配線24およびシールド層69との間に大きな電位差が生じても、当該電位差による絶縁破壊を防止することができる。
Due to the formation of the removal region 110, an interlayer insulating film 30 (SiO 2 ) on the upper side of the stacked interface 111 in the intermediate region 48 is formed in the stacked interface 111 in contact with the upper coil 21 among the stacked interfaces of the insulating layer stacked structure 27. However, the same kind of interface structure 112 is formed in contact with the lower interlayer insulating film 30 (SiO 2 ).
Thereby, even if a leakage current flows from the upper coil 21 to the low voltage wiring 24 or the shield layer 69 along the surface direction (lateral direction) of the insulating layer 28, it can be reduced by the homogeneous interface structure 112. That is, the leakage current can be reduced by eliminating a heterogeneous interface due to contact between different insulating materials at least in the intermediate region 48 (contact between SiO 2 and SiN in Reference Example 2). As a result, even if a large potential difference occurs between the upper coil 21, the low voltage wiring 24, and the shield layer 69, dielectric breakdown due to the potential difference can be prevented.

しかも、参考例2では、さらに、当該積層界面111に対して下側の層間絶縁膜30に除去領域110と同一パターンのトレンチ113が層間絶縁膜30の厚さ方向途中まで形成されていて、上側の層間絶縁膜30が、除去領域110を介して当該トレンチ113に埋め込まれている。これにより、上コイル21から外側低電圧領域47までの積層界面111の距離を、トレンチ113の深さd分、延ばすことができる。その結果、リーク電流の経路を長くできるので、積層界面111に加工界面が存在していても、リーク電流を良好に低減することができる。   Moreover, in Reference Example 2, a trench 113 having the same pattern as the removal region 110 is formed partway in the thickness direction of the interlayer insulating film 30 in the interlayer insulating film 30 on the lower side with respect to the stacked interface 111, and the upper side. The interlayer insulating film 30 is buried in the trench 113 through the removal region 110. Thereby, the distance of the laminated interface 111 from the upper coil 21 to the outer low voltage region 47 can be extended by the depth d of the trench 113. As a result, the leakage current path can be lengthened, so that the leakage current can be satisfactorily reduced even if the processing interface exists at the laminated interface 111.

図30A〜図30Hは、同種界面構造112の形成に関連する工程を説明するための断面図である。
図29に示した埋め込みタイプの同種界面構造112を形成するには、たとえば、図30Aに示すように、上コイル21が埋め込まれる絶縁層28の下方の絶縁層28にビア55が形成される。
30A to 30H are cross-sectional views for explaining a process related to the formation of the homogeneous interface structure 112.
In order to form the buried type homogeneous interface structure 112 shown in FIG. 29, for example, as shown in FIG. 30A, a via 55 is formed in the insulating layer 28 below the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is buried.

次に、図30Bに示すように、たとえばプラズマCVD法によって、SiNからなるエッチングストッパ膜29およびUSG膜114が順に形成される。
次に、図30Cに示すように、USG膜114上にフォトレジスト(図示せず)が形成され、USG膜114、エッチングストッパ膜29および層間絶縁膜30が順にエッチングされる。これにより、除去領域110およびトレンチ113が同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 30B, an etching stopper film 29 and a USG film 114 made of SiN are sequentially formed by, eg, plasma CVD.
Next, as shown in FIG. 30C, a photoresist (not shown) is formed on the USG film 114, and the USG film 114, the etching stopper film 29, and the interlayer insulating film 30 are etched in order. Thereby, the removal region 110 and the trench 113 are formed simultaneously.

次に、図30Dに示すように、高密度プラズマCVD(HDP)によってトレンチ113がSiOで埋め戻された後、続けて、プラズマCVDによってさらにSiOが堆積させられる。その後、CMPによってSiOの表面が平坦化される。これにより、トレンチ113に同種界面構造112を有する絶縁層28が形成される。
次に、図30Eに示すように、下方の絶縁層28との間に同種界面構造112を有する絶縁層28に、上コイル21、低電圧層配線53および内側コイルエンド配線37が形成される。
Next, as shown in FIG. 30D, after the trench 113 is backfilled with SiO 2 by high density plasma CVD (HDP), SiO 2 is further deposited by plasma CVD. Thereafter, the surface of SiO 2 is planarized by CMP. As a result, the insulating layer 28 having the same kind of interface structure 112 is formed in the trench 113.
Next, as shown in FIG. 30E, the upper coil 21, the low voltage layer wiring 53, and the inner coil end wiring 37 are formed in the insulating layer 28 having the same kind of interface structure 112 with the lower insulating layer 28.

次に、図30Fに示すように、たとえばプラズマCVD法によって、SiNからなるエッチングストッパ膜29およびUSG膜115が順に形成される。
次に、図30Gに示すように、USG膜115上にフォトレジスト(図示せず)が形成され、USG膜115、エッチングストッパ膜29および層間絶縁膜30が順にエッチングされる。これにより、除去領域110およびトレンチ113が同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 30F, an etching stopper film 29 and a USG film 115 made of SiN are sequentially formed by, eg, plasma CVD.
Next, as shown in FIG. 30G, a photoresist (not shown) is formed on the USG film 115, and the USG film 115, the etching stopper film 29, and the interlayer insulating film 30 are sequentially etched. Thereby, the removal region 110 and the trench 113 are formed simultaneously.

次に、図30Hに示すように、高密度プラズマCVD(HDP)によってトレンチ113がSiOで埋め戻された後、続けて、プラズマCVDによってさらにSiOが堆積させられる。その後、CMPによってSiOの表面が平坦化される。これにより、トレンチ113に同種界面構造112を有する絶縁層28が形成される。
以上、参考例2を説明したが、参考例2では種々の設計変更を施すことが可能である。
Next, as shown in FIG. 30H, after the trench 113 is backfilled with SiO 2 by high density plasma CVD (HDP), SiO 2 is further deposited by plasma CVD. Thereafter, the surface of SiO 2 is planarized by CMP. As a result, the insulating layer 28 having the same kind of interface structure 112 is formed in the trench 113.
Although the reference example 2 has been described above, various design changes can be made in the reference example 2.

たとえば、図31に示すように、同種界面構造112は、上コイル21の下面に接する下側の積層界面111のみに選択的に形成されていてもよいし、図32に示すように、上コイル21の上面に接する上側の積層界面111のみに選択的に形成されていてもよい。
また、図33に示すように、除去領域110は、互いに間隔を空けてストライプ状に形成されていてもよい。このストライプ状の除去領域110に合わせて、トレンチ30もストライプ状に形成されていることが好ましい。この場合、ストライプ状の除去領域110のラインアンドスペース(L/S)は、1μm/1μm〜10μm/10μmであることが好ましい。ストライプ状の除去領域110は、前述の図30Cおよび図30Gに示す工程において、エッチングのためのフォトレジストのパターンをストライプ状にすることによって形成することができる。
For example, as shown in FIG. 31, the same kind of interface structure 112 may be selectively formed only on the lower laminated interface 111 in contact with the lower surface of the upper coil 21, or as shown in FIG. 21 may be selectively formed only on the upper laminated interface 111 in contact with the upper surface of 21.
Further, as shown in FIG. 33, the removal regions 110 may be formed in stripes with a space therebetween. It is preferable that the trench 30 is also formed in a stripe shape in accordance with the striped removal region 110. In this case, the line and space (L / S) of the striped removal region 110 is preferably 1 μm / 1 μm to 10 μm / 10 μm. The striped removed region 110 can be formed by forming a photoresist pattern for etching into a stripe shape in the process shown in FIGS. 30C and 30G.

また、図34に示すように、上コイル21を、Cu配線材料35の埋め込みコイルではなく、Al(アルミニウム)膜のパターニングによって形成する場合には、エッチングストッパ29を省略し、絶縁層28をSiOからなる層間絶縁膜30のみで形成することができる。この構成では、絶縁層積層構造27の全ての積層界面に同種界面構造112が形成されるので、前述のトレンチ113を形成してリーク電流の経路を長くすることによって、リーク電流の低減効果をより効果的に得ることができる。 Further, as shown in FIG. 34, when the upper coil 21 is formed by patterning an Al (aluminum) film instead of the embedded coil of the Cu wiring material 35, the etching stopper 29 is omitted and the insulating layer 28 is made of SiO. The interlayer insulating film 30 can be formed of only two . In this configuration, since the same kind of interface structure 112 is formed at all the stacked interfaces of the insulating layer stacked structure 27, the above-described trench 113 is formed to lengthen the path of the leakage current, thereby further reducing the leakage current. Can be obtained effectively.

なお、参考例2の内容から、特許請求の範囲に記載した発明以外にも、以下のような特徴が抽出され得る。
[項1]
順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、
前記絶縁層積層構造の複数の積層界面のうち前記高電圧コイルが接する積層界面には、前記高電圧領域と前記外側領域との間の中間領域において、当該積層界面を介して前記絶縁層が同じ絶縁材料で接触することによって同種界面構造が形成されている、半導体装置。
In addition to the invention described in the claims, the following features can be extracted from the contents of Reference Example 2.
[Claim 1]
An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
Among the plurality of stacked interfaces of the insulating layer stacked structure, the stacked interface where the high-voltage coil is in contact is the same as the insulating layer through the stacked interface in the intermediate region between the high-voltage region and the outer region. A semiconductor device in which a homogeneous interface structure is formed by contact with an insulating material.

この構成によれば、少なくとも中間領域に同種界面構造が形成されているので、高電圧コイルから導電体へ向かってリーク電流が流れても、当該同種界面構造によって低減させることができる。つまり、少なくとも中間領域において互いに異なる絶縁材料同士の接触による異種界面をなくすことによって、リーク電流を低減することができる。これにより、高電圧コイルと導電体との間に大きな電位差が生じても、当該電位差による絶縁破壊を防止することができる。
[項2]
前記高電圧コイルは、一つの前記絶縁層の上面から下面まで貫通するコイル溝に埋め込まれた埋め込みコイルを含み、
前記高電圧コイルに接する前記積層界面は、前記高電圧コイルが埋め込まれた絶縁層と、その上下に配置されていて、それぞれ、前記高電圧コイルの上面および下面に接する絶縁層とで形成された界面を含む、項1に記載の半導体装置。
[項3]
前記同種界面構造では、相対的に下側の絶縁層にトレンチが形成されていて、前記下側の絶縁層の上面に接する上側の絶縁層が前記トレンチに埋め込まれるように形成されている、項1または2に記載の半導体装置。
According to this configuration, since the homogeneous interface structure is formed at least in the intermediate region, even if a leakage current flows from the high voltage coil toward the conductor, it can be reduced by the homogeneous interface structure. That is, the leakage current can be reduced by eliminating the heterogeneous interface caused by the contact between different insulating materials at least in the intermediate region. Thereby, even if a large potential difference occurs between the high voltage coil and the conductor, it is possible to prevent dielectric breakdown due to the potential difference.
[Section 2]
The high voltage coil includes an embedded coil embedded in a coil groove penetrating from the upper surface to the lower surface of one insulating layer,
The laminated interface in contact with the high voltage coil is formed by an insulating layer in which the high voltage coil is embedded, and an insulating layer that is disposed above and below the upper layer and in contact with the upper surface and the lower surface of the high voltage coil, respectively. Item 2. The semiconductor device according to Item 1, comprising an interface.
[Section 3]
In the homogeneous interface structure, a trench is formed in a relatively lower insulating layer, and an upper insulating layer in contact with an upper surface of the lower insulating layer is formed so as to be embedded in the trench. 3. The semiconductor device according to 1 or 2.

この構成によれば、高電圧コイルから外側領域までの界面距離を、トレンチの深さ分、延ばすことができる。これにより、リーク電流の経路を長くできるので、リーク電流を一層低減することができる。
[項4]
前記絶縁層積層構造の各絶縁層は、第1絶縁材料からなる薄膜と、前記薄膜上に形成された第2絶縁材料からなる層間絶縁膜との積層構造からなり、
前記高電圧コイルが接する積層界面に対して上側の絶縁層が、前記中間領域において前記薄膜が選択的に除去された除去領域を有しており、
前記除去領域を介して、前記上側の絶縁層の層間絶縁膜が、前記積層界面に対して下側の絶縁層の層間絶縁膜と接触して前記同種界面構造を形成している、項1または2に記載の半導体装置。
[項5]
前記同種界面構造では、前記下側の絶縁層の前記層間絶縁膜に前記除去領域と同一パターンのトレンチが形成されていて、前記上側の絶縁層の前記層間絶縁膜が、前記除去領域を介して前記トレンチに埋め込まれるように形成されている、項4に記載の半導体装置。
According to this configuration, the interface distance from the high voltage coil to the outer region can be extended by the depth of the trench. As a result, the leakage current path can be lengthened, so that the leakage current can be further reduced.
[Claim 4]
Each insulating layer of the insulating layer laminated structure has a laminated structure of a thin film made of a first insulating material and an interlayer insulating film made of a second insulating material formed on the thin film,
The insulating layer on the upper side of the laminated interface with which the high voltage coil is in contact has a removal region in which the thin film is selectively removed in the intermediate region,
The interlayer insulating film of the upper insulating layer is in contact with the interlayer insulating film of the lower insulating layer with respect to the stack interface through the removal region to form the same kind of interface structure, or 2. The semiconductor device according to 2.
[Section 5]
In the homogeneous interface structure, a trench having the same pattern as the removal region is formed in the interlayer insulating film of the lower insulating layer, and the interlayer insulating film of the upper insulating layer is interposed through the removal region. Item 5. The semiconductor device according to Item 4, which is formed so as to be embedded in the trench.

この構成によれば、高電圧コイルから外側領域までの界面距離を、トレンチの深さ分、延ばすことができる。これにより、リーク電流の経路を長くできるので、リーク電流を一層低減することができる。
[項6]
前記除去領域は、一つの帯状に形成されている、項4または5に記載の半導体装置。
[項7]
前記帯状の除去領域の幅は、50μm〜100μmである、項6に記載の半導体装置。
[項8]
前記除去領域は、互いに間隔を空けてストライプ状に形成されている、項4または5に記載の半導体装置。
According to this configuration, the interface distance from the high voltage coil to the outer region can be extended by the depth of the trench. As a result, the leakage current path can be lengthened, so that the leakage current can be further reduced.
[Claim 6]
Item 6. The semiconductor device according to Item 4 or 5, wherein the removal region is formed in a single band shape.
[Claim 7]
Item 7. The semiconductor device according to Item 6, wherein a width of the strip-shaped removal region is 50 μm to 100 μm.
[Section 8]
Item 6. The semiconductor device according to Item 4 or 5, wherein the removal region is formed in a stripe shape with a space between each other.

特に、項8では、前記同種界面構造において、前記下側の絶縁層の前記層間絶縁膜に前記ストライプ状の除去領域と同一パターンのストライプトレンチが形成されていて、前記上側の絶縁層の前記層間絶縁膜が、前記除去領域を介して前記ストライプトレンチに埋め込まれるように形成されていることが好ましい。これにより、高電圧コイルから外側領域までの界面距離を一層延ばすことができるので、リーク電流をさらに低減することができる。
[項9]
前記ストライプ状の除去領域のラインアンドスペース(L/S)は、1μm/1μm〜10μm/10μmである、項8に記載の半導体装置。
[項10]
前記薄膜がSiN膜からなり、前記層間絶縁膜がSiO膜からなる、項4〜9のいずれか一項に記載の半導体装置。
[項11]
前記導電体は、前記高電圧コイルと同一の前記絶縁層に形成された導体層を含む、項1〜10のいずれか一項に記載の半導体装置。
[項12]
前記高電圧領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された高電圧パッドと、
前記外側領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された低電圧パッドとをさらに含み、
前記高電圧コイルが相対的に前記絶縁層積層構造の表面に近い側に配置された上コイルであり、前記低電圧コイルが前記上コイルの下方に配置された下コイルであり、
前記導電体は、前記低電圧パッドから複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通し、前記下コイルに電気的に接続された低電圧配線を含む、項1〜11のいずれか一項に記載の半導体装置。
Particularly, in item 8, in the homogeneous interface structure, a stripe trench having the same pattern as the stripe-shaped removal region is formed in the interlayer insulating film of the lower insulating layer, and the interlayer of the upper insulating layer is formed. It is preferable that an insulating film is formed so as to be embedded in the stripe trench through the removal region. As a result, the interface distance from the high voltage coil to the outer region can be further increased, so that the leakage current can be further reduced.
[Claim 9]
Item 9. The semiconductor device according to Item 8, wherein a line and space (L / S) of the striped removal region is 1 μm / 1 μm to 10 μm / 10 μm.
[Section 10]
Item 10. The semiconductor device according to any one of Items 4 to 9, wherein the thin film is made of a SiN film, and the interlayer insulating film is made of a SiO 2 film.
[Section 11]
Item 11. The semiconductor device according to any one of Items 1 to 10, wherein the conductor includes a conductor layer formed on the same insulating layer as the high-voltage coil.
[Claim 12]
A high-voltage pad formed on the surface of the insulating layer stacked structure in the high-voltage region;
A low voltage pad formed on the surface of the insulating layer stack structure in the outer region,
The high voltage coil is an upper coil disposed on a side relatively closer to the surface of the insulating layer laminated structure, and the low voltage coil is a lower coil disposed below the upper coil,
Item 12. The electrical conductor according to any one of Items 1 to 11, wherein the conductor includes a low voltage wiring that penetrates the plurality of insulating layers downward from the low voltage pad in a thickness direction and is electrically connected to the lower coil. The semiconductor device described.

この構成によれば、上記の耐圧構造(絶縁破壊防止構造)が形成されているので、下コイルへのコンタクト用の低電圧配線を、絶縁層積層構造を貫通させて形成することができる。これにより、高電圧パッドおよび低電圧パッドの両方を絶縁層積層構造の表面に形成でき、パッドに対するワイヤボンディングを簡単に行うことができる。
[項13]
前記低電圧配線は、前記下コイルの内側のコイルエンドから、前記下コイルよりも下方の前記絶縁層を介して前記外側領域に引き出された引出し配線をさらに含む、項12に記載の半導体装置。
[項14]
前記高電圧パッドは、前記上コイルの中央部の上方に配置されており、
前記上コイルの内側のコイルエンドから前記絶縁層を厚さ方向上方に貫通し、前記高電圧パッドに接続された高電圧配線をさらに含む、項12または13に記載の半導体装置。
[項15]
前記導電体は、前記低電圧配線よりもさらに外側において、前記高電圧領域を取り囲むように複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通して形成されたシールド層を含む、項12〜14のいずれか一項に記載の半導体装置。
[項16]
前記高電圧コイルと前記低電圧コイルとの間の前記絶縁層の厚さL2に比べて、前記高電圧コイルと前記導電体との間の距離L0の方が大きい、項1〜15のいずれか一項に記載の半導体装置。
[項17]
前記厚さL2と前記距離L0の比(距離L0/厚さL2)は、6/1〜40/1である、項16に記載の半導体装置。
[項18]
前記厚さL2は12.0μm〜16.8μmであり、前記距離L0は100μm〜450μmである、項16または17に記載の半導体装置。
[項19]
項1〜18のいずれか一項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置の前記低電圧コイルに電気的に接続された低電圧素子と、
前記半導体装置の前記高電圧コイルに電気的に接続された高電圧素子と、
前記半導体装置、前記低電圧素子および前記高電圧素子を一括して封止する樹脂パッケージとを含む、半導体モジュール。
According to this configuration, since the breakdown voltage structure (dielectric breakdown prevention structure) is formed, a low-voltage wiring for contacting the lower coil can be formed through the insulating layer laminated structure. Accordingly, both the high voltage pad and the low voltage pad can be formed on the surface of the insulating layer laminated structure, and wire bonding to the pad can be easily performed.
[Claim 13]
Item 13. The semiconductor device according to Item 12, wherein the low-voltage wiring further includes a lead-out wire led out from the coil end inside the lower coil to the outer region via the insulating layer below the lower coil.
[Section 14]
The high voltage pad is disposed above a central portion of the upper coil,
Item 14. The semiconductor device according to Item 12 or 13, further comprising a high-voltage wiring that penetrates the insulating layer upward in the thickness direction from a coil end inside the upper coil and is connected to the high-voltage pad.
[Section 15]
The electrical conductor includes a shield layer formed so as to penetrate the plurality of insulating layers downward in the thickness direction so as to surround the high voltage region, further outside the low voltage wiring. The semiconductor device as described in any one.
[Section 16]
Any one of Items 1 to 15, wherein a distance L0 between the high voltage coil and the conductor is larger than a thickness L2 of the insulating layer between the high voltage coil and the low voltage coil. The semiconductor device according to one item.
[Section 17]
Item 18. The semiconductor device according to Item 16, wherein a ratio of the thickness L2 to the distance L0 (distance L0 / thickness L2) is 6/1 to 40/1.
[Section 18]
Item 18. The semiconductor device according to Item 16 or 17, wherein the thickness L2 is 12.0 μm to 16.8 μm, and the distance L0 is 100 μm to 450 μm.
[Section 19]
The semiconductor device according to any one of Items 1 to 18,
A low voltage element electrically connected to the low voltage coil of the semiconductor device;
A high voltage element electrically connected to the high voltage coil of the semiconductor device;
A semiconductor module comprising: the semiconductor device; a resin package that collectively seals the low-voltage element and the high-voltage element.

この構成によれば、項1〜18のいずれか一項に記載の半導体装置が備えられているので、絶縁破壊が生じ難い信頼性の高いトランスモジュールを実現することができる。
以上のように、この発明の実施形態、参考例1および参考例2は、絶縁層の表面に沿う方向(横方向)に間隔を空けて配置された高電圧領域と低電圧領域との間における絶縁破壊を防止することを課題としている点で共通している。これらの形態は、それぞれ、高電圧領域と低電圧領域との間に破壊防止のための構造A〜Cを設けることによって、当該課題を解決する。
According to this configuration, since the semiconductor device according to any one of Items 1 to 18 is provided, a highly reliable transformer module that hardly causes dielectric breakdown can be realized.
As described above, the embodiment of the present invention, Reference Example 1 and Reference Example 2 are provided between the high voltage region and the low voltage region that are spaced apart in the direction along the surface of the insulating layer (lateral direction). This is common in that it is an issue to prevent dielectric breakdown. These forms each solve the problem by providing structures A to C for preventing breakdown between the high voltage region and the low voltage region.

参考例1は、構造A:電気的にフローティングされた金属部材からなる電界シールド部(好ましくは、電界シールド部は、横方向に間隔を置いて対向する複数の電極板からなるキャパシタである)の一例として、キャパシタ80を開示する。本発明の実施形態は、構造B:高電圧領域に接するように設けられ、内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜の一例として、SiOに比べてSiの比率が大きいSiO(0<x<2)膜、圧縮応力を有するSiN膜からなる絶縁層28を開示する。参考例2は、構造C:同じ絶縁材料からなる絶縁層が接触することで形成された同種界面構造の一例として、SiO/SiOからなる同種界面構造112を開示する。 Reference Example 1 shows a structure A: an electric field shield part made of an electrically floating metal member (preferably, the electric field shield part is a capacitor made up of a plurality of electrode plates facing each other at intervals in the lateral direction). As an example, a capacitor 80 is disclosed. Embodiments of the present invention, the structure B: provided in contact with the high voltage region, as an example of the compressive stress film having a compressive stress as the internal stress, SiO x (0 ratio of Si is larger than the SiO 2 <x <2) Disclose the insulating layer 28 made of a SiN film having a compressive stress. Reference Example 2 discloses structure C: homogeneous interface structure 112 made of SiO 2 / SiO 2 as an example of homogeneous interface structure formed by contacting insulating layers made of the same insulating material.

これらの構造A〜Cは、それぞれ単独で採用してもよいが、互いに組み合わせることによって、より一層の高耐圧化を図ることもできる。たとえば、高電圧領域と低電圧領域との間に構造A〜C全てが設けられていてもよいし、構造A,Bの組み合わせ、構造A,Cの組み合わせ、構造A,Cの組み合わせが設けられていてもよい。構造A,Bの組み合わせの一例としては、図6において、上コイル21が埋め込まれた絶縁層28およびその一層上の絶縁層28に関して選択的に、圧縮応力を有するエッチングストッパ膜29(圧縮応力膜)を採用すればよい。また、構造A,Cの組み合わせの一例としては、図6において、キャパシタ80と高電圧領域36との間、または外側低電圧領域47とキャパシタ80との間に、同種界面構造112を設ければよい。   These structures A to C may be employed alone, but can be further increased in pressure resistance by being combined with each other. For example, all of the structures A to C may be provided between the high voltage region and the low voltage region, or a combination of the structures A and B, a combination of the structures A and C, and a combination of the structures A and C are provided. It may be. As an example of the combination of the structures A and B, in FIG. 6, an etching stopper film 29 (compressive stress film) having compressive stress selectively with respect to the insulating layer 28 in which the upper coil 21 is embedded and the insulating layer 28 on the upper layer. ). As an example of the combination of the structures A and C, in FIG. 6, the same kind of interface structure 112 is provided between the capacitor 80 and the high voltage region 36 or between the outer low voltage region 47 and the capacitor 80. Good.

また、前述の各図の開示から把握される構成要素は、異なる図との間でも互いに組み合わせることができる。   Moreover, the components grasped | ascertained from the indication of each above-mentioned figure can be mutually combined also in a different figure.

1 半導体モジュール
2 樹脂パッケージ
5 コントローラチップ
6 トランスチップ
7 ドライバチップ
13 低電圧パッド
14 高電圧パッド
20 下コイル
21 上コイル
22 内側コイルエンド
23 内側コイルエンド
24 低電圧配線
25 高電圧配線
26 半導体基板
27 絶縁層積層構造
28 絶縁層
29 エッチングストッパ膜
30 層間絶縁膜
31 内方領域
32 内方領域
33 コイル溝
35 Cu配線材料
36 高電圧領域
37 内側コイルエンド配線
46 低電圧領域
47 外側低電圧領域
48 中間領域
49 内側コイルエンド配線
51 貫通配線
52 引き出し配線
69 シールド層
80 キャパシタ
87 電極板
110 除去領域
111 積層界面
112 同種界面構造
113 トレンチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor module 2 Resin package 5 Controller chip 6 Transformer chip 7 Driver chip 13 Low voltage pad 14 High voltage pad 20 Lower coil 21 Upper coil 22 Inner coil end 23 Inner coil end 24 Low voltage wiring 25 High voltage wiring 26 Semiconductor substrate 27 Insulation Layer laminated structure 28 Insulating layer 29 Etching stopper film 30 Interlayer insulating film 31 Inner region 32 Inner region 33 Coil groove 35 Cu wiring material 36 High voltage region 37 Inner coil end wiring 46 Low voltage region 47 Outer low voltage region 48 Intermediate region 49 Inner coil end wiring 51 Through wiring 52 Lead-out wiring 69 Shield layer 80 Capacitor 87 Electrode plate 110 Removal region 111 Laminated interface 112 Similar interface structure 113 Trench

Claims (29)

順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含み、
前記圧縮応力膜は、SiO に比べてSiの比率が大きいSiO (0<x<2)膜を含む、半導体装置。
An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
The insulating layer in contact with the high voltage coil, viewed including the compressive stress film having a compressive stress as the internal stress in the contact portion between the high-voltage coil,
The compressive stress film, SiO x ratio of Si is larger than the SiO 2 (0 <x <2 ) film including a semiconductor device.
前記高電圧コイルは、一つの前記絶縁層の上面から下面まで貫通するコイル溝に埋め込まれた埋め込みコイルを含み、
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルが埋め込まれた絶縁層と、その上下に配置されていて、それぞれ、前記高電圧コイルの上面および下面に接する絶縁層とを含む、請求項1に記載の半導体装置。
The high voltage coil includes an embedded coil embedded in a coil groove penetrating from the upper surface to the lower surface of one insulating layer,
The insulating layer in contact with the high voltage coil includes an insulating layer in which the high voltage coil is embedded, and insulating layers that are disposed above and below the insulating layer and in contact with the upper surface and the lower surface of the high voltage coil, respectively. Item 14. The semiconductor device according to Item 1.
前記圧縮応力膜は、内部応力として400MPa〜800MPaの圧縮応力を有している、請求項1または2に記載の半導体装置。 The compressive stress film has a compressive stress of 400MPa~800MPa as internal stress, the semiconductor device according to claim 1 or 2. 各前記絶縁層は、薄膜と、前記薄膜上に形成されたSiOからなる層間絶縁膜との積層構造からなり、
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層の前記薄膜が、選択的に前記圧縮応力膜で形成されており、
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層を除く他の前記絶縁層の前記薄膜は、内部応力として引張応力を有する引張応力膜で形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置。
Each of the insulating layers has a laminated structure of a thin film and an interlayer insulating film made of SiO 2 formed on the thin film,
The thin film of the insulating layer in contact with the high voltage coil is selectively formed of the compressive stress film;
The thin film of the other of the insulating layer except for the insulating layer in contact with the high voltage coil is formed by the tensile stress film having a tensile stress as the internal stress, according to any one of claims 1 to 3 Semiconductor device.
順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、  An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、  A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、  A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含み、  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress at a contact portion with the high voltage coil,
前記圧縮応力膜は、圧縮応力SiN膜を含む、半導体装置。The compressive stress film is a semiconductor device including a compressive stress SiN film.
前記高電圧コイルは、一つの前記絶縁層の上面から下面まで貫通するコイル溝に埋め込まれた埋め込みコイルを含み、  The high voltage coil includes an embedded coil embedded in a coil groove penetrating from the upper surface to the lower surface of one insulating layer,
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルが埋め込まれた絶縁層と、その上下に配置されていて、それぞれ、前記高電圧コイルの上面および下面に接する絶縁層とを含む、請求項5に記載の半導体装置。  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes an insulating layer in which the high voltage coil is embedded, and insulating layers that are disposed above and below the insulating layer and in contact with the upper surface and the lower surface of the high voltage coil, respectively. Item 6. The semiconductor device according to Item 5.
前記圧縮応力膜は、内部応力として400MPa〜800MPaの圧縮応力を有している、請求項5または6に記載の半導体装置。  The semiconductor device according to claim 5, wherein the compressive stress film has a compressive stress of 400 MPa to 800 MPa as an internal stress. 各前記絶縁層は、薄膜と、前記薄膜上に形成されたSiO  Each of the insulating layers includes a thin film and SiO formed on the thin film. 2 からなる層間絶縁膜との積層構造からなり、It consists of a laminated structure with an interlayer insulating film consisting of
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層の前記薄膜が、選択的に前記圧縮応力膜で形成されており、  The thin film of the insulating layer in contact with the high voltage coil is selectively formed of the compressive stress film;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層を除く他の前記絶縁層の前記薄膜は、内部応力として引張応力を有する引張応力膜で形成されている、請求項5〜7のいずれか一項に記載の半導体装置。  The thin film of the said other insulating layer except the said insulating layer which contact | connects the said high voltage coil is formed with the tensile stress film | membrane which has a tensile stress as an internal stress, It is any one of Claims 5-7. Semiconductor device.
順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、  An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、  A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、  A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含み、  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress at a contact portion with the high voltage coil,
前記圧縮応力膜は、内部応力として400MPa〜800MPaの圧縮応力を有している、半導体装置。  The compressive stress film is a semiconductor device having a compressive stress of 400 MPa to 800 MPa as an internal stress.
前記高電圧コイルは、一つの前記絶縁層の上面から下面まで貫通するコイル溝に埋め込まれた埋め込みコイルを含み、  The high voltage coil includes an embedded coil embedded in a coil groove penetrating from the upper surface to the lower surface of one insulating layer,
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルが埋め込まれた絶縁層と、その上下に配置されていて、それぞれ、前記高電圧コイルの上面および下面に接する絶縁層とを含む、請求項9に記載の半導体装置。  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes an insulating layer in which the high voltage coil is embedded, and insulating layers that are disposed above and below the insulating layer and in contact with the upper surface and the lower surface of the high voltage coil, respectively. Item 10. The semiconductor device according to Item 9.
各前記絶縁層は、薄膜と、前記薄膜上に形成されたSiO  Each of the insulating layers includes a thin film and SiO formed on the thin film. 2 からなる層間絶縁膜との積層構造からなり、It consists of a laminated structure with an interlayer insulating film consisting of
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層の前記薄膜が、選択的に前記圧縮応力膜で形成されており、  The thin film of the insulating layer in contact with the high voltage coil is selectively formed of the compressive stress film;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層を除く他の前記絶縁層の前記薄膜は、内部応力として引張応力を有する引張応力膜で形成されている、請求項9または10に記載の半導体装置。  11. The semiconductor device according to claim 9, wherein the thin film of the insulating layer other than the insulating layer in contact with the high voltage coil is formed of a tensile stress film having a tensile stress as an internal stress.
順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、  An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、  A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、  A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含み、  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress at a contact portion with the high voltage coil,
各前記絶縁層は、薄膜と、前記薄膜上に形成されたSiO  Each of the insulating layers includes a thin film and SiO formed on the thin film. 2 からなる層間絶縁膜との積層構造からなり、It consists of a laminated structure with an interlayer insulating film consisting of
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層の前記薄膜が、選択的に前記圧縮応力膜で形成されており、  The thin film of the insulating layer in contact with the high voltage coil is selectively formed of the compressive stress film;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層を除く他の前記絶縁層の前記薄膜は、内部応力として引張応力を有する引張応力膜で形成されている、半導体装置。  The semiconductor device, wherein the thin film of the insulating layer other than the insulating layer in contact with the high voltage coil is formed of a tensile stress film having a tensile stress as an internal stress.
前記高電圧コイルは、一つの前記絶縁層の上面から下面まで貫通するコイル溝に埋め込まれた埋め込みコイルを含み、  The high voltage coil includes an embedded coil embedded in a coil groove penetrating from the upper surface to the lower surface of one insulating layer,
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルが埋め込まれた絶縁層と、その上下に配置されていて、それぞれ、前記高電圧コイルの上面および下面に接する絶縁層とを含む、請求項12に記載の半導体装置。  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes an insulating layer in which the high voltage coil is embedded, and insulating layers that are disposed above and below the insulating layer and in contact with the upper surface and the lower surface of the high voltage coil, respectively. Item 13. A semiconductor device according to Item 12.
前記導電体は、前記高電圧コイルと同一の前記絶縁層に形成された導体層を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の半導体装置。 The conductor comprises said high voltage conductor layer formed on the same said insulating layer and the coil, the semiconductor device according to any one of claims 1 to 13. 前記高電圧領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された高電圧パッドと、
前記外側領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された低電圧パッドとをさらに含み、
前記高電圧コイルが相対的に前記絶縁層積層構造の表面に近い側に配置された上コイルであり、前記低電圧コイルが前記上コイルの下方に配置された下コイルであり、
前記導電体は、前記低電圧パッドから複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通し、前記下コイルに電気的に接続された低電圧配線を含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の半導体装置。
A high-voltage pad formed on the surface of the insulating layer stacked structure in the high-voltage region;
A low voltage pad formed on the surface of the insulating layer stack structure in the outer region,
The high voltage coil is an upper coil disposed on a side relatively closer to the surface of the insulating layer laminated structure, and the low voltage coil is a lower coil disposed below the upper coil,
The conductor, the passing from the low voltage pad a plurality of the insulating layer in the thickness direction downwards, including low voltage wiring electrically connected to the lower coil, any one of claims 1 to 14 A semiconductor device according to 1.
前記低電圧配線は、前記下コイルの内側のコイルエンドから、前記下コイルよりも下方の前記絶縁層を介して前記外側領域に引き出された引き出し配線を含む、請求項15に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 15 , wherein the low-voltage wiring includes a lead-out wiring led out from a coil end inside the lower coil to the outer region via the insulating layer below the lower coil. 前記高電圧パッドは、前記上コイルの中央部の上方に配置されており、
前記上コイルの内側のコイルエンドから前記絶縁層を厚さ方向上方に貫通し、前記高電圧パッドに接続された高電圧配線をさらに含む、請求項15または16に記載の半導体装置。
The high voltage pad is disposed above a central portion of the upper coil,
17. The semiconductor device according to claim 15 , further comprising a high-voltage wiring that penetrates the insulating layer upward in the thickness direction from a coil end inside the upper coil and is connected to the high-voltage pad.
前記導電体は、前記低電圧配線よりもさらに外側において、前記高電圧領域を取り囲むように複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通して形成されたシールド層を含む、請求項15〜17のいずれか一項に記載の半導体装置。 The conductor, the at further outside than the low voltage lines, comprising a shield layer formed through a plurality of the insulating layer in the thickness direction downwards so as to surround the high-voltage region, claim 15 to 17 The semiconductor device according to any one of the above. 順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、  An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、  A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、  A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含み、  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress at a contact portion with the high voltage coil,
前記高電圧領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された高電圧パッドと、  A high-voltage pad formed on the surface of the insulating layer stacked structure in the high-voltage region;
前記外側領域において前記絶縁層積層構造の表面に形成された低電圧パッドとをさらに含み、  A low voltage pad formed on the surface of the insulating layer stack structure in the outer region,
前記高電圧コイルが相対的に前記絶縁層積層構造の表面に近い側に配置された上コイルであり、前記低電圧コイルが前記上コイルの下方に配置された下コイルであり、  The high voltage coil is an upper coil disposed on a side relatively closer to the surface of the insulating layer laminated structure, and the low voltage coil is a lower coil disposed below the upper coil,
前記導電体は、前記低電圧パッドから複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通し、前記下コイルに電気的に接続された低電圧配線を含む、半導体装置。  The semiconductor device includes a low voltage wiring that penetrates the plurality of insulating layers downward in the thickness direction from the low voltage pad and is electrically connected to the lower coil.
前記低電圧配線は、前記下コイルの内側のコイルエンドから、前記下コイルよりも下方の前記絶縁層を介して前記外側領域に引き出された引き出し配線を含む、請求項19に記載の半導体装置。  The semiconductor device according to claim 19, wherein the low-voltage wiring includes a lead-out wiring led out from a coil end inside the lower coil to the outer region via the insulating layer below the lower coil. 前記高電圧パッドは、前記上コイルの中央部の上方に配置されており、  The high voltage pad is disposed above a central portion of the upper coil,
前記上コイルの内側のコイルエンドから前記絶縁層を厚さ方向上方に貫通し、前記高電圧パッドに接続された高電圧配線をさらに含む、請求項19または20に記載の半導体装置。  21. The semiconductor device according to claim 19, further comprising a high-voltage wiring that penetrates the insulating layer upward in the thickness direction from a coil end inside the upper coil and is connected to the high-voltage pad.
前記導電体は、前記低電圧配線よりもさらに外側において、前記高電圧領域を取り囲むように複数の前記絶縁層を厚さ方向下方に貫通して形成されたシールド層を含む、請求項19〜21のいずれか一項に記載の半導体装置。  The conductor includes a shield layer formed so as to penetrate the plurality of insulating layers downward in the thickness direction so as to surround the high voltage region on the outer side of the low voltage wiring. The semiconductor device according to any one of the above. 前記高電圧コイルと前記低電圧コイルとの間の前記絶縁層の厚さL2に比べて、前記高電圧コイルと前記導電体との間の距離L0の方が大きい、請求項1〜22のいずれか一項に記載の半導体装置。 Wherein relative to the thickness L2 of the insulating layer between the low voltage coil and the high voltage coil, the larger the distance L0 between the conductor and the high voltage coil, any claim 1 to 22 The semiconductor device according to claim 1. 前記厚さL2と前記距離L0の比(距離L0/厚さL2)は、6/1〜40/1である、請求項23に記載の半導体装置。 24. The semiconductor device according to claim 23 , wherein a ratio of the thickness L2 to the distance L0 (distance L0 / thickness L2) is 6/1 to 40/1. 前記厚さL2は12.0μm〜16.8μmであり、前記距離L0は100μm〜450μmである、請求項23または24に記載の半導体装置。 25. The semiconductor device according to claim 23 , wherein the thickness L2 is 12.0 μm to 16.8 μm, and the distance L0 is 100 μm to 450 μm. 順に積層された複数の絶縁層からなる絶縁層積層構造と、  An insulating layer laminated structure composed of a plurality of insulating layers laminated in order;
前記絶縁層積層構造において互いに異なる前記絶縁層に形成され、一層以上の前記絶縁層を挟んで互いに対向する高電圧コイルおよび低電圧コイルと、  A high-voltage coil and a low-voltage coil that are formed in the insulating layers different from each other in the insulating layer stacked structure and face each other with one or more insulating layers interposed therebetween;
前記高電圧コイルが配置された高電圧領域の側方の外側領域に形成され、前記高電圧コイルよりも低い電位に電気的に接続される導電体とを含み、  A conductor formed on a lateral outer region of the high voltage region where the high voltage coil is disposed, and electrically connected to a lower potential than the high voltage coil;
前記高電圧コイルに接する前記絶縁層は、前記高電圧コイルとの接触部分に内部応力として圧縮応力を有する圧縮応力膜を含み、  The insulating layer in contact with the high voltage coil includes a compressive stress film having a compressive stress as an internal stress at a contact portion with the high voltage coil,
前記高電圧コイルと前記低電圧コイルとの間の前記絶縁層の厚さL2に比べて、前記高電圧コイルと前記導電体との間の距離L0の方が大きい、半導体装置。  The semiconductor device, wherein a distance L0 between the high voltage coil and the conductor is larger than a thickness L2 of the insulating layer between the high voltage coil and the low voltage coil.
前記厚さL2と前記距離L0の比(距離L0/厚さL2)は、6/1〜40/1である、請求項26に記載の半導体装置。  27. The semiconductor device according to claim 26, wherein a ratio of the thickness L2 to the distance L0 (distance L0 / thickness L2) is 6/1 to 40/1. 前記厚さL2は12.0μm〜16.8μmであり、前記距離L0は100μm〜450μmである、請求項26または27に記載の半導体装置。  28. The semiconductor device according to claim 26, wherein the thickness L2 is 12.0 μm to 16.8 μm, and the distance L0 is 100 μm to 450 μm. 請求項1〜28のいずれか一項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置の前記低電圧コイルに電気的に接続された低電圧素子と、
前記半導体装置の前記高電圧コイルに電気的に接続された高電圧素子と、
前記半導体装置、前記低電圧素子および前記高電圧素子を一括して封止する樹脂パッケージとを含む、半導体モジュール。
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 28 ;
A low voltage element electrically connected to the low voltage coil of the semiconductor device;
A high voltage element electrically connected to the high voltage coil of the semiconductor device;
A semiconductor module comprising: the semiconductor device; a resin package that collectively seals the low-voltage element and the high-voltage element.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6395304B2 (en) 2013-11-13 2018-09-26 ローム株式会社 Semiconductor device and semiconductor module
JP6591637B2 (en) * 2013-11-13 2019-10-16 ローム株式会社 Semiconductor device and semiconductor module
WO2023282040A1 (en) * 2021-07-06 2023-01-12 ローム株式会社 Semiconductor device
WO2023095659A1 (en) * 2021-11-29 2023-06-01 ローム株式会社 Semiconductor device
WO2023176662A1 (en) * 2022-03-17 2023-09-21 ローム株式会社 Insulating chip and signal transmission device

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001250722A (en) 2000-03-07 2001-09-14 Tdk Corp High-frequency coil
DE102004014752B4 (en) * 2004-03-25 2008-11-20 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with coreless converter and half-bridge
US7470927B2 (en) * 2005-05-18 2008-12-30 Megica Corporation Semiconductor chip with coil element over passivation layer
US9105391B2 (en) * 2006-08-28 2015-08-11 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. High voltage hold-off coil transducer
JP5332200B2 (en) * 2007-03-22 2013-11-06 富士通セミコンダクター株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2009076483A (en) * 2007-09-18 2009-04-09 Fuji Electric Device Technology Co Ltd Manufacturing method of microtransformer
JP2009302268A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Toyota Central R&D Labs Inc Semiconductor device with transformer element formed therein and manufacturing method therefor
JP5078823B2 (en) * 2008-09-26 2012-11-21 ローム株式会社 Semiconductor device
JP2010123898A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Toyota Motor Corp Semiconductor device
US8618630B2 (en) * 2009-03-31 2013-12-31 Nec Corporation Semiconductor device
WO2010137090A1 (en) * 2009-05-28 2010-12-02 パナソニック株式会社 Semiconductor device
CN102845037B (en) 2009-11-05 2016-03-16 罗姆股份有限公司 The method and apparatus of signal circuit device, semiconductor device, inspection semiconductor device, Signal transmissions device and use the motor driver of Signal transmissions device
CN102771199B (en) * 2010-07-16 2015-02-04 株式会社村田制作所 Substrate with embedded coil
JP5711572B2 (en) * 2011-03-02 2015-05-07 日東電工株式会社 Circuit board for isolator, isolator and manufacturing method thereof
JP5926003B2 (en) * 2011-06-10 2016-05-25 ローム株式会社 Signal transmission device and motor driving device using the same
US9048019B2 (en) * 2011-09-27 2015-06-02 Infineon Technologies Ag Semiconductor structure including guard ring
US8665054B2 (en) * 2012-04-20 2014-03-04 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component with coreless transformer
JP5891100B2 (en) * 2012-04-26 2016-03-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and data transmission method
JP5964183B2 (en) * 2012-09-05 2016-08-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
US9929038B2 (en) * 2013-03-07 2018-03-27 Analog Devices Global Insulating structure, a method of forming an insulating structure, and a chip scale isolator including such an insulating structure
JP6591637B2 (en) * 2013-11-13 2019-10-16 ローム株式会社 Semiconductor device and semiconductor module
JP6395304B2 (en) * 2013-11-13 2018-09-26 ローム株式会社 Semiconductor device and semiconductor module

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