包括說明書、附圖和摘要的、于2015年11月19日提交的日本專利申請(qǐng)No.2015-226903的公開的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件并且可適宜用于例如包括線圈的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

在被輸入具有不同電勢(shì)的電信號(hào)的兩個(gè)電路之間傳輸電信號(hào)的技術(shù)的示例包括使用光電耦合器的技術(shù)。光電耦合器具有諸如發(fā)光二極管的發(fā)光元件和諸如光電晶體管的光接收元件。光電耦合器將輸入到其的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成發(fā)光元件中的光并且將光返回成光接收元件中的電信號(hào)，因此傳輸電信號(hào)。

另外，已經(jīng)開發(fā)出將兩個(gè)電感器磁耦合(電感耦合)以因此傳輸電信號(hào)的技術(shù)。

日本未審專利公開No.2009-295804(專利文獻(xiàn)1)、No.2014-123671(專利文獻(xiàn)2)、和No.2013-115131(專利文獻(xiàn)3)中的每個(gè)公開了與微型變壓器相關(guān)的技術(shù)。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]日本未審專利公開No.2009-295804

[專利文獻(xiàn)2]日本未審專利公開No.2014-123671

[專利文獻(xiàn)3]日本未審專利公開No.2013-115131

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在被輸入具有不同電勢(shì)的電信號(hào)的兩個(gè)電路之間傳輸電信號(hào)的技術(shù)的示例包括使用光電耦合器的技術(shù)。然而，由于光電耦合器具有發(fā)光元件和光接收元件，因此難以減小其大小。另外，當(dāng)電信號(hào)的頻率高時(shí)，光電耦合器不能跟隨電信號(hào)，這樣限制了光電耦合器的使用。

另一方面，在使用磁耦合的電感器來傳輸電信號(hào)的半導(dǎo)體器件中，可使用半導(dǎo)體器件的微制造技術(shù)來形成電感器。因此可以實(shí)現(xiàn)器件的大小減小并且器件的電特性優(yōu)異。因此，期望促進(jìn)半導(dǎo)體器件的發(fā)展。

結(jié)果，即使在包括電感器的這種半導(dǎo)體器件中，期望最大地提高其性能。

根據(jù)本說明書中的陳述和附圖，本發(fā)明的其他問題和新穎特征將變得清楚。

根據(jù)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括形成在半導(dǎo)體襯底上方的第一線圈、第二線圈和第三線圈。在位于所述第一線圈下方并且在平面圖中與所述第一線圈重疊的區(qū)域中，設(shè)置所述第二線圈和所述第三線圈。所述第二線圈和所述第三線圈形成在相同的層中并且彼此串聯(lián)電耦合。所述第二線圈和所述第三線圈中的每個(gè)和所述第一線圈沒有經(jīng)由導(dǎo)體彼此耦合，但彼此磁耦合。

根據(jù)該實(shí)施例，可以提高半導(dǎo)體器件的性能。

可供選擇地，可以減小半導(dǎo)體器件的大小。

另外可供選擇地，可以提高半導(dǎo)體器件的性能并且減小半導(dǎo)體器件的大小。

附圖說明

圖1是示出第一實(shí)施例中的使用半導(dǎo)體器件的電子器件的示例的電路圖；

圖2是示出信號(hào)的傳輸?shù)氖纠膱D示視圖；

圖3是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖4是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖5是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖6是第一研究實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖7是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖8是第二研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖9是第二研究實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖10是第二研究實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖11是示出第二研究例中的半導(dǎo)體器件中形成的變壓器的電路構(gòu)造的電路圖；

圖12是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖13是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖14是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖15是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖16是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖17是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖18是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖19是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖20是示出該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件中形成的變壓器的電路構(gòu)造的電路圖；

圖21是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖22是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖23是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖24是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖25是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖26是該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖27是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖28是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖29是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖30是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖31是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖；

圖32是第一修改中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖33是第一修改中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖34是第二修改中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖35是第二修改中的半導(dǎo)體器件的主要部分平面圖；

圖36是示出該實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝的剖視圖；

圖37是示出圖36中的半導(dǎo)體封裝中嵌入的半導(dǎo)體芯片的芯片布局的示例的平面圖；以及

圖38是示出該實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝的部分的剖視圖。

具體實(shí)施方式

在下面的實(shí)施例中，如有需要，出于方便的緣故，可通過將實(shí)施例劃分成多個(gè)部分或?qū)嵤├齺砻枋龈鲗?shí)施例。然而，除非另外清楚明確指出，否則它們決不彼此無關(guān)，而是成為使得部分或?qū)嵤├械囊粋€(gè)是其他的部分或全部的修改、細(xì)節(jié)、補(bǔ)充說明等的關(guān)系。另外，在下面的實(shí)施例中，當(dāng)引用元件的數(shù)目等(包括數(shù)目、數(shù)值、數(shù)量、范圍等)時(shí)，它們不限于特定數(shù)目，除非另外特別明確指出或者除非原則上清楚限于特定數(shù)目之外。元件的數(shù)目等可不小于或不大于特定數(shù)目。另外，在下面的實(shí)施例中，無須說，其部件(也包括元件、步驟等)不一定總是必要的，除非另外特別明確描述或者除非部件在原則上被認(rèn)為是顯然總是必要的。同樣地，在下面的實(shí)施例中，如果引用部件等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，則假設(shè)形狀等包括基本上近似或類似的形狀等，除非另外特別明確指出或者除非可認(rèn)為它們?cè)谠瓌t上顯然不是這樣。這還應(yīng)用于以上的數(shù)值和范圍。

下面將基于附圖詳細(xì)描述實(shí)施例。注意的是，在用于例證實(shí)施例的所有附圖中，用相同的參考標(biāo)號(hào)指定具有相同功能的構(gòu)件，并且省略對(duì)其的重復(fù)描述。另外，在下面的實(shí)施例中，在原則上將不再重復(fù)對(duì)相同或類似部分的描述，除非特別必要。

在用于實(shí)施例的附圖中，甚至剖視圖中也可省略陰影，以提高圖示的清晰度，而甚至平面圖中也可帶陰影，以便提高圖示的清晰度。

(實(shí)施例)

<關(guān)于電路構(gòu)造>

圖1是示出該實(shí)施例中的使用半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的電子器件(半導(dǎo)體器件)的示例的電路圖。注意的是，在圖1中，在半導(dǎo)體芯片CP中形成用虛線包圍的部分。

圖1中示出的電子器件包括半導(dǎo)體芯片CP。從另一個(gè)角度來看，圖1中示出的電子器件包括半導(dǎo)體芯片CP嵌入其中的半導(dǎo)體封裝。

如圖1中所示，在半導(dǎo)體芯片CP中，形成控制電路CC、發(fā)送電路TX1、發(fā)送電路TX2、接收電路RX1、接收電路RX2和控制電路(驅(qū)動(dòng)電路)DR。

發(fā)送電路TX1和接收電路RX1是用于將信號(hào)(控制信號(hào))從控制電路CC傳輸?shù)娇刂齐娐稤R的電路。另一方面，發(fā)送電路TX2和接收電路RX2是用于將信號(hào)從控制電路DR傳輸?shù)娇刂齐娐稢C的電路?？刂齐娐稢C控制并且驅(qū)動(dòng)控制電路DR?？刂齐娐稤R控制或驅(qū)動(dòng)負(fù)載LOD。例如，控制電路DR控制或驅(qū)動(dòng)負(fù)載LOD的開關(guān)(開關(guān)元件)以切換開關(guān)，因此允許負(fù)載LOD被驅(qū)動(dòng)?？刂齐娐稤R還可被視為驅(qū)動(dòng)電路。負(fù)載LOD設(shè)置在半導(dǎo)體芯片CP外部。從另一個(gè)角度來看，負(fù)載LOD設(shè)置在半導(dǎo)體芯片CP嵌入其中的半導(dǎo)體封裝外部。作為負(fù)載LOD，根據(jù)其應(yīng)用，存在各種負(fù)載。例如，電機(jī)等可被示出為負(fù)載LOD的示例。

半導(dǎo)體芯片CP具有較低電壓電路區(qū)RG1和較高電壓電路區(qū)RG2。也就是說，半導(dǎo)體芯片CP的主表面具有較低電壓電路區(qū)RG1和較高電壓電路區(qū)RG2，但隨后將給出對(duì)其的詳細(xì)描述。較低電壓電路區(qū)RG1和較高電壓電路區(qū)RG2通過隨后描述的形成在半導(dǎo)體芯片CP中的隔離區(qū)2彼此電隔離。在圖1中，用單點(diǎn)劃線包圍的一部分形成在較低電壓電路區(qū)RG1中并且用雙點(diǎn)劃線包圍的一部分形成在較高電壓電路區(qū)RG2中。在控制電路CC、發(fā)送電路TX1和TX2、接收電路RX1和RX2和控制電路DR之中，控制電路CC、發(fā)送電路TX1和接收電路RX2形成在半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中，并且控制電路DR、發(fā)送電路TX2和接收電路RX1形成在半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中。

在發(fā)送電路TX1和接收電路RX1之間，插入包括磁耦合(電感耦合)線圈(電感器)CL11和CL12的變壓器(Xformer、轉(zhuǎn)換器、磁耦合元件、或電磁耦合元件)TR1。從發(fā)送電路TX1到接收電路RX1，可經(jīng)由變壓器TR1(即，經(jīng)由磁耦合線圈CL11和CL12)傳輸信號(hào)。這樣允許接收電路RX1接收從發(fā)送電路TX1發(fā)送的信號(hào)。結(jié)果，控制電路CC可經(jīng)由發(fā)送電路TX1、變壓器TR1和接收電路RX1將信號(hào)(控制信號(hào))傳輸?shù)娇刂齐娐稤R。變壓器TR1(線圈CL11和CL12)形成在半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中。線圈CL11和CL12中的每個(gè)也可被視為電感器。變壓器TR1也可被視為磁耦合元件。

另一方面，在發(fā)送電路TX2和接收電路RX2之間，插入包括磁耦合(電感耦合)線圈(電感器)CL21和CL22的變壓器(Xformer、轉(zhuǎn)換器、磁耦合元件、或電磁耦合元件)TR2。從發(fā)送電路TX2到接收電路RX2，可經(jīng)由變壓器TR2(即，經(jīng)由磁耦合線圈CL21和CL22)傳輸信號(hào)。這樣允許接收電路RX2接收從發(fā)送電路TX2發(fā)送的信號(hào)。結(jié)果，控制電路DR可經(jīng)由發(fā)送電路TX2、變壓器TR2和接收電路RX2將信號(hào)傳輸?shù)娇刂齐娐稢C。變壓器TR2(線圈CL21和CL22)形成在半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中。線圈CL21和CL22中的每個(gè)也可被視為電感器。變壓器TR2也可被視為磁耦合元件。

變壓器TR1由半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中形成的線圈CL11和CL12形成。線圈CL11和CL12沒有經(jīng)由導(dǎo)體連接，但彼此磁耦合。結(jié)果，當(dāng)電流流入線圈CL11中時(shí)，按照電流改變，在線圈CL12中生成感生電動(dòng)勢(shì)并且感生電流流入其中。線圈CL11是初級(jí)線圈，而線圈CL12是次級(jí)線圈。通過使用這個(gè)，信號(hào)從發(fā)送電路TX1傳輸?shù)阶儔浩鱐R1的線圈CL11(初級(jí)線圈)，致使電流流動(dòng)。響應(yīng)于此，在變壓器TR1的線圈CL12(次級(jí)線圈)中生成感生電流(或感生電動(dòng)勢(shì))。接收電路RX1感測(cè)(接收)所生成的感生電流，以能夠接收與從發(fā)送電路TX1傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。

變壓器TR2由半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中形成的線圈CL21和CL22形成。線圈CL21和CL22沒有經(jīng)由導(dǎo)體連接，但彼此磁耦合。結(jié)果，當(dāng)電流流入線圈CL21中時(shí)，按照電流改變，在線圈CL22中生成感生電動(dòng)勢(shì)并且感生電流流入其中。線圈CL21是初級(jí)線圈，而線圈CL22是次級(jí)線圈。通過使用這個(gè)，信號(hào)從發(fā)送電路TX2傳輸?shù)阶儔浩鱐R2的線圈CL21(初級(jí)線圈)，致使電流流動(dòng)。響應(yīng)于此，在變壓器TR2的線圈CL22(次級(jí)線圈)中生成感生電流(或感生電動(dòng)勢(shì))。接收電路RX2感測(cè)(接收)所生成的感生電流，以能夠接收與從發(fā)送電路TX2傳輸?shù)男盘?hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。

使用從控制電路CC經(jīng)由發(fā)送電路TX1、變壓器TR1和接收電路RX1向控制電路DR延伸的路徑和從控制電路DR經(jīng)由發(fā)送電路TX2、變壓器TR2和接收電路RX2向控制電路CC延伸的路徑，在半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中的控制電路CC和半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中的控制電路DR之間發(fā)送/接收信號(hào)。也就是說，通過接收電路RX1接收從發(fā)送電路TX1發(fā)送的信號(hào)并且通過接收電路RX2接收從發(fā)送電路TX2發(fā)送的信號(hào)，可在半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中的控制電路CC和半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中的控制電路DR之間發(fā)送/接收信號(hào)。如上所述，經(jīng)由變壓器TR1(即，磁耦合線圈CL11和CL12)執(zhí)行從發(fā)送電路TX1到接收電路RX1的信號(hào)傳輸，并且經(jīng)由變壓器TR2(即，磁耦合線圈CL21和CL22)執(zhí)行從發(fā)送電路TX2到接收電路RX2的信號(hào)傳輸?？刂齐娐稤R可按照從控制電路CC發(fā)送的信號(hào)(即，從發(fā)送電路TX1經(jīng)由變壓器TR1發(fā)送到接收電路RX1的信號(hào))來控制或驅(qū)動(dòng)負(fù)載LOD。

半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1和較高電壓電路區(qū)RG2具有不同的電壓電平(參考電勢(shì))。也就是說，半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中形成的電路(即本文中的控制電路CC、發(fā)送電路TX1和接收電路RX2)和半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中形成的電路(即本文中的控制電路DR、發(fā)送電路TX2和接收電路RX1)具有不同的電壓電平(參考電勢(shì))。

例如，控制電路DR驅(qū)動(dòng)諸如電機(jī)的負(fù)載LOD。具體地，控制電路DR驅(qū)動(dòng)或控制諸如電機(jī)的負(fù)載LOD的開關(guān)(開關(guān)元件)，以切換開關(guān)。因此，當(dāng)待驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，控制電路DR的參考電勢(shì)(電壓電平)可升高至與待驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)開關(guān)的電源電壓(操作電壓)基本上等同的電壓，該電源電壓相當(dāng)高(例如，大約幾百伏至幾千伏)。因此，在控制電路CC和DR的相應(yīng)的電壓電平(參考電勢(shì))之間產(chǎn)生大差異。具體地講，當(dāng)待驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，比供應(yīng)到控制電路CC的電源電壓(例如，大約幾伏至幾十伏)高的電壓(例如，大約幾百伏至幾千伏)被供應(yīng)到控制電路DR。

然而，由于經(jīng)由變壓器TR1和TR2執(zhí)行控制電路CC和DR之間的信號(hào)傳輸，因此可以在不同電壓的電路之間進(jìn)行信號(hào)傳輸。具體地，在控制電路CC和DR之間電傳輸?shù)膬H僅是經(jīng)由變壓器TR1進(jìn)行的電磁感應(yīng)所傳輸?shù)男盘?hào)或者僅僅是經(jīng)由變壓器TR2進(jìn)行的電磁感應(yīng)所傳輸?shù)男盘?hào)。因此，即使當(dāng)控制電路CC的電壓電平(參考電勢(shì))和控制電路DR的電壓電平(參考電勢(shì))不同時(shí)，可以可靠地防止控制電路DR的電壓電平(參考電勢(shì))輸入控制電路CC或者防止控制電路CC的電壓電平(參考電勢(shì))輸入控制電路DR。也就是說，即使當(dāng)待驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)開關(guān)導(dǎo)通并且控制電路DR的參考電勢(shì)(電壓電平)升高至與待驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)開關(guān)的電源電壓(例如，大約幾百伏至幾千伏)基本上等同的高電壓時(shí)，也可以可靠地防止高電壓被輸入控制電路CC。這樣允許電信號(hào)可靠地在具有不同電壓電平(參考電勢(shì))的控制電路CC和DR之間傳輸。

結(jié)果，在變壓器TR1和TR2中的每個(gè)中，可在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間產(chǎn)生大的電勢(shì)差。相反地，由于可產(chǎn)生大電勢(shì)差，因此沒有經(jīng)由導(dǎo)體連接但磁耦合的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈被用于信號(hào)傳輸。因此，在半導(dǎo)體芯片CP中形成變壓器TR1和TR2時(shí)，就提高半導(dǎo)體芯片CP、半導(dǎo)體芯片CP嵌入其中的半導(dǎo)體封裝、或使用半導(dǎo)體封裝的電子器件的可靠性而言，重要的是使初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的介電擊穿電壓最大。

注意的是，在圖1中示出的情況下，控制電路CC嵌入半導(dǎo)體芯片CP中。然而，在另一種形式中，還可以將控制電路CC嵌入除了半導(dǎo)體芯片CP外的半導(dǎo)體芯片中。在圖1中示出的情況下，控制電路DR嵌入半導(dǎo)體芯片CP中。然而，在另一種形式中，還可以將控制電路DR嵌入除了半導(dǎo)體芯片CP外的半導(dǎo)體芯片中。

<關(guān)于信號(hào)傳輸?shù)氖纠?gt;

圖2是示出信號(hào)傳輸?shù)氖纠膱D示視圖。

發(fā)送電路TX1將輸入到發(fā)送電路TX1的方波信號(hào)SG1調(diào)制成差分波信號(hào)SG2并且將差分波信號(hào)SG2送到變壓器TR1的線圈CL11(初級(jí)線圈)。當(dāng)由差分波信號(hào)SG2導(dǎo)致的電流流入變壓器TR1的線圈CL11(初級(jí)線圈)中時(shí)，由于感生電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于該電流的信號(hào)SG3流入變壓器TR1的線圈CL12(次級(jí)線圈)中。通過放大信號(hào)SG3并且將放大后的信號(hào)SG3進(jìn)一步調(diào)制成接收電路RX2中的方波，從接收電路RX2輸出方波信號(hào)SG4。因此，可從接收電路RX2輸出與輸入發(fā)送電路TX1的信號(hào)SG1對(duì)應(yīng)的信號(hào)SG4。以這種方式，信號(hào)從發(fā)送電路TX1傳輸?shù)浇邮针娐稲X1。還可類似地執(zhí)行從發(fā)送電路TX2到接收電路RX2的信號(hào)傳輸。

圖2示出從發(fā)送電路到接收電路的信號(hào)傳輸?shù)氖纠盘?hào)傳輸不限于此并且可按各種方式進(jìn)行修改?？勺们槭褂萌魏畏椒ǎ灰摲椒ㄊ墙?jīng)由磁耦合線圈(初級(jí)線圈和次級(jí)線圈)傳輸信號(hào)即可。

<關(guān)于半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)>

圖3和圖4是示出該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的剖視結(jié)構(gòu)的主要部分剖視圖。

本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件是使用SOI(絕緣體上硅)襯底形成的并且具有較低電壓電路區(qū)RG1和較高電壓電路區(qū)RG2。注意的是，較低電壓電路區(qū)RG1和較高電壓電路區(qū)RG2對(duì)應(yīng)于相同的SOI襯底1的主表面的不同二維區(qū)域。較低電壓電路區(qū)RG1包括外圍電路形成區(qū)RG1a和變壓器形成區(qū)RG1b。較高電壓電路區(qū)RG2包括外圍電路形成區(qū)RG2a和變壓器形成區(qū)RG2b。變壓器形成區(qū)RG1b對(duì)應(yīng)于較低電壓電路區(qū)RG1中的形成有以上的變壓器TR2的區(qū)域(二維區(qū))。外圍電路形成區(qū)RG1a對(duì)應(yīng)于較低電壓電路區(qū)RG1中的形成有以上的控制電路CC、以上的發(fā)送電路TX1、和以上的接收電路RX2的區(qū)域(二維區(qū))。變壓器形成區(qū)RG2b對(duì)應(yīng)于較高電壓電路區(qū)RG2中的形成有以上的變壓器TR1的區(qū)域(二維區(qū))。外圍電路形成區(qū)RG2a對(duì)應(yīng)于較高電壓電路區(qū)RG2中的形成有以上的控制電路DR、以上的發(fā)送電路TX2、和以上的接收電路RX1的區(qū)域(二維區(qū))。圖3示出橫貫較低電壓電路區(qū)RG1的外圍電路形成區(qū)RG1a和較高電壓電路區(qū)RG2的變壓器形成區(qū)RG2b的剖視圖。圖4示出橫貫較低電壓電路區(qū)RG1的變壓器形成區(qū)RG1b和較高電壓電路區(qū)RG2的外圍電路形成區(qū)RG2a的剖視圖。

SOI襯底1具有：襯底(半導(dǎo)體襯底或支承襯底)1a，其由單晶硅等制成，作為支承襯底；絕緣層(嵌入式絕緣膜、嵌入式氧化物膜、或BOS(埋入式氧化物)層)1b，其形成在襯底1a的主表面上方并且由二氧化硅等制成；以及半導(dǎo)體層(SOI層)1c，其形成在絕緣層1b的上表面上方并且由單晶硅等制成。襯底1a是支承絕緣層1b的支承襯底和位于其上方的結(jié)構(gòu)。襯底1a、絕緣層1b和半導(dǎo)體層1c形成SOI襯底1。由于SOI襯底1在其最上層中具有半導(dǎo)體層1c并且在半導(dǎo)體層1c中形成諸如MISFET的半導(dǎo)體元件，因此SOI襯底1可被視為一種類型的半導(dǎo)體襯底。

如圖3和圖4中所示，在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)中包括的SOI襯底1中，形成諸如MISFET(金屬絕緣體半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的半導(dǎo)體元件。半導(dǎo)體元件形成在外圍電路形成區(qū)RG1a和外圍電路形成區(qū)RG2a中。

在SOI襯底1中，形成隔離區(qū)2。隔離區(qū)2由嵌入隔離溝槽中的絕緣體(例如，二氧化硅)形成。隔離區(qū)2貫穿SOI襯底1的半導(dǎo)體層1c。較低電壓電路區(qū)RG1中的半導(dǎo)體層1c和較高電壓電路區(qū)RG2中的半導(dǎo)體層1c通過隔離區(qū)2彼此電隔離。

在外圍電路形成區(qū)RG1a和RG2a中，在SOI襯底1的主表面中，形成諸如MISFET(金屬絕緣體半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)3的半導(dǎo)體元件。MISFET 3具有經(jīng)由柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體層1c上方的柵電極GE。在半導(dǎo)體層1c的位于柵電極GE兩側(cè)的區(qū)域中，形成MISFET 3的源/漏區(qū)。

在本文中，已經(jīng)使用MISFET作為形成在外圍電路形成區(qū)RG1a和RG2a中的半導(dǎo)體元件的示例，給出了描述。然而，還可以形成容性元件、阻性元件、存儲(chǔ)器元件、具有其他構(gòu)造的晶體管等來替代外圍電路形成區(qū)RG1a和RG2a中的MISFET。形成在外圍電路形成區(qū)RG1a中的半導(dǎo)體元件形成以上的控制電路CC、發(fā)送電路TX1和接收電路RX2。形成在外圍電路形成區(qū)RG2a中的半導(dǎo)體元件形成以上的控制電路DR、接收電路RX1和發(fā)送電路TX2。

在本文中，已經(jīng)使用SOI襯底1作為半導(dǎo)體芯片CP中包括的半導(dǎo)體襯底的示例給出了描述。然而，在另一種形式中，還可以使用單晶硅襯底等作為半導(dǎo)體芯片CP中包括的半導(dǎo)體襯底。也就是說，作為SOI襯底1的替代，還可使用諸如單晶硅襯底的半導(dǎo)體襯底。

在SOI襯底1上方，形成包括多個(gè)布線層的布線結(jié)構(gòu)(多層布線結(jié)構(gòu))。布線結(jié)構(gòu)由多個(gè)層間絕緣膜和多個(gè)布線層形成。

也就是說，在SOI襯底1上方，形成多個(gè)層間絕緣膜IL1、IL2、IL3、IL4和IL5、插塞(通孔部分)V1、通孔部分V2、V3、V4和V5、和布線M1、M2、M3、M4和M5。

具體地講，在SOI襯底1上方，形成作為絕緣膜的層間絕緣膜IL1，覆蓋以上的MISFET 3。在層間絕緣膜IL1上方，形成布線M1。布線M1處于第一布線層(最下布線層)中。在層間絕緣膜IL1上方，形成作為絕緣膜的層間絕緣膜IL2，以覆蓋布線M1。在層間絕緣膜IL2上方，形成布線M2。布線M2處于第二布線層中，第二布線層是第一布線層直接上方的布線層。在層間絕緣膜IL2上方，形成作為絕緣膜的層間絕緣膜IL3，以覆蓋布線M2。在層間絕緣膜IL3上方，形成布線M3。布線M3處于第三布線層中，第三布線層是第二布線層直接上方的布線層。在層間絕緣膜IL3上方，形成作為絕緣膜的層間絕緣膜IL4，以覆蓋布線M3。在層間絕緣膜IL4上方，形成布線M4。布線M4處于第四布線層中，第四布線層是第三布線層直接上方的布線層。在層間絕緣膜IL4上方，形成作為絕緣膜的層間絕緣膜IL5，以覆蓋布線M4。在層間絕緣膜IL5上方，形成布線M5。布線M5處于第五布線層中，第五布線層是第四布線層直接上方的布線層。布線M1、M2、M3、M4和M5中的每個(gè)是半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的內(nèi)部布線。

插塞V1由導(dǎo)體制成并且形成在布線M1下方的層中。也就是說，插塞V1形成在層間絕緣膜IL1中，以貫穿層間絕緣膜IL1并且電耦合到布線M1，使其上表面接觸布線M1的下表面。插塞V1的底部部分耦合到形成在SOI襯底1中的各種半導(dǎo)體區(qū)(諸如，例如，MISFET 3的源/漏區(qū))、柵電極GE等。因此，布線M1經(jīng)由插塞V1電耦合到SOI襯底1中形成的各種半導(dǎo)體區(qū)、柵電極GE等。

通孔部分V2由導(dǎo)體制成并且形成在布線M2和M1之間，即，在層間絕緣膜IL2中，以將布線M2和M1彼此耦合。通孔部分V2還可與布線M2一體地形成。通孔部分V3由導(dǎo)體制成并且形成在布線M3和M2之間，即，在層間絕緣膜IL3中，以將布線M3和M2彼此耦合。通孔部分V3還可與布線M3一體地形成。通孔部分V4由導(dǎo)體制成并且形成在布線M4和M3之間，即，在層間絕緣膜IL4中，以將布線M4和M3彼此耦合。通孔部分V4還可與布線M4一體地形成。通孔部分V5由導(dǎo)體制成并且形成在布線M5和M4之間，即，在層間絕緣膜IL5中，以將布線M5和M4彼此耦合。通孔部分V5還可與布線M5一體地形成。

可使用將形成在層間絕緣膜上方的導(dǎo)電膜圖案化的方法或?qū)?dǎo)電膜嵌入層間絕緣膜中形成的溝槽的方法(所謂的大馬士革鑲嵌方法)來形成布線M1、M2、M3、M4和M5中的每個(gè)。

第五布線層中的布線(即，布線M5)是最上的布線。也就是說，第一布線層(布線M1)、第二布線層(布線M2)、第三布線層(布線M3)、第四布線層(布線M4)、和第五布線層(布線M5)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了SOI襯底1中形成的半導(dǎo)體元件(例如，以上的MISFET 3)的預(yù)期布線并且允許半導(dǎo)體元件中的每個(gè)執(zhí)行預(yù)期的操作。

焊盤(焊盤電極或鍵合焊盤)PD由包括最上層布線的第五布線層形成。換句話講，焊盤PD形成在與布線M5的層相同的層中。也就是說，布線M5和焊盤PD在相同的處理步驟中由相同的導(dǎo)電層形成。因此，焊盤PD形成在層間絕緣膜IL5上方。焊盤PD還可被視為布線M5的部分，但相比于被保護(hù)膜PA覆蓋的布線M5，焊盤PD中的每個(gè)的至少部分從保護(hù)膜PA的開口OP中的每個(gè)露出。

注意的是，在圖3和圖4中示出的情況下，形成在SOI襯底1上方的布線層的數(shù)目是5(總共五個(gè)層分別包括布線M1、M2、M3、M4和M5)，但布線層的數(shù)目不限于5并且可按各種方式改變。

在較高電壓電路區(qū)RG2的變壓器形成區(qū)RG2b中，變壓器TR1的初級(jí)線圈(線圈CL11)和次級(jí)線圈(線圈CL12)形成在SOI襯底1上方。線圈CL11和CL12沒有形成在相同的層中，而是形成在不同層中。在線圈CL11和CL12之間，插入一個(gè)或多個(gè)絕緣層。作為初級(jí)線圈的線圈CL11形成在作為次級(jí)線圈的線圈CL12上方。形成在較低層的線圈CL12沒有接觸SOI襯底1。在線圈CL12和SOI襯底1之間，插入一個(gè)或多個(gè)絕緣層。

參照?qǐng)D3，以下將給出對(duì)線圈CL11和CL12的更具體描述。

線圈CL11和CL12分別由形成在SOI襯底1上方的多個(gè)布線層中的任兩個(gè)形成。也就是說，線圈CL11和CL12形成在與布線M1、M2、M3、M4和M5中的任兩個(gè)層相同的層中。注意的是，形成有線圈CL11的布線層不同于形成有線圈CL12的布線層。由于作為初級(jí)線圈的線圈CL11形成在作為次級(jí)線圈的線圈CL12上方，因此線圈CL11由位于形成線圈CL12的布線層上方的布線層形成。

在圖3中示出的情況下，線圈CL11由第五布線層形成，而線圈CL12由第一布線層和第二布線層形成。也就是說，線圈CL11形成在與布線M5的層相同的層中，而線圈CL12形成在與布線M1和M2的層相同的層中。

作為初級(jí)線圈的線圈CL11由一個(gè)布線層形成。線圈CL11還可由位于最上布線層下方的布線層形成，但更優(yōu)選地由最上布線層(在本文中是第五布線層)形成。這樣可增加線圈CL11和CL12之間的間距，因此增加線圈CL11和CL12之間的介電擊穿電壓。

作為次級(jí)線圈的線圈CL12中的每個(gè)由兩個(gè)布線層形成。線圈CL12還可由第二和第三布線層或第三和第四布線層形成，但更優(yōu)選地由第一和第二布線層形成。通過將線圈CL12中的每個(gè)形成為第一和第二布線層的次級(jí)線圈，可以增加線圈CL11和CL12之間的間距，因此增加線圈CL11和CL12之間的介電擊穿電壓。

在線圈CL11中的每個(gè)由第五布線層形成的情況下，可在形成布線M5和焊盤PD的相同的步驟中在與布線M5和焊盤PD的層相同的層中由導(dǎo)電層形成線圈CL11。在通過將形成在層間絕緣膜IL5上方的導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M5和焊盤PD的情況下，可通過將導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M5、焊盤PD和線圈CL11。

在線圈CL12中的每個(gè)由第一和第二布線層形成的情況下，可在形成布線M1的相同的步驟中在與布線M1的層相同的層中由導(dǎo)電層形成線圈CL12的由第一布線層形成的部分，可在形成布線M2的相同的步驟中在與布線M2的層相同的層中由導(dǎo)電層形成線圈CL12的由第二布線層形成的部分。在通過例如將形成在層間絕緣膜IL1上方的導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M1的情況下，可通過將導(dǎo)電膜圖案化，形成布線M1和線圈CL12的形成在第一布線層中的部分(對(duì)應(yīng)于隨后描述的線圈布線CW2)。在通過將形成在層間絕緣膜IL2上方的導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M2的情況下，可通過將導(dǎo)電膜圖案化，形成布線M2和線圈CL12的形成在第二布線層中的部分(對(duì)應(yīng)于隨后描述的線圈布線CW3)。

在線圈CL12和CL11之間，插入一個(gè)或多個(gè)絕緣層。例如，在線圈CL11均由第五布線層形成并且線圈CL12均由第一和第二布線層形成的情況下，位于第二布線層上方和第五布線層下方的層中的層間絕緣膜(即，層間絕緣膜IL3、IL4和IL5)被插入線圈CL11和CL12之間。因此，線圈CL11和CL12沒有經(jīng)由導(dǎo)體連接，而是處于電絕緣狀態(tài)。然而，如上所述，線圈CL11和CL12彼此磁耦合。

在較低電壓電路區(qū)RG1的變壓器形成區(qū)RG1b中，變壓器TR2的初級(jí)線圈(線圈CL21)和次級(jí)線圈(線圈CL22)形成在SOI襯底1上方。線圈CL21形成在與線圈CL11的層相同的層中，而線圈CL22形成在與線圈CL12的層相同的層中。在較低電壓電路區(qū)RG1的變壓器形成區(qū)RG1b中，線圈CL21形成在線圈CL22上方。線圈CL21和CL22的構(gòu)造與線圈CL11和CL12的構(gòu)造相同，不同的是，線圈CL21和CL22沒有形成在較高電壓電路區(qū)RG2的變壓器形成區(qū)RG2b中，而形成在較低電壓電路區(qū)RG1的變壓器形成區(qū)RG1b中。因此，本文中省略對(duì)其的重復(fù)描述。

在半導(dǎo)體芯片CP的最上層中，形成絕緣保護(hù)膜(表面保護(hù)膜)PA。保護(hù)膜PA覆蓋并且保護(hù)布線M5和線圈CL11和CL21。也就是說，保護(hù)膜PA形成在層間絕緣膜IL5上方，以覆蓋布線M5、焊盤PD、和線圈CL11和CL21。保護(hù)膜PA可由例如諸如聚酰亞胺樹脂的樹脂膜形成。注意的是，焊盤PD中的每個(gè)的至少部分從保護(hù)膜PA的開口OP露出。

在半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中，形成以上的控制電路CC、以上的發(fā)送電路TX1、以上的接收電路RX2、和線圈CL21和CL22。在半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2中，形成以上的接收電路RX1、以上的發(fā)送電路TX2、以上的控制電路DR、和線圈CL11和CL12。

半導(dǎo)體芯片CP中形成的發(fā)送電路TX1經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線(包括布線M5的一個(gè)或多個(gè)層中的布線)并且經(jīng)由隨后描述的布線BW1電耦合到線圈CL11。半導(dǎo)體芯片CP中形成的接收電路RX1經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到線圈CL12。這樣允許信號(hào)經(jīng)由線圈CL11和CL12從發(fā)送電路TX1傳輸?shù)浇邮针娐稲X1。

半導(dǎo)體芯片CP中形成的發(fā)送電路TX2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線(包括布線M5的一個(gè)或多個(gè)層中的布線)和隨后描述的布線BW1電耦合到線圈CL21。半導(dǎo)體芯片CP中形成的接收電路RX2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到線圈CL22。這樣允許信號(hào)經(jīng)由線圈CL21和CL22從發(fā)送電路TX2傳輸?shù)浇邮针娐稲X2。

<關(guān)于研究例>

接下來，將給出對(duì)半導(dǎo)體芯片中形成的變壓器的研究例的描述。

圖5和圖6是第一研究例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的主要部分平面圖。圖7是第一研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖。圖5示出變壓器TR101的初級(jí)線圈的圖案。圖6示出變壓器TR101的次級(jí)線圈的圖案。注意的是，圖5和圖6示出第一研究例中的半導(dǎo)體器件的相同的二維區(qū)，但處于不同層。圖6示出位于圖5中示出的層下方的層。圖5和圖6中的每個(gè)中的沿著A1-A1線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖7。在隨后描述的圖7和圖10中，省略了SOI襯底1的襯底1a和絕緣層1b的圖示。

在圖5至圖7中示出的第一研究例的情況下，初級(jí)線圈由螺旋線圈CL101形成，而次級(jí)線圈由螺旋線圈CL102形成。線圈CL101(初級(jí)線圈)和設(shè)置在線圈CL101上方的線圈CL102(次級(jí)線圈)彼此磁耦合并且信號(hào)經(jīng)由線圈CL101和CL 102從發(fā)送電路傳輸?shù)浇邮针娐贰?/p>

當(dāng)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈中的每個(gè)由兩個(gè)線圈形成(即，變壓器TR1由兩個(gè)變壓器形成并且這兩個(gè)變壓器進(jìn)行不同操作)時(shí)，噪聲電阻增大。因此，研究并且在圖8至圖11中示出可進(jìn)行不同操作的變壓器。

圖8和圖9是第二研究例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的主要部分平面圖。圖10是第二研究例中的半導(dǎo)體器件的主要部分剖視圖。圖8示出變壓器TR201的初級(jí)線圈的圖案。圖9示出變壓器TR201的次級(jí)線圈的圖案。注意的是，圖8和圖9示出第二研究例中的半導(dǎo)體器件的相同的二維區(qū)，但處于不同層。圖9示出位于圖8中示出的層下方的層。圖8和圖9中的每個(gè)中的沿著A2-A2線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖10。圖11是示出變壓器TR201的電路構(gòu)造的電路圖。

在圖8至圖11中示出的第二研究例的情況下，變壓器TR201的初級(jí)線圈由彼此串聯(lián)耦合的兩個(gè)線圈CL201a和CL201b形成，而變壓器TR201的次級(jí)線圈由彼此串聯(lián)耦合的兩個(gè)線圈CL202a和CL202b形成。線圈CL201a、CL201b、CL202a和CL202b中的每個(gè)由螺旋線圈形成。在平面圖中，線圈CL202a和CL202b形成在互不相同的二維區(qū)中。線圈CL201a設(shè)置在線圈CL202a上方，而線圈CL201b設(shè)置在線圈CL202b上方。線圈CL201a和設(shè)置在線圈CL201a上方的線圈CL202a彼此磁耦合，而線圈CL201b和設(shè)置在線圈CL201b上方的線圈CL202b彼此磁耦合。這樣允許信號(hào)經(jīng)由線圈CL201a、CL201b、CL202a和CL202b通過電磁感應(yīng)從等同于以上發(fā)送電路TX1的發(fā)送電路傳輸?shù)降韧谝陨辖邮针娐稲X1的接收電路。注意的是，經(jīng)由內(nèi)部布線(本文中未示出)向線圈CL201a和CL201b之間的耦合端子SZ202供應(yīng)固定電勢(shì)(地電勢(shì)或電源電勢(shì))。因此，可以檢測(cè)線圈CL202a中的感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流和線圈CL202b中的感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流并且不同地執(zhí)行控制(操作)。

然而，在圖8至圖11中示出的第二研究例的情況下，在平面圖中，線圈CL202b形成在與形成有線圈CL202a的二維區(qū)不同的二維區(qū)中。結(jié)果，需要在其中形成有變壓器TR201的二維區(qū)的大小(面積)增大，使半導(dǎo)體器件的大小(面積)不期望地增大。例如，在圖8至圖11中示出的第二研究例的情況下，需要在其中形成有變壓器的二維區(qū)的面積是圖5至圖7中示出的第一研究例中的面積的大致兩倍。

因此，在圖5至圖7中示出的第一研究例的情況下，變壓器TR101不可進(jìn)行不同的操作而使得共模噪聲增大。另一方面，在圖8至圖11中示出的第二研究例的情況下，變壓器TR201可進(jìn)行不同的操作，但在其中形成有變壓器TR201所需的二維區(qū)的面積不期望地增大。

<關(guān)于線圈的構(gòu)造>

接下來，將給出對(duì)本實(shí)施例中的半導(dǎo)體芯片CP中形成的變壓器TR1(變壓器TR1中包括的線圈)的特定構(gòu)造的描述。注意的是，將給出對(duì)變壓器TR1(變壓器TR1中包括的線圈)的特定構(gòu)造的描述，但該描述也可應(yīng)用于變壓器TR2(變壓器TR2中包括的線圈)。

圖12至圖15是本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的主要部分平面圖。圖16至圖19是本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的主要部分平面圖。圖20是示出半導(dǎo)體芯片CP中形成的變壓器TR1的電路構(gòu)造的電路圖。注意的是，圖12、圖13、圖14和圖15示出半導(dǎo)體芯片CP中的相同的二維區(qū)(變壓器形成區(qū)RG2b)，但處于不同層。圖13示出位于圖12中示出的層下方的層。圖14示出位于圖13中示出的層下方的層。圖15示出位于圖14中示出的層下方的層。圖12至圖14中的每個(gè)中示出的沿著B1-B1線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖16。圖12至圖14中的每個(gè)中示出的沿著B2-B2線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖17。圖12至圖14中的每個(gè)中示出的沿著B3-B3線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖18。圖12至圖15中的每個(gè)中示出的沿著B4-B4線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖19。上述圖3中的變壓器形成區(qū)RG2b的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖16中示出的剖視圖，即，沿著B1-B1線的剖視圖。注意的是，在圖16至圖19中，省略了對(duì)SOI襯底1的襯底1a和絕緣層1b的圖示。

具體地講，圖12示出與變壓器形成區(qū)RG2b中的布線M5的層相同的層中的圖案并且示出變壓器TR1的初級(jí)線圈(線圈CL1)的圖案。圖13示出與變壓器形成區(qū)RG2b中的布線M2的層相同的層中的圖案。圖14示出與變壓器形成區(qū)RG2b中的布線M1的層相同的層中的圖案。圖13和圖14中的每個(gè)示出變壓器TR1的次級(jí)線圈(線圈CL2)的圖案。圖15示出引出布線HW1的圖案。為了更容易理解，在圖14中，用虛線示出引出布線HW1的形成位置。另外，在圖15中，用虛線示出線圈布線CW3的位置并且用點(diǎn)陰影示出引出布線HW1。引出布線HW1形成在線圈布線CW3下方的層中。

圖21至圖24是半導(dǎo)體芯片CP的主要部分平面圖，是為了更容易理解變壓器TR1中包括的線圈的圖示視圖。除了圖13中示出的線圈布線CW2之外，圖21還示出通孔V2a的位置。除了圖14中示出的線圈布線CW3之外，圖22還示出通孔V2a的位置。圖23對(duì)應(yīng)于通過將圖14中示出的線圈布線CW3放置于圖13中示出的線圈布線CW2上方而得到的平面圖。圖24對(duì)應(yīng)于通過將圖13中示出的線圈布線CW2和圖14中示出的線圈布線CW3放置于圖12中示出的線圈布線CW1和線圈焊盤PD1上方而得到的平面圖。

如上所述，在半導(dǎo)體芯片CP中，形成變壓器TR1的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。在初級(jí)線圈和次級(jí)線圈中，初級(jí)線圈形成在上側(cè)，次級(jí)線圈形成在下側(cè)。也就是說，初級(jí)線圈設(shè)置在次級(jí)線圈上方并且次級(jí)線圈設(shè)置在初級(jí)線圈下方。線圈(電感器)CL1是變壓器TR1的初級(jí)線圈并且對(duì)應(yīng)于以上的線圈CL11。線圈(電感器)CL2是變壓器TR1的次級(jí)線圈并且對(duì)應(yīng)于以上的線圈CL12。

首先，將給出對(duì)變壓器TR1的初級(jí)線圈(線圈CL1)的描述。

另外，如圖12和圖16中所示，變壓器TR1的初級(jí)線圈由一個(gè)螺旋線圈CL1形成。也就是說，線圈CL1由纏繞成螺旋形狀(線圈形狀或環(huán)形形狀)的布線(線圈布線CW1)形成。線圈CL1形成變壓器TR1的初級(jí)線圈。線圈CL1由一個(gè)布線層(本文中的第五布線層)形成。也就是說，線圈CL1在形成布線M5和焊盤PD的相同步驟中在與布線M5和焊盤PD的層相同的層中形成。

焊盤PD設(shè)置在線圈CL1的螺旋內(nèi)。線圈CL1的一端耦合到焊盤PD。在本文中假定設(shè)置在線圈CL1內(nèi)部并且耦合到線圈CL1的一端的焊盤PD用參考標(biāo)號(hào)PD1來指代并且被稱為焊盤PD1。

也就是說，一端耦合到焊盤PD1的線圈布線CW1圍繞焊盤PD1纏繞多次，成為用于形成線圈CL1的螺旋形狀(線圈形狀或環(huán)形形狀)。在形成布線M5和焊盤PD(包括焊盤PD1)的相同的步驟中，在與布線M5和焊盤PD的層相同的層中，形成線圈布線CW1。在例如通過將形成在層間絕緣膜IL5上方的導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M5和焊盤PD的情況下，當(dāng)導(dǎo)電膜被圖案化時(shí)，還可不僅形成布線M5和焊盤PD，而且形成線圈布線CW1和焊盤PD1。

在平面圖中，線圈CL1沒有彼此交叉的部分(交叉部分)。因此，線圈CL1可由形成在SOI襯底1上方的布線結(jié)構(gòu)(多層布線結(jié)構(gòu))中包括的多個(gè)布線層中的一個(gè)(本文中的第五布線層)形成。

在本實(shí)施例中，線圈CL1僅由單層線圈布線CW1形成。線圈布線CW1上方的層中的布線和線圈布線CW1下方的層中的布線沒有被包括在線圈CL1中。注意的是，線圈布線CW1具有沒有交叉部分的螺旋(盤旋)連續(xù)圖案。

注意的是，在圖12中的情況下，一端耦合到焊盤PD1的線圈布線CW1在右手方向(順時(shí)針方向)上圍繞焊盤PD1纏繞，以形成線圈CL1。然而，還可存在以下情況：在另一種形式中，一端耦合到焊盤PD1的線圈布線CW1在左手方向(逆時(shí)針方向)上圍繞焊盤PD1纏繞，以形成線圈CL1。

在平面圖中，形成線圈CL1的線圈布線CW1沒有彼此交叉的部分。結(jié)果，每當(dāng)一端耦合到焊盤PD1的線圈布線CW1在右手方向(順時(shí)針方向)上圍繞焊盤PD1纏繞時(shí)，線圈布線CW1逐漸遠(yuǎn)離焊盤PD1移位。因此，在平面圖中，線圈CL1的圖案(形成線圈CL1的線圈布線CW1的圖案)沒有相對(duì)于貫穿線圈CL1的大體中心的線(重疊B4-B4的線)對(duì)稱(線對(duì)稱)，而是不對(duì)稱的。因此，線圈CL1是不對(duì)稱的線圈。注意的是，由于焊盤PD1設(shè)置在線圈CL1內(nèi)部，因此線圈CL1的大體中心基本上對(duì)應(yīng)于焊盤PD1的大體中心。

因此，線圈CL1(線圈布線CW1)是螺旋圖案并且具有位于螺旋內(nèi)部并且連接到焊盤PD1的一端部分和位于螺旋外部并且連接到布線M5的另一端部分。

線圈CL1(線圈布線CW1)的一端(螺旋內(nèi)部的端部部分)耦合到焊盤PD1并且特定地一體連接到焊盤PD1。隨后描述的布線BW1的一端耦合到焊盤PD1并且布線BW1的另一端耦合到半導(dǎo)體芯片CP的另一個(gè)焊盤PD(對(duì)應(yīng)于隨后描述的焊盤PD2)。注意的是，在隨后描述的圖36至圖38中示出布線BW1。耦合到布線BW1的另一端的焊盤PD(PD2)經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的發(fā)送電路TX1。因此，線圈CL1(線圈布線CW1)的一端經(jīng)由焊盤PD1、布線BW1、焊盤PD2和半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中形成的發(fā)送電路TX1。

線圈CL1(線圈布線CW1)的另一端(螺旋外部的端部部分)耦合到布線M5并且特定地一體連接到布線M5。耦合到線圈CL1(線圈布線CW1)的另一端的布線M5經(jīng)由位于其下方的層中的布線(M4至M1)電耦合到半導(dǎo)體芯片CP2中的發(fā)送電路TX1。因此，線圈CL1(線圈布線CW1)的另一端經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線(包括與線圈CL1的另一端耦合的布線M5)電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中形成的發(fā)送電路TX1。

因此，線圈CL1經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線和布線BW1電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的發(fā)送電路TX1。

接下來，將給出對(duì)變壓器TR1的次級(jí)線圈(線圈CL2)的描述。

如圖13、圖14、和圖16至圖18中所示，形成變壓器TR1的次級(jí)線圈的線圈CL2由兩個(gè)布線層形成，這兩個(gè)布線層是本文中的第一布線層和第二布線層。線圈CL2由第二布線層所形成的線圈布線CW2、第一布線層所形成的線圈布線CW3、和將線圈布線CW2和CW3彼此電耦合的通孔部分V2形成。在形成布線M1的相同的步驟中在與布線M1的層相同的層中形成線圈布線CW3。在形成布線M2的相同的步驟中在與布線M2的層相同的層中形成線圈布線CW2。

在例如通過將形成在層間絕緣膜IL1上方的導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M1的情況下，當(dāng)導(dǎo)電膜被圖案化時(shí)，不僅可形成布線M1，而且可形成線圈布線CW3。另外，在通過將形成在層間絕緣膜IL2上方的導(dǎo)電膜圖案化來形成布線M2的情況下，當(dāng)導(dǎo)電膜被圖案化時(shí)，不僅可形成布線M2，而且可形成線圈布線CW2。

另一方面，在例如使用大馬士革鑲嵌方法形成布線M1的情況下，還可使用大馬士革鑲嵌方法在形成布線M1的相同的步驟中形成線圈布線CW3。在這種情況下，布線M1和線圈布線CW3均由嵌入層間絕緣膜的溝槽中的導(dǎo)電膜(例如，含有作為主要組分的銅的導(dǎo)電膜)形成。另外，在使用大馬士革鑲嵌方法形成布線M2的情況下，還可使用大馬士革鑲嵌方法在形成布線M2的相同的步驟中形成線圈布線CW2。在這種情況下，布線M2和線圈布線CW2均由嵌入層間絕緣膜的溝槽中的導(dǎo)電膜(例如，含有作為主要組分的銅的導(dǎo)電膜)形成。

在本文中，假設(shè)將線圈布線CW2和CW3彼此電耦合的通孔部分V2用參考標(biāo)號(hào)V2a來指代并且被稱為通孔部分V2a。優(yōu)選地，設(shè)置多個(gè)通孔部分V2a以將線圈布線CW2和CW3彼此電耦合。在形成外圍電路形成區(qū)RG1a和RG2a中形成的通孔部分V2(即，將布線M1和M2彼此耦合的通孔部分V2)的相同的步驟中形成通孔部分V2a。

在平面圖中，通孔部分V2a被設(shè)置于線圈布線CW2和CW3彼此重疊的位置處。也就是說，通孔部分V2a形成在線圈布線CW2和CW3之間，即，在層間絕緣膜IL2中，以將線圈布線CW2和CW3彼此電耦合。通孔部分V2的上表面接觸線圈布線CW2并且電耦合到線圈布線CW2。通孔部分V2的下表面接觸線圈布線CW3并且電耦合到線圈布線CW3。在將通孔部分V2和布線M2一體形成的情況下，通孔部分V2a與線圈布線CW2一體形成。

如圖13中所示，在平面圖中，線圈布線CW2彼此不交叉。另外，如圖14中所示，在平面圖中，線圈布線CW3彼此不交叉，但是如從圖13、圖14和圖23中看到的，線圈布線CW2和CW3具有彼此交叉的各部分。假設(shè)彼此交叉的線圈布線CW2和CW3的各部分用參考標(biāo)號(hào)CR來指代并且被稱為交叉部分CR。在圖23中示出交叉部分CR。在圖23中的情況下，存在三個(gè)交叉部分CR。

由于線圈CL2形成在線圈CL1下方，因此線圈CL1具有耦合到焊盤PD1的一端，但線圈CL2沒有耦合到焊盤PD。因此，線圈CL2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的接收電路RX1，沒有延伸通過焊盤PD。

在平面圖中，線圈CL2的圖案(通過將線圈布線CW3放置于線圈布線CW2上而得到的對(duì)應(yīng)于圖23中示出的圖案的二維圖案)相對(duì)于延伸通過線圈CL2的大體中心的線(對(duì)稱線、對(duì)稱軸、或中線)SL1是基本上對(duì)稱(線對(duì)稱)的。因此，線圈CL2是對(duì)稱線圈。線圈CL2也是差動(dòng)線圈(差動(dòng)螺旋電感器)，而以上的線圈CL1是非差動(dòng)線圈(非差動(dòng)螺旋電感器)。注意的是，在平面圖中，線SL1對(duì)應(yīng)于以上的B4-B4線。

以下是對(duì)線圈CL2的圖案的具體描述。線圈CL2形成在端子(端子部分或端部部分)TE1和端子(端子部分或端部部分)TE2之間(參見圖23)。端子TE1和TE2對(duì)應(yīng)于線圈CL2的兩端并且處于相對(duì)于線SL1基本上對(duì)稱(線對(duì)稱)的位置。也就是說，線SL1延伸通過端子TE1和TE2之間的大體中間。在平面圖中，線圈CL2從端子TE1延伸并且在進(jìn)行每半周之后與線SL1交叉時(shí)向內(nèi)(徑向向內(nèi))移位。在進(jìn)行整個(gè)最內(nèi)一周之后，線圈CL2在進(jìn)行每半周之后與線SL1交叉時(shí)向外(徑向向外)移位，到達(dá)端子TE2。在平面圖中，線圈CL2徑向向內(nèi)移位的位置和線圈CL2徑向向外移位的位置處于線SL1上。在平面圖中，徑向向內(nèi)移位的線圈CL2的部分的圖案和徑向向外移位的線圈CL2的部分的圖案彼此交叉，以形成線圈CL2的交叉部分CR。線圈CL2的交叉部分CR(即，在平面圖中彼此交叉的線圈CL2的部分)處于線SL1上。

如可從圖13、圖14和圖23中看到的，在線圈CL2的交叉部分CR中，在平面圖中，線圈布線CW2不彼此交叉并且線圈布線CW3也不彼此交叉，但線圈布線CW2和線圈布線CW3彼此交叉。在線圈CL2的交叉部分CR中的每個(gè)中，設(shè)置斷開并且不形成線圈布線CW2的位置并且設(shè)置斷開并且不形成線圈布線CW3的位置。因此，在平面圖中，線圈布線CW2和線圈布線CW3被致使彼此交叉。結(jié)果，在線圈CL2的交叉部分中，在平面圖中，線圈布線CW2和線圈布線CW3彼此交叉，但線圈布線CW2不彼此交叉并且線圈布線CW3也不彼此交叉。

如果在平面圖中線圈布線CW2彼此交叉或者線圈布線CW3彼此交叉，則線圈CL2被中途短路，因此不可成功地形成。然而，在本實(shí)施例中，在平面圖中，線圈CL2不彼此交叉并且線圈布線CW3也不彼此交叉，但線圈布線CW2和線圈布線CW3彼此交叉。這樣防止了線圈CL2被中途短路并且允許線圈布線CW2和CW3和將線圈布線CW2和CW3彼此電耦合的多個(gè)通孔部分V2a適宜地形成線圈CL2。

在線圈CL2中，除了在交叉部分CR中之外，線圈布線CW2和CW3在相同的二維位置形成為相同圖案。也就是說，線圈CL2包括線圈布線CW2和CW3和將線圈布線CW2和CW3彼此電耦合的通孔部分V2a，除了在交叉部分CR中之外。在平面圖中，線圈布線CW2和CW3彼此重疊(彼此重合)，除了在線圈CL2的交叉部分CR中之外。

在線圈CL1和CL2之間，即，在形成線圈CL1的線圈布線CW1和形成線圈CL2的線圈布線CW2之間，插入一個(gè)或多個(gè)絕緣層。具體地講，插入層間絕緣膜IL3、IL4和IL5。因此，線圈CL1和CL2經(jīng)由導(dǎo)體連接，但處于電隔離狀態(tài)。然而，線圈CL1和CL2彼此磁耦合。可以使用插入線圈布線CW1和CW2之間的層間絕緣膜IL3、IL4和IL5來確保線圈CL1和線圈CL2(線圈CL2a和CL2b)之間的擊穿電壓。

另外，在平面圖中，端子(端子部分)TE3設(shè)置在線圈CL2的大體中心處和線SL1上的位置。引出布線HW1經(jīng)由插塞V1(V1a)電耦合到端子TE3(參見圖15、圖19和圖23)。在本文中假設(shè)位于線圈布線CW3和引出布線HW1之間的將線圈布線CW3電耦合到引出布線HW1的插塞V1用參考標(biāo)號(hào)V1a來指代并且被稱為插塞(通孔部分)V1a。在平面圖中，插塞V1a設(shè)置在線圈布線CW3和引出布線HW1彼此重疊的位置。端子TE3對(duì)應(yīng)于與插塞V1a耦合的線圈布線CW3的一部分(部分)。注意的是，插塞V1和V1a還可被視為通孔部分。

引出布線HW1是線圈布線CW3下方的層中的布線(導(dǎo)體圖案)。引出布線HW1在與柵電極GE的層相同的層中在其中形成導(dǎo)體圖案(例如，摻雜多晶硅圖案)。通過將諸如摻雜多晶硅膜的導(dǎo)體膜圖案化來形成柵電極GE，并且當(dāng)導(dǎo)體膜被圖案化時(shí)，也可同時(shí)形成引出布線HW1。在這種情況下，引出布線HW1經(jīng)由絕緣膜ZM1形成在SOI襯底1的半導(dǎo)體層1c上方。絕緣膜ZM1在與以上MISFET 3的柵絕緣膜的層相同的層中并且在形成以上MISFET 3的柵絕緣膜的相同的步驟中形成。

因此，線圈CL2具有以下構(gòu)造：形成在端子TE1和TE3之間的線圈(電感器)CL2a和形成在端子TE3和TE2之間的線圈(電感器)CL2b彼此串聯(lián)耦合。也就是說，從端子TE1延伸到端子TE3的線圈布線CW2和CW3(和通孔部分V2a)形成線圈CL2a并且從端子TE3延伸到端子TE2的線圈布線CW2和CW3(和通孔部分V2a)形成線圈CL2b。這兩個(gè)串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b對(duì)應(yīng)于線圈CL2。線圈CL2a和CL2b彼此耦合的部分對(duì)應(yīng)于端子TE3。線圈CL2a和CL2b形成在相同的層中。

由于線圈CL2被對(duì)分并且被用作串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b，因此線圈CL2a和CL2b設(shè)置在相同的二維區(qū)中。也就是說，設(shè)置在線圈CL1(對(duì)稱的初級(jí)線圈)下方的線圈CL2(對(duì)稱的次級(jí)線圈)被對(duì)分并且被用作串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b。這樣允許次級(jí)線圈進(jìn)行不同的操作，而沒有增大設(shè)置線圈所需的二維大小。

圖25是示出線圈CL2a的圖案的平面圖。圖26是示出線圈CL2b的圖案的平面圖。注意的是，為了更容易理解，在圖25和圖26中的每個(gè)中，用虛線示出引出布線HW1的形成位置。通過將圖26中示出的線圈CL2b的圖案放置在圖25中示出的線圈CL2a的圖案上方，得到圖23中示出的線圈CL2的圖案。

如可從圖23、圖25和圖26看到的，在右手方向(順時(shí)針方向)上從螺旋(端子TE1)的外部向著螺旋(端子TE3)的內(nèi)部纏繞的線圈CL2a和在右手方向(順時(shí)針方向)上從螺旋(端子TE3)的內(nèi)部向著螺旋(端子TE2)的外部纏繞的線圈CL2b設(shè)置在相同的二維區(qū)中并且彼此串聯(lián)耦合，以形成差動(dòng)線圈CL2。換句話講，在左手方向(逆時(shí)針方向)上從螺旋(端子TE2)的外部向著螺旋(端子TE3)的內(nèi)部纏繞的線圈CL2b和在左手方向(逆時(shí)針方向)上從螺旋(端子TE3)的內(nèi)部向著螺旋(端子TE1)的外部纏繞的線圈CL2a設(shè)置在相同的二維區(qū)中并且彼此串聯(lián)耦合，以形成差動(dòng)線圈CL2。在平面圖中，線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)具有線圈CL2a或CL2b纏繞成螺旋形狀(線圈形狀或環(huán)形形狀)的圖案。然而，線圈CL2a和CL2b在相反的方向上纏繞。

具體地講，線圈CL2具有以下結(jié)構(gòu)：線圈CL2a的內(nèi)端部部分(螺旋的內(nèi)端部部分)和線圈CL2b的內(nèi)端部部分(螺旋的內(nèi)端部部分)相連接。引出布線HW1經(jīng)由插塞V1a電耦合到線圈CL2a和CL2b的連接部分(耦合的部分)。從另一個(gè)角度來看，通過將引出布線HW1經(jīng)由插塞V1a耦合到線圈CL2的大體中心，線圈CL2在兩個(gè)線圈CL2a和CL2b的耦合的部分(其與插塞V1a耦合的部分)處被劃分成線圈CL2a和CL2b。因此，與插塞V1a耦合的一部分對(duì)應(yīng)于線圈CL2a和CL2b的耦合的部分(連接部分)。也就是說，線圈CL2與引出布線HW1耦合的一部分，更具體地講，線圈CL2與插塞V1a耦合的一部分對(duì)應(yīng)于線圈CL2a的內(nèi)端部部分并且還對(duì)應(yīng)于線圈CL2b的內(nèi)端部部分。

注意的是，設(shè)置在線圈CL1下方的層中的線圈CL2a和CL2b形成在相同的層中。線圈CL2a和CL2b設(shè)置在相同的二維區(qū)中。具體地講，在平面圖中，線圈CL2a和CL2b都被設(shè)置成重疊線圈CL1。結(jié)果，在平面圖中，線圈CL2a和CL2b在交叉部分CR中彼此重疊，在除了交叉部分CR外的部分中沒有彼此重疊。

線圈CL2a和CL2b在相反的方向上纏繞。在本文中假設(shè)，當(dāng)提及線圈或線圈布線纏繞的方向(其螺旋方向)時(shí)，該方向指示當(dāng)從上方(從半導(dǎo)體芯片CP的頂表面)觀察線圈或線圈布線時(shí)從螺旋外部向著螺旋內(nèi)部纏繞的方向。當(dāng)從上方觀察時(shí)好像從螺旋外部向著螺旋內(nèi)部順時(shí)針纏繞的線圈或線圈布線被稱為“右手”線圈或線圈布線。當(dāng)從上方觀察時(shí)好像從螺旋外部向著螺旋內(nèi)部逆時(shí)針纏繞的線圈或線圈布線被稱為“左手”線圈或線圈布線。在圖25和圖26中的情況下，線圈CL2a是右手的并且線圈CL2b是左手的。在圖12中的情況下，線圈CL1是左手的，但也可以是右手的。

由于線圈CL2是對(duì)稱的，因此線圈CL2a和CL2b具有彼此對(duì)稱(線對(duì)稱)的二維形狀(二維圖案)。從另一個(gè)角度來看，在平面圖中，線圈CL2a和CL2b其間具有鏡像關(guān)系。因此，線圈CL2a和CL2b在相反的方向上纏繞，但線圈CL2a的繞組的數(shù)目(轉(zhuǎn)數(shù)或匝數(shù))與線圈CL2b的繞組的數(shù)目(轉(zhuǎn)數(shù)或匝數(shù))相同。在本文中被例證為示例的情況下，線圈CL2a的繞組的數(shù)目和線圈CL2b的繞組的數(shù)目是2。然而，線圈CL2a的繞組的數(shù)目和線圈CL2b的繞組的數(shù)目不限于此，可按各種方式改變。然而，線圈CL2a的繞組的數(shù)目和線圈CL2b的繞組的數(shù)目優(yōu)選地是復(fù)數(shù)。

優(yōu)選地，線圈CL2a的自電感與線圈CL2b的自電感基本上相同。另外，磁耦合的線圈CL1和LC2a之間的互電感優(yōu)選地與磁耦合的線圈CL1和LC2b之間的互電感基本上相同。另外，在平面圖中，形成有線圈CL1的二維區(qū)的大小(面積)優(yōu)選地與形成有線圈CL2的二維區(qū)的大小(面積)基本上相同。

在不同方向上纏繞的兩個(gè)串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b設(shè)置在相同的二維區(qū)的情況下，在平面圖中，線圈CL2a和CL2b具有各交叉部分CR。也就是說，上述的交叉部分CR對(duì)應(yīng)于在平面圖中彼此交叉的線圈CL2a和CL2b的各部分。線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)由兩個(gè)布線層形成，即，由線圈布線CW2和CW3形成。交叉部分CR中的每個(gè)具有在接下來描述的第一情況和第二情況中的任一個(gè)下的結(jié)構(gòu)。

在第一情況下，在交叉部分CR中的每個(gè)中，針對(duì)線圈CL2a形成線圈布線CW2但不形成線圈布線CW3，而針對(duì)線圈CL2b形成線圈布線CW3但不形成線圈布線CW2。在第一情況下，在交叉部分CR中的每個(gè)中，線圈CL2b的線圈布線CW3可穿過線圈CL2a的其中沒有形成線圈布線CW3的一部分(線圈布線CW3的斷開部分)。另外，在交叉部分CR中的每個(gè)中，線圈CL2a的線圈布線CW2可穿過線圈CL2b的其中沒有形成線圈布線CW2的一部分(線圈布線CW2的斷開部分)。這樣可防止交叉部分CR中的每個(gè)中的線圈CL2a和CL2b之間的短路。

在第二情況下，在交叉部分CR中的每個(gè)中，針對(duì)線圈CL2a形成線圈布線CW3但不形成線圈布線CW2，而針對(duì)線圈CL2b形成線圈布線CW2但不形成線圈布線CW3。在第二情況下，在交叉部分CR中的每個(gè)中，線圈CL2b的線圈布線CW2可穿過線圈CL2a的其中沒有形成線圈布線CW2的一部分(線圈布線CW2的斷開部分)。另外，在交叉部分CR中的每個(gè)中，線圈CL2a的線圈布線CW3可穿過線圈CL2b的其中沒有形成線圈布線CW3的一部分(線圈布線CW3的斷開部分)。這樣可防止交叉部分CR中的每個(gè)中的線圈CL2a和CL2b之間的短路。

因此，在本實(shí)施例中，線圈CL2a和CL2b彼此串聯(lián)耦合并且還設(shè)置在相同的二維區(qū)中。結(jié)果，線圈CL2a和CL2b具有彼此交叉的交叉部分CR。然而，在交叉部分CR中的每個(gè)中，針對(duì)線圈CL2a只形成線圈布線CW2和CW3中的一個(gè)，而針對(duì)線圈CL2b只形成線圈布線CW2和CW3中的另一個(gè)。結(jié)果，在交叉部分CR中的任一個(gè)中，沒有出現(xiàn)線圈CL2a和CL2b之間的短路。

作為線圈CL2a的一端(螺旋的外端部部分)的端子TE1電耦合到布線M2。具體地講，形成對(duì)應(yīng)于端子TE1的線圈CL2a的線圈布線CW2的端部部分一體連接到布線M2。耦合到線圈CL2a的一端的布線M2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的接收電路RX1。

作為線圈CL2b的一端(螺旋的外端部部分)的端子TE2電耦合到布線M2。具體地講，形成對(duì)應(yīng)于端子TE2的線圈CL2b的線圈布線CW2的端部部分一體連接到布線M2。耦合到線圈CL2b的一端的布線M2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的接收電路RX1。

在另一種形式中，還可以有可能的是，作為線圈CL2a的一端的端子TE1沒有電耦合到布線M2，而是耦合到布線M1，或者可供選擇地，端子TE1電耦合到布線M1和M2二者。同樣地，還可以有可能的是，作為線圈CL2b的一端的端子TE2沒有電耦合到布線M2，而是耦合到布線M1，或者可供選擇地，端子TE2電耦合到布線M1和M2二者。

作為線圈CL2a和CL2b的各耦合的部分的端子TE3(線圈布線CW3的形成端子TE3的一部分)經(jīng)由插塞V1a電耦合到引出布線HW1。引出布線HW1經(jīng)由插塞V1中的另一個(gè)電耦合到布線M1(參見圖19)。結(jié)果，作為線圈CL2a和CL2b的耦合的部分的端子TE3經(jīng)由插塞V1a電耦合到引出布線HW1，還經(jīng)由插塞V1(將引出布線HW1和布線M1彼此耦合的插塞V1)電耦合到布線M1，并且還經(jīng)由包括布線M1的內(nèi)部布線(半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線)電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的接收電路RX1。經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線、引出布線HW1和插塞V1a向作為線圈CL2a和CL2b的耦合的部分的端子T3供應(yīng)固定電勢(shì)(諸如，地電勢(shì)或電源電勢(shì))。

因此，線圈CL2a和CL2b經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線和引出布線HW1電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中的接收電路RX1。注意的是，優(yōu)選地，布線M3和M4沒有設(shè)置在形成線圈CL1的線圈布線CW1和形成線圈CL2的線圈布線CW2之間。

當(dāng)次級(jí)線圈由兩個(gè)線圈(CL2a和CL2b)形成(即，變壓器TR1由兩個(gè)變壓器形成并且這兩個(gè)變壓器進(jìn)行不同的操作)時(shí)，噪聲電阻增大。

因此，本實(shí)施例使用以下構(gòu)造：變壓器TR1的次級(jí)線圈(等同于以上的線圈CL11)由串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b形成并且變壓器TR1的初級(jí)線圈(等同于以上的線圈CL12)由公共線圈CL1形成。在平面圖中在位于線圈CL1下方并且與線圈CL1重疊的區(qū)域中，設(shè)置串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b。在這種情況下，線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)與線圈CL1磁耦合(電感耦合)。具體地講，線圈CL2a和CL1彼此磁耦合(電感耦合)，而線圈CL2b和CL1彼此磁耦合(電感耦合)。換句話講，線圈CL2a和CL1沒有經(jīng)由導(dǎo)體連接，而是彼此磁耦合，而線圈CL2b和CL1沒有經(jīng)由導(dǎo)體連接，而是彼此磁耦合。另一方面，線圈CL2a和CL2b經(jīng)由導(dǎo)體連接并且彼此串聯(lián)電耦合。

線圈CL1電耦合到發(fā)送電路TX1。串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b電耦合到接收電路RX1。因此，當(dāng)從發(fā)送電路TX1向作為初級(jí)線圈的線圈CL1發(fā)送發(fā)送信號(hào)致使電流流入半導(dǎo)體芯片CP中時(shí)，按照流入線圈CL1中的電流的改變，在作為次級(jí)線圈的線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)中生成感生電動(dòng)勢(shì)，使得感生電流流入其中。由半導(dǎo)體芯片CP中的接收電路RX1經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線來感測(cè)線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)中生成的感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流。這樣允許信號(hào)經(jīng)由線圈CL1、CL2a、和CL2b通過電磁感應(yīng)從半導(dǎo)體芯片CP的發(fā)送電路TX1傳輸?shù)桨雽?dǎo)體芯片CP的接收電路RX1。向串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b之間的端子TE3供應(yīng)固定電勢(shì)(諸如，地電勢(shì)或電源電勢(shì))。因此，可以檢測(cè)線圈CL2a中的感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流和線圈CL2b中的感生電動(dòng)勢(shì)或感生電流并且不同地控制(操作)線圈CL2a和CL2b。

半導(dǎo)體芯片CP的以上變壓器TR2還可具有與半導(dǎo)體芯片CP的變壓器TR1的構(gòu)造相同的構(gòu)造。因此，可以形成作為以上線圈CL21的以上線圈CL1并且形成作為以上線圈CL22的以上線圈CL2(即，串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b)。然而，本文中省略了對(duì)其的重復(fù)描述。

在本文中示出的情況下，形成在SOI襯底1上方的布線層的數(shù)目是5(總共五個(gè)層分別包括布線M1、M2、M3、M4和M5)，布線層的數(shù)目不限于5并且可按各種方式改變。然而，布線層的數(shù)目優(yōu)選地不小于3。因此，可以形成三個(gè)或更多個(gè)布線層中的兩個(gè)的線圈CL2并且形成三個(gè)或更多個(gè)布線層中的一個(gè)的線圈CL1。

<關(guān)于半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的主要特性特征和效果>

在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)具有：作為半導(dǎo)體襯底的SOI襯底1；布線結(jié)構(gòu)，其形成在SOI襯底1上方并且包括多個(gè)布線層；以及線圈CL1(第一線圈)、線圈CL2a(第二線圈)和線圈CL2b(第三線圈)，其形成在SOI襯底1上方。在在平面圖中位于線圈CL1下方并且與線圈CL1重疊的區(qū)域中，設(shè)置線圈CL2a和CL2b。線圈CL2a和CL2b形成在相同的層中并且彼此串聯(lián)電耦合。線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)沒有經(jīng)由導(dǎo)體耦合到線圈CL1，但是與線圈CL1磁耦合。

本實(shí)施例的主要特性特征中的一個(gè)是，形成在相同的層中并且彼此串聯(lián)電耦合的線圈CL2a和CL2b設(shè)置在位于線圈CL1下方并且在平面圖中與線圈CL1重疊的區(qū)域中。線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)與線圈CL1磁耦合。

在上述的圖5至圖7中示出的第一研究例中的情況下，一個(gè)線圈CL102設(shè)置在CL101下方并且線圈CL101和CL102彼此磁耦合。然而，在這種情況下，不可執(zhí)行不同的操作，使得抗諸如共模噪聲的抗噪減小。這樣導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的性能降低。

另一方面，在上述的圖8至圖11中示出的第二研究例中的情況下，在彼此串聯(lián)耦合并且在平面圖中設(shè)置在不同位置的兩個(gè)線圈CL201a和CL201b下方，設(shè)置彼此串聯(lián)耦合并且在平面圖中設(shè)置在不同位置的兩個(gè)線圈CL202a和CL202b。線圈CL201a和CL201b彼此磁耦合，而線圈CL202a和CL202b彼此磁耦合。在平面圖中，線圈CL201a和CL201b設(shè)置在不同位置。在平面圖中，線圈CL202a設(shè)置在位于線圈CL201a下方并且與線圈CL201a重疊的區(qū)域中。在平面圖中，線圈CL202b設(shè)置在位于線圈CL201b下方并且與線圈CL201b重疊的區(qū)域中。

在上述的圖8至圖11中示出的第二研究例中的情況下，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈中的每個(gè)由兩個(gè)串聯(lián)耦合的線圈形成，使得可以進(jìn)行不同操作。因此，可以增強(qiáng)抗諸如共模噪聲的抗噪。然而，在上述的圖8至圖11中示出的第二研究例中的情況下，線圈CL202a和CL202b形成在不同的二維區(qū)中。線圈CL202a形成在線圈CL201a下方，而線圈CL202b形成在線圈CL201b下方。這樣不期望地增加了形成變壓器所需的二維區(qū)的大小(面積)，使半導(dǎo)體器件的二維大小(面積)增大。

相比之下，在本實(shí)施例中，在一個(gè)線圈CL1下方，在平面圖中，形成在相同的層中并且彼此串聯(lián)電耦合的兩個(gè)線圈CL2a和CL2b設(shè)置在與線圈CL1重疊的區(qū)域中。由于這兩個(gè)線圈CL2a和CL2b彼此串聯(lián)耦合，因此可以進(jìn)行不同的操作并且可增強(qiáng)抗諸如共模噪聲的抗噪。這樣允許提高半導(dǎo)體器件的性能。另外，在本實(shí)施例中，彼此串聯(lián)耦合的兩個(gè)線圈CL2a和CL2b設(shè)置在位于線圈CL1下方并且在平面圖中與線圈CL1重疊的區(qū)域中。因此，可以減小形成變壓器所需的二維區(qū)的大小(面積)。例如，本實(shí)施例中的形成變壓器TR1所需的二維區(qū)的大小(面積)可減小至基本上等于形成以上第一研究例中的變壓器TR101所需的二維區(qū)的大小(面積)并且還可減小至大約形成以上第二研究例中的變壓器TR201所需的二維區(qū)的大小(面積)的一半。因此，可以減小半導(dǎo)體器件的二維大小(面積)并且減小半導(dǎo)體器件的大小(面積)。

因此，在本實(shí)施例中，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)由噪聲電阻改進(jìn)而導(dǎo)致的半導(dǎo)體器件的性能提高和由形成變壓器所需的二維區(qū)減小而導(dǎo)致的半導(dǎo)體器件的大小減小。

另外，在本實(shí)施例中，如上所述，相比于以上第二研究例中的情況，可實(shí)現(xiàn)變壓器總面積的進(jìn)一步減小。這樣還允許共模噪聲減小。也就是說，共模噪聲還取決于初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的電容并且當(dāng)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的電容增大時(shí)往往會(huì)增大。在本實(shí)施例中，相比于以上第二研究例中的情況，可實(shí)現(xiàn)變壓器總面積的進(jìn)一步減小。結(jié)果，還可得到初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的電容減小和共模噪聲減小的效果。這樣允許半導(dǎo)體器件的性能提高。

變壓器的增益(信號(hào)傳播性質(zhì))還取決于初級(jí)線圈的電阻。當(dāng)初級(jí)線圈的電阻減小時(shí)，增益往往會(huì)增大。本文中提到的增益是通過將次級(jí)線圈的輸出電壓除以次級(jí)線圈的輸入電壓而得到的值。為了提高半導(dǎo)體器件的性能，增益優(yōu)選地較大。在上述的第二研究例中的情況下，初級(jí)線圈具有如下構(gòu)造：兩個(gè)線圈CL201a和CL201b彼此串聯(lián)耦合，使得初級(jí)線圈的電阻增大。相比之下，在本實(shí)施例中，使用一個(gè)線圈CL1作為初級(jí)線圈。因此，相比于以上第二研究例中，本實(shí)施例中的初級(jí)線圈的電阻可減小至更低。因此，在本實(shí)施例中，相比于以上第二研究例，可進(jìn)一步提高變壓器的增益(信號(hào)傳播性質(zhì))。這樣允許半導(dǎo)體器件的性能提高。

在以上第二研究例中，作為變壓器的初級(jí)線圈，兩個(gè)螺旋線圈(CL201a和CL201b)被設(shè)置成串聯(lián)耦合構(gòu)造并且加以使用。然而，在本實(shí)施例中，作為變壓器的初級(jí)線圈，只使用一個(gè)螺旋線圈(CL1)，并且在一個(gè)螺旋線圈(CL1)下方，兩個(gè)串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b被設(shè)置為變壓器的次級(jí)線圈。如上所述，這樣允許半導(dǎo)體器件的性能提高。這樣還允許半導(dǎo)體器件的大小減小。

將給出對(duì)本實(shí)施例的其他特性特征的進(jìn)一步描述。

在本實(shí)施例中，在SOI襯底1上方，形成包括多個(gè)布線層的布線結(jié)構(gòu)(多層布線結(jié)構(gòu))并且線圈CL1由布線結(jié)構(gòu)中包括的多個(gè)布線層中的一個(gè)形成。由于線圈CL1沒有在平面圖中彼此交叉的部分(交叉部分)，因此線圈CL1可由布線層中的一個(gè)形成。通過形成布線層中的一個(gè)的線圈CL1，可以增大線圈CL1和線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)之間的距離(間距)并且增大插入線圈CL1和線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)之間的絕緣層的厚度。這樣可增大線圈CL1和線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)之間的擊穿電壓。將參照第三研究例給出對(duì)其的詳細(xì)描述。

圖27至圖30是第三研究例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的主要部分平面圖。圖31是第三研究例中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片)的主要部分剖視圖。圖27、圖28、圖29和圖30示出半導(dǎo)體器件中的相同的二維區(qū)，但處于不同層。圖28示出位于圖27中示出的層下方的層。圖29示出位于圖28中示出的層下方的層。圖30示出位于圖29中示出的層下方的層。圖27至圖30中示出的沿著A3-A3線的剖視圖對(duì)應(yīng)于圖31。注意的是，在圖31中，省略了SOI襯底1的襯底1a和絕緣層1b的圖示。

具體地講，圖27示出在與布線M5的層相同的層中的變壓器形成區(qū)中的圖案。圖28示出在與布線M4的層相同的層中的變壓器形成區(qū)中的圖案。圖27和圖28中的每個(gè)示出變壓器TR301的初級(jí)線圈(線圈CL301)的圖案。圖29示出在與布線M2的層相同的層中的變壓器形成區(qū)中的圖案。圖30示出在與布線M1的層相同的層中的變壓器形成區(qū)中的圖案。圖29和圖30中的每個(gè)示出變壓器TR301的次級(jí)線圈(線圈CL302)的圖案。

在第三研究例中的情況下，變壓器TR301的次級(jí)線圈CL302由第二布線層所形成的線圈布線CW302、第一布線層所形成的線圈布線CW303、和將線圈布線CW302和CW303彼此電耦合的通孔部分V2形成。在本文中要注意，線圈CL302的構(gòu)造與以上線圈CL2的構(gòu)造基本上相同，線圈布線CW302具有與以上線圈布線CW2的圖案相同的圖案，并且線圈布線CW303具有與以上線圈布線CW3的圖案相同的圖案。因此，本文中省略對(duì)線圈CL302的描述。

在第三研究例中的情況下，變壓器TR301的主線圈CL301由兩個(gè)布線層形成。具體地講，主線圈CL301由第五布線層所形成的線圈布線CW301a、第四布線層所形成的線圈布線CW301b、和將線圈布線CW301a和CW301b彼此電耦合的通孔部分V5形成。在平面圖中，在線圈CL301內(nèi)部，設(shè)置與線圈CL301的一端耦合的焊盤PD101。

在第三研究例中的情況下，初級(jí)線圈的線圈布線CW301a的圖案與次級(jí)線圈的線圈布線CW302的圖案基本上相同，并且初級(jí)線圈的線圈布線CW301b的圖案與次級(jí)線圈的線圈布線CW303的圖案基本上相同。因此，主線圈CL301具有差動(dòng)線圈的構(gòu)造，類似于次級(jí)線圈CL302。

在第三研究例中的情況下，在平面圖中，不僅次級(jí)線圈CL302，而且主線圈CL301具有交叉部分。結(jié)果，必須形成兩個(gè)布線層(本文中的第一布線層和第二布線層)的次級(jí)線圈CL302并且還形成布線層中的另兩個(gè)(本文中的第五布線層和第四布線層)的主線圈CL301。這是因?yàn)?，在在平面圖中線圈具有交叉部分的情況下，當(dāng)線圈僅由一個(gè)布線層形成時(shí)，線圈被中途短路并且不可形成線圈。

因此，在第三研究例中的情況下，必須形成兩個(gè)布線層的主線圈CL301和次級(jí)線圈CL302中的每個(gè)。結(jié)果，主線圈CL301和次級(jí)線圈CL302之間的距離(厚度方向上的間距)減小并且插入線圈CL301和CL302之間的絕緣層的厚度減小。這樣減小了線圈CL301和CL302之間的擊穿電壓。

相比之下，在本實(shí)施例中，線圈CL1沒有在平面圖中彼此交叉的部分(交叉部分)，因此可由一個(gè)布線層形成。因此，相比于線圈CL301由兩個(gè)布線層形成的第三研究例中的情況，在線圈CL1由一個(gè)布線層形成的本實(shí)施例中，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的距離(厚度方向上的間距)可增大至更大。這樣可增大插入初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的絕緣層的厚度(總厚度)，因此進(jìn)一步增大初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的擊穿電壓。

例如，在第三研究例中的情況下，如可從圖31看到的，使用插入初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的層間絕緣膜IL3和IL4，確保初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的擊穿電壓。然而，在本實(shí)施例中的情況下，如可從圖16看到的，使用插入初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的層間絕緣膜IL3、IL4和IL5，確保初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的擊穿電壓。相比于圖31中的第三研究例，在圖16的本實(shí)施例中，由于層間絕緣膜IL5，導(dǎo)致初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的擊穿電壓因此可增大至更高。

另外，在本實(shí)施例中，線圈CL1由一個(gè)布線層形成并且沒有交叉部分。因此，針對(duì)線圈CL1，不可執(zhí)行不同的操作。然而，為了提高噪聲電阻，次級(jí)線圈需要進(jìn)行不同的操作并且初級(jí)線圈需要進(jìn)行不同的操作。因此，在本實(shí)施例中，串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b被用作次級(jí)線圈，以能夠進(jìn)行不同的操作，因此允許提高噪聲電阻。另一方面，不針對(duì)初級(jí)線圈使用不同的操作，但噪聲電阻沒有由此而減小。因此，可使用由一個(gè)布線層形成并且沒有交叉部分的一個(gè)線圈CL1作為初級(jí)線圈。這樣允許得到以上提到的增大初級(jí)線圈(CL1)和次級(jí)線圈(CL2a和CL2b)之間的擊穿電壓的效果。

另外，在本實(shí)施例中，線圈CL1優(yōu)選地由布線結(jié)構(gòu)中包括的多個(gè)布線層中的最上布線層(本文中的第五布線層)形成。這樣可增大線圈CL1和線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)之間的距離(厚度方向上的間距)并且增大插入線圈CL1和線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)之間的絕緣層的厚度(總厚度)。因此，線圈CL1和線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)之間的擊穿電壓可增大。另外，最上布線層(本文中的第五布線層)比位于其下方的布線層(本文中的第一布線層至第四布線層)厚。因此，通過形成最上布線層的線圈CL1，可以增大線圈CL1的厚度，因此減小線圈CL1的電阻。

如上所述，為了增大變壓器的增益，有效的是減小初級(jí)線圈的電阻。在本實(shí)施例中，通過形成最上布線層(本文中的第五布線層)的初級(jí)線圈(CL1)，可以增大初級(jí)線圈(CL1)的厚度并且減小初級(jí)線圈(CL1)的電阻。這樣允許提高增益(信號(hào)傳播性質(zhì))。

另外，在本實(shí)施例中，在平面圖中，與線圈CL1的一端耦合的焊盤(焊盤電極或鍵合焊盤)PD1優(yōu)選地設(shè)置在線圈CL1(線圈布線CW1)內(nèi)部。

在不同于本實(shí)施例的焊盤PD1沒有設(shè)置在線圈CL1(線圈布線CW1)內(nèi)部的情況下，在位于線圈CL1(線圈布線CW1)下方的層中設(shè)置用于引出線圈CL1(線圈布線CW1)的內(nèi)端部部分的引出布線(在平面圖中，橫貫線圈布線CW1)的需求增加。然而，當(dāng)形成此引出布線時(shí)，引出布線和線圈CL2(線圈布線CW2)之間的介電擊穿電壓變成變壓器的擊穿電壓的主導(dǎo)，這樣可減小變壓器的擊穿電壓。

相比之下，在本實(shí)施例中，焊盤PD1設(shè)置在線圈CL1(線圈布線CW1)內(nèi)部。結(jié)果，可以在不形成引出布線(用于引出線圈CL1的內(nèi)端部部分的引出布線)的情況下將線圈CL1(線圈布線CW1)的內(nèi)端部部分耦合到焊盤PD1。還可以經(jīng)由與焊盤PD1耦合的(對(duì)應(yīng)于隨后描述的布線BW1的)耦合構(gòu)件將線圈CL1(線圈布線CW1)的內(nèi)端部部分電耦合到發(fā)送電路TX1。這樣不再需要在線圈CL1(線圈布線CW1)和線圈CL2(線圈布線CW2)之間形成引出布線。結(jié)果，線圈CL1(線圈布線CW1)和線圈CL2(線圈布線CW2)之間的介電擊穿電壓變成變壓器的介電擊穿電壓的主導(dǎo)，以允許提高變壓器的擊穿電壓。

另外，在本實(shí)施例中，在SOI襯底1上方，形成包括多個(gè)布線層的布線結(jié)構(gòu)(多層布線結(jié)構(gòu))。線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)由布線結(jié)構(gòu)中包括的多個(gè)布線層中的兩個(gè)形成。線圈CL2a和CL2b具有在平面圖中彼此交叉的交叉部分CR，但由于線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)由兩個(gè)布線層形成，因此兩個(gè)串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b可在中途沒有短路的情況下適宜地形成。

具體地講，線圈CL2a和CL2b的交叉部分CR中的每個(gè)中，線圈CL2a僅由兩個(gè)布線層(線圈布線CW2和CW3)中的一個(gè)形成，而線圈CL2b僅由這兩個(gè)布線層(線圈布線CW2和CW3)中的另一個(gè)形成。以此方式，兩個(gè)串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b可在中途沒有短路的情況下適宜地形成。

因此，在本實(shí)施例中，不需要進(jìn)行不同操作的初級(jí)線圈由一個(gè)布線層形成，沒有交叉部分，這樣增加了初級(jí)線圈(CL1)和次級(jí)線圈(CL2a和CL2b)中的每個(gè)之間的距離(厚度方向上的間距)，因此提高了初級(jí)線圈(CL1)和次級(jí)線圈(CL2a和CL2b)中的每個(gè)之間的擊穿電壓。另一方面，優(yōu)選地進(jìn)行不同操作的次級(jí)線圈由兩個(gè)布線層形成，具有在平面圖中彼此交叉的交叉部分(CR)。因此，串聯(lián)耦合的兩個(gè)線圈CL2a和CL2b設(shè)置在相同的二維區(qū)中，能夠進(jìn)行不同的操作，而形成變壓器所需的二維區(qū)減小。這樣既可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件性能的提高，又可實(shí)現(xiàn)其大小的減小。

優(yōu)選地，線圈CL2a和CL2b在相反的方向上纏繞并且具有在平面圖中彼此線對(duì)稱的二維形狀。這樣允許線圈CL2a和CL2b具有大致相等的自電感并且允許磁耦合的線圈CL1和CL2a和磁耦合的線圈CL1和CL2b在其間具有基本上相等的互電感。結(jié)果，可更適宜地執(zhí)行不同的操作。

共模噪聲還取決于次級(jí)線圈的電阻。隨著次級(jí)線圈的電阻減小，共模噪聲往往會(huì)減小。在本實(shí)施例中，通過形成兩個(gè)布線層的次級(jí)線圈(CL2a和CL2b)，還可得到減小次級(jí)線圈(CL2a和CL2b)的電阻和減小共模噪聲的效果。線圈CL2a和CL2b的交叉部分CR中的每個(gè)由布線層中的一個(gè)(即，線圈布線CW2和CW3中的一個(gè))形成，但線圈CL2a和CL2b的除了交叉部分CR外的部分中的每個(gè)優(yōu)選地由兩個(gè)布線層(即，線圈布線CW2和CW3二者)形成。因此，可以進(jìn)一步減小次級(jí)線圈(CL2a和CL2b)的電阻并且進(jìn)一步減小共模噪聲。

另外，在本實(shí)施例中，位于形成線圈CL2a和CL2b的兩個(gè)布線層下方的層中的引出布線HW1電耦合到線圈CL2a和CL2b的耦合的部分(即，端子TE3)。

在引出布線HW1形成在位于形成線圈CL2a和CL2b的兩個(gè)布線層上方的層中的情況下，具體地講，在引出布線HW1形成在位于線圈布線CW2上方的層中的情況下，引出布線HW1和線圈CL1(線圈布線CW1)之間的介電擊穿電壓變成變壓器的擊穿電壓的主導(dǎo)。相比之下，在本實(shí)施例中，引出布線HW1形成在形成線圈CL2a和CL2b中的每個(gè)的兩個(gè)布線層下方的層中。結(jié)果，線圈CL1(線圈布線CW1)和線圈CL2(線圈布線CW2)之間的介電擊穿電壓變成變壓器的擊穿電壓的主導(dǎo)。這樣可提高變壓器的擊穿電壓。

另外，將固定電勢(shì)從引出布線HW1供應(yīng)到線圈CL2a和CL2b的耦合的部分(即，TE3)，允許適宜地執(zhí)行不同的操作。

在本實(shí)施例中，由于線圈CL2(線圈CL2a和CL2b)由最下布線層(第一布線層)和位于其直接上方的布線層(第二布線層)形成，因此引出布線HW1形成在第一布線層下方的層中。在另一種形式中線圈CL2由第二和第三布線層形成的情況下，即，在線圈布線CW3形成在與布線M2的層相同的層中并且線圈布線CW2形成在與布線M3的層相同的層中的情況下，引出布線HW1還可由第一布線層(布線M1)形成。在這種情況下，以上的插塞V1a用作在形成通孔部分V2的相同的步驟中在與以上的通孔部分V2的層相同的層中形成的通孔部分。在又一種形式中線圈CL2由第三和第四布線層形成的情況下，引出布線HW1還可由第二布線層(布線M2)形成。在這種情況下，以上的插塞V1a用作在形成通孔部分V3的相同的步驟中在與以上的通孔部分V3的層相同的層中形成的通孔部分。然而，在如本實(shí)施例中一樣線圈CL2由第一和第二布線層形成的情況下，可以增大線圈CL1和CL2(線圈CL2a和CL2b)之間的距離(厚度方向上的間距)并且增大插入線圈CL1和CL2之間的絕緣層的厚度(總厚度)。這樣可進(jìn)一步增大線圈CL1和CL2之間的擊穿電壓。

在線圈CL2(線圈CL2a和CL2b)由最下布線層(第一布線層)和位于其直接上方的布線層(第二布線層)形成的情況下，引出布線HW1可在MISFET 3的柵電極GE的層相同的層中由導(dǎo)電圖案(導(dǎo)體圖案)形成。也就是說，可在形成柵電極GE的相同的步驟中在與MISFET 3的柵電極GE的層相同的層中形成引出布線HW1。這樣可減少半導(dǎo)體器件制造處理中的步驟的數(shù)目。

線圈CL2a和CL2b的各耦合的部分(即，端子TE3)經(jīng)由通孔部分(本文中的插塞V1a)電耦合到引出布線HW1。這樣允許固定電勢(shì)經(jīng)由通孔部分(本文中的插塞V1a)從引出布線HW1供應(yīng)到線圈CL2a和CL2b的耦合的部分(即，端子TE3)。

參照?qǐng)D14、圖15、和圖32至圖35，現(xiàn)在將對(duì)將線圈CL2a和CL2b的各耦合的部分(即，端子TE3)電耦合到引出布線HW1的插塞V1a(通孔部分)的位置進(jìn)行進(jìn)一步描述。

圖32和圖33是第一修改中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的主要部分平面圖。圖34和圖35是第二修改中的半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的主要部分平面圖。圖32和圖34對(duì)應(yīng)于上述的圖14。圖33和圖35對(duì)應(yīng)于上述的圖15。因此，在圖32和圖34中，以與上述圖14中相同的方式，線圈布線CW3用實(shí)線示出并且?guī)в行本€陰影并且引出布線HW1的形成位置用虛線示出。另外，在圖33和圖35中，以與上述圖15中相同的方式，引出布線HW1用實(shí)線示出并且?guī)в悬c(diǎn)狀陰影并且線圈布線CW3的形成位置用虛線示出。在圖15、圖33和圖35中示出插塞V1a的位置。

圖32和圖33中示出的第一修改的半導(dǎo)體器件與上述圖12至圖26中示出的半導(dǎo)體器件的不同之處在于引出布線HW1和插塞V1a的各位置。圖34和圖35中示出的第二修改的半導(dǎo)體器件與上述圖12至圖26中示出的半導(dǎo)體器件的不同之處在于引出布線HW1和插塞V1a的各位置。圖32和圖33中示出的第一修改的半導(dǎo)體器件和圖34和圖35中示出的第二修改的半導(dǎo)體器件具有另外與上述的圖12至圖26中示出的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造基本上相同的構(gòu)造。

在上述圖14和圖15中的情況下，在平面圖中，插塞V1a設(shè)置在延伸通過包括串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b的線圈圖案(即，線圈CL2)的中心的中線(對(duì)應(yīng)于以上的線SL1)上。

注意的是，插塞V1a對(duì)應(yīng)于將線圈(CL2a和CL2b)的各耦合的部分(即，端子TE3)電耦合到引出布線HW1的通孔部分。另外，延伸通過包括串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b的線圈圖案(即，線圈CL2)的中線對(duì)應(yīng)于以上的線SL1(參見上述的圖23)。在圖32至圖35中的每個(gè)中，線SL1被示出為點(diǎn)劃線。在平面圖中，圖14和圖15中的每個(gè)中的B4-B4線對(duì)應(yīng)于線SL1。

在串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b設(shè)置有在平面圖中彼此線對(duì)稱的二維形狀的情況下，通過如圖14和圖15中一樣在線SL1上(即，B4-B4線上)設(shè)置將線圈布線CW3電耦合到引出布線HW1的插塞V1a，可以允許線圈CL2a和CL1之間的電容(耦合電容)和線圈CL2b和CL1之間的電容(耦合電容)具有基本上相等的值。這樣允許更適宜地執(zhí)行不同的操作。

在圖32和圖33中的第一修改中的情況下和在圖34和圖35中的第二修改中的情況下，在平面圖中，插塞V1a(通孔部分)設(shè)置在相對(duì)于延伸通過包括串聯(lián)耦合的線圈CL2a和CL2b的線圈圖案(即，線圈CL2)的中心的中線(對(duì)應(yīng)于線SL1)移位的位置。

還可存在以下情況：為了允許線圈CL2a和CL1之間的電容和線圈CL2b和CL1之間的電容具有基本上相等的值，取決于線圈CL2a和CL2b的各二維形狀，將線圈布線CW3電耦合到引出布線HW1的插塞V1a的位置應(yīng)該從線SL1移位。在這種情況下，例如，引出布線HW1和插塞V1a的各位置可如圖32和圖33中的第一修改中一樣向線SL1的左側(cè)(向圖32和圖33中的左側(cè))移位或者如圖34和圖35中的第二修改中一樣向線SL1的右側(cè)(向圖34和圖35中的右側(cè))移位。這樣允許線圈CL2a和CL1之間的電容(耦合電容)和線圈CL2b和CL1之間的電容(耦合電容)具有基本上相等的值并且允許更適宜地執(zhí)行不同的操作。

<關(guān)于半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造的示例>

接下來，將給出對(duì)本實(shí)施例中的使用半導(dǎo)體器件(半導(dǎo)體芯片CP)的半導(dǎo)體封裝的構(gòu)造示例的描述。半導(dǎo)體芯片CP可被視為半導(dǎo)體器件?？晒┻x擇地，半導(dǎo)體芯片嵌入其中的半導(dǎo)體封裝也可被視為半導(dǎo)體器件。

圖36是示出本實(shí)施例中的半導(dǎo)體封裝(半導(dǎo)體器件)PKG的剖視圖。圖37是示出半導(dǎo)體封裝PKG中嵌入的以上半導(dǎo)體芯片CP的芯片布局的示例的平面圖。注意的是，為了提高圖示的清晰度，在圖37中示出的變壓器TR1和TR2中的每個(gè)中，主線圈CL1和次級(jí)線圈CL2(CL2a和CL2b)彼此移位。然而，在實(shí)際情形下，在變壓器TR1和TR2中的每個(gè)中，在平面圖中，主線圈CL1和次級(jí)線圈CL2(CL2a和CL2b)彼此重疊。另外，在圖37中，示出隨后描述的布線BW1，但未示出隨后描述的布線BW2。

圖36中示出的半導(dǎo)體封裝PKG包括以上的半導(dǎo)體芯片CP。下面將具體描述半導(dǎo)體封裝PKG的構(gòu)造。

圖36中示出的半導(dǎo)體封裝PKG具有：半導(dǎo)體芯片CP；晶粒焊盤DP，在其上安裝半導(dǎo)體芯片CP；多個(gè)引線LD，其由導(dǎo)體制成；作為導(dǎo)電耦合構(gòu)件的多個(gè)鍵合布線(下文中被稱為布線)BW；以及密封樹脂部分MR，其密封半導(dǎo)體芯片CP、晶粒焊盤DP、引線LD、和鍵合布線BW。

密封樹脂部分(密封部分、密封樹脂、或密封主體)MR由諸如(例如)熱固性樹脂材料的樹脂材料制成并且還可包括填料等。通過密封樹脂部分MR，密封并且電和機(jī)械地保護(hù)半導(dǎo)體芯片CP、晶粒焊盤DP、多個(gè)引線LD、和多個(gè)布線BW。其厚度交叉的密封樹脂部分MR的二維形狀(外部形狀)可以是例如矩形(四邊形)。

在作為形成有元件的半導(dǎo)體芯片CP的主表面的半導(dǎo)體芯片CP的頂表面上方，形成多個(gè)焊盤(焊盤電極或鍵合焊盤)PD。半導(dǎo)體芯片CP的焊盤PD中的每個(gè)電耦合到半導(dǎo)體芯片CP中形成的電路或元件。注意的是，半導(dǎo)體芯片CP的形成有焊盤PD的主表面被稱為半導(dǎo)體芯片CP的頂表面并且半導(dǎo)體芯片CP的與頂表面相反的主表面被稱為半導(dǎo)體芯片CP的后表面。

半導(dǎo)體芯片CP的多個(gè)焊盤PD包括焊盤PD1、PD2和PD3。半導(dǎo)體芯片CP具有用于變壓器TR1的焊盤D1、用于變壓器TR2的焊盤PD1、用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2、用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2、和多個(gè)焊盤PD3。

在半導(dǎo)體芯片CP中，用于變壓器TR1的焊盤PD1設(shè)置在用于變壓器TR1的以上線圈CL1內(nèi)部并且電耦合到用于變壓器TR1的以上線圈CL1的一端。另外，在半導(dǎo)體芯片CP中，用于變壓器TR2的焊盤PD1設(shè)置在用于變壓器TR2的以上線圈CL1內(nèi)部并且電耦合到用于變壓器TR2的以上線圈CL1的一端。

用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到以上的發(fā)送電路TX1。另外，用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到以上的發(fā)送電路TX2。

半導(dǎo)體芯片CP的多個(gè)焊盤PD3中的每個(gè)經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到以上的控制電路CC或以上的控制電路DR。

半導(dǎo)體芯片CP安裝(安放)在作為芯片安裝部分的晶粒焊盤DP的上表面上方，使得半導(dǎo)體芯片CP的頂表面面向上。半導(dǎo)體芯片CP的背表面經(jīng)由晶粒鍵合材料(粘合劑)DB鍵合并且固定到晶粒焊盤DP的上表面。

引線LD由導(dǎo)體形成并且優(yōu)選地由諸如銅(Cu)或銅合金的金屬材料制成。引線LD中的每個(gè)包括內(nèi)引線部分和外引線部分，內(nèi)引線部分是引線LD位于密封樹脂部分MR中的一部分，外引線部分是引線LD位于密封樹脂部分MR外部的一部分。引線LD的外引線部分從密封樹脂部分MR的側(cè)表面向密封樹脂部分MR的外部伸出。相鄰引線LD的各內(nèi)引線部分之間的間距被填充有形成密封樹脂部分MR的材料。引線LD的各外引線部分可用作半導(dǎo)體封裝PKG的外部耦合端子(外部端子)。引線LD的各外引線部分彎曲，使得在其端部部分附近的外引線部分的下表面的位置略低于密封樹脂部分MR的下表面。

半導(dǎo)體芯片CP的焊盤PD3中的每個(gè)經(jīng)由布線BW中的任一個(gè)電耦合到引線LD中的任一個(gè)的內(nèi)引線部分。也就是說，布線BW的一端耦合到焊盤PD3中的每個(gè)，而布線BW的另一端耦合到引線LD的內(nèi)引線部分。

半導(dǎo)體芯片CP的用于變壓器TR1的焊盤PD1經(jīng)由布線BW電耦合到用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2。也就是說，布線BW的一端耦合到用于變壓器TR1的焊盤PD1，而布線BW的另一端耦合到用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2。

另外，半導(dǎo)體芯片CP的用于變壓器TR2的焊盤PD1經(jīng)由布線BW電耦合到用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2。也就是說，布線BW的一端耦合到用于變壓器TR2的焊盤PD1，而布線BW的另一端耦合到用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2。

注意的是，將焊盤PD1和PD2彼此電耦合的布線BW用參考標(biāo)號(hào)BW1來指代并且被稱為布線BW1并且將焊盤PD3電耦合到引線LD的布線BW用參考標(biāo)號(hào)BW2來指代并且被稱為布線BW2。

因此，半導(dǎo)體封裝PKG中包括的多個(gè)布線BW包括將多個(gè)焊盤PD3電耦合到多個(gè)引線LD的多個(gè)布線BW2、將用于變壓器TR1的焊盤PD1電耦合到用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2的布線BW1、和將用于變壓器TR2的焊盤PD1電耦合到用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2的布線BW1。

圖38是示出半導(dǎo)體封裝PKG的部分的剖視圖，示出對(duì)應(yīng)于上述圖3的剖視圖。在圖38中，示出半導(dǎo)體芯片CP和布線BW1，但省略了晶粒鍵合材料DB、晶粒焊盤DP和密封樹脂部分MR的圖示。圖38示出以下狀態(tài)：設(shè)置在線圈CL1內(nèi)部的焊盤PD1經(jīng)由布線BW1電耦合到經(jīng)由內(nèi)部布線電耦合到發(fā)送電路的焊盤PD2。

布線BW中的每個(gè)是導(dǎo)電耦合構(gòu)件。更具體地講，布線BW是導(dǎo)電布線并且由諸如(例如)金(Au)布線或銅(Cu)布線的薄金屬布線制成。布線BW被密封在密封樹脂部分MR中并且沒有從密封樹脂部分MR露出。

注意的是，如上所述，發(fā)送電路TX1和變壓器TR2設(shè)置在以上的較低電壓電路區(qū)RG1中，而發(fā)送電路TX2和變壓器TR1設(shè)置在以上的較高電壓電路區(qū)RG2中。結(jié)果，在半導(dǎo)體芯片CP中，用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2設(shè)置在以上的較低電壓電路區(qū)RG1中，用于變壓器TR1的焊盤PD1設(shè)置在以上的較高電壓電路區(qū)RG2中，用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2設(shè)置在以上的較高電壓電路區(qū)RG2中，用于變壓器TR2的焊盤PD1設(shè)置在以上的較低電壓電路區(qū)RG1中。

因此，變壓器TR1的初級(jí)線圈(線圈CL1)的一端經(jīng)由將用于變壓器TR1的焊盤PD1耦合到用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2的布線BW1并且經(jīng)由將用于發(fā)送電路TX1的焊盤PD2耦合到發(fā)送電路TX1的內(nèi)部布線電耦合到發(fā)送電路TX1。變壓器TR1的初級(jí)線圈(線圈CL1)的另一端經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到發(fā)送電路TX1。另外，變壓器TR1的次級(jí)線圈(線圈CL2a或CL2b)經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到接收電路RX1。

另一方面，變壓器TR2的初級(jí)線圈(線圈CL1)的一端經(jīng)由將用于變壓器TR2的焊盤PD1耦合到用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2的布線BW1并且經(jīng)由將用于發(fā)送電路TX2的焊盤PD2耦合到發(fā)送電路TX2的內(nèi)部布線電耦合到發(fā)送電路TX2。變壓器TR2的初級(jí)線圈(線圈CL1)的另一端經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到發(fā)送電路TX2。另外，變壓器TR2的次級(jí)線圈(線圈CL2a和CL2b)經(jīng)由半導(dǎo)體芯片CP的內(nèi)部布線電耦合到接收電路RX2。

例如，可如下地制造半導(dǎo)體封裝PKG。具體地講，首先，設(shè)置引線框架，在引線框架中，晶粒焊盤DP和多個(gè)引線LD連接到框架主體。通過執(zhí)行晶粒鍵合步驟，經(jīng)由將與半導(dǎo)體芯片CP鍵合的晶粒鍵合材料DB，將半導(dǎo)體芯片CP安裝在引線框架的晶粒焊盤DP上方。然后，執(zhí)行布線鍵合步驟。因此，半導(dǎo)體芯片CP的多個(gè)焊盤PD3經(jīng)由多個(gè)布線BW電鍵合到多個(gè)引線LD。另外，半導(dǎo)體芯片的焊盤PD1中的每個(gè)經(jīng)由對(duì)應(yīng)的布線BW電耦合到對(duì)應(yīng)的焊盤PD2。然后，通過執(zhí)行樹脂密封步驟，形成密封樹脂部分MR來密封半導(dǎo)體芯片CP、晶粒焊盤DP、多個(gè)引線LD和多個(gè)布線BW。隨后，切割具有密封在密封樹脂部分MR中的各內(nèi)引線部分的多個(gè)引線LD并且將其與引線框架的框架主體分離。然后，使多個(gè)引線LD的外引線部分經(jīng)受彎曲。以這種方式，可制造出半導(dǎo)體封裝PKG。

本文中，將對(duì)安裝有半導(dǎo)體封裝PKG的產(chǎn)品的應(yīng)用的示例給出描述。這些應(yīng)用的示例包括汽車或家用電器(諸如，洗衣機(jī)、開關(guān)電源、照明控制器、太陽能發(fā)電控制器、移動(dòng)電話、移動(dòng)通信裝置等)的電機(jī)控制器。

例如，在汽車應(yīng)用中，供應(yīng)到半導(dǎo)體芯片CP的較低電壓電路區(qū)RG1中的電路(控制電路CC)的電源電壓是大約5V。另一方面，針對(duì)將被控制電路(驅(qū)動(dòng)電路)DR驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)開關(guān)的電源電壓是例如600V至1000V或更高的高電壓。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，高電壓可被供應(yīng)到半導(dǎo)體芯片CP的較高電壓電路區(qū)RG2。

自此已經(jīng)給出了對(duì)半導(dǎo)體封裝PKG的封裝形式是SOP(小外形封裝)的情況的描述。然而，本發(fā)明還可應(yīng)用于除了SOP外的半導(dǎo)體封裝。

雖然自此已經(jīng)基于本發(fā)明人實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的實(shí)施例具體描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于以上的實(shí)施例。應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)在本發(fā)明中進(jìn)行各種改變和修改。