半导体装置以及半导体模块制造方法及图纸

本发明专利技术提供在包含元素半导体系的半导体元件和化合物半导体系的半导体元件的高频电路中，能够减少寄生电感的半导体装置。由元素半导体系的半导体元件构成的开关设置于第一部件。设置有包含化合物半导体系的半导体元件的高频电路的第二部件与第一部件接合。开关和高频电路通过路径连接。该路径包含由配置在从第二部件的表面到第一部件的表面的层间绝缘膜上的金属图案构成的部件间连接布线、或者使电流在与第一部件和第二部件接合的界面交叉的方向上流动的导电部件。的方向上流动的导电部件。的方向上流动的导电部件。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置以及半导体模块


[0001]本专利技术涉及半导体装置以及半导体模块。

技术介绍

[0002]搭载于移动终端的主要部件之一有高频功率放大器。为了使移动终端的无线传输容量大容量化，将载波聚合(CA)等利用多个频段的无线通信标准实用化。随着使用的频段增加，RF前端的电路结构变得复杂。并且，为了能够使用第五代移动通信系统(5G)的子6GHz频带的频段，RF前端的电路结构变得更加复杂。
[0003]若RF前端的电路结构变得复杂，则由插入在从高频功率放大器到天线的传输线路的滤波器、开关等引起的损失增大。其结果是，对于高频功率放大器而言，除了要兼容多个频段外，还要求高输出化。在下述的非专利文献1中，公开了对多个CMOS功率放大器的输出进行合成，并且进行阻抗转换的技术。
[0004]若使用的频段增多，则优选根据频段来调整阻抗匹配电路的元件常量。例如，通过接通断开与电抗元件连接的开关，来调整元件常量。另外，高频功率放大器例如使用化合物半导体系的异质结双极晶体管。
[0005]非专利文献1：Kyu Hwan An et.al.,"Power
‑
Combining Transformer Techniques for Fully
‑
Integrated CMOS Power Amplifiers",IEEE J.of Solid
‑
state Circuits,Vol.43,No.5,MAY(2008)
[0006]为了在形成有化合物半导体系的异质结双极晶体管的半导体芯片中，形成元件常量调整用的开关，例如必须采用BiFET结构、BiHEMT结构。因此，制造工序变得复杂。若在硅系的半导体芯片形成开关，并利用化合物半导体系的半导体芯片形成高频功率放大器，则无需采用BiFET结构、BiHEMT结构。但是，在将两个半导体芯片分别安装于模块基板的结构中，半导体模块的尺寸增大。
[0007]若层叠硅系的半导体芯片和化合物半导体系的半导体芯片，并通过键合线连接两者，则能够使半导体模块小型化。但是，若要处理的信号为高频，则不能忽略键合线的寄生电感，无法获得所希望的特性。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种能够在包含元素半导体系的半导体元件和化合物半导体系的半导体元件的高频电路中，减少寄生电感的半导体装置以及半导体模块。
[0009]根据本专利技术的一个观点，提供一种半导体装置，具备：
[0010]第一部件，设置有由元素半导体系的半导体元件构成的开关；
[0011]第二部件，设置有包含化合物半导体系的半导体元件的高频电路，并与上述第一部件接合；以及
[0012]路径，连接上述开关和上述高频电路，
[0013]上述路径包含：配置在从上述第二部件的表面到上述第一部件的表面的层间绝缘
膜上的由金属图案构成的部件间连接布线、或者使电流在与接合上述第一部件和上述第二部件的界面交叉的方向上流动的导电部件。
[0014]根据本专利技术的另一观点，提供一种半导体模块，具备：
[0015]半导体装置，包含设置有由元素半导体系的半导体元件构成的开关的第一部件、以及设置有包含化合物半导体系的半导体元件的高频电路，并与上述第一部件接合的第二部件；
[0016]模块基板，安装有上述半导体装置；以及
[0017]路径，连接上述开关和上述高频电路，
[0018]上述半导体装置包含与上述开关连接的第一导体突起以及与上述高频电路连接的第二导体突起，
[0019]上述路径包含上述第一导体突起、设置于上述模块基板的布线、以及上述第二导体突起。
[0020]由于不使用键合线连接第一部件的开关和第二部件的高频电路，所以能够抑制连接两者的路径的寄生电感的增大。
附图说明
[0021]图1是第一实施例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0022]图2是搭载于第一实施例的高频功率放大器的半导体装置的示意剖视图。
[0023]图3A是构成形成于第二部件的功率级差动放大电路的一个单元的等效电路图，图3B是构成形成于第二部件的功率级差动放大电路的一个单元的剖视图。
[0024]图4是第一实施例的高频电力模块的示意剖视图。
[0025]图5A至图5F的附图是制造中途阶段的半导体装置的剖视图。
[0026]图6A至图6C的附图是制造中途阶段的半导体装置的剖视图，图6D是完成后的半导体装置的剖视图。
[0027]图7A以及图7B分别是表示在电容可变电路的寄生电感为零的条件、以及寄生电感为2nH的条件下进行模拟的结果的图表。
[0028]图8是第一实施例的变形例的高频功率放大器中使用的电容可变电路的等效电路图。
[0029]图9是搭载于第二实施例的高频功率放大器的半导体装置的示意剖视图。
[0030]图10是第三实施例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0031]图11是第三实施例的高频电力模块的示意剖视图。
[0032]图12是第四实施例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0033]图13是第四实施例的变形例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0034]图14是第四实施例的其他的变形例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0035]图15是第四实施例的又一变形例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0036]图16是第五实施例的高频功率放大器的示意等效电路图。
[0037]附图标记说明
[0038]20
…
高频功率放大器；21
…
第一部件；21A
…
第一部件的第一面；22
…
第二部件；23
…
半导体装置；25
…
模块基板；26、27、28
…
布线；31
…
驱动级放大电路；31T
…
驱动级放大
电路的晶体管；32
…
功率级差动放大电路；32T
…
功率级差动放大电路的晶体管；33
…
第一平衡转换器；34
…
电容可变电路；34A、34B、34C、34D
…
电容器；34S
…
开关；35
…
第二平衡转换器；36
…
去耦电容器；37
…
DC截止电容器；38
…
输出匹配电路；38C
…
电容器；38L
…
电感器；39
…
开关控制电路；40
…
电感器；51
…
半导体基板；52
…
多层布线结构；53、54
…
布线；55
…
粘合层；55A、55B
…
金属区域；55C
…
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，具备：第一部件，设置有由元素半导体系的半导体元件构成的开关；第二部件，设置有包含化合物半导体系的半导体元件的高频电路，并与上述第一部件接合；以及路径，连接上述开关和上述高频电路，上述路径包含部件间连接布线、或者导电部件，上述部件间连接布线配置在从上述第二部件的表面到上述第一部件的表面的层间绝缘膜上的由金属图案构成，上述导电部件使电流在与接合上述第一部件和上述第二部件的界面交叉的方向上流动。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，上述高频电路包含差动放大电路，上述半导体装置还具备电容可变电路，上述电容可变电路连接在传输向上述差动放大电路输入的差动信号的一对布线之间，包含电容器以及上述开关，一对布线间的电容根据上述开关的接通断开而变化。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，构成上述电容可变电路的电容器形成于上述第一部件。4.根据权利要求2所述的半导体装置，还具备：第一平衡转换器，将单端信号转换为向上述差动放大电路输入的差动信号；以及第二平衡转...

【专利技术属性】
技术研发人员：筒井孝幸，斋藤祐一，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：