(57)【要約】【課題】安定した利得が得られるアンテナ素子を備えた半導体装置、通信モジュールおよび電子機器を提供すること。【解決手段】半導体装置１０は、能動素子が形成された能動面１ａを有する半導体基板１と、能動面１ａに対して反対側の非能動面１ｂ上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第１の配線層７と、第１の配線層７に形成された矩形状の開口部８ｂを有する平面型のスロットアンテナ８と、スロットアンテナ８に接続された共振用キャパシタ１１と、半導体基板１において能動面１ａから非能動面１ｂへ貫通し、能動面１ａ側に設けられた能動素子を含む回路部と非能動面１ｂ側に設けられたスロットアンテナ８とを導通させる導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動素子が形成された能動面を有する半導体基板と、
前記能動面に対して反対側の非能動面上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第１の配線層と、
前記第１の配線層に形成された矩形状の開口部を有する平面型のスロットアンテナと、
前記スロットアンテナに接続された共振用キャパシタと、
前記半導体基板において前記能動面から前記非能動面へ貫通し、前記能動面側に設けられた前記能動素子を含む回路部と前記非能動面側に設けられた前記スロットアンテナとを導通させる導通部と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体基板の前記非能動面は、平面視で四角形であり、
前記矩形状の開口部は、前記開口部の長辺方向が前記非能動面の対角方向にほぼ合致するように前記第１の配線層に設けら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】
前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、
前記一対の電極のうち一方の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に突出して形成され、
前記一対の電極のうち他方の電極が前記絶縁性樹脂層を介して前記非能動面側に設けられた第２の配線層に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、
前記少なくとも一対の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に交互に突出して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記少なくとも一対の電極は、前記矩形状の開口部を斜めに横断する方向に交互に突出して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記スロットアンテナは、前記開口部を挟んで前記長辺に沿った位置に少なくとも一対の給電点を有し、
前記給電点は、前記導通部を介して前記能動面に形成された前記能動素子を含む回路部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記開口部の前記長辺に沿った位置に複数の前記給電点を有し、
前記回路部は、複数の前記給電点のうちから少なくとも一対を選択可能なスイッチング素子を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記能動面上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第３の配線層と、
前記第３の配線層に設けられ前記少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して前記回路部に接続する少なくとも１つのランドと、
前記ランド上に設けられ、前記ランドと実装基板とを接続させるための接続部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記スロットアンテナを覆う第１絶縁性保護膜が前記非能動面側に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記接続部を囲むと共に、前記第３の配線層を覆う第２絶縁性保護膜が前記能動面側に設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする通信モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の通信モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置を備えた通信モジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置としては、基体の能動面側または能動面の裏側に、複数のインダクタ素子が形成された電子基板と、該電子基板が積層配置され、該インダクタ素子をアンテナとして電磁波を送受信することにより、該電子基板間における信号送受を可能とした半導体装置とが知られている（特許文献１）。
【０００３】
上記複数のインダクタ素子の全部または一部と基体とには、基体より誘電正接が小さい材料層（誘電体層）が設けられている。すなわち、インダクタ素子は誘電体層上に形成され、その形状として捲き線（スパイラル）型、ミアンダ型、トロイダル型、パッチ型が紹介されている。
【０００４】
上記半導体装置によれば、インダクタ素子と基体との間に、例えば２０μｍ以上の厚みを有する誘電体層を設けることにより、インダクタ素子から出力された電磁波が、基体によって吸収されることにより生ずる渦電流を減少させることができるとしている。該渦電流は、インダクタ素子をアンテナとして利用する場合、アンテナの利得を阻害する要因となることが一般的に知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３５０３４号公報  頁２、頁６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子部品は、用いられる電子機器の要求に伴って、さらに小型化、薄型化されることが期待されている。しかしながら、従来の上記半導体装置においては、渦電流対策が必ずしも十分とは言えず、例えば、誘電体層の厚みを薄くすると、渦電流の影響を受け易くなるという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例の半導体装置は、能動素子が形成された能動面を有する半導体基板と、前記能動面に対して反対側の非能動面上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第１の配線層と、前記第１の配線層に形成された矩形状の開口部を有する平面型のスロットアンテナと、前記スロットアンテナに接続された共振用キャパシタと、前記半導体基板において前記能動面から前記非能動面へ貫通し、前記能動面側に設けられた前記能動素子を含む回路部と前記非能動面側に設けられた前記スロットアンテナとを導通させる導通部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、矩形状の開口部を有する平面型のスロットアンテナにより生成される磁界方向は、非能動面に対してほぼ平行な方向となる。したがって、磁界が半導体基板を貫かないので、半導体基板において磁界誘導に起因する渦電流が生じ難い。ゆえに、渦電流による利得の損失を低減することができる。
また、スロットアンテナは、非能動面側に設けられた絶縁性樹脂層上の第１の配線層に形成されているので、耐熱衝撃などの応力が絶縁性樹脂層で緩和され、機能的に優れた安定性を有する。
すなわち、高い信頼性を有し、所望の利得が得られるスロットアンテナを備えた半導体装置を提供することができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例の半導体装置において、前記半導体基板の前記非能動面は、平面視で四角形であり、前記矩形状の開口部は、前記開口部の長辺方向が前記非能動面の対角方向にほぼ合致するように前記第１の配線層に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、スロットアンテナにおける共振周波数は、矩形状の開口部における長辺方向の長さによって決まる。したがって、当該長辺方向を非能動面の対角方向と一致させることにより、非能動面の一辺に平行な状態とする場合に比べて、共振可能な周波数帯域の幅を広くすることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例の半導体装置において、前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、前記一対の電極のうち一方の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に突出して形成され、前記一対の電極のうち他方の電極が前記絶縁性樹脂層を介して前記非能動面側に設けられた第２の配線層に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、平行平板型の共振用キャパシタの一対の電極を絶縁性樹脂層を介して第１の配線層と第２の配線層とに分けて対向配置することができる。また、一方の電極はスロットアンテナの一部を利用して開口側に突出して形成される。したがって、第１の配線層におけるスペースを有効活用して共振用キャパシタを設けることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例の半導体装置において、前記共振用キャパシタは、少なくとも一対の電極が対向する平行平板型であって、前記少なくとも一対の電極が前記スロットアンテナの一部として前記矩形状の開口部の長辺から開口側に交互に突出して形成されているとしてもよい。
この構成によれば、共振用キャパシタをスロットアンテナの一部として第１の配線層の開口部に設けることになるので、複数層の配線層に跨って一対の電極を構成する場合に比べて、配線層の数を少なくすることができる。
【００１３】
［適用例５］上記適用例の半導体装置において、前記少なくとも一対の電極は、前記矩形状の開口部を斜めに横断する方向に交互に突出して形成されていることが好ましい。
この構成によれば、一対の電極が矩形状の開口部の長辺方向に対して直交するように突出する場合に比べて、一対の電極が対向する部分の長さによって決まる電気容量の調整範囲を広くとることができる。
【００１４】
［適用例６］上記適用例の半導体装置において、前記スロットアンテナは、前記開口部を挟んで前記長辺に沿った位置に少なくとも一対の給電点を有し、前記給電点は、前記導通部を介して前記能動面に形成された前記能動素子を含む回路部に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、少なくとも一対の給電点を有することにより、スロットアンテナと能動素子を含む回路部との間で、給電点と導通部とを介して信号の授受を効率よく行うことができる。
【００１５】
［適用例７］上記適用例の半導体装置において、前記開口部の前記長辺に沿った位置に複数の前記給電点を有し、前記回路部は、複数の前記給電点のうちから少なくとも一対を選択可能なスイッチング素子を有することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子により複数の給電点のうちから少なくとも一対を選択可能とすることにより、スロットアンテナと回路部との好適なインピーダンスマッチングを可能とすることができる。
【００１６】
［適用例８］上記適用例の半導体装置において、前記能動面上に少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して設けられた第３の配線層と、前記第３の配線層に設けられ前記少なくとも１層以上の絶縁性樹脂層を介して前記回路部に接続する少なくとも１つのランドと、前記ランド上に設けられ、前記ランドと実装基板とを接続させるための接続部と、をさらに備えることが望ましい。
この構成によれば、接続部を介して実装基板に平面実装可能な半導体装置を提供することができる。また、実装後には、実装基板上において、スロットアンテナが実装面と反対の外側に向くことになり、スロットアンテナと外部電子回路とを近接させることが容易となる。接続部として、例えば、半田バンプを用いれば、半導体装置を実装基板に半田付けすることができる。
【００１７】
［適用例９］上記適用例の半導体装置において、前記スロットアンテナを覆う第１絶縁性保護膜が前記非能動面側に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１絶縁性保護膜を設けることにより、実装基板に平面実装する際に、スロットアンテナが損傷することを防止して、高い実装品質を確保することができる。
【００１８】
［適用例１０］上記適用例の半導体装置において、前記接続部を囲むと共に、前記第３の配線層を覆う第２絶縁性保護膜が前記能動面側に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第２絶縁性保護膜を設けることにより、実装基板に平面実装する際に、接続部に繋がる第３の配線層が損傷することを防止して、高い実装品質を確保することができる。
【００１９】
［適用例１１］本適用例の通信モジュールは、上記適用例の半導体装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高い信頼性を有し、所望の利得が得られるスロットアンテナを有する半導体装置を備えているので、小型、薄型で高性能な通信モジュールを提供することができる。
【００２０】
［適用例１２］本適用例の電子機器は、上記適用例の通信モジュールを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、高性能な通信機能を有しているにも関わらず、コンパクトな電子機器を提供することができる。電子機器の適用例としては、例えば、キーレスエントリーシステム、携帯型電話機などが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の半導体装置を示す概略図であって、同図（ａ）は概略平面図。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の半導体装置１０は、矩形状の開口部８ｂを有する受動素子としての平面型のスロットアンテナ８を備え、スロットアンテナ８を介して磁界結合により他の外部電子回路との間で電力あるいは電気信号の授受を可能とするものである。また、このような半導体装置１０を実装基板に平面実装するための接続部２１，２２を備えている。
【００２３】
半導体装置１０は、平面視でおよそ２ｍｍ角であり、スロットアンテナ８は、同じく２ｍｍ角の外形を有すると共に、半導体装置１０の対角方向（Ｙ方向）に対して開口部８ｂの長手方向が合致するように設けられている。開口部８ｂを挟んで開口部８ｂの長手方向における長辺部に沿った位置に一対の給電点１３ａ，１３ｂともう一対の給電点１４ａ，１４ｂとが設けられている。
【００２４】
スロットアンテナ８は、開口部８ｂの長手方向のほぼ中央付近において、一方の長辺部から開口側に突出して設けられた突出部８ａを有している。この突出部８ａは、後述する共振用キャパシタ１１の一方の電極を構成しており、一方の電極８ａと呼ぶこともある。
【００２５】
同じく開口部８ｂの長手方向の両長辺部のほぼ中央に付与した符号１２ａ，１２ｂは、スロットアンテナ８の中点を示すものである。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、半導体装置１０は、例えば、シリコン基板などの半導体基板１を有するものであって、能動面１ａには、トランジスタやダイオードなどの能動素子（図示省略）が形成され、回路部を構成すると共に、該回路部に繋がる複数の電極２，３，５ａ（６ａ），５ｂ（６ｂ）が設けられている。電極２，３，５ａ（６ａ），５ｂ（６ｂ）は、例えば、アルミなどの導電性パッドからなる。該回路部は、電極２，３の接続部位を除いて絶縁膜４により覆われている。
【００２７】
能動面１ａと反対側の非能動面１ｂ上には、絶縁膜５、電極９ａ（第２の配線層９）、第１絶縁性樹脂層６、スロットアンテナ８（第１の配線層７）、第１絶縁性保護膜１６が順に積層形成されている。
【００２８】
能動面１ａ上には、絶縁膜４、第２絶縁性樹脂層１７、第３の配線層１８、第２絶縁性保護膜１９が順に積層形成されている。
【００２９】
半導体基板１には、能動面１ａから非能動面１ｂへ貫通し、能動面１ａ側に設けられた能動素子を含む回路部と非能動面１ｂ側に設けられたスロットアンテナ８とを導通させる複数の導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）が設けられている。
【００３０】
第１絶縁性樹脂層６には、一方の接続端が複数の導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）に接続し、他方の接続端がスロットアンテナ８（第１の配線層７）に接続する導通部しての複数のビア１３ｃ（１４ｃ），１３ｄ（１４ｄ）が設けられている。
【００３１】
絶縁膜５は、非能動面１ｂを覆うだけでなく、半導体基板１を貫通した複数の貫通孔の内壁を覆っており、その後にこの貫通孔に設けられる各導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）において、相互の絶縁性を確保している。
【００３２】
絶縁膜４，５は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機絶縁膜であり、ＣＶＤ、蒸着、スパッタなどの方法により形成することができる。
【００３３】
第１絶縁性樹脂層６および第２絶縁性樹脂層１７の形成材料としては、ポリイミド樹脂、シリコン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ＢｅｎｚｏＣｙｃｌｏＢｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ＰｏｌｙＢｅｎｚＯｘａｚｏｌｅ）等を用いることができる。これらの絶縁性樹脂材料のうちのいずれか、あるいは混合物を有機溶媒等に溶解させ、能動面１ａおよび非能動面１ｂに塗布することにより、第２絶縁性樹脂層１７、第１絶縁性樹脂層６を形成することができる。塗布方法としては、スピンナー、スリットコートなどの方法が挙げられ、厚みはおよそ数μｍ〜２０μｍ程度の範囲で設定することができる。
【００３４】
非能動面１ｂ側の絶縁膜５上に積層される第２の配線層９および第１絶縁性樹脂層６上に積層される第１の配線層７、並びに能動面１ａ側の第２絶縁性樹脂層１７上に積層される第３の配線層１８の形成材料としては、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）等の導電性材料の単体または複合材料を用いることができる。また、第１の配線層７および第２の配線層９並びに第３の配線層１８は、これらの導電性材料からなる単層もしくは複層構造としてもよい。
【００３５】
本実施形態では、第１の配線層７および第２の配線層９並びに第３の配線層１８は、スパッタ法で形成されたＣｕの薄膜上にメッキレジストをスピンコーター等を用いて塗布し、フォトリソグラフィ法により所望のパターン形状にパターニングした後に、さらに電解メッキ法によって厚膜化して配線部分を形成し、次にメッキレジストを剥離した後、さらにエッチングにより不要部分の金属膜を除去して配線を形成したものである。厚みはおよそ６μｍである。このような配線パターンの形成方法は、セミアディティブ法の１種として知られている。
電解メッキ法を用いることにより、配線層を厚膜化できるだけでなく、半導体基板１を貫通する貫通孔を埋めて複数の導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）を形成することができる。また、第１絶縁性樹脂層６に設けられた複数のビア１３ｃ（１４ｃ），１３ｄ（１４ｄ）を埋めて、スロットアンテナ８と各導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）とを電気的に接続させる。また、第１絶縁性樹脂層６に設けられたビア１２ｃを埋めて、スロットアンテナ８の中点１２ｂと第２の配線層９に形成された電極９ａとを電気的に接続させる。第２絶縁性樹脂層１７に設けられたビア１８ａ，１８ｂを埋めて、電極２，３と第３の配線層１８とを電気的に繋ぐ導通部とすることができる。
【００３６】
第２絶縁性樹脂層１７上に設けられた第３の配線層１８には、ビア１８ａを介して電極２に接続する配線部１８ｃと、ビア１８ｂを介して電極３に接続する配線部１８ｄとが設けられている。
【００３７】
配線部１８ｃ，１８ｄの一方の端は、ランドとなっており、当該ランド上に実装基板との接合に用いる接続部２１，２２が設けられている。接続部２１，２２は、例えば、鉛フリー半田からなる半田ボールを転写することにより形成される。なお、同じく鉛フリー半田からなるペーストの印刷、半田めっき等を施すことにより形成してもよい。
【００３８】
第１絶縁性樹脂層６上に設けられた第１の配線層７には、前述したスロットアンテナ８がパターニング形成されている。
【００３９】
スロットアンテナ８に設けられた一対の給電点１３ａ，１３ｂのうち給電点１３ａは、ビア１３ｃを介して導通部１ｃに接続している。給電点１３ｂは、ビア１３ｄを介して導通部１ｄに接続している。導通部１ｃ，１ｄは、能動面１ａに設けられた電極５ａ，５ｂにそれぞれ接続している。
同様に、一対の給電点１４ａ，１４ｂは、それぞれ第１絶縁性樹脂層６に設けられたビア１４ｃ，１４ｄを介して半導体基板１を貫通する導通部１ｅ，１ｆに接続している。導通部１ｅ，１ｆは、能動面１ａに設けられた電極６ａ，６ｂにそれぞれ接続している。
【００４０】
第２の配線層９に設けられた電極９ａは、ビア１２ｃを介してスロットアンテナ８の他方の長辺部に接続している。スロットアンテナ８の一方の長辺部から開口側に突出した電極８ａと電極９ａとが第１絶縁性樹脂層６を介して対向配置されることにより、共振用キャパシタ１１を構成している。
【００４１】
非能動面１ｂ側に設けられたスロットアンテナ８を覆って第１絶縁性保護膜１６が設けられている。同様に、配線部１８ｃ，１８ｄのランド部分を囲むと共に第３の配線層１８を覆う第２絶縁性保護膜１９が設けられている。これらの絶縁性保護膜１６，１９は、例えばレジストを用いてスピンコート法や印刷法により形成する。
【００４２】
このような半導体装置１０において、スロットアンテナ８の共振周波数は、開口部８ｂのＹ方向における長さ、すなわちスリット長８ｂｙと、共振用キャパシタ１１の電気容量とによって決まる。開口部８ｂは、半導体基板１の対角方向に沿って開口しているため、２ｍｍ角の半導体基板１の辺部に沿って開口させた場合に比べて、共振周波数帯域をより広い範囲で設定することができる。
【００４３】
また、共振用キャパシタ１１の電気容量は、開口部８ｂのスリット幅８ｂｘの方向に突出した電極８ａと電極９ａとが対向する部分の面積と、電極間の距離すなわち第１絶縁性樹脂層６の厚みと、第１絶縁性樹脂層６の誘電率とによって決まる。
【００４４】
言い換えれば、これらの要素を適宜設定することにより、所望の共振周波数を得ることができる。この場合、半導体基板１が２ｍｍ角であるため、スリット長８ｂｙの設定範囲を考慮すると、共振周波数帯域は、ミリ波であるギガ帯となる。
【００４５】
実際の半導体装置１０の製造方法は、半導体ウェハを用いて行われる。半導体ウェハに集積された状態で能動素子が形成され、能動面１ａに絶縁膜４、第２絶縁性樹脂層１７、第３の配線層１８が順次積層され、それぞれにパターニングされる。そして第２絶縁性保護膜１９で覆われる。
能動面１ａの各電極５ａ（６ａ），５ｂ（６ｂ）に対応した位置において半導体ウェハを貫通する貫通孔が形成され、当該貫通孔の内壁と非能動面１ｂとを覆う絶縁膜５が形成される。続いて、絶縁膜５上に第２の配線層９、第１絶縁性樹脂層６、第１の配線層７が順次積層され、それぞれにパターニングされる。そして第１絶縁性保護膜１６で覆われる。
能動面１ａ側に接続部２１，２２を形成した後に、ダイシングやレーザカットなどの方法により、個々の半導体装置１０が半導体ウェハから取り出される。
【００４６】
なお、半導体ウェハを所定の厚みとするために化学的機械的な研磨を非能動面１ｂ側に施すことがある。半導体ウェハを貫通する貫通孔を形成する工程は、このような研磨工程の後に行うことが好ましい。研磨工程の前に孔開けすることは、孔開けの精度に影響するばかりか、孔開けによって半導体ウェハの強度が低下し、研磨中に破損し易い。研磨工程の後に孔開けすることによって、これらの不具合を避けることができる。
孔開けの方法としては、ウェットエッチング法やドライエッチング法あるいはレーザー光を照射して孔開けする方法などを用いることができる。
【００４７】
図２は、実施形態１の半導体装置における磁界方向を示す概略図である。
図２に示すように、半導体装置１０において、平面型のスロットアンテナ８が生成する磁界方向は、非能動面１ｂにほぼ平行な方向となる（極性は、磁界生成の仕方、例えば、電流が流れる方向などによって変わる）。したがって、磁界が半導体基板１を貫かないので、磁界誘導による渦電流が半導体基板１において発生し難い。言い換えれば、渦電流による反磁界が発生し難いので、反磁界によりスロットアンテナ８が生成する磁界が減衰して、スロットアンテナ８の利得が低下することを抑制することができる。すなわち、所望の利得を安定して確保することができる。
また、スロットアンテナ８は、第１絶縁性樹脂層６上に設けられた第１の配線層７をパターニングすることにより形成されている。したがって、非能動面１ｂの絶縁膜５上にスロットアンテナ８が直接形成される場合に比べて、スロットアンテナ８と半導体基板１との容量結合を緩和できる。ゆえに、損失が少なく高いＱ値を持ったスロットアンテナ８を備える半導体装置１０を提供することができる。
【００４８】
図３は、実施形態１の半導体装置の実装状態を示す概略断面図である。図３に示すように、実装構造体３０は、実装基板３１に半導体装置１０を平面実装したものである。実装基板３１のランド３２，３３に対して接続部２１，２２が位置するように半導体装置１０をマウントし、リフローなどによりの加熱処理を施して半田からなる接続部２１，２２を溶融させ、半田付けする。
【００４９】
このような加熱処理により平面実装を行っても、半導体装置１０は、第１絶縁性樹脂層６および第２絶縁性樹脂層１７が応力緩和層として機能するため、第１の配線層７および第３の配線層１８への熱衝撃を緩和することができる。
【００５０】
実装基板３１に半導体装置１０を平面実装すると、スロットアンテナ８が上方に位置することになり、スロットアンテナ８と外部電子回路のアンテナ素子とを実装基板３１の上方において近接させることができる。これにより、外部電子回路との磁界結合を比較的容易に成し得る実装構造体３０を実現している。
【００５１】
なお、実装基板３１に平面実装された半導体装置１０の外周部を覆うように樹脂モールドを施してもよい。これにより、平面実装における接合の信頼性をさらに向上させることができる。
【００５２】
本実施形態の半導体装置１０は、上述したように、外部電子回路との間で信号の授受が可能なスロットアンテナ８を備え、チップサイズのままで実装基板３１に平面実装可能な構造を有している。すなわち、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer  ｌevel  Chip  Scale  Package）技術が活用されている。
【００５３】
（実施形態２）
次に、他の実施形態の半導体装置について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は実施形態２の半導体装置を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図である。なお、主に実施形態１の半導体装置１０に対して異なる構成について説明する。実施形態１と同じ部分は、同じ符号を用いて説明する。
【００５４】
図４（ａ）に示すように、本実施形態の半導体装置５０は、平面型のスロットアンテナ４１と、実装基板に平面実装するための接続部２１，２２とを備えている。
【００５５】
半導体装置５０は、上記実施形態１の半導体装置１０と同様に平面視およそ２ｍｍ角であって、スロットアンテナ４１は、対角方向（図面上ではＹ方向）に矩形状の開口部４１ｂを有する。また、スロットアンテナ４１は、開口部４１ｂの長手方向の両長辺部から開口側に向かって交互に突出する複数の突出部４１ａを有する。このように串歯状に設けられた突出部４１ａが所定の間隔を置いて開口部４１ｂの幅方向（Ｘ方向）に相互に幅ＣＬだけ重なり合うことにより、共振用キャパシタ４５を構成するものである。以降、突出部４１ａを電極４１ａと呼ぶこともある。
【００５６】
スロットアンテナ４１の開口部４１ｂに沿った長辺部には、一対の給電点１３ａ，１３ｂと、もう一対の給電点１４ａ，１４ｂとが、開口部４１ｂを挟んで対向する位置に設けられている。
スロットアンテナ４１の開口部４１ｂの長手方向の両辺部のほぼ中央に中点１２ａ，１２ｂがある。
【００５７】
図４（ｂ）に示すように、半導体装置５０は、能動素子が形成された能動面１ａを有する半導体基板１と、能動素子を含む回路部に形成された電極２，３，５ａ（６ａ），５ｂ（６ｂ）と、電極２，３の接続部位を除いて回路部を覆う絶縁膜４と、絶縁膜４上に順に積層形成された第２絶縁性樹脂層１７、第３の配線層１８とを備えている。
非能動面１ｂを覆う絶縁膜５上には、第１絶縁性樹脂層６、第１の配線層７が順に積層形成されている。第１の配線層７をパターニングすることによりスロットアンテナ４１が形成され、これを覆うように第１絶縁性保護膜１６が形成される。
【００５８】
スロットアンテナ４１の各給電点１３ａ（１４ａ），１３ｂ（１４ｂ）は、それぞれ対応して第１絶縁性樹脂層６に設けられたビア１３ｃ（１４ｃ），１３ｄ（１４ｄ）に接続し、さらに半導体基板１に設けられた導通部１ｃ（１ｅ），１ｄ（１ｆ）を介して能動面１ａの電極５ａ（６ａ），５ｂ（６ｂ）にそれぞれ導通している。
このような半導体装置５０の製造方法は、実施形態１の半導体装置１０の場合と同様である。絶縁膜４，５は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機絶縁膜である。第１絶縁性樹脂層６および第２絶縁性樹脂層１７は、ポリイミド系などの絶縁性樹脂を塗布して形成する。その後ビアを形成してから、第１の配線層７および第３の配線層１８を前述したセミアディティブ法を用いて形成する。絶縁膜４，５や、接続部２１，２２の形成方法も同様であるため、詳細の説明は省略する。
【００５９】
半導体装置５０によれば、第１の配線層７に、スロットアンテナ４１と共振用キャパシタ４５とを設けているので、上記実施形態１の半導体装置１０に比べて第２の配線層９が不要となる。言い換えれば配線層の数を少なくすることができる。これに伴うビアの形成も不要である。すなわち、より簡略化されたＷ−ＣＳＰ構造とすることができる。
【００６０】
（実施形態３）
次に、本実施形態の電子機器について、図５を参照して説明する。図５は電子機器の構成を示すブロック図である。
【００６１】
電子機器Ｅ１は、例えば、キーレスエントリーシステムや携帯型電話機であり、図５に示すように、通信モジュールＭＤ１を有し、当該通信モジュールＭＤ１に加えて、操作部ＯＰと、表示部ＤＰと、制御部ＣＴと、処理部ＰＲと、記憶部ＳＴと、電源部ＰＳとを有する。
【００６２】
操作部ＯＰは、入力を行うための、例えば、キー及びボタンであり、表示部ＤＰは、例えば、文字及び画像を表示するための、液晶パネルや有機ＥＬパネルである。
制御部ＣＴは、電子機器Ｅ１の全体動作の制御及び監視を行うべく、例えば、ＣＰＵからなり、処理部ＰＲは、例えば、特化された演算処理を行うべく、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）からなる。
記憶部ＳＴは、前記した操作部ＯＰ〜処理部ＰＲの動作に必要なデータ（例えば、入力された命令、表示すべき画像、制御・監視のためのデータ、及び、処理により得られた情報）を記憶するために用いられる。電源部ＰＳは、例えば、リチウム電池からなる。
【００６３】
通信モジュールＭＤ１は、半導体装置１０を備え、スロットアンテナ８と、当該スロットアンテナ８の後段に設けられ、スロットアンテナ８から電力Ｐの供給を受ける「不平衡型」の整流回路ＲＣＴと、スロットアンテナ８から信号Ｓの出力を受ける「不平衡型」の復調回路ＤＥＭと、を有する。整流回路ＲＣＴは、上記電力Ｐについて、例えば、全波整流又は半波整流を行い、また、復調回路ＤＥＭは、上記信号Ｓについて、例えば、直接検波又は同期検波を行う。
【００６４】
通信モジュールＭＤ１内では、スロットアンテナ８は、図１を用いて説明したように、開口部８ｂは、矩形状に形成されている。当該開口部８ｂには、一方の長辺の中点１２ａと、他方の長辺の中点１２ｂとを接続する共振用キャパシタ１１が設けられている。スロットアンテナ８は、開口部８ｂ（インダクタ）及び共振用キャパシタ１１により、上記電力Ｐまたは上記信号Ｓを搬送する電波の周波数と共振するＬＣ共振回路を構成しており、これにより、電波を受信する。
【００６５】
さらに、開口部８ｂに沿った長辺部には、一対の給電点１３ａ，１３ｂ、及び、他の一対の給電点１４ａ，１４ｂが設けられている。
【００６６】
一対の給電点１３ａ，１３ｂのうち一方の給電点１３ａは、整流回路ＲＣＴの入力端（例えば、当該整流回路ＲＣＴを構成するオペアンプの一方の入力端）に接続されており、他方の給電点１３ｂは、接地電位に接続されている（前記オペアンプの他方の入力端も接地電位に接続されている）。
【００６７】
他の一対の給電点１４ａ，１４ｂのうち一方の給電点１４ａは、復調回路ＤＥＭの入力端（例えば、当該復調回路ＤＥＭを構成するオペアンプの一方の入力端）に接続されており、他方の給電点１４ｂは、接地電位に接続されている（前記オペアンプの他方の入力端も接地電位に接続されている）。
【００６８】
一方の給電点１３ａは、中点１２ａとの間の距離ＬＧ１の大きさにより規定されるインピーダンスＺ（ＬＧ１）が、整流回路ＲＣＴの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられている。ここで、距離ＬＧ１が大きいほど、インピーダンスＺ（ＬＧ１）は小さくなる関係にある。
【００６９】
また、他方の給電点１３ｂは、開口部８ｂの長辺上において、一方の給電点１３ａに対向する位置に設けられている。
【００７０】
一方の給電点１４ａは、中点１２ａとの間の距離ＬＧ２の大きさにより規定されるインピーダンスＺ（ＬＧ２）が、復調回路ＤＥＭの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられている。距離ＬＧ１とインピーダンスＺ（ＬＧ１）との関係と同様に、距離ＬＧ２が大きいほど、インピーダンスＺ（ＬＧ２）は小さくなる関係にある。
【００７１】
また、他方の給電点１４ｂは、開口部８ｂの長辺上において、一方の給電点１４ａに対向する位置に設けられている。
【００７２】
このように、不平衡型の整流回路ＲＣＴに電力Ｐを供給するための一対の給電点１３ａ，１３ｂは、上記インピーダンスＺ（ＬＧ１）が整流回路ＲＣＴの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられており、かつ、不平衡型の復調回路ＤＥＭに信号Ｓを出力するための一対の給電点１４ａ，１４ｂは、上記インピーダンスＺ（ＬＧ２）が復調回路ＤＥＭの入力インピーダンスと実質的に等しくなる位置に設けられている。これにより、スロットアンテナ８から整流回路ＲＣＴへの電力Ｐの供給、及び、スロットアンテナ８から復調回路ＤＥＭへの信号Ｓの出力を、渦電流による利得の損失を抑制しつつ、従来必要であった分配回路及び整合回路を用いることなく行える。この結果、回路規模が小型化され、安定した信号授受が可能な通信モジュールＭＤ１を実現することができる。
電子機器Ｅ１は、このような通信モジュールＭＤ１を備えているので、電力Ｐと信号Ｓとを安定して授受可能な通信機能を備える一方で、コンパクトな電子機器Ｅ１を実現している。
【００７３】
通信モジュールＭＤ１をより小型化、高機能化するという点では、半導体装置１０の能動面１ａに形成される能動素子を含む回路部は、上記通信モジュールＭＤ１における整流回路ＲＣＴや復調回路ＤＥＭの一部または全部を構成するものであってもよい。
【００７４】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００７５】
（変形例１）上記実施形態１の半導体装置１０において、スロットアンテナ８の平面形状は、これに限定されない。図６（ａ）および（ｂ）は変形例のスロットアンテナを示す概略平面図である。例えば、同図（ａ）に示すように、スロットアンテナＡＮＴ１は、矩形状の開口部としてのスロットＳＬと、スロットＳＬの長辺上の中点Ｃｐａ，Ｃｐｂに接続した共振用キャパシタＣｐとを有している。また、上記中点Ｃｐａ，Ｃｐｂから長辺方向に遠ざかるにつれて、長辺方向に直交する幅方向の寸法がｄ１＜ｄ２＜ｄ３の順に大きくなるスロープ状の外形を備えている。また、例えば、同図（ｂ）に示すように、スロットアンテナＡＮＴ２は、長辺方向に直交する幅方向の寸法がｄ４＜ｄ５の関係にある凹状の外形を備えている。このようにすれば、中点Ｃｐａ，Ｃｐｂ付近におけるスロットアンテナＡＮＴ１，ＡＮＴ２と他の配線層との間の寄生容量を小さくすることができる。すなわち、より安定した共振状態が得られる。
【００７６】
（変形例２）上記実施形態２の半導体装置５０において、共振用キャパシタ４５を構成する串歯状の電極４１ａの配置は、これに限定されない。図７は変形例の半導体装置を示す概略平面図である。例えば、図７に示すように、半導体装置６０は、半導体装置５０と同様なスロットアンテナ４１を備え、矩形状の開口部４１ｂを斜めに横断する方向に長辺部から交互に突出した串歯状の突出部４１ｃを有する。交互に対向する突出部４１ｃ間において共振用キャパシタ４５が構成されている。したがって、半導体装置５０に比べて、突出部４１ｃの長さＣＬの調整範囲が広くなる。すなわち、共振用キャパシタ４５の電気容量の調整範囲を広く取れる。
【００７７】
（変形例３）上記実施形態１の半導体装置１０およびこれを備えた上記実施形態３の通信モジュールＭＤ１において、給電点１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの数は、これに限定されない。図８は変形例の通信モジュールを示すブロック図である。例えば、図８に示すように、変形例の半導体装置７０は、スロットアンテナ８と、矩形状の開口部８ｂを挟んで互いに対向する複数（３個ずつ）の給電点１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂと、半導体基板１の回路部に形成され、複数（３個）の給電点を１組としてこの中から１つを選択可能なスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４とを備える。スイッチング素子ＳＷ１を制御することにより、中点１２ａからの給電点１３ａまでの距離ＬＧ１を可変することが可能となる。同様に、スイッチング素子ＳＷ２を制御することにより、中点１２ａからの給電点１４ａまでの距離ＬＧ２を可変することが可能となる。すなわち、インピーダンスＺ（ＬＧ１）、インピーダンスＺ（ＬＧ２）をそれぞれ個体間の製造ばらつきに応じて調整が可能となる。
【００７８】
（変形例４）上記実施形態１の半導体装置１０および上記実施形態２の半導体装置５０において、能動面１ａ、非能動面１ｂのそれぞれに積層される絶縁性樹脂層の数は、１つの限定されない。半導体装置１０，５０に集積される回路部は、配線ルールの微細化の進行に伴って大型化する。言い換えれば、同一回路構成ならば、チップサイズがより小型化する。したがって、能動面１ａの回路部における電極２，３，５ａ（６ａ），５ｂ（６ｂ）の配置や数によって、スロットアンテナ８，４１や接続部２１，２２への接続を複数の絶縁性樹脂層を介した複数の配線層を経由して行う構成としてもよい。
【００７９】
（変形例５）上記実施形態３の電子機器Ｅ１において、通信モジュールＭＤ１の構成は、これに限定されない。図９は変形例の他の通信モジュールを示すブロック図である。例えば、図９に示すように、変形例の通信モジュールＭＤ２は、一対の給電点１４ａ，１４ｂのみを有する半導体装置１０と、不平衡型の復調回路ＤＥＭとを備えるとしてもよい。すなわち、スロットアンテナ８を介して磁界結合により電気的な信号Ｓを授受可能な通信モジュールＭＤ２を提供することができる。もちろん、半導体装置１０の一対の給電点１３ａ，１３ｂに接続する不平衡型の整流回路ＲＣＴのみを備える構成としてもよい。
【００８０】
（変形例６）上記実施形態１の半導体装置１０およびこれを備えた上記実施形態３の通信モジュールＭＤ１において、各部の構成は、これに限定されない。例えば、通信モジュールとして電力や信号の送信回路を備える構成としてもよい。すなわち、半導体装置１０の回路部は、送信回路の一部または全部を備える構成としてもよい。このような構成にすれば、電力や信号を送信可能な小型な通信モジュールを提供することができる。
また、通信モジュールは、受信回路と送信回路の双方を備える構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】（ａ）は実施形態１の半導体装置を示す概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線で切った概略断面図。
【図２】実施形態１の半導体装置における磁界方向を示す概略図。
【図３】実施形態１の半導体装置の実装状態を示す概略断面図。
【図４】（ａ）は実施形態２の半導体装置を示す概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線で切った概略断面図。
【図５】電子機器の構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は変形例のスロットアンテナを示す概略平面図。
【図７】変形例の半導体装置を示す概略平面図。
【図８】変形例の通信モジュールを示すブロック図。
【図９】変形例の他の通信モジュールを示すブロック図。
【符号の説明】
【００８２】
１…半導体基板、１ａ…能動面、１ｂ…非能動面、６…絶縁性樹脂層としての第１絶縁性樹脂層、７…第１の配線層、８，４１…スロットアンテナ、８ａ，９ａ，４１ａ…電極、８ｂ，４１ｂ…開口部、１０，５０，６０，７０…半導体装置、１１，４５…共振用キャパシタ、１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…給電点、１６…第１絶縁性保護膜、１９…第２絶縁性保護膜、２１，２２…接続部、ＡＮＴ１，ＡＮＴ２…スロットアンテナ、Ｅ１…電子機器、ＳＬ…開口部としてのスロット、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…スイッチング素子。
【図１】
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【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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