特開 2023-50936 半導体装置、および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023050936

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】半導体装置、および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20230404BHJP

   H01L 21/822 20060101ALI20230404BHJP

   H01L 25/00 20060101ALI20230404BHJP

   H01F 10/08 20060101ALI20230404BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 501P

H01L27/04 L

H01L23/12 B

H01L25/00 B

H01F10/08

H01F17/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021161310

(22)【出願日】2021-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】進藤 正典

【テーマコード（参考）】

5E049

5E070

5F038

【Ｆターム（参考）】

5E049BA11

5E070AB04

5E070BA20

5E070CB12

5F038AZ04

5F038CA02

5F038CA05

(57)【要約】

【課題】性能が向上したインダクタを含む半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体基板上に形成された回路部と、回路部の上部を含む半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆って形成された第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜上に形成された再配線と、再配線により第１の絶縁膜上に形成されるとともに回路部に接続されたコイルと、コイルの下部に設けられた第１の絶縁膜の開口部に形成された第１の軟磁性体膜と、コイルの少なくとも一部を覆って第１の軟磁性体膜上に形成された第２の軟磁性体膜と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板上に形成された回路部と、
前記回路部の上部を含む前記半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆って形成された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成された再配線と、
前記再配線により前記第１の絶縁膜上に形成されるとともに前記回路部に接続されたコイルと、
前記コイルの下部に設けられた前記第１の絶縁膜の開口部に形成された第１の軟磁性体膜と、
前記コイルの少なくとも一部を覆って前記第１の軟磁性体膜上に形成された第２の軟磁性体膜と、を含むことを特徴とする
半導体装置。

【請求項2】

前記第１の絶縁膜は前記第１の軟磁性体膜を囲んで形成され、
前記第１の絶縁膜の上部に形成されるとともに前記第２の軟磁性体膜を囲む第２の絶縁膜をさらに含むことを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第１の軟磁性体膜と前記第２の軟磁性体膜は一体化され、前記コイルは一体化された前記第１の軟磁性体膜および前記第２の軟磁性体膜の中に埋設されていることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記コイルは前記第１の軟磁性体膜に設けられたビアを介して前記回路部に接続されていることを特徴とする
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項5】

外部と接続する端子であって、前記第１の絶縁膜上に設けられるとともに前記第１の絶縁膜に形成されたビアを介して前記回路部に接続された端子をさらに含むことを特徴とする
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項6】

半導体基板上に形成された回路部と、
前記回路部の上部を含む前記半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆って形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された再配線と、
前記再配線により前記絶縁膜上に形成されるとともに前記回路部に接続されたコイルと、
前記コイルの少なくとも一部を覆って前記絶縁膜上に形成された軟磁性体膜を含むことを特徴とする
半導体装置。

【請求項7】

半導体基板上に回路部を形成し、
前記回路部の上部を含む領域であって第１の所定の領域を除く領域に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の所定の領域の内部に第１の軟磁性体膜を形成し、
前記第１の軟磁性体膜の上部に前記回路部と接続されるコイルを形成し、
前記第１の絶縁膜の上部の領域であって、平面視で前記第１の所定の領域の少なくとも一部と重なる第２の所定の領域を除く領域に第２の絶縁膜を形成し、
前記第２の所定の領域の内部に第２の軟磁性体膜を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。

【請求項8】

半導体基板上に回路部を形成し、
前記回路部の上部を含む領域であって前記半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に第１の軟磁性体膜を形成し、
前記第１の軟磁性体膜の上部に前記回路部と接続されるコイルを形成し、
前記第１の軟磁性体膜上に前記コイルの少なくとも一部を覆う第２の軟磁性体膜を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置、および半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置のパッケージングの一形態として、ＷＬ－ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ－Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が知られている。ＷＬ－ＣＳＰとは、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる超小型集積回路の一種である。ＣＳＰとは基本的にＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒｅｙ）の一形態であり、ＢＧＡのサイズを大幅に小さくし、実装する半導体チップとほぼ同サイズに縮小したパッケージのことである。これに対しＷＬ－ＣＳＰでは製造プロセスにおいて、ウェハレベルの段階で回路表面のパッドに再配線層を形成し、再配線上の接続部を残して例えば樹脂で表面を封止した後個々のチップに個片化する。ＷＬ－ＣＳＰによれば、半導体集積回路をプリント基板等の基板に実装する場合においてその専有面積を大幅に削減できる等の効果がある。

【0003】

ＢＧＡに関連する技術を開示した文献として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１に係るファン－アウト半導体パッケージモジュールは、互いに離隔している第１貫通孔および第２貫通孔を有するコア部材と、第１貫通孔内に配置され、接続パッドが配置された活性面、および活性面の反対側である非活性面を有する半導体チップと、第２貫通孔内に配置された第２受動部品と、コア部材および第２受動部品のそれぞれの少なくとも一部を覆い、第２貫通孔内の少なくとも一部を満たす第１封止材と、第１封止材上に配置された補強部材と、半導体チップの少なくとも一部を覆い、第１貫通孔内の少なくとも一部を満たす第２封止材と、コア部材、半導体チップの活性面、および第２受動部品上に配置され、接続パッド、および第２受動部品と電気的に連結された再配線層を含む連結部材と、を含んでいる。

【0004】

一方、半導体装置を構成する回路に不可欠な受動部品としてインダクタが挙げられる。
インダクタは、半導体装置の回路面に渦巻き状のパターン（コイル）を配線材等によって形成する場合もあるが、その場合スペースの関係で例えば配線長を長くしたり、巻き数を多くしたりすることに限界がある。そのため得られるインダクタンスの値も制限されるので、ある程度以上のインダクタンス値が必要な場合には個別部品として半導体装置とは別に実装されている。特許文献１に係るファン－アウト半導体パッケージモジュールでも受動部品としてのインダクタは個別部品の形態で貫通孔内に配置される。

【0005】

図１１（ａ）は、内部に比較例に係るインダクタ領域１００が形成された比較例に係る半導体装置１５０の断面図を示している。「インダクタ領域」とは半導体装置１５０においてインダクタの作用を示す構成の領域をいう。半導体装置１５０はＷＬ－ＣＳＰ技術を用いて製造されている。図１１（ａ）に示すように、半導体装置１５０は、半導体基板１１上に形成されたパッド１２－１、１２－２、パッシベーション膜１３、ビア１６－１、１６－２、絶縁膜１４、１５、再配線１７、ポスト１８、半田端子１９、およびモールド２０を含んでいる。

【0006】

図１１（ｂ）はインダクタ領域１００の断面図を示している。図１１（ｂ）に示すようにインダクタ領域１００は、半導体基板１１、パッド１２－３、１２－４、パッシベーション膜１３、ビア１６－３、１６－４、絶縁膜２５、再配線１７、およびモールド２０を含んでいる。ただし、絶縁膜２５は図１１（ａ）の絶縁膜１４、１５をまとめて１つの膜として表したものである。絶縁膜２５の上部に再配線１７が渦巻き状に配置されてコイル２２が形成されている。ビア１６－３および１６－４は、各々コイル２２の一端および他端に接続され、パッド１２－３および１２－４を介して半導体チップ（図示省略）に形成された回路部に接続されている。ここで「半導体チップ」とは、半導体装置１５０のうち、再配線する前の状態の半導体素子をいう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－８３３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ＷＬ－ＣＳＰにおいてもインダクタを半導体装置内に搭載することができれば至便であるが、これまでは通信等限られた分野の限られたインダクタンス値のインダクタが半導体装置内に搭載されているに過ぎなかった。つまり半導体装置１５０のインダクタ領域１００のインダクタンス値には限界があった。インダクタの中でも電源回路等の高電力用途のインダクタ（以下、「パワーインダクタ」）は、特に配線抵抗が小さいこと、所望のインダクタンス値が確保できることが求められるため、従来、パワーインダクタは半導体装置の外部に個別部品として配置されていた。その結果、半導体装置およびその関連部品の専有面積の削減には限界があった。例えば半導体装置１５０のようにＷＬ－ＣＳＰ内に搭載するためには、同じ形状、専有面積のインダクタで比較した場合にその性能（インダクタンス、配線抵抗等）の向上が求められていた。

【0009】

本発明は、上記の事情を踏まえ、性能が向上したインダクタを含む半導体装置、および半導体装置の製造方法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】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に形成された回路部と、前記回路部の上部を含む前記半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆って形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に形成された再配線と、前記再配線により前記第１の絶縁膜上に形成されるとともに前記回路部に接続されたコイルと、前記コイルの下部に設けられた前記第１の絶縁膜の開口部に形成された第１の軟磁性体膜と、前記コイルの少なくとも一部を覆って前記第１の絶縁膜上に形成された第２の軟磁性体膜と、を含むことを特徴とする。

【0011】

上記課題を解決するため、本発明に係る他の態様の半導体装置は、半導体基板上に形成された回路部と、前記回路部の上部を含む前記半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆って形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された再配線と、前記再配線により前記絶縁膜上に形成されるとともに前記回路部に接続されたコイルと、前記コイルの少なくとも一部を覆って前記絶縁膜上に形成された軟磁性体膜を含むことを特徴とする。

【0012】

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に回路部を形成し、前記回路部の上部を含む領域であって第１の所定の領域を除く領域に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の所定の領域の内部に第１の軟磁性体膜を形成し、前記第１の軟磁性体膜の上部に前記回路部と接続されるコイルを形成し、前記第１の絶縁膜の上部の領域であって、平面視で前記第１の所定の領域の少なくとも一部と重なる第２の所定の領域を除く領域に第２の絶縁膜を形成し、前記第２の所定の領域の内部に第２の軟磁性体膜を形成することを特徴とする。

【0013】

上記課題を解決するため、本発明に係る他の態様の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に回路部を形成し、前記回路部の上部を含む領域であって前記半導体基板上の領域の少なくとも一部を覆う絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に第１の軟磁性体膜を形成し、前記第１の軟磁性体膜の上部に前記回路部と接続されるコイルを形成し、前記第１の軟磁性体膜上に前記コイルの少なくとも一部を覆う第２の軟磁性体膜を形成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、性能が向上したインダクタを含む半導体装置、および半導体装置の製造方法を提供することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施の形態に係る半導体装置の、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図2】第１の実施の形態に係るインダクタ領域の、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図3】実施の形態に係るインダクタ領域の作用を説明する模式図である。

【図4】（ａ）から（ｃ）は、実施の形態に係るインダクタ領域のシミュレーションモデルを示す図である。

【図5】（ａ）から（ｃ）は、実施の形態に係るインダクタ領域のシミュレーション結果を示す図である。

【図6】実施の形態に係るコイルのシミュレーションモデルを示す図である。

【図7】第２の実施の形態に係るインダクタ領域の、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図8】第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。

【図9】（ａ）から（ｆ）は第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【図10】（ａ）、（ｂ）は第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。

【図11】（ａ）は比較例に係る半導体装置の断面図、（ｂ）は比較例に係るインダクタ領域の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下に説明する実施の形態では、本発明に係る半導体装置をインダクタ領域を含む半導体装置に適用した形態を例示して説明する。以下の実施の形態では、便宜的にインダクタ領域と該インダクタ領域を含む半導体装置とに分けて説明するが、本実施の形態に係る半導体装置はインダクタ単独の形態であってもよいし、周辺の回路を含む形態であってもよい。以下の実施の形態では、インダクタ領域のインダクタとして特に高電力用途のパワーインダクタに適用した形態を例示して説明する。

【0017】

［第１の実施の形態］
図１から図６を参照して、本実施の形態に係るインダクタ領域１０を含む半導体装置５０について説明する。

【0018】

図１（ａ）は本実施の形態に係る半導体装置５０の断面図、図１（ｂ）は平面図を、各々示している。図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ－Ａ線に沿って切断した断面図である。半導体装置５０にはインダクタ領域１０が形成されている。「インダクタ領域」とは半導体装置５０においてインダクタの作用を示す構成の領域をいう。本実施の形態では、後述する配線（後述の再配線１７）で形成したコイル２２に加え、第１の軟磁性体膜２４－１、第２の軟磁性体膜２４－２等インダクタとしての作用を規定する構成を含む領域をいう。また、本実施の形態に係る半導体装置５０は、回路が形成されていない半導体基板の上部にインダクタ領域１０を形成している。しかし、回路が形成された回路部の上部にインダクタ領域１０を形成してもよい。

【0019】

図１に示す半導体装置５０も半導体装置１５０と同様ＷＬ－ＣＳＰ技術を用いて製造されており、図１１（ａ）に示す半導体装置１５０と基本的に同様の構成となっている。すなわち、図１（ａ）に示すように、半導体装置５０は、半導体基板１１、パッド１２－１、１２－２（以下総称する場合は後述のパッド１２－３、１２－４を含めて「パッド１２」）、パッシベーション膜１３、絶縁膜１４、１５、ビア１６－１、１６－２（以下総称する場合は後述のビア１６－３、１６－４を含めて「ビア１６」）、再配線１７、ポスト１８、半田端子１９、およびモールド２０を含んでいる。パッド１２は一例としてアルミニウム（Ａｌ）で形成され、パッシベーション膜１３に設けられた開口部から露出している。パッシベーション膜１３は一例として窒化シリコン膜で形成され、半導体基板１１およびパッド１２の一部を覆っている。絶縁膜１４、１５は一例としてポリイミド膜で形成され、絶縁膜１４はパッシベーション膜１３およびパッド１２の一部を覆っており、絶縁膜１５は絶縁膜１４およびビア１６－１、１６－２の一部を覆っている。ここで、再配線１７、絶縁膜１４、１５、およびポスト１８を含む層が本実施の形態に係る「再配線層」である。

【0020】

図１（ａ）に示す半導体装置５０では、点線で囲まれた領域にインダクタ領域１０が形成されている。なお、半導体基板１１の材料に制限はないが、本実施の形態では一例としてのシリコン（Ｓｉ）基板を用いている。また、図１（ａ）に示す第１の軟磁性体膜２４－１、第２の軟磁性体膜２４－２の詳細については後述する。

【0021】

図１（ｂ）に示すように、インダクタ領域１０にはコイル２２が形成され、コイル２２の一端および他端には各々端子２１－１、２１－２が配置されている。なお、本実施の形態において「コイル２２」とは、渦巻き状に形成された再配線１７による配線部分をいう。換言すると、本実施の形態に係るコイル２２は再配線層に形成されている。

【0022】

図１（ａ）で示した半導体基板１１、パッド１２－１、１２－２、およびパッシベーション膜１３が半導体チップの製造工程によって製造された部分であり、絶縁膜１４、１５、ビア１６－１、１６－２、再配線１７、ポスト１８、半田端子１９、およびモールド２０が再配線工程によって製造された部分である。本実施の形態では、絶縁膜１５上にコイル２２を形成する配線層、およびビア１６－１、１６－２（以下で説明するビア１６－３、１６－４を含む）を再配線１７という。

【0023】

絶縁膜１４にはビア１６－１および１６－２が設けられ、各々のビアの一端はそれぞれパッド１２－１、１２－２に接続されている。また、ビア１６－１および１６－２の他端は絶縁膜１５上の再配線１７に接続されている。半導体装置５０では、絶縁膜１４上の再配線１７によって、ポスト１８の位置まで配線を延伸することが可能となっている。

【0024】

ポスト１８および半田端子１９は、半導体装置５０を外部の例えばプリント基板（図示省略）等に実装する場合の端子である。ポスト１８は、一例として銅（Ｃｕ）で形成されている。モールド２０は半導体基板１１上に形成された回路等を外気等から保護する封止樹脂である。

【0025】

図２（ａ）は本実施の形態に係るインダクタ領域１０の断面図を、図２（ｂ）は平面図を、各々示している。図２（ａ）は、図２（ｂ）に示すＢ－Ｂ線に沿って切断した断面を表している。図２（ａ）に示すようにインダクタ領域１０は、半導体基板１１、パッド１２－３、１２－４、パッシベーション膜１３、ビア１６－３、１６－４、再配線１７、第１の軟磁性体膜２４－１および第２の軟磁性体膜２４－２（以下総称する場合は「軟磁性体膜２４」）、およびモールド２０を含んでいる。

【0026】

図２（ａ）、（ｂ）に示すように再配線１７にはコイル２２が形成されている。本実施の形態に係るコイル２２は略矩形形状の配線が渦巻き状に配置されて形成されている。しかしながらコイル２２の形状はこれ限られず、円形状あるいは楕円形状の配線を渦巻き状に配置して形成してもよい。ビア１６－３および１６－４は、各々コイル２２の一端である端子２１－１および他端である端子２１－２に接続され、各々パッド１２－３および１２－４を介して半導体チップに形成された回路に接続されている。

【0027】

ここで、本実施の形態に係るインダクタ領域１０は、一例としてパワーインダクタとして使用可能なように、比較例に係るインダクタ領域１００に対して、インダクタンス、配線抵抗等の性能が向上するように配慮されている。すなわち、図２（ａ）に示すように、本実施の形態に係るインダクタ領域１０はインダクタ領域１００にはない第１の軟磁性体膜２４－１および第２の軟磁性体膜２４－２を備えている。軟磁性体膜２４－１はパッシベーション膜１３上に形成され、軟磁性体膜２４－２は軟磁性体膜２４－１上にコイル２２等が形成された再配線１７を覆って形成されている。ここで、軟磁性体膜２４の材料は特に限定されないが、本実施の形態では一例として軟磁性体の磁性粉末を含有する樹脂などの絶縁体膜を用いている。

【0028】

軟磁性体膜２４－１および軟磁性体膜２４－２は各々分離されたものではなく、本実施の形態では混然一体となっている。しかしながら、インダクタ領域１０のインダクタンス値等を考慮して差し支えない場合は軟磁性体膜２４－１と軟磁性体膜２４－２とを分離してもよい。さらに軟磁性体膜２４－１または軟磁性体膜２４－２のいずれか一方を配置する形態としてもよい。

【0029】

本実施の形態に係るインダクタ領域１０によれば軟磁性体膜２４の作用によって漏洩磁束が抑制され、軟磁性体膜２４を設けていない同じサイズのインダクタ領域と比べてインダクタンスＬの値が増大し、またインダクタンスＬの増大により配線長が短くて済むので配線抵抗が減少する。すなわち、インダクタ領域１０によればその性能を向上させることができる。さらにコイル２２で発生する磁束が第１の軟磁性体膜２４－１および第２の軟磁性体膜２４－２の中に閉じ込められ、外部への漏洩が抑制されるので、コイル２２による磁束が半導体基板１１上に形成された他の回路等に影響することが抑制される。そのため、軟磁性体膜が設けられていない比較例に係るインダクタ領域１００は、コイル２２の磁束によって他の回路でのノイズ等の発生が懸念されるが、本実施形態に係るインダクタ領域１０は、他の回路でのノイズ等の発生を抑制することができる。

【0030】

図３を参照して、上記磁束の漏洩の抑制についてより詳細に説明する。図３は図２（ａ）に示す軟磁性体膜２４とコイル２２との関係を概念的に示した図である。すなわち、軟磁性体膜２４上にコイル２２の一部を構成する再配線１７が形成され、再配線１７はさらに軟磁性体膜２４によって囲まれている。再配線１７には図３に示す方向に電流ＩＬが流れている。図３の左に示す電流ＩＬは、奥から手前に向かう方向に流れており、右に示す電流ＩＬは、手前から奥に向かう方向に流れている。

【0031】

図３に示す構成において、左右の再配線１７には図に示す回転方向の磁束Φが発生する。左の再配線１７は反時計回りの磁束Φが発生し、右の再配線１７は時計回りの磁束Φが発生する。そして、発生した磁束Φのほとんどは軟磁性体膜２４の中に閉じ込められ、外部への漏洩が抑制される。この閉磁路構造により軟磁性体膜２４を設けていない同じサイズのインダクタ領域と比べてインダクタンス値が大きくなるので、インダクタ領域１０の性能が向上する。また、本実施の形態では半導体基板１１上に直接コイル２２を形成しているため配線長が短くなるので配線抵抗が減少し、このことによってもインダクタ領域１０の性能が向上する。さらに、例えばコイル２２の下部の半導体基板１１の主面（図示省略）に回路が形成されている場合であっても磁束Φは軟磁性体膜２４の内部に閉じ込められ、当該回路に影響を及ぼすことが抑制される。このことにより、意図しない起電力、ノイズ等が発生することが抑制される。

【0032】

次に本実施の形態に係る軟磁性体膜２４－１および軟磁性体膜２４－２の作用についてより具体的に説明する。図４、図５は上記効果を電磁界シミュレータによるシミュレーションによって確認した結果を示している。図４は本シミュレーションで用いたモデルを示しており、図４（ａ）は軟磁性体膜２４を配置しない場合、図４（ｂ）はコイル２２の上部に軟磁性体膜２４－２のみを配置した場合、図４（ｃ）はコイル２２の上下に軟磁性体膜２４－１および２４－２を配した場合の各々の構成を示している。図５は磁束Φの分布のシミュレーション結果を示しており、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応する結果を示している。本シミュレーションの条件は以下のとおりである。
絶縁膜２６－１（ポリイミド膜）の膜厚＝３μｍ
絶縁膜２６－２の膜厚＝１０μｍ
軟磁性体膜２４－１の膜厚＝３μｍ
軟磁性体膜２４－２の膜厚＝１０μｍ

【0033】

図６は本シミュレーションで用いたコイル２２の外形を示している。図６に示すように、本シミュレーションではコイル２２の外形を略正方形状としている。コイル２２のシミュレーション条件は以下のとおりである。
配線材料：銅（Ｃｕ）
配線幅＝８μｍ、配線間隔＝８μｍ
配線の厚さ＝７μｍ
コイル２２の１辺の長さ＝０．６ｍｍ

【0034】

図５（ａ）と、図５（ｂ）および図５（ｃ）を比較して明らかなように、軟磁性体膜２４－２、または軟磁性体膜２４－１および２４－２を配置することによって磁束Φの広がりが大幅に抑制されることがわかる。ここで、図４（ｂ）に示すコイル２２の上部に軟磁性体膜２４－２のみを配置した場合と、図４（ｃ）に示すコイル２２の上下に軟磁性体膜２４－１および２４－２を配した場合とで磁束Φの広がりには大きな差が無いように見える。しかしながら、実際は磁束ベクトルの大きさに差があり、図４（ｃ）に示す軟磁性体膜２４－１、２４－２の両方を配置した場合の方がインダクタンス値が大幅に大きくなっている。なお、図４では図示を省略しているが、コイル２２の下部に軟磁性体膜２４－１のみを配置する場合についてもシミュレーションしており、この場合は図４（ｂ）の結果よりは劣るものの図４（ａ）と比較して明らかに効果があることが分かっている。

【0035】

［第２の実施の形態］
図７から図１０を参照して、本実施の形態に係る半導体装置５０Ａおよびインダクタ領域１０Ａについて説明する。本実施の形態は、インダクタ領域の周囲に絶縁膜を配置した形態である。従ってインダクタ領域および半導体装置の主要構成については上記第１の実施の形態と共通するので、同様の構成には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

【0036】

図７（ａ）はインダクタ領域１０Ａの断面図を、図７（ｂ）はインダクタ領域１０Ａの平面図を各々示している。図７（ａ）は図７（ｂ）に示すＣ－Ｃ線で切断した断面を示している。

【0037】

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、インダクタ領域１０Ａはインダクタ領域１０（図２参照）にはない第１の支持絶縁膜２５－１および第２の支持絶縁膜２５－２（以下総称する場合は「支持絶縁膜２５」）を含んでいる。第１の支持絶縁膜２５－１は第１の軟磁性体膜２４－１の形状を画定し、第２の支持絶縁膜２５－２は第２の軟磁性体膜２４－２の形状を画定している。ここで、第２の支持絶縁膜は２５－１は図１（ａ）に示す絶縁膜１４および絶縁膜１５をまとめて１つの層として表したものである。換言すれば、支持絶縁膜２５－１は絶縁膜１４、１５と共通の膜で形成されている。本実施の形態に係るインダクタ領域１０Ａは支持絶縁膜２５備えているので軟磁性体膜２４の形状を制御しやすく、しいてはコイル２２が発生する磁束の形状を制御しやすいという特徴がある。支持絶縁膜２５の材料について特に制限はないが、本実施の形態では一例として感光性ポリイミド樹脂を用いている。なお、「第１の支持絶縁膜２５－１」および「第２の支持絶縁膜２５－２」は、各々本発明に係る「第１の絶縁膜」および「第２の絶縁膜」の一例である。

【0038】

図８は本実施の形態に係る半導体装置５０Ａの断面図を示している。半導体装置５０Ａでは半導体基板１１上に回路が形成された回路部２７の上部にインダクタ領域１０Ａを形成している。むろん、半導体装置５０Ａで回路部２７を形成していない半導体基板１１の上部にインダクタ領域１０Ａを形成してもよい。図８に示すように、第１の支持絶縁膜２５－１は回路部２７に沿って延伸され、第１の支持絶縁膜２５－１の上部にポスト１８が形成されている。第２の支持絶縁膜２５―２は第１の支持絶縁膜２５―１の上部に形成されている。インダクタ領域１０Ａのコイル２２はパッド１２－３、１２－４を介して回路部２７に形成された関連する回路に接続されている。

【0039】

次に図９および図１０を参照して本実施の形態に係るインダクタ領域１０Ａを含む半導体装置５０Ａの製造方法について説明する。なお、本実施の形態に係る製造方法は半導体ウェハの状態で製造するが、以下の説明ではそのうちのひとつのインダクタ領域１０Ａ、半導体装置５０Ａに着目して説明する。

【0040】

まず半導体基板１１の主面（図示省略）上に回路部２７（図９では不図示）、パッド１２、パッシベーション膜１３まで、すなわち半導体チップが形成された半導体ウェハを準備する。そして、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いてパッシベーション膜１３上にインダクタ領域１０Ａを形成する領域を囲う（図７（ｂ）参照）ように第１の支持絶縁膜２５－１を形成する（図９（ａ））。

【0041】

次にインダクタ領域１０Ａの形成領域を囲う第１の支持絶縁膜２５－１の内部に第１の軟磁性体膜２４－１を塗布し、硬化させる（図９（ｂ））。

【0042】

次に第１の支持絶縁膜２５－１のビア１６－３、１６－４を形成する部位に開孔を設け、その後金属材料（例えばＣｕ）をめっきし、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて再配線１７（すなわちコイル２２）を形成する（図９（ｃ））。本工程における半導体装置５０Ａの途中経過を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）に示すように、第１の支持絶縁膜２５－１はインダクタ領域１０Ａに相当する領域以外の領域（回路部２７等を含む）にも延伸され、再配線１７の形成後にポスト１８が形成される。

【0043】

次にフォトリソグラフィおよびエッチングを用いて第１の支持絶縁膜２５－１の上部にインダクタ領域１０Ａの形成領域を囲う第２の支持絶縁膜２５－２を形成する（図９（ｄ））。

【0044】

次に第２の支持絶縁膜２５－２の内部に第２の軟磁性体膜２４－２を塗布して硬化させる（図９（ｅ））。

【0045】

次に第１の支持絶縁膜２５－１、第２の支持絶縁膜２５－２、第２の軟磁性体膜２４－２の上部にモールド２０を塗布して硬化させる（図９（ｆ））。その後各半導体チップに個片化してインダクタ領域１０Ａを含む半導体装置５０Ａが製造される。本工程における半導体装置５０Ａの途中経過を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示すように、モールド２０はインダクタ領域１０Ａに相当する領域以外の領域（回路部２７等を含む）にも延伸され、ポスト１８の周囲を埋める。ポスト１８の上部には半田端子１９が形成される。

【0046】

なお、上記実施の形態に係る半導体装置５０も以上の製造工程に準じて製造される。半導体装置５０は第２の支持絶縁膜２５－２を備えていないので、インダクタ領域１０を形成する領域以外の領域に絶縁膜１４、１５（図１（ａ）参照）を形成し、その絶縁膜１４、１５が形成されていない領域にインダクタ領域１０を形成する。より詳細には一例として以下の再配線工程によって製造する。
・全面に絶縁膜１４、１５を成膜する。この際ビア１６も形成する。
・インダクタ領域１０を形成する領域の絶縁膜１４、１５に開口を設ける。あるいは、マスクを用いてインダクタ領域１０を形成する領域に絶縁膜１４、１５を形成しないようにしてもよい。
・軟磁性体膜２４－１を上記開口に塗布し、硬化させる。
・絶縁膜１５および軟磁性体膜２４－１の上部にコイル２２を含む再配線１７を形成し、さらにポスト１８を形成する。
・フォトリソグラフィ、エッチングを用いて再配線１７の上部に軟磁性体膜２４－２を塗布し、硬化させる。

【0047】

なお上記各実施の形態ではコイル２２を絶縁膜１５の上部に設ける形態を例示して説明したが、レイアウト等を考慮して絶縁膜１４の上部に設けてもよいし、インダクタンス値等を考慮して絶縁膜１４、１５の両方の上部に設けて両者をビアで接続する形態としてもよい。

【0048】

また上記各実施の形態ではコイル２２の下部に配置された軟磁性体膜２４にビアを設けてコイル２２と回路部２７とを接続する形態を例示して説明した。しかしながら、軟磁性体膜２４にビアを設けたくない場合、あるいはコイル２２から離れた位置に配置された回路部２７と接続したい場合はコイル２２の端部を絶縁膜２５－１の上部まで延伸し、絶縁膜２５－１にビアを設けて回路部２７と接続する形態としてもよい。

【0049】

また上記各実施の形態では第１の軟磁性体膜２４－１と第２の軟磁性体膜２４－２を同一の材料で形成する形態を例示して説明したが、製造工程等を勘案して両者を別々の材料で形成する形態としてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０、１０Ａ、１００ インダクタ領域
１１ 半導体基板
１２、１２－１、１２－２、１２－３、１２－４ パッド
１３ パッシベーション膜
１４ 絶縁膜
１５ 絶縁膜
１６、１６－１、１６－２、１６－３、１６－４ ビア
１７ 再配線
１８ ポスト
１９ 半田端子
２０ モールド
２１－１、２１－２ 端子
２２ コイル
２４ 軟磁性体膜
２４－１ 第１の軟磁性体膜
２４－２ 第２の軟磁性体膜
２５ 絶縁膜
２５－１ 第１の支持絶縁膜
２５－２ 第２の支持絶縁膜
２６－１ 第１の絶縁膜
２６－２ 第２の絶縁膜
２７ 回路部
５０、５０Ａ，１５０ 半導体装置
ＩＬ 電流
Φ 磁束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】