(57)【要約】【課題】接地導体間を接続するボンディングワイヤと中心導体との短絡を防止し、且つ特性の低下が抑制された半導体装置を提供する。【解決手段】配置平面１１を有する基板１０と、配置平面１１上に配置された、信号が伝搬する中心導体１００と、中心導体１００に沿って配置平面１１上に配置され、接地された第１の接地導体１０１、１０２と、第１の接地導体１０１、１０２と離間して、中心導体１００に沿って配置平面１１上に配置された第２の接地導体１１０と、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０間において、中心導体１００上の少なくとも一部に配置された絶縁膜１２０と、絶縁膜１２０の上方を通過して、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０とを電気的に接続するボンディングワイヤ１３１、１３２とを備える。【選択図】図１
2011187553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配置平面を有する基板と、
前記配置平面上に配置された、信号が伝搬する中心導体と、
前記中心導体に沿って前記配置平面上に配置され、接地された第１の接地導体と、
前記第１の接地導体と離間して、前記中心導体に沿って前記配置平面上に配置された第２の接地導体と、
前記第１の接地導体と前記第２の接地導体間において、前記中心導体上の少なくとも一部、又は前記中心導体と接続して前記配置平面上に配置された配線導体上の少なくとも一部に、配置された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上方を通過して、前記第１の接地導体と前記第２の接地導体とを電気的に接続するボンディングワイヤと
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記中心導体を挟んで２つの前記第１の接地導体が配置されてコプレーナ線路が構成され、前記中心導体を挟んで前記第１の接地導体の一方と前記第２の接地導体が配置されてコプレーナ線路が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁膜が、前記中心導体の分岐する位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁膜が、上方からみて前記ボンディングワイヤと前記中心導体が交差する領域における、前記中心導体の外縁部にのみ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁膜が、前記中心導体と前記配線導体との接合位置近傍で、前記配線導体上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁膜が、上方からみて前記ボンディングワイヤと前記配線導体が交差する領域における、前記配線導体の外縁部にのみ配置されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記配線導体に、直流バイアス電圧が印加されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の接地導体と前記第２の接地導体が最も接近した位置で、前記ボンディングワイヤが前記第１の接地導体と前記第２の接地導体とを接続していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の外部に接続される半導体装置に係り、特にコプレーナ線路で構成した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子が形成された半導体チップに接続する周辺回路として、コプレーナ線路によって構成された半導体装置が用いられる場合がある。例えば、整合回路等にコプレーナ線路が使用されている。コプレーナ線路では、信号が伝搬する中心導体と、中心導体に沿って配置される接地導体とが、同一平面上に形成される。
【０００３】
このため、コプレーナ線路に分岐がある場合に、接地導体はその分岐部分で分断される（例えば、特許文献１参照。）。接地された接地導体と、分岐により分断された接地導体とを接続するために、エアブリッジやボンディングワイヤが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６５９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ボンディングワイヤによって接地導体同士を接続すると、ボンディングワイヤが中心導体と短絡する場合があるという問題があった。或いは、中心導体との短絡を回避するためにボンディングワイヤに大きなループを掛けて接地導体同士を接続することによって、周辺回路の特性が低下するという問題があった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、接地導体間を接続するボンディングワイヤと中心導体との短絡を防止し、且つ特性の低下が抑制された半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、（イ）配置平面を有する基板と、（ロ）配置平面上に配置された、信号が伝搬する中心導体と、（ハ）中心導体に沿って配置平面上に配置され、接地された第１の接地導体と、（ニ）第１の接地導体と離間して、中心導体に沿って配置平面上に配置された第２の接地導体と、（ホ）第１の接地導体と第２の接地導体間において、中心導体上の少なくとも一部、又は中心導体に接続して配置平面上に配置された配線導体上の少なくとも一部に、配置された絶縁膜と、（ヘ）絶縁膜の上方を通過して、第１の接地導体と第２の接地導体とを電気的に接続するボンディングワイヤとを備える半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、接地導体間を接続するボンディングワイヤと中心導体との短絡を防止し、且つ特性の低下が抑制された半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な上面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な上面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１１】
又、以下に示す第１及び第２の実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１は、図１に示すように、配置平面１１を有する基板１０と、配置平面１１上に配置された、信号が伝搬する中心導体１００と、中心導体１００に沿って配置平面１１上に配置され、接地された第１の接地導体１０１、１０２と、第１の接地導体１０１、１０２と離間して、中心導体１００に沿って配置平面１１上に配置された第２の接地導体１１０と、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０間において、中心導体１００上の少なくとも一部に配置された絶縁膜１２０と、絶縁膜１２０の上方を通過して、第１の接地導体１０１、１０２それぞれと第２の接地導体１１０とを電気的に接続するボンディングワイヤ１３１、１３２とを備える。図１において、中心導体１００の絶縁膜１２０に覆われた部分を破線で示している。
【００１３】
図１に示した第１の実施形態は、半導体素子が形成された半導体チップ２の周辺回路として、半導体装置１が半導体チップ２に接続された例を示している。図１に示すように、中心導体１００は２つに分岐しており、分岐した端部にそれぞれ端子１０ａ、１０ｂが配置されている。端子１０ａ、１０ｂは、半導体チップ２の入出力端子２０ａ、２０ｂと、ボンディングワイヤ３０１、３０２によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００１４】
半導体装置１の中心導体１００の側面に沿って、第１の接地導体１０１、１０２、及び第２の接地導体１１０が配置されている。つまり、中心導体１００と、第１の接地導体１０１、１０２及び第２の接地導体１１０によりコプレーナ線路が構成され、半導体装置１は半導体チップ２の整合回路として機能する。半導体装置１の中心導体１００が分岐しているため、第２の接地導体１１０は、第１の接地導体１０１、１０２と離間して配置平面１１上に配置される。このため、ボンディングワイヤ１３１が第１の接地導体１０１と第２の接地導体１１０とを接続し、ボンディングワイヤ１３２が第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０とを接続する。
【００１５】
中心導体１００が分岐する前においては、中心導体１００を挟んで、外部で接地された第１の接地導体１０１、１０２が配置されている。これにより、中心導体１００と第１の接地導体１０１、１０２がコプレーナ線路を構成する。
【００１６】
中心導体１００の分岐後においては、中心導体１００の一方の側面に沿って第１の接地導体１０１、１０２のいずれかが配置され、他方の側面に沿って第２の接地導体１１０が配置されている。つまり、分岐点から端子１０ａまでは、中心導体１００、第１の接地導体１０１及び第２の接地導体１１０がコプレーナ線路を構成する。一方、分岐点から端子１０ｂまでは、中心導体１００、第１の接地導体１０２及び第２の接地導体１１０がコプレーナ線路を構成する。
【００１７】
信号が中心導体１００を伝搬するようなコプレーナ線路では、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０とを高周波的に同電位にする必要がある。図１に示した半導体装置１では、分岐点から端子１０ａまで中心導体１００の両側の各接地導体を高周波的に同電位にするために、第１の接地導体１０１と第２の接地導体１１０とをボンディングワイヤ１３１により接続している。また、分岐点から端子１０ｂまで中心導体１００の両側の接地導体を高周波的に同電位にするために、第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０とをボンディングワイヤ１３２により接続している。つまり、第１の接地導体１０１、１０２のそれぞれについて、第２の接地導体１１０と接続するボンディングワイヤが必要である。
【００１８】
更に、中心導体１００の両側の各接地導体を高周波的に同電位にするために、中心導体１００が分岐する領域のできるだけ近くで、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０とを電気的に接続する。また、中心導体１００を伝搬する信号の周波数が高いほどボンディングワイヤ１３１、１３２の長さが無視できなくなるため、ボンディングワイヤ１３１、１３２はできるだけ短くする。
【００１９】
半導体装置１では、ボンディングワイヤ１３１、１３２下方の中心導体１００上に、絶縁膜１２０が配置されている。このため、中心導体１００とボンディングワイヤ１３１、１３２とが接触することはない。更に、ボンディングワイヤ１３１、１３２に大きなループを掛ける必要がない。このため、ボンディングワイヤ１３１、１３２の長さを短くすることができ、半導体装置１の特性の低下を抑制できる。
【００２０】
なお、図１に示した例では、ボンディングワイヤ１３１、１３２をできるだけ短くするために、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０の最も接近した位置で、ボンディングワイヤ１３１、１３２によって第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０とを接続している。
【００２１】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１では、離間して配置された接地導体間を接続するボンディングワイヤ１３１、１３２の下方において、中心導体１００上に絶縁膜１２０を配置する。このため、ボンディングワイヤ１３１、１３２と中心導体１００との短絡を防止でき、更に、短絡の心配が無いためループを掛ける必要がないので、ボンディングワイヤ１３１、１３２を短くすることができる。したがって、特性の低下が抑制され、且つ歩留まりが向上した半導体装置１を提供できる。
【００２２】
図２〜図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１の製造方法を説明する。図２〜図５は、図１のII−II方向に沿った断面図である。なお、以下に述べる半導体装置１の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。
【００２３】
（イ）図２に示すように、基板１０の配置平面１１上に金属膜１５０を形成する。基板１０には、例えば、セラミック基板等が採用可能である。金属膜１５０として、例えば膜厚が数μｍ程度の金（Ａｕ）の薄膜等を形成する。
【００２４】
（ロ）所定のパターンを形成したハードマスクを用いて金属膜１５０をエッチングし、図３に示すように、配置平面１１上に中心導体１００、第１の接地導体１０１、１０２及び第２の接地導体１１０を形成する。中心導体１００、第１の接地導体１０１、１０２、及び第２の接地導体１１０の幅は、例えば数十μｍ程度である。また、中心導体１００と、第１の接地導体１０１、１０２、及び第２の接地導体１１０との間隔は、例えば４０〜５０μｍ程度である。中心導体１００、第１の接地導体１０１、１０２、及び第２の接地導体１１０の幅や相互の間隔は、半導体装置１を伝搬する信号の周波数やインピーダンス等に応じて、適宜設定される。
【００２５】
（ハ）中心導体１００の、ボンディングワイヤ１３１、１３２が上方を通過する領域上に、絶縁膜１２０を形成する。具体的には、中心導体１００、第１の接地導体１０１、１０２及び第２の接地導体１１０を覆って配置平面１１上の全面に絶縁膜１２０を形成した後、所定のパターンを形成したハードマスクを用いて絶縁膜１２０をエッチングする。これにより、中心導体１００の分岐領域において、図４に示すように、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０間の中心導体１００上に絶縁膜１２０が配置される。絶縁膜１２０は、例えば樹脂コートにより形成される。
【００２６】
（ニ）図５に示すように、絶縁膜１２０の上方を通過させて、第１の接地導体１０１と第２の接地導体１１０を接続するボンディングワイヤ１３１を配置する。図示を省略するが、第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０を接続するボンディングワイヤ１３２も同様に配置する。ボンディングワイヤ１３１、１３２は、例えば金（Ａｕ）ワイヤである。以上により、図１に示した半導体装置１が完成する。
【００２７】
＜変形例＞
図６に、第１の実施形態の変形例に係る半導体装置１を示す。図１に示した半導体装置１では、中心導体１００の、上方からみてボンディングワイヤ１３１、１３２と交差する領域の全面に、絶縁膜１２０が配置されている。しかし、図６に示したように、第１の接地導体１０１、１０２及び第２の接地導体１１０と対向する中心導体１００の外縁部にのみ、絶縁膜１２０を配置してもよい。通常、ボンディングワイヤ１３１、１３２と中心導体１００との距離が最も短いのは、ボンディングワイヤ１３１、１３２下方の中心導体１００の外縁部だからである。したがって、上方からみてボンディングワイヤ１３１、１３２と中心導体１００が交差する領域における、中心導体１００の外縁部にのみ絶縁膜１２０を配置することによって、ボンディングワイヤ１３１、１３２と中心導体１００との短絡を防止できる。
【００２８】
また、ボンディング方法やボンディング装置の特性等により、ボンディングワイヤの端部の一方が基板に対して垂直に近くなり、他方が基板とのなす角が小さい場合がある。この場合には、図７に示すように、ボンディングワイヤ１３１、１３２との距離がより近い側の中心導体１００の外縁部にのみ、絶縁膜１２０を配置してもよい。
【００２９】
絶縁膜１２０に覆われる中心導体１００の面積が少ないほど、高周波信号が中心導体１００を伝搬する半導体装置１の高周波特性に対する絶縁膜１２０の影響が少ない。したがって、図６や図７に示したように、中心導体１００の外縁部にのみ絶縁膜１２０を配置することにより、半導体装置１の特性の変化を抑制できる。
【００３０】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ａは、図８に示すように、中心導体１００を伝搬する信号に、所定の直流バイアス電圧をかけるバイアス回路である。直流バイアス電圧Ｖｄが印加されたバイアス印加用の配線導体２００が、中心導体１００に接続して配置平面１１上に配置されている。配線導体２００によって、中心導体１００の一方の側面に沿って配置された接地導体が第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０とに分離されていることが、図１に示した半導体装置１と半導体装置１Ａが異なる点である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ方向に沿った断面図である。
【００３１】
半導体装置１Ａでは、図８に示すように、第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０を接続するボンディングワイヤ１３２と交差する領域において、配線導体２００上に絶縁膜１２０が配置されている。図８において、配線導体２００の絶縁膜１２０に覆われた部分を破線で示している。つまり、第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０間の配線導体２００上に、絶縁膜１２０が配置されている。
【００３２】
図８、図９では、上方からみてボンディングワイヤ１３２と配線導体２００が交差する領域において、絶縁膜１２０が配線導体２００の全面に配置される例を示した。しかし、図６、図７に示した第１の実施形態の変形例と同様に、ボンディングワイヤ１３２下方の配線導体２００の外縁部にのみ絶縁膜１２０を配置してもよいことはもちろんである。
【００３３】
以上に説明したように、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ａでは、第１の接地導体１０２と第２の接地導体１１０間において、中心導体１００に接続して配置平面１１上に配置された配線導体２００上の少なくとも一部に、絶縁膜１２０が配置されている。このため、半導体装置１Ａによれば、配線導体２００及び中心導体１００とボンディングワイヤ１３２間の短絡を防止して、中心導体１００に直流バイアス電圧Ｖｄを印加することができる。更に、半導体装置１Ａによれば、ボンディングワイヤ１３２に大きなループを掛けなくても、配線導体２００及び中心導体１００とボンディングワイヤ１３２間の短絡を防止できる。このため、ボンディングワイヤ１３２を短くすることが可能であり、中心導体１００と、第１の接地導体１０１、１０２及び第２の接地導体１１０からなるコプレーナ線路の特性の低下を防止できる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００３４】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は第１及び第２の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３５】
既に述べた実施形態の説明においては、第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０とをそれぞれ一本のボンディングワイヤ１３１、１３２によって接続する例を示した。しかし、所望の高周波特性等に応じて、複数本のボンディングワイヤによって第１の接地導体１０１、１０２と第２の接地導体１１０とを接続してもよい。
【００３６】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の半導体装置は、高周波信号が伝搬する半導体装置或いは情報処理機器を製造する製造業を含む電子機器産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１Ａ…半導体装置
２…半導体チップ
１０…基板
１０ａ、１０ｂ…端子
１１…配置平面
２０ａ、２０ｂ…入出力端子
１００…中心導体
１０１、１０２…第１の接地導体
１１０…第２の接地導体
１２０…絶縁膜
１３１、１３２…ボンディングワイヤ
１５０…金属膜
２００…配線導体
３０１、３０２…ボンディングワイヤ
【図１】
2011187553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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