JP2018503310A - 集積回路と製造の方法 - Google Patents

集積回路と製造の方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018503310A
JP2018503310A JP2017532949A JP2017532949A JP2018503310A JP 2018503310 A JP2018503310 A JP 2018503310A JP 2017532949 A JP2017532949 A JP 2017532949A JP 2017532949 A JP2017532949 A JP 2017532949A JP 2018503310 A JP2018503310 A JP 2018503310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gaas
integrated circuit
carrier
circuit module
mmic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017532949A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6833691B2 (ja
Inventor
マクラクラン、アンガス・デイビッド
スティーブンソン、ダブリュ．・イエイン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leonardo UK Ltd
Original Assignee
Leonardo MW Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leonardo MW Ltd filed Critical Leonardo MW Ltd
Publication of JP2018503310A publication Critical patent/JP2018503310A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6833691B2 publication Critical patent/JP6833691B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64—Impedance arrangements
    • H01L23/66—High-frequency adaptations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5222—Capacitive arrangements or effects of, or between wiring layers
    • H01L23/5223—Capacitor integral with wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/94—Batch processes at wafer-level, i.e. with connecting carried out on a wafer comprising a plurality of undiced individual devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6644—Packaging aspects of high-frequency amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6644—Packaging aspects of high-frequency amplifiers
    • H01L2223/6655—Matching arrangements, e.g. arrangement of inductive and capacitive components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6683—High-frequency adaptations for monolithic microwave integrated circuit [MMIC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29186—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2224/29187—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49113—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting different bonding areas on the semiconductor or solid-state body to a common bonding area outside the body, e.g. converging wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83894—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces
    • H01L2224/83896—Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces between electrically insulating surfaces, e.g. oxide or nitride layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5227—Inductive arrangements or effects of, or between, wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5228—Resistive arrangements or effects of, or between, wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

最小費用の高性能半導体を使用することにより、高性能低ノイズ増幅器、低コスト高性能ＲＦ、マイクロ波回路および他のデバイスを作成する技術を説明する。高価な半導体の単一のディスクリート部分と、安価なＧａＡｓキャリアＭＭＩＣデバイスを組み合わせることにより、これらのディスクリートな対照物の改善された性能が達成される。

Description

本発明は、集積回路に関する。排他的ではないが、より具体的には、これは、マイクロ波周波数のための低ノイズ増幅器を含んでいてもよい、複数のモジュールを備える半導体回路及びその製造の方法に関する。
電波天文学又はレーダのような、マイクロ波周波数を利用する多くの用途は、正常な動作のために、超低ノイズ増幅器モジュール（ＬＮＡ）を必要とする。これらは、「ハイブリッド」と呼ばれる技術を使用して、セラミック基板上のディスクリートトランジスタで現在設計されている。使用されるディスクリートトランジスタは高価であることがあり、特殊化された低ボリュームの「難解」（esoteric）半導体テクノロジー（例えば、０．１ｕｍゲートＩｎＰ ＦＥＴ、０．１ｕｍ ｍＨＥＭＴ ＧａＡｓテクノロジー）を使用する必要があることがある。ディスクリートトランジスタ及びハイブリッドテクノロジーを使用して構築されたこれらの増幅器は、組み立てる及びテストするために非常にコストがかかることがある。
さらに、このハイブリッドアプローチは、比較的少ない数のＬＮＡ、例えば、「単一ピクセル」電波天文受信機を使用するシステムに最も適しており、コスト及び／又は空間は、システムの成功に対する絶対的なドライバではないと理解されるだろう。しかしながら、電波天文学において多くの提案された新たなシステム、レーダ及び電気通信は、システム毎に多数の要素を有する「アクティブなアレイ」概念に基づいている。例えば、「平方キロメートルアレイ」電波望遠鏡は、１００，０００個から数百万個の要素が大きなエリアにわたって配置される中波アクティブアレイ（ＭＦＡＡ）、又は、数千のディッシュを使用する中波ディッシュアレイ（ＭＦＤＡ）のいずれかを配備し、これは、コスト及び性能が効果的である場合、空の「複数のピクセル」のビューを生成するようにフェーズドアレイ給電（ＰＡＦ）受信機を使用してもよく、したがって、空の測量時間が向上する。
さらに、ＡＥＳＡレーダシステムでは、数千のモジュールがあり、したがって、システム毎のＬＮＡがある。同様に、海軍の／地上の／ミサイル防御レーダでは、システム毎に数千から数万個のモジュールがある。
大量の電子コンポーネントは、ＧａＡｓ又はＩｎＰ、ＭＭＩＣ又はシリコンＣＭＯＳ／ＳｉＧｅ ＲＦＩＣのような、ＩＩＩ／Ｖ半導体における集積回路としてより容易に実現される。
「次世代電波望遠鏡のための、ＭＭＩＣ ＧａＡｓ及びＩｎＰ超低ノイズ増幅器設計」Ｒ Ｗｉｔｖｅｒ、Ｊ Ｂｉｊ ｄｅ Ｖａａｒｔｅ、Ａ Ｓａｒｍａｓａｎｕ、第１２回ＧａＡｓシンポジウム、ヨーロッパマイクロ波ウイーク、アムステルダム、２００４年、ｐｐ３０７−７０は、上記で説明した低ノイズ増幅器設計のような、次世代システムに対して現在考えられていれる低ノイズ増幅器設計を説明している。
ＧａＡｓ及びＩｎＰから製造された増幅器モジュールは、「マイクロ波」用途（すなわち＞１ＧＨｚ）に対して最良であり、超低ノイズのために、ゲートサイズ（より具体的には長さ）は、非常に小さい必要がある。基板材料及び／又は製造プロセスは、０．１ｕｍゲートＩｎＰのケースでは非常に難解であり、又は、０．０７ｕｍ ＧａＡｓ ｍＨＥＭＴのケースでは少ボリュームであることがあることから、これらのデバイスは、小さな「ブティック」組み立て設備により製造される傾向があり、したがって、高価であり一般に供給されない。
したがって、これらのプロセスで作成されたＭＭＩＣは、通常、非常に高価である。
より低コストのＧａＡｓプロセスを介して作成される半導体モジュール又はコンポーネント、例えば、大ボリューム６”ウェーハ上で組み立てられる光ゲート＞０．２５ｕｍ、例えば、ＷＩＮ２５−２０ｐＨＥＭＴ、ＲＦＭＤ ＦＤ３０ ｐＨＥＭＴ、ＴｒｉＱｕｉｎｔ ＴＱＰ２５は、二けた又はより安価であるが、電波天文学及び多くの他の用途で必要とされる超低ノイズ指数を達成することはできない。
ＲＦＩＣ及びＭＭＩＣは、すべてのコンポーネントを１つのダイに、例えば、半導体デバイス（ＦＥＴ、ショットキーダイオード、バラクタ）、並びに、マイクロストリップ及びコプラナー線のような送信線を介してすべて接続される、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタのようなパッシブ「集中素子」デバイスに統合する。
ＲＦＩＣ及びＭＭＩＣの主な利点は、これらが、ディスクリート回路についてのシステムサイズ、重量及び電力消費低減を許容し、これらが、特にシリコンＲＦＩＣのケースにおいて、高ボリュームで非常に低コストであり、これらが、繰り返し可能なユニットからユニットへの性能を提供することである。加えて、これらはすべて、繰り返し可能なバッチ−バッチ処理により、同一のウェーハ上でなされる。さらに、信頼できないのは、はんだ接合及び接続であるが、多くのディスクリート回路において、統合により信頼性が向上する。寄生ワイヤインダクタンス又はキャパシタンスがないことから、そのディスクリートな対照物と比較して、集積回路について性能が向上することが多い。
損失性を少なくできる、抵抗器、キャパシタ及びインダクタのようなパッシブコンポーネントにおいて、（処理後であっても）より良い性能を提供する半絶縁基板であることから、ヒ化ガリウムは、ＩＣに対して好ましい基板である。さらに、ＧａＡｓは、（より高い周波数でより多くの利得を示すという点で）より高い電子移動度材料であり、所定のゲートフィンガー長に対してより高い実行トランジスタを提供する。
したがって、現在のＬＮＡ又は現在使用している他のディスクリート回路を置き換えるようにＲＦＩＣ又はＭＭＩＣを取り入れることは、上記で説明した、少なくとも現代のテクノロジーに対する要件である。
さらに、０．１ｕｍ ＩｎＰ ＦＥＴの性能を６”ＧａＡｓの低コストと組み合わせる解決法に対する必要性がある。
本発明は、既存のシステムによるこれらと他の問題を克服することを目的とする。
本発明によると、第１の部分と第２の部分とを備える集積回路モジュールが提供され、第１の部分は、少なくとも１つの第１のディスクリートコンポーネントを備え、第２の部分は、第１の部分が第２の部分上に実装されるキャリア集積回路を備える。
本発明によると、半導体回路の第１の部分を製造することと、キャリア集積回路を備える半導体回路の第２の部分を製造することと、第１の部分を第２の部分に実装することとのステップを備える、集積回路モジュールを製造する方法がさらに提供される。
本発明の一態様は、例えば、高ボリューム低コストプロセスで作成されたＧａＡｓ ＭＭＩＣを備える基板に追加されたＩｎＰ単一ＦＥＴのような、高価な高性能半導体を最小限使用することにより、高性能低ノイズ増幅器を作成するための技術として要約されることができる。
高価な半導体の単一の（低エリア）トランジスタを安価なＧａＡｓ ＭＭＩＣと組み合わせることにより、本発明によるＬＮＡは、低コスト低性能６”高ボリュームＧａＡｓ ＭＭＩＣのコスト利点を有するＩｎＰの高い性能を与えることを約束する。
添付の図を参照して、本発明をこれから説明する。
図１は、低コストＧａＡｓキャリアチップ上に実装された、複合超低ノイズディスクリート（小サイズ）ＦＥＴの概略ダイヤグラムである。 図２は、ＧａＡｓキャリア回路第２部分上に実装された第１の部分のような、高電力ＲＦスイッチ／マイクロ波制限器保護回路に基づくＬＮＡ／ＰＩＮダイオードの概略ダイヤグラムである。
図１中に見られるように、ディスクリートＦＥＴ１は、より大きなキャリアチップ２上に実装される。ＦＥＴ１は、０．１ｕｍ ＩｎＰ／ＧａＡｓ ＦＥＴであってもよく、キャリアチップは、０．３ｕｍ ＧａＡｓ低コストキャリアチップであってもよい。しかしながら、他の何らかの適切な代替策が想定されると認識されるだろう。キャリアチップ２は、一致及びバイアス回路並びにあまり重要でない第２のステージの増幅を提供し、更なるＦＥＴのような他のコンポーネント、そのうえ、抵抗器、インダクタ及びキャパシタのような、パッシブコンポーネントを含んでいてもよい。
ＦＥＴ１は、ＧａＡｓ又はＩｎＰから製造され、これらの材料と高コスト組み立て技術を使用して達成可能であるゲートサイズは、低ノイズを達成するために、非常に小さくある必要がある。モジュールのこの部分のための基板材料及び／又は製造プロセスは、例えば、０．１ｕｍゲートＩｎＰのケースにおいて必要とされる回路特性、又は、０．０７ｕｍ ＧａＡｓ ｍＨＥＭＴのケースにおける低ボリュームのような、必要とされる回路特性を達成するために、非常に複雑であるかもしれない。
ＧａＡｓキャリアチップ２は、より低いコスト又はより単純なＧａＡｓプロセスを介して製造されてもよく、例えば、光ゲート＞０．２５ｕｍは、大ボリューム６”ウェーハ上で組み立てられてもよく、例えば、ＷＩＮ２５−２０ｐＨＥＭＴ、ＲＦＭＤ ＦＤ３０ｐＨＥＭＴ、ＴｒｉＱｕｅｎｔ ＴＱＰ２５である。
例えば、以下では、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴの製造のごく簡略化された説明を概説する。これは、単なる例であり、製造の唯一の方法として考慮するべきではないことが理解されるだろう。
まず、活性層は半絶縁ウェーハ上で成長し、活性層は、絶縁基板上で成長したＳｉドープ導電層である。次に、アクティブデバイスのために分離されたメサが形成され、オーム接触、例えば、ＦＥＴソース及びドレイン及びダイオード接触が追加される。次に、ゲートチャネルがエッチングされ、ゲート金属が堆積され、その後、金属底層がその形態、例えば、キャパシタ底板及びインダクタを相互接続する。その後、例えば窒化ケイ素絶縁を使用して、誘電体堆積が行われ、例えば、キャパシタ上板及びさらなるインダクタを形成するであろう、さらなる金属層が堆積される。その後、窒化ケイ素においてダイの不動態化が起こり、最後に、ウェーハを薄くし、基板を通してエッチングにすることにより、ビアを追加することを含む背面処理が行われる。
本発明は、図２に示すように、第２の特定の実施形態に関連してこれから説明される。
本発明のこの第２の実施形態では、ＥＳＣＡＮレーダにおける高価な既存のセラミックハイブリッドモジュールを、予め定められたモジュールフットプリントを維持しながら又は低減しながら、低コストコンポーネントに置き換えた。この実施形態では、フットプリントを低減することは、広帯域、高周波動作に必要とされる、低減されたアンテナ要素のスペーシングを達成するための鍵であった。
モジュールは、低コストのパッケージ中に、組み合わされたマイクロ波制限器、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）、及び高電力ＲＦスイッチを含む。本実施形態では、ＧａＡｓテクノロジーと組み合わせた３−Ｄマイクロ波アセンブリと、カスタム低コストのパッケージングを利用した。
図２で示すように、ＰＩＮダイオードベースの高電力ＲＦスイッチとマイクロ波制限器保護回路で、カスタムＧａＡｓ ＭＭＩＣ ＬＮＡが共同設計される。通常、ＲＦスイッチ及び制限器は、ディスクリート送信線、抵抗器、減結合キャパシタ及びバイアス回路で、セラミック基板上に実現されるだろう。しかしながら、本実施形態では、バイアス回路のための、抵抗器、キャパシタ、及びインダクタを含むパッシブコンポーネントが、ＧａＡｓキャリアチップ２０上で直接実現される。別々に形成されたシリコン制限器とスイッチＰＩＮダイオードとが、金ワイヤ２１によりＧａＡｓ ＩＣ２０上に導電的に実装され、結合される。
制限器／ＬＮＡ／スイッチアセンブリは、その後、ＰＣＢフットプリントの５０％及び従来のインプリメンテーションのコストの〜３０％で、他のＧａＡｓ ＩＣ（ＨＰＡ／ＬＮＡ）により、低コストＬＣＰパッケージングで実装されてもよい。
新規なテクノロジー解決法であるが、上述の実施形態は、レーダ用途においてかなりのコスト低減を発生するように示されている。ＥＷアレイ用途に対して、本アプローチはまた、サイズ、重量、電力、及びコストの利点を示す。
有利なことに、ＬＮＡのような上述した半導体モジュール、又は、上述したＥＳＣＡＮレーダシステムのための「フロントエンド」回路、及び、これらの製造の方法は、プラスチック又はセラミッククワッドフラットパックノーリード（ＱＦＮ）−プラスチック（又はより低いコストのセラミック）のスタイル−のような、低コストパッケージングスキームとこれらを互換性があるようにする。
このような方法で、低コストで小さなサイズであるが、現在利用可能な高コストカスタム製造半導体モジュールの動作性能を有する半導体モジュールを製造することができる。
本発明は、上述の２つの実施形態に限定されないことが理解されるだろう。ＧａＡｓ ＦＥＴ、Ｓｉダイオード（ＰＩＮ、バラクタ、ショットキー等）、「キャリア」ＭＭＩＣに組み込まれることができないＧａＮ ＦＥＴシリコンバイポーラトランジスタのような半導体モジュールの任意の部分は、又は、そのようにすることが高価になる場合には、もし、２つ以上の異なる要素を組み合わせることにより、回路性能利点（及びコスト利点）が取得されることができるのであれば、キャリアチップの上に「ピギーバック」されることができる。
さらに、本発明は、制限器に限定されない。０．１ｕｍゲート配置によるリン化インジウム及びＧａＡｓ ｍＨＥＭＴテクノロジーは、とびきりのノイズ指数を現在有する優れた低ノイズ増幅器を作成するが、集積回路において作成することは非常に高価なプロセスである。一方で、０．３ｕｍ ｐＨＥＭＴは、高ボリューム（６”ウェーハ）で作成されるがより乏しいノイズ指数を有する低コストＧａＡｓプロセスである。上記の技術は、０．３ｕｍ ＧａＡｓ ｐＨＥＭＴキャリアＭＭＩＣ上で「ピギーバックされた」第１のステージの増幅器のために、低ノイズＩｎＰ、又は、ＧａＡｓ ｍＨＥＭＴディスクリートトランジスタの形態で、２つの組み合わせを可能にすることが想定されるだろう。
本発明が予期する多くのさらなる用途があり、実施形態は、より広い用途を有する技術の例を提供するにすぎないことが理解されるだろう。

Claims (8)

  1. 第１の部分と第２の部分とを備える集積回路モジュールであって、
    前記第１の部分は、少なくとも１つの第１のディスクリートコンポーネントを備え、
    前記第２の部分は、前記第１の部分が前記第２の部分上に実装されるキャリア集積回路を備える、集積回路モジュール。
  2. 前記第１の部分は第１の増幅手段を備え、
    前記第２の部分は第２の増幅手段を備え、
    前記第１の増幅手段は、小さなゲートサイズを備え、
    第２の増幅器は、第２のステージ増幅のための手段を備える、請求項１に記載の集積回路モジュール。
  3. 前記第１の部分は、低ノイズ増幅に適した小さなゲートサイズを有するＦＥＴを備え、
    前記第２の部分は、より大きなゲートサイズの光ゲートを備えるＧａＡｓ ＭＭＩＣキャリアチップを備える、請求項１又は２に記載の集積回路モジュール。
  4. 前記第１の部分は、ディスクリートＰＩＮダイオードを備え、
    前記第２の部分は、ＲＦスイッチング手段を備えるＧａＡｓキャリアチップを備える、請求項１に記載の集積回路モジュール。
  5. 集積回路モジュールを製造する方法であって、
    （Ａ）半導体回路の第１の部分を製造することと、
    （Ｂ）キャリア集積回路を備える前記半導体回路の第２の部分を製造することと、
    （Ｃ）前記第１の部分を前記第２の部分に実装することとのステップを備える方法。
  6. 第１のステップは、小さなゲートサイズを有する増幅器を製造することをさらに備え、
    第２のステップは、前記第１の部分のそれよりもより大きなゲートサイズを有する第２のステージ増幅器を備えるキャリアチップを製造することを備える、請求項５に記載の方法。
  7. 第１のステップは、少なくとも１つのＰＩＮダイオードを製造することをさらに備え、
    第２のステップは、キャリアＭＭＩＣに組み込まれたＧａＡｓ ＦＥＴを備えるキャリアチップを製造することを備える、請求項５に記載の方法。
  8. 前記第１の部分は、ＩｎＰ又はＧａＡｓ基板を備え、
    前記第２の部分は、ＧａＡｓ ＭＭＩＣを備える、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の方法又はモジュール。
JP2017532949A 2014-12-16 2015-12-16 集積回路と製造の方法 Active JP6833691B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1422417.4 2014-12-16
GB1422417.4A GB2533767B (en) 2014-12-16 2014-12-16 Integrated circuits and methods of manufacturing.
PCT/EP2015/080002 WO2016096992A1 (en) 2014-12-16 2015-12-16 Integrated circuits and methods of manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018503310A true JP2018503310A (ja) 2018-02-01
JP6833691B2 JP6833691B2 (ja) 2021-02-24

Family

ID=55072611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017532949A Active JP6833691B2 (ja) 2014-12-16 2015-12-16 集積回路と製造の方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10461048B2 (ja)
EP (1) EP3234995A1 (ja)
JP (1) JP6833691B2 (ja)
KR (1) KR102437646B1 (ja)
GB (1) GB2533767B (ja)
IL (1) IL252710B2 (ja)
WO (1) WO2016096992A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110223978B (zh) * 2019-05-31 2021-04-20 四川大学 一种基于砷化镓的微波整流芯片

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410804A (ja) * 1990-04-27 1992-01-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 集積回路装置
JPH0634321U (ja) * 1992-10-09 1994-05-06 横河メディカルシステム株式会社 パワーアンプ用温度補償回路
JP2006512775A (ja) * 2003-01-02 2006-04-13 クリー　インコーポレイテッド 半導体デバイスの作製方法及びフリップチップ集積回路
JP2006148975A (ja) * 2006-02-13 2006-06-08 Ngk Spark Plug Co Ltd 高周波信号処理回路及びそれを用いた無線電話端末
JP2007135015A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Toshiba Corp 増幅器モジュール、無線送信装置
JP2007324918A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Toyota Industries Corp アンテナアッテネータ回路
JP2008545336A (ja) * 2005-07-06 2008-12-11 レイセオン・カンパニー ２段のマイクロ波のｅ級電力増幅器
JP2010239466A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 New Japan Radio Co Ltd 半導体集積回路
US20120319302A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor Device and Method of Forming RF FEM and RF Transceiver in Semiconductor Package

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4104673A (en) * 1977-02-07 1978-08-01 Westinghouse Electric Corp. Field effect pentode transistor
US6597593B1 (en) * 2000-07-12 2003-07-22 Sun Microsystems, Inc. Powering IC chips using AC signals
JP2004296613A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Renesas Technology Corp 半導体装置
US7692295B2 (en) * 2006-03-31 2010-04-06 Intel Corporation Single package wireless communication device
US7808016B2 (en) * 2006-09-14 2010-10-05 Teledyne Licensing, Llc Heterogeneous integration of low noise amplifiers with power amplifiers or switches
US7605477B2 (en) * 2007-01-25 2009-10-20 Raytheon Company Stacked integrated circuit assembly
US8350382B2 (en) * 2007-09-21 2013-01-08 Infineon Technologies Ag Semiconductor device including electronic component coupled to a backside of a chip
US7956381B1 (en) * 2008-08-11 2011-06-07 Hrl Laboratories, Llc Multi-layered integrated circuit and apparatus with thermal management and method
US8139370B2 (en) 2009-03-24 2012-03-20 Viasat, Inc. Electronic system having field effect transistors and interconnect bumps on a semiconductor substrate
US8218323B2 (en) * 2009-12-18 2012-07-10 Intel Corporation Apparatus and method for embedding components in small-form-factor, system-on-packages
JP6003238B2 (ja) * 2012-05-30 2016-10-05 住友電気工業株式会社 半導体装置
KR20190058711A (ko) * 2012-06-14 2019-05-29 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 고조파 종단 회로를 포함하는 전력 증폭기 모듈 및 관련된 시스템, 장치, 및 방법
US20140209926A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 Win Semiconductors Corp. Semiconductor integrated circuit
US9331059B2 (en) * 2013-12-10 2016-05-03 Infineon Technologies Ag Chip, chip package and die
US9444510B2 (en) * 2014-02-21 2016-09-13 Marvell World Trade Ltd. Method and apparatus for incorporating passive devices in an integrated passive device separate from a die

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0410804A (ja) * 1990-04-27 1992-01-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 集積回路装置
JPH0634321U (ja) * 1992-10-09 1994-05-06 横河メディカルシステム株式会社 パワーアンプ用温度補償回路
JP2006512775A (ja) * 2003-01-02 2006-04-13 クリー　インコーポレイテッド 半導体デバイスの作製方法及びフリップチップ集積回路
JP2008545336A (ja) * 2005-07-06 2008-12-11 レイセオン・カンパニー ２段のマイクロ波のｅ級電力増幅器
JP2007135015A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Toshiba Corp 増幅器モジュール、無線送信装置
JP2006148975A (ja) * 2006-02-13 2006-06-08 Ngk Spark Plug Co Ltd 高周波信号処理回路及びそれを用いた無線電話端末
JP2007324918A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Toyota Industries Corp アンテナアッテネータ回路
JP2010239466A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 New Japan Radio Co Ltd 半導体集積回路
US20120319302A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor Device and Method of Forming RF FEM and RF Transceiver in Semiconductor Package

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016096992A1 (en) 2016-06-23
US10461048B2 (en) 2019-10-29
IL252710B (en) 2022-10-01
KR20170095973A (ko) 2017-08-23
IL252710A0 (en) 2017-08-31
IL252710B2 (en) 2023-02-01
US20170352630A1 (en) 2017-12-07
GB2533767B (en) 2019-06-19
KR102437646B1 (ko) 2022-08-26
EP3234995A1 (en) 2017-10-25
JP6833691B2 (ja) 2021-02-24
GB2533767A (en) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107395129B (zh) 具有偏移的信号路径方向的多路径rf放大器及其制造方法
EP3331161B1 (en) Amplifier die with elongated side pads, and amplifier modules that incorporate such amplifier die
US7476918B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and vehicle-mounted radar system using the same
US20140209926A1 (en) Semiconductor integrated circuit
US11863130B2 (en) Group III nitride-based radio frequency transistor amplifiers having source, gate and/or drain conductive vias
US20060244547A1 (en) Methods for providing bias to a monolithic microwave integrated circuit
US20210313282A1 (en) Rf amplifier devices and methods of manufacturing
US12015004B2 (en) Hybrid device assemblies and method of fabrication
US20230197611A1 (en) Semiconductor device for rf integrated circuit
US9673186B2 (en) Semiconductor integrated circuit
Zafar et al. GaN based LNA MMICs for X-band applications
US20220200551A1 (en) Power amplification device and an rf circuit module
US8288845B2 (en) Package including proximately-positioned lead frame
US10096583B2 (en) Method for fabricating a semiconductor integrated chip
US8143654B1 (en) Monolithic microwave integrated circuit with diamond layer
JP6833691B2 (ja) 集積回路と製造の方法
US20220321071A1 (en) Rf amplifier devices and methods of manufacturing including modularized designs with flip chip interconnections
US11536800B2 (en) Method and apparatus to increase radar range
US20240105763A1 (en) Metal-insulator-metal capacitor device with integrated wire bonding surface
Lee et al. A 20 W GaN-based Power Amplifier MMIC for X-band Radar Applications
US20220038066A1 (en) Heterogeneous Semiconductor Transceiver Integrated Circuit
US20230260935A1 (en) Transistor with integrated passive components
US20110037151A1 (en) Multiple Substrate Electrical Circuit Device
EP4172645A1 (en) Method and apparatus to increase radar range
Lee et al. GaN based 2-stage Wide Band Doherty PA for 3.4-3.8 GHz Using Hybrid Integration with IPDs on HPSI SiC Substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20170807

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170807

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181011

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191001

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200512

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200812

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6833691

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250