JP7099341B2 - Semiconductor equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
高速動作するICにおいては、回路内を伝搬する信号の波長と、IC中に設けられたコンデンサの一辺の大きさとが同程度となる場合がある。この場合には、コンデンサの一辺に対応する信号波長において共振現象が生じてしまい、回路動作が不安定になるおそれがある。特許文献1に記載された半導体装置では、MIM(Metal-Insulator-Metal)キャパシタにおいて対向する辺同士が平行部分を有さない形状とすることにより、共振周波数を連続的に変化させ、特定の周波数で共振現象が生じることを抑制している。 In an IC that operates at high speed, the wavelength of the signal propagating in the circuit may be about the same as the size of one side of the capacitor provided in the IC. In this case, a resonance phenomenon occurs at the signal wavelength corresponding to one side of the capacitor, and the circuit operation may become unstable. In the semiconductor device described in Patent Document 1, the resonance frequency is continuously changed by forming the shape in which the opposite sides of the MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor do not have parallel portions, and a specific frequency is specified. It suppresses the occurrence of resonance phenomenon.
ここで、小型化に適したパッケージ形式であるWLCSP(Wafer levelChip Size Package)を採用したモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC:monolithicmicrowave integrated circuit)においては、MIMキャパシタを構成する電極部に連続するパッドの幅が例えば100μm程度と大きいのに対して、電極部に連続する配線の幅が10μm程度と小さい。このように互いの幅が大きく異なる(すなわち、インピーダンスが大きく異なる)パッドと配線とを接続した場合には、幅の差に起因した信号の反射が生じ、上述した特許文献1の構成によっても、回路動作が不安定になるおそれがある。例えば、MIMキャパシタの電極部をテーパ状に形成し、パッドに連続する側から配線に連続する側に向かって徐々にその幅が小さくなるように形成することによって、上述した信号の反射を低減することができる。しかしながら、MIMキャパシタの電極部がテーパ状に形成された構成においては、MIMキャパシタの電極部が矩形である場合と比較して対向面積が減少し、MIMキャパシタの容量値が低減してしまい、結果として、損失及び帯域が悪化してしまう。 Here, in a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) that adopts WLCSP (Wafer levelChip Size Package), which is a package format suitable for miniaturization, the width of the pad continuous with the electrode portion constituting the MIM capacitor. For example, the width of the wiring continuous to the electrode portion is as small as about 10 μm, while it is as large as about 100 μm. When a pad and wiring having greatly different widths (that is, greatly different impedances) are connected in this way, signal reflection occurs due to the difference in width, and the configuration of Patent Document 1 described above also causes Circuit operation may become unstable. For example, the reflection of the above-mentioned signal is reduced by forming the electrode portion of the MIM capacitor in a tapered shape so that the width gradually decreases from the side continuous with the pad to the side continuous with the wiring. be able to. However, in the configuration in which the electrode portion of the MIM capacitor is formed in a tapered shape, the facing area is reduced as compared with the case where the electrode portion of the MIM capacitor is rectangular, and the capacitance value of the MIM capacitor is reduced, resulting in a decrease. As a result, the loss and bandwidth will deteriorate.
そこで、本発明の一態様は、小型化、低損失、及び広帯域を実現するMMICを提供することを目的とする。 Therefore, one aspect of the present invention is to provide an MMIC that realizes miniaturization, low loss, and a wide band.
本発明の一態様に係る半導体装置は、基板側から順に第1配線層、第2配線層、及び第3配線層を備えた半導体装置であって、第1配線層は、第1電極部を有し、第2配線層は、互いに電気的に独立した第2電極部及びランド部を有し、該第2電極部は、半導体装置の配線構造に連続しており、第3配線層は、第3電極部及び該第3電極部に連続するパッド部を有し、第2電極部及び第1電極部と、第2配線層及び第1配線層間に介在する第1層間膜とによって、第1MIMキャパシタが形成され、第2電極部及び第3電極部と、第2配線層及び第3配線層間に介在する第2層間膜とによって、第1MIMキャパシタと重なる第2MIMキャパシタが形成され、第1MIMキャパシタ及び第2MIMキャパシタは、平面視すると、パッド部側の辺を下底部、配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されており、第3電極部は、下底部において第1電極部に接続される第1ビアを有する。 The semiconductor device according to one aspect of the present invention is a semiconductor device provided with a first wiring layer, a second wiring layer, and a third wiring layer in order from the substrate side, and the first wiring layer has a first electrode portion. The second wiring layer has a second electrode portion and a land portion that are electrically independent of each other, the second electrode portion is continuous with the wiring structure of the semiconductor device, and the third wiring layer has. It has a third electrode portion and a pad portion continuous with the third electrode portion, and is formed by a second electrode portion and a first electrode portion, and a first interlayer film interposed between the second wiring layer and the first wiring layer. A 1 MIM capacitor is formed, and a second MIM capacitor overlapping with the first MIM capacitor is formed by the second electrode portion and the third electrode portion and the second interlayer film interposed between the second wiring layer and the third wiring layer, and the first MIM is formed. When viewed in plan view, the capacitor and the second MIM capacitor are formed in a trapezoidal shape with the side on the pad portion side as the lower bottom portion and the side on the wiring structure side as the upper bottom portion, and the third electrode portion is the first electrode on the lower bottom portion. It has a first via connected to the portion.
本発明の他の態様に係る半導体装置は、基板側から順に第1配線層、第2配線層、及び第3配線層を備えた半導体装置であって、第1配線層は、第1電極部及び該第1電極部から独立し半導体装置の配線構造に連続する配線部を有し、第2配線層は、互いに電気的に独立した第2電極部及びランド部を有し、第3配線層は、第3電極部及び該第3電極部に連続するパッド部を有し、第2電極部及び第1電極部と、第2配線層及び第1配線層間に介在する第1層間膜とによって、第1MIMキャパシタが形成され、第2電極部及び第3電極部と、第2配線層及び第3配線層間に介在する第2層間膜とによって、第1MIMキャパシタと重なる第2MIMキャパシタが形成され、第1MIMキャパシタ及び第2MIMキャパシタは、平面視すると、パッド部側の辺を下底部、配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されており、第3電極部は、下底部において第1電極部に接続される第1ビアを有する。 The semiconductor device according to another aspect of the present invention is a semiconductor device provided with a first wiring layer, a second wiring layer, and a third wiring layer in order from the substrate side, and the first wiring layer is a first electrode portion. And has a wiring portion independent of the first electrode portion and continuous with the wiring structure of the semiconductor device, and the second wiring layer has a second electrode portion and a land portion electrically independent of each other, and is a third wiring layer. Has a third electrode portion and a pad portion continuous with the third electrode portion, and is formed by a second electrode portion and a first electrode portion, and a first interlayer film interposed between the second wiring layer and the first wiring layer. , A first MIM capacitor is formed, and a second MIM capacitor overlapping with the first MIM capacitor is formed by the second electrode portion and the third electrode portion and the second interlayer film interposed between the second wiring layer and the third wiring layer. When viewed in plan view, the first MIM capacitor and the second MIM capacitor are formed in a trapezoidal shape with the side on the pad portion side as the lower bottom portion and the side on the wiring structure side as the upper bottom portion, and the third electrode portion is formed in the lower bottom portion. It has a first via connected to one electrode portion.
上記によれば、小型化、低損失、及び広帯域を実現するMMICを提供することができる。 According to the above, it is possible to provide an MMIC that realizes miniaturization, low loss, and a wide band.
本発明の実施形態に係るモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC:monolithicmicrowave integrated circuit)の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本発明は以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意図及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 A specific example of a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description, the same code will be used for the same element or the element having the same function, and duplicate description will be omitted. The present invention is not limited to the following examples, but is shown by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the scope and intent equivalent to the scope of claims.
図1は、本実施形態に係るMMIC1(半導体装置)を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のb-b線に沿った断面図、(c)は(a)のc-c線に沿った断面図、(d)は(a)のd-d線に沿った断面図である。MMIC1は、マイクロ波集積回路の一種であり、マイクロ波回路(マイクロ波帯のミキサ、増幅、スイッチング等の機能)を微細加工技術により単一の半導体基板上に形成した集積回路である。また、MMIC1は、例えば小型化に適したパッケージ形式であるWLCSP(Wafer level Chip Size Package)により形成されている。WLCSPとは、半導体素子を形成するウェハを切り出す前に端子の形成や配線等を行うパッケージ形式である。 1A and 1B are views showing MMIC1 (semiconductor device) according to the present embodiment, FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a sectional view taken along line bb of FIG. A is a cross-sectional view taken along the line cc, and (d) is a cross-sectional view taken along the line dd of (a). MMIC1 is a kind of microwave integrated circuit, which is an integrated circuit in which a microwave circuit (functions such as microwave band mixer, amplification, switching, etc.) is formed on a single semiconductor substrate by microfabrication technology. Further, the MMIC 1 is formed of, for example, a WLCSP (Wafer level Chip Size Package), which is a package format suitable for miniaturization. WLCSP is a package type in which terminals are formed, wiring, and the like are performed before cutting out a wafer on which a semiconductor element is formed.
図1(a)~(d)に示されるMMIC1は、基板(不図示)側から順に、第1配線層11、絶縁体層21(第1層間膜。図1(c)参照)、第2配線層12、絶縁体層22(第2層間膜。図1(c)参照)、及び第3配線層13が積層された構造(3層構造)を有している。なお、基板が絶縁基板である場合には基板上に直接第1配線層11を形成してもよい。
In the MMIC 1 shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d), the
第1配線層11は、例えば、金からなる厚さ1μmの金属層である。第2配線層12は、例えば、金からなる厚さ1μmの金属層である。第3配線層13は、例えば、金からなる厚さ1μmの金属層である。各配線層の形成には、周知の蒸着法及びその後のリフトオフ方法、あるいは、スパッタ法による金層形成の後のイオンミリング法等の方法を用いることができる。絶縁体層21,22としては、例えばポリイミド等を用いることができる。絶縁体層21,22は、それぞれ、金属層よりも厚い膜厚、例えば、厚さ2μmで形成される。絶縁体層21,22の形成には、プラズマCVD法、スピンコーティング法等の方法を用いることができる。
The
図2は、図1に示すMMIC1における各配線層の電極構造を模式的に示す図である。図2では、第1配線層11に係る構成を二点鎖線で示し、第2配線層12に係る構成を破線で示し、第3配線層13に係る構成を実線で示している。図2に示されるように、第3配線層13は、第3電極部13aと、該第3電極部13aに連続するパッド部13bとを有している。パッド部13bは、平面視略矩形であり、幅方向(パッド部13b及び第3電極部13aが連続する方向と交差する方向)の長さが例えば100μm~200μm程度とされる。パッド部13b上には、半田ボール13xが設けられており、該半田ボール13xによって、パッド部13bと外部の構成(プリント配線基板等)とが接続される。第3電極部13aは、パッド部13bに連続しており、平面視台形状の電極部である。より詳細には、第3電極部13aは、平面視すると、パッド部13bに連続する辺を下底部13v、パッド部13bから離間した辺を上底部13wとする台形状に形成されている。下底部13vは、上底部13wよりも長い。これにより、第3電極部13aは、平面視すると、下底部13vから上底部13wに向かってテーパ状に形成されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an electrode structure of each wiring layer in MMIC1 shown in FIG. In FIG. 2, the configuration related to the
第1配線層11は、第1電極部11aと、配線部11bとを有している。第1電極部11aは、平面視台形状に形成された電極部であり、平面視すると、第3配線層13の第3電極部13aと同一形状であり、第3電極部13aと形成領域が概ね重複している。すなわち、第1電極部11aは、平面視すると、パッド部13b側の辺を下底部11v、パッド部13bから離間した辺を上底部11wとする台形状に形成されている。そして、第1電極部11aでは、下底部11vが上底部11wよりも長く、平面視すると、下底部11vから上底部11wに向かってテーパ状に形成されている。配線部11bは、第1電極部11aから独立して(離間して)設けられており、MMIC1における配線構造(例えば50Ωの配線構造)に連続している。配線部11bは、幅方向(配線部11bの長手方向と交差する方向)の長さが配線構造と同程度であり、例えば10μm程度とされる。
The
第2配線層12は、第2電極部12aと、複数のランド部12b,12b,12c,12cとを有している。複数のランド部12b,12b,12c,12cは、互いに独立して設けられており、第2電極部12aからも独立して設けられている。ランド部12b,12b(第1ランド部)は、平面視すると、第3電極部13aの下底部11v側の幅方向両端部に設けられている。ランド部12c,12c(第2ランド部)は、平面視すると、第3電極部13aの上底部11w側の幅方向両端部に設けられている。第2電極部12aは、平面視略台形状に形成された第1部分12dと、該第1部分12dに連続すると共に第1配線層11の配線部11bと電気的に接続される第2部分12fとを有している。第1部分12dは、平面視すると第3電極部13aと形成領域が概ね重複するように視略台形状に形成されているが、上述した複数のランド部12b,12b,12c,12cが形成される領域には形成されていない。すなわち、第1部分12dは、ランド部12b,12bが形成される下底部側の幅方向両端部と、ランド部12c,12cが形成される上底部側の幅方向両端部には形成されていない。なお、第1部分12dは、より詳細には、平面視すると第3電極部13a及び第1電極部11aよりもやや内側に形成されている。第2部分12fは、第1部分12dの上底部側に連続して設けられている。第2部分12fは、第1配線層11の配線部11bと積層方向において重なるように設けられている。第2部分12fは、ビア12xを介して第1配線層11の配線部11bに接続されている(図1(c)参照)。
The
図1(b)及び図1(c)に示されるように、第3配線層13の第3電極部13aは、更に、下底部13vにおいて第1配線層11の第1電極部11aに接続される第1ビア131,131と、上底部13wにおいて第1配線層11の第1電極部11aに接続される第2ビア132,132とを有している。第1ビア131,131及び第2ビア132,132は、第3電極部13a及び第1電極部11a間の導通を目的とした穴(ビアホール)であり、絶縁体層21,22を貫通するように形成されている。第1ビア131,131は、下底部13vの幅方向両端部から第1電極部11a方向に延びており、それぞれランド部12b,12bを経由して第1電極部11aの下底部11vに接続されている。第2ビア132,132は、上底部13wの幅方向両端部から第1電極部11a方向に延びており、それぞれランド部12c,12cを経由して第1電極部11aの上底部11wに接続されている。
As shown in FIGS. 1B and 1C, the
このような構成を有するMMIC1では、図1(c)に示されるように、第2電極部12a及び第1電極部11aと、第2配線層12及び第1配線層11間に介在する絶縁体層21とによって、第1MIMキャパシタ101が形成され、第2電極部12a及び第3電極部13aと、第2配線層12及び第3配線層13間に介在する絶縁体層22とによって、第1MIMキャパシタ101と積層方向で重なる第2MIMキャパシタ102が形成される。第1電極部11a、第2電極部12a、及び第3電極部13aは、いずれも平面視台形状(或いは略台形状)であることから、第1MIMキャパシタ101及び第2MIMキャパシタ102は平面視すると、いずれも、パッド部13b側の辺を下底部、配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されている。
In the MMIC 1 having such a configuration, as shown in FIG. 1 (c), an insulator interposed between the
次に、本実施形態に係るMMIC1の作用効果について、比較例と対比しながら説明する。 Next, the action and effect of MMIC1 according to this embodiment will be described in comparison with a comparative example.
図3は、比較例に係るMMIC501を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のb-b線に沿った断面図である。MMIC501は、図3(b)に示されるように、基板(不図示)側から順に、第1配線層511、絶縁体層521、及び第2配線層513が積層された構造(2層構造)を有している。第2配線層513は、平面視台形状の電極部513aと、該電極部513aに連続するパッド部513bとを有している。また、第1配線層511は、平面視台形状の電極部511aと、配線構造に連続する配線部511bとを有している。そして、MMIC501では、図3(b)に示されるように、電極部511a及び電極部513aと絶縁体層521とによって、平面視台形状のMIMキャパシタ601が形成されている。
3A and 3B are views schematically showing MMIC501 according to a comparative example, where FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a sectional view taken along line bb of FIG. 3A. As shown in FIG. 3B, the
MMIC501は、例えばWLCSPにより形成されている。WLCSPにより形成されたMMIC501は、パッド部513bの幅が例えば100μm程度と大きいのに対して、配線部511b及び配線構造の幅が10μm程度と小さい。このように互いの幅が大きく異なる(すなわち、インピーダンスが大きく異なる)パッド部513bと配線構造とを接続した場合には、幅の差に起因した信号の反射が生じ、回路動作が不安定になるおそれがある。MMIC501では、MIMキャパシタ601の電極部511a,513aについて、下底部から上底部に向かってテーパ状に形成し、パッド部513bに連続する側から配線部511bに連続する側に向かって徐々にその幅が小さくなるように形成することによって、上述した信号の反射を低減している。しかしながら、このようなMIMキャパシタの電極部がテーパ状に形成された構成においては、MIMキャパシタの電極部が矩形である場合と比較して対向面積が減少してしまう。すなわち、図4(a)に示されるように、平面視台形状のMIMキャパシタ601は、平面視矩形状のMIMキャパシタと比べて、領域RE(一点鎖線で区画された領域)だけ、対向面積が減少してしまう。このことにより、MIMキャパシタ601では容量値が低減してしまい、結果として、損失及び帯域が悪化してしまう。
The
これに対し、本実施形態に係るMMIC1は、基板側から順に第1配線層11、第2配線層12、及び第3配線層13を備えた半導体装置であって、第1配線層11は、第1電極部11a及び該第1電極部11aから独立し配線構造に連続する配線部11bを有し、第2配線層12は、互いに電気的に独立した第2電極部12a及びランド部12b,12b,12c,12cを有し、第3配線層13は、第3電極部13a及び該第3電極部13aに連続するパッド部13bを有し、第2電極部12a及び第1電極部11aと、第2配線層12及び第1配線層11間に介在する絶縁体層21とによって、第1MIMキャパシタ101が形成され、第2電極部12a及び第3電極部13aと、第2配線層12及び第3配線層13間に介在する絶縁体層22とによって、第1MIMキャパシタ101と重なる第2MIMキャパシタ102が形成され、第1MIMキャパシタ101及び第2MIMキャパシタ102は、平面視すると、パッド部13b側の辺を下底部、配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されており、第3電極部13aは、下底部13vにおいて第1電極部11aに接続される第1ビア131,131を有する。
On the other hand, the MMIC 1 according to the present embodiment is a semiconductor device including the
比較例に係るMMIC501では配線層が2層構造であったのに対して、本実施形態に係るMMIC1では、配線層が3層構造とされており、第1配線層11の第1電極部11a及び第2配線層12の第2電極部12aを含んで第1MIMキャパシタ101が形成され、第3配線層13の第3電極部13a及び第2配線層12の第2電極部12aを含んで第2MIMキャパシタ102が形成され、第3電極部13a及び第1電極部11aが下底部13v,11v側において第1ビア131,131で接続されている。配線層が3層構造とされて2つのMIMキャパシタが形成されることにより、MIMキャパシタが1つであるMMIC501と比較して容量値を増加させることができる。すなわち、小型化に適したパッケージ形式であるWLCSPを採用したMMIC1において、パッド部13bと配線構造との幅の差に起因した信号の反射を低減すべくMIMキャパシタ(第1MIMキャパシタ101及び第2MIMキャパシタ102)をテーパ状に(平面視台形状に)形成した構成においても、2つのMIMキャパシタを形成することによって容量値を担保することができる。容量値を担保することにより、MMIC1における損失及び帯域の悪化を抑制することができる。以上より、本実施形態に係る構成によれば、小型化、低損失、及び広帯域を実現するMMIC1を提供することができる。
In the
さらに、本実施形態に係るMMIC1では、第3電極部13aが、上底部13wにおいて第1電極部11aに接続される第2ビア132,132を有している。下底部13v,11v側に第1ビア131,131が形成された構成において、上底部13w,11w側にビアが形成されていない場合には、該上底部13w,11w側の端部がオープンスタブ300(図4(b)参照)として機能することとなり、MIMキャパシタにおける実効的な対向面積が減少することとなる。この点、上底部13w,11w側において第3電極部13a及び第1電極部11aが第2ビア132,132によって接続されることにより、上底部13w,11w側の端部がオープンスタブとして機能しなくなり、MIMキャパシタ(第1MIMキャパシタ101及び第2MIMキャパシタ102)における実効的な対向面積の減少を抑制することができる。
Further, in the MMIC 1 according to the present embodiment, the
対向面積の減少を抑制して容量値を担保することによる効果について、図5を参照して説明する。図5は、MMIC1の帯域改善及び損失改善効果を示すグラフである。図5において、横軸は帯域(GHz)、縦軸はSパラメータ(dB)である。また、図5において実線で示すグラフは比較例に係るMMIC501(2層構造のMMIC)のグラフであり、破線で示すグラフは3層構造且つ第2ビア132,132無しのMMICのグラフであり、一点鎖線で示すグラフは本実施形態に係るMMIC1(3層構造且つ第2ビア132,132有り)のグラフである。図5に示されるように、3層構造のMMICは、2層構造のMMICと比較して特に低周波帯において帯域改善が図られた。また、3層構造のMMIC同士で比較すると、第2ビア132,132有りのMMICは、端部がオープンスタブとならないことによって、特に高周波帯において帯域改善が図られた。
The effect of suppressing the decrease in the facing area and securing the capacity value will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the band improvement and loss improvement effects of MMIC1. In FIG. 5, the horizontal axis is the band (GHz) and the vertical axis is the S parameter (dB). Further, the graph shown by the solid line in FIG. 5 is a graph of the MMIC 501 (MMIC having a two-layer structure) according to the comparative example, and the graph shown by the broken line is a graph of the MMIC having a three-layer structure and without the
さらに、本実施形態に係るMMIC1では、第2配線層12が、ランド部として、互いに電気的に独立したランド部12b,12b及びランド部12c,12cを有し、第1ビア131,131はランド部12b,12bを経由して第1電極部11aに接続され、第2ビア132,132はランド部12c,12cを経由して第1電極部11aに接続される。第1ビア131,131及び第2ビア132,132がランド部12b,12b,12c,12cを経由して第1電極部11aに接続されることにより、各第1ビア131,131及び第2ビア132,132をより確実に設けることができる。
Further, in the MMIC 1 according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態に係るMMIC1では、パッド部13bが、半田ボール13xを有する。これにより、プリント基板等の外部の構成とMMIC1とを適切に接続することができる。
Further, in the MMIC 1 according to the present embodiment, the
以上、本実施形態に係るMMICについて説明してきたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変形を適用することができる。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述したMMIC1では、第1配線層11の配線部が配線構造に連続する、すなわち第1配線層11から配線構造を引き出しているとして説明したがこれに限定されず、図6(a)~(d)に示されるMMIC201のように第2配線層212から配線構造を引き出す構成であってもよい。
Although the MMIC according to the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be applied. It should also be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not the above-mentioned meaning, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. For example, in the above-mentioned MMIC 1, it has been described that the wiring portion of the
図6は、本発明の変形例に係るMMIC201を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のb-b線に沿った断面図、(c)は(a)のc-c線に沿った断面図、(d)は(a)のd-d線に沿った断面図である。MMIC201は、基板(不図示)側から順に、第1配線層211、絶縁体層221(第1層間膜。図6(c)参照)、第2配線層212、絶縁体層222(第2層間膜。図6(c)参照)、及び第3配線層213が積層された構造(3層構造)を有している。第3配線層213は、平面視台形状の第3電極部213aと、該第3電極部213aに連続するパッド部213bとを有している。第1配線層211は、平面視台形状の第1電極部211aを有している。第2配線層212は、互いに電気的に独立した第2電極部212a及びランド部212b,212b,212c,212cを有している。ランド部212b,212b(第1ランド部)は、平面視すると、下底部側の幅方向両端部に設けられている。ランド部212c,212c(第2ランド部)は、平面視すると、上底部11w側の幅方向両端部に設けられている。第2電極部212aは、配線構造に連続すると共に、平面視すると略台形状に形成されている。ただし、第2電極部212aは、上述した複数のランド部212b,212b,212c,212cが形成される領域には形成されていない。
6A and 6B are
図6(b)及び図6(c)に示されるように、第3配線層213の第3電極部213aは、更に、下底部において第1配線層211の第1電極部211aに接続される第1ビア231,231と、上底部において第1配線層211の第1電極部211aに接続される第2ビア232,232とを有している。第1ビア231,231及び第2ビア232,232は、第3電極部213a及び第1電極部211a間の導通を目的とした穴(ビアホール)であり、絶縁体層221,222を貫通するように形成されている。第1ビア231,231は、下底部の幅方向両端部から第1電極部211a方向に延びており、それぞれランド部212b,212bを経由して第1電極部211aの下底部に接続されている。第2ビア232,232は、上底部の幅方向両端部から第1電極部211a方向に延びており、それぞれランド部212c,212cを経由して第1電極部211aの上底部に接続されている。
As shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c), the
このような構成を有するMMIC201では、図6(d)に示されるように、第2電極部212a及び第1電極部211aと、第2配線層212及び第1配線層211間に介在する絶縁体層221とによって、第1MIMキャパシタ251が形成され、第2電極部212a及び第3電極部213aと、第2配線層212及び第3配線層213間に介在する絶縁体層222とによって、第1MIMキャパシタ251と積層方向で重なる第2MIMキャパシタ252が形成される。第1電極部211a、第2電極部212a、及び第3電極部213aは、いずれも平面視台形状(或いは略台形状)であることから、第1MIMキャパシタ251及び第2MIMキャパシタ252は平面視すると、いずれも、パッド部213b側の辺を下底部、配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されている。
In the
1,201…MMIC(半導体装置)、11,211…第1配線層、11a,211a…第1電極部、11b…配線部、12,212…第2配線層、12a,212a…第2電極部、12b,212b…ランド部(第1ランド部)、12c,212c…ランド部(第2ランド部)、13,213…第3配線層、13a,213a…第3電極部、13b,213b…パッド部、13x…半田ボール、21,221…絶縁体層(第1層間膜)、22,222…絶縁体層(第2層間膜)、101,251…第1MIMキャパシタ、102,252…第2MIMキャパシタ、131,231…第1ビア、132,232…第2ビア。 1,201 ... MMIC (semiconductor device) 11,211 ... 1st wiring layer, 11a, 211a ... 1st electrode section, 11b ... Wiring section, 12,212 ... 2nd wiring layer, 12a, 212a ... 2nd electrode section , 12b, 212b ... Land portion (first land portion), 12c, 212c ... Land portion (second land portion), 13, 213 ... Third wiring layer, 13a, 213a ... Third electrode portion, 13b, 213b ... Pad Unit, 13x ... Solder ball, 21,221 ... Insulator layer (first interlayer film), 22,222 ... Insulator layer (second interlayer film), 101, 251 ... First MIM capacitor, 102, 252 ... Second MIM capacitor , 131,231 ... 1st via, 132,232 ... 2nd via.
Claims (5)
前記第1配線層は、第1電極部を有し、
前記第2配線層は、互いに電気的に独立した第2電極部及びランド部を有し、該第2電極部は、前記半導体装置の配線構造に連続しており、
前記第3配線層は、第3電極部及び該第3電極部に連続するパッド部を有し、
前記第2電極部及び前記第1電極部と、前記第2配線層及び前記第1配線層間に介在する第1層間膜とによって、第1MIMキャパシタが形成され、
前記第2電極部及び前記第3電極部と、前記第2配線層及び前記第3配線層間に介在する第2層間膜とによって、前記第1MIMキャパシタと重なる第2MIMキャパシタが形成され、
前記第1MIMキャパシタ及び前記第2MIMキャパシタは、平面視すると、前記パッド部側の辺を下底部、前記配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されており、
前記第3電極部は、前記下底部において前記第1電極部に接続される第1ビアを有する、半導体装置。 A semiconductor device provided with a first wiring layer, a second wiring layer, and a third wiring layer in order from the substrate side.
The first wiring layer has a first electrode portion and has a first electrode portion.
The second wiring layer has a second electrode portion and a land portion that are electrically independent of each other, and the second electrode portion is continuous with the wiring structure of the semiconductor device.
The third wiring layer has a third electrode portion and a pad portion continuous with the third electrode portion.
A first MIM capacitor is formed by the second electrode portion and the first electrode portion, and the first interlayer film interposed between the second wiring layer and the first wiring layer.
A second MIM capacitor that overlaps with the first MIM capacitor is formed by the second electrode portion and the third electrode portion, and the second interlayer film interposed between the second wiring layer and the third wiring layer.
The first MIM capacitor and the second MIM capacitor are formed in a trapezoidal shape with the side on the pad portion side as the lower bottom portion and the side on the wiring structure side as the upper bottom portion when viewed in a plan view.
The third electrode portion is a semiconductor device having a first via connected to the first electrode portion at the lower bottom portion.
前記第1配線層は、第1電極部及び該第1電極部から独立し前記半導体装置の配線構造に連続する配線部を有し、
前記第2配線層は、互いに電気的に独立した第2電極部及びランド部を有し、
前記第3配線層は、第3電極部及び該第3電極部に連続するパッド部を有し、
前記第2電極部及び前記第1電極部と、前記第2配線層及び前記第1配線層間に介在する第1層間膜とによって、第1MIMキャパシタが形成され、
前記第2電極部及び前記第3電極部と、前記第2配線層及び前記第3配線層間に介在する第2層間膜とによって、前記第1MIMキャパシタと重なる第2MIMキャパシタが形成され、
前記第1MIMキャパシタ及び前記第2MIMキャパシタは、平面視すると、前記パッド部側の辺を下底部、前記配線構造側の辺を上底部とする台形状に形成されており、
前記第3電極部は、前記下底部において前記第1電極部に接続される第1ビアを有する、半導体装置。 A semiconductor device provided with a first wiring layer, a second wiring layer, and a third wiring layer in order from the substrate side.
The first wiring layer has a first electrode portion and a wiring portion independent of the first electrode portion and continuous with the wiring structure of the semiconductor device.
The second wiring layer has a second electrode portion and a land portion that are electrically independent of each other.
The third wiring layer has a third electrode portion and a pad portion continuous with the third electrode portion.
A first MIM capacitor is formed by the second electrode portion and the first electrode portion, and the first interlayer film interposed between the second wiring layer and the first wiring layer.
A second MIM capacitor that overlaps with the first MIM capacitor is formed by the second electrode portion and the third electrode portion, and the second interlayer film interposed between the second wiring layer and the third wiring layer.
The first MIM capacitor and the second MIM capacitor are formed in a trapezoidal shape with the side on the pad portion side as the lower bottom portion and the side on the wiring structure side as the upper bottom portion when viewed in a plan view.
The third electrode portion is a semiconductor device having a first via connected to the first electrode portion at the lower bottom portion.
前記第1ビアは前記第1ランド部を経由して前記第1電極部に接続され、前記第2ビアは前記第2ランド部を経由して前記第1電極部に接続される、請求項3記載の半導体装置。 The second wiring layer has a first land portion and a second land portion that are electrically independent of each other as the land portion.
3. The first via is connected to the first electrode portion via the first land portion, and the second via is connected to the first electrode portion via the second land portion. The semiconductor device described.
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the pad portion has a solder ball.
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