JP4506722B2

JP4506722B2 - 半導体素子結合装置、半導体素子、高周波モジュール及び半導体素子結合方法

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Publication number: JP4506722B2
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Description

本発明は、半導体素子に高周波信号を入出力する半導体素子結合装置及び半導体素子結合方法に関する。また、上記半導体素子間結合装置により結合される半導体素子に関する。また、上記半導体素子結合装置及び半導体素子結合方法によって結合された半導体素子が他の素子と共に搭載される高周波モジュールに関する。

下記特許文献１には、放送受信波に混入する妨害波などをフィルタリングするための高周波用帯域通過型（バンドパス）フィルタと、この高周波用バンドパスフィルタを用いて構成されるとともに、放送受信機のケーブルに中間挿入する形で使用されるフィルタ内蔵型ケーブルコネクタユニットが開示されている。

ところで、近年、ディジタルカメラにあっては、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等を用いた撮像素子に関する技術の向上により解像度が５００万画素を超えるようになった。解像度の向上により画像の精度が上がれば、画像データ量も増加する。このため、撮像素子と、撮像素子からの撮像信号に画像信号処理を施す信号処理回路との間では、データ通信の高速化が必要となってくる。また、液晶ＴＶにおいても同様にデータ通信の高速が課題となってきている。

データ通信の高速化には、例えば、１ＧＨＺを優に超える１０ＧＨＺ〜１００ＧＨＺの高周波信号の伝送を考慮しなければならなくなる。上記高周波信号は、ミリ波帯域と呼称される帯域に属し、通信機器、アンテナ装置、ＲＦセンサ等に適用される。

従来の半導体チップ間の結合（インターコネクション：Interconnection）には、ボンディングあるいは、フリップチップが用いられている。

特開２００６−７４２５７号公報

しかし、半導体チップ間の伝送信号の周波数が、上記ミリ波帯域の高周波信号のように高くなってくるとボンディングパッドの容量、ボンディングワイヤの長さのばらつきで結合は困難になってくる。フリップチップの場合もチップ内の電磁界エネルギーを対極するチップに伝送するのは容易ではない。

高周波信号線の情報は直流成分が無い場合が多く、その場合、容量結合、分布定数線路による結合が候補として考えられるが、容量結合では大きな容量を必要となってしまう。また、分布定数結合線路では約４分の１波長必要になり大きくなってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、半導体集積回路への入出力信号が高周波数信号であっても、結合を容易とする半導体素子結合装置及び半導体素子結合方法の提供を目的とする。また、上記半導体素子間結合装置及び方法により結合される半導体素子の提供を目的とする。また、上記半導体素子結合方法及び半導体素子結合装置によって結合された半導体素子が他の素子と共に搭載される高周波モジュールの提供を目的とする。

本発明に係る半導体素子結合装置は、上記課題を解決するために、半導体素子の内部に形成され、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部と、前記半導体素子の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部と、前記バンドパスフィルタの一部と、前記バンドパスフィルタの残部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーとを備え、前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含むことを特徴とする。

本発明に係る半導体素子結合装置は、上記課題を解決するために、第１の半導体素子の内部に形成され、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの第１部と、前記第１の半導体素子とは異なる第２の半導体素子の内部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの第２部と、前記バンドパスフィルタの第１部と、前記バンドパスフィルタの第２部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの第１部と前記バンドパスフィルタの第２部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送する第１のコンデンサーと、前記第２の半導体素子とは異なる第３の半導体素子の内部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第３のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第３のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの第３部と、前記バンドパスフィルタの第２部と、前記バンドパスフィルタの第３部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの第２部と前記バンドパスフィルタの第３部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送する第２のコンデンサーとを備え、前記バンドパスフィルタの第１部及び第２部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含み、前記バンドパスフィルタの第２部及び第３部の少なくとも一方は、前記第２のＬＣ共振回路又は前記第３のＬＣ共振回路を含むことを特徴とする。

本発明に係る半導体素子は、上記課題を解決するために、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部が内部に形成された半導体素子本体と、前記半導体素子本体の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部と、前記バンドパスフィルタの一部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーとを備え、前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含むことを特徴とする。

本発明に係る高周波モジュールは、上記課題を解決するために、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部が内部に形成された半導体素子と、前記半導体素子の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部と、前記バンドパスフィルタの一部と、前記バンドパスフィルタの残部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーとを備え、前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含むことを特徴とする。

本発明に係る半導体素子結合方法は、上記課題を解決するために、半導体素子の内部に形成され、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部と、前記半導体素子の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部とを、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーによって、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部とを前記高周波信号線上で直列に接続するステップを含み、前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含むことを特徴とする。

本発明では、バンドパスフィルタの回路中の容量の小さい部分で回路を分け、バンドパスフィルタの構造の一部を半導体素子内に設け、バンドパスフィルタの半導体素子内に含まれない部分を外部の信号接続用アダプタに設ける。半導体素子の一部と信号接続用アダプタとで、本発明の半導体素子結合装置が構成される。

言い換えると、半導体素子結合装置を構成する信号接続用アダプタと半導体素子はバンドパスフィルタの容量の小さい部分で結合するようにすることで、良好な信号の接続を小さい半導体接続部分で実現する。

高周波信号は必ずしも直流成分を通す必要はないので、本発明ではバンドパスフィルタを用いている。

バンドパスフィルタはＬＣ共振回路を持ち、小さい容量結合の回路を内部に含む。この小さい容量結合の部分でバンドパスフィルタを分離する。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）でもある程度容量を減らすことは可能だがバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）構造のほうがより効果的である。

具体的には、ＬＣ共振回路の容量の小さい部分でバンドパスフィルタを分け、バンドパスフィルタの一部を半導体内に、そのほかの部分（残部）を半導体外部の信号接続用アダプタに持ち、この小さい容量の部分を半導体と信号接続用アダプタとの結合部とする。不要な帯域外信号はチップ間で遮断されるという長所もある。

なお、半導体素子間同士にも適用が可能であり、側面結合を可能する。その場合、電磁界のエネルギーの流れがスムーズになる。

本発明によれば、半導体素子への入出力信号が高周波数信号であっても、半導体素子と外部の回路との結合を容易とする。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、ミリ波帯域の高周波信号を半導体素子に入出力するための半導体素子結合装置である。

図１は、半導体素子結合装置１０の概略的な構成を示す図である。この半導体素子結合装置１０は、ミリ波帯域の高周波信号をＬＣ共振回路により通過させる帯域通過型フィルタ（バンドパスフィルタ）の一部１１と、バンドパスフィルタの残部１２とを備え、バンドパスフィルタの一部１１と残部１２は容量部分１３で分離されてなり、上記一部１１は上記半導体素子１４の内部に設けられ、上記残部１２は上記半導体素子１４の外部１５に設けられてなる。

言い換えると、半導体素子１４は、ミリ波帯域の高周波信号を入出力する半導体素子であって、上記ミリ波帯域の高周波信号をＬＣ共振回路により通過させるバンドパスフィルタの一部１１を備え、上記バンドパスフィルタの一部１１を、外部１５に設けられた上記バンドパスフィルタの残部１２と容量部１３で接続してなる。

特に、この実施の形態は、バンドパスフィルタ１１＋１２の容量の小さい部分１３で回路を分け、バンドパスフィルタの構造の一部１１を半導体素子１４内に設け、バンドパスフィルタの半導体１４内に含まれない部分１２を信号接続用アダプタに含み、信号接続用アダプタと半導体素子１４はバンドパスフィルタの容量の小さい部分１３で結合するようにすることで、良好な信号の接続を小さい半導体接続部分で実現する。

図２は半導体素子結合装置の主要部の回路図である。バンドパス構造の一部１１は、コンデンサ１３を介してバンドパス構造の残部１２で結合される。コンデンサ１３をはさんでインダクタンス１９及びインダクタンス２３が接続されている。インダクタンス１９と入出力端子との間にはＬＣ共振回路１６が設けられる。ＬＣ共振回路１６は、インダクタンス１７とコンデンサ１８を並列接続した構成である。また、インダクタンス２３と入出力端子との間にもＬＣ共振回路２０が設けられる。ＬＣ共振回路２０は、インダクタンス２１とコンデンサ２２を並列接続した構成である。

例えば、６０ＧＨｚのようなミリ波帯域の高周波信号を扱う半導体素子では、必ずしも直流成分を通す必要はない。そこで、バンドパスフィルタを用いてミリ波帯域の信号伝送に必要な帯域のみを通過させ、半導体素子から外部に、または外部から半導体素子に信号を入出力する構成とする。この場合、バンドパスフィルタの容量の小さい部分、例えばコンデンサ１３にて、バンドパスフィルタを分離し、分離されたバンドパスの一部１１と、バンドパスの残部１２とで、半導体素子１４と外部１５とを接続するようにする。このような構成で半導体素子に高周波信号を入出力することにより、不要な帯域外信号を遮断することができる。

図３は、二つの半導体素子２５及び２６を結合するための半導体結合装置３０の概略図である。二つの半導体素子２５及び２６内に含まれるバンドパスフィルタの一部１１及び１１と、信号接続用アダプタ３０ｃ内に含まれるバンドパスフィルタの残部１２とで、半導体結合装置３０が構成されている。

第１の半導体素子２５と信号接続用アダプタ３０ｃは、上記図１に示したのと同様なバンドパスフィルタの一部１１と残部１２によって接続されている。また、信号接続用アダプタ３０ｃと第２の半導体素子２６も、同様なバンドパスフィルタの残部１２と一部１１とによって接続されている。

具体的に、半導体結合装置３０は、ミリ波帯域の高周波信号を入出力する少なくとも二つの半導体素子２５及び２６を結合する半導体素子結合装置であって、ミリ波帯域の高周波信号をＬＣ共振回路により通過させるバンドパスフィルタの第１部１１と、信号接続用アダプタ３０ｃに含まれるバンドパスフィルタの第２部１２と、バンドパスフィルタの第３部１１とを備える。

そして、第１部１１、第２部１２及び第３部１１は隣接する各部間にあっては容量（コンデンサ）部分で分離されてなり、上記第１部１１は第１の半導体素子２５の内部に設けられ、上記第３部１１は第２の半導体２６の内部に設けられ、上記第２部１２は、上記第１部１１の入出力端子２５ａ及び第３部１１の入出力端子２６ａにそれぞれ対向する二つの入出力端子３０ａ及び３０ｂを有する信号接続用アダプタ３０ｃに含まれ、上記二つの半導体素子２５及び２６の外部に設けられる。

図４は、図３に示した半導体結合装置３０を構成する、信号接続用アダプタ３０ｃによって結合された二つの半導体素子２５及び２６と、信号接続用アダプタ３０ｃの回路図である。二つの半導体素子２５及び２６の各内蔵バンドパス部１１及び１１と、信号接続用アダプタ３０ｃとはバンドパスフィルタを構成する。特に、図４にはチェビシェフ型ＢＰＦ（タイプ１、ｎ＝５）の回路図を示す。このＢＰＦは、通過帯域を５８ＧＨｚ〜６２ＧＨｚとする。

第１の半導体素子２５は、負荷２５１と共振回路２５２とをインダクタンス２５５に並列に接続している。共振回路２５２は、インダクタンス２５３とこのインダクタンス２５３に並列に接続されるコンデンサ２５４とを備える。

第２の半導体素子２６は、負荷１６５と共振回路２６２とをインダクタンス２６１に並列に接続している。共振回路２６２は、インダクタンス２６３とこのインダクタンス２６３に並列に接続されるコンデンサ２６４とを備える。

信号接続用アダプタ３０ｃは、インダクタンス３０１とインダクタンス３０５との中間点と接地との間に共振回路３０２を有している。共振回路３０２は、インダクタンス３０３とコンデンサ３０４とを並列接続した構成である。

例えば、５８ＧＨｚ〜６２ＧＨｚのようなミリ波帯域の高周波信号を扱う半導体素子では、必ずしも直流成分を通す必要はない。そこで、バンドパスフィルタを用いてミリ波帯域の信号伝送に必要な帯域のみを通過させ、半導体素子から外部に、または外部から半導体素子に信号を入出力する構成とする。この場合、バンドパスフィルタの容量の小さい部分、例えばコンデンサ４０及び４１にて、バンドパスフィルタを分離し、分離されたバンドパスの一部１１と、バンドパスの残部１２とで、二つの半導体素子２５及び２６とを接続するようにする。このような構成で半導体素子に高周波信号を入出力することにより、不要な帯域外信号を遮断することができる。

図４中の、第１の半導体素子２５側の共振回路２５２のインダクタンス２５３の値をＬ１、コンデンサ２５４の値をＣ１、またインダクタンス２５５の値をＬ４とする。また、信号接続用アダプタ３０ｃのインダクタンス３０１の値をＬ６、インダクタンス３０５の値をＬ５、共振回路３０２のインダクタンス３０３の値をＬ２、コンデンサ３０４の値をＣ２とする。また、第２の半導体素子２６側のインダクタンス２６１の値をＬ７、共振回路２６２のインダクタンス２６３の値をＬ３、コンデンサ２６４の値をＣ３とする。また、コンデンサ４０の値をＣ４、コンデンサ４１の値をＣ５とする。

図５は、図４に示す回路にて二つの半導体素子を結合した特性例である。縦軸は信号レベル（ｄＢ）を示し、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示す。Insertion Loss(挿入損失)、Reflection（反射）が見られるが、図４の回路にあって、Ｌ１＝7.71ｐＨ、Ｌ２＝2730ｐＨ、Ｌ３＝4.48ｐＨ、Ｃ１＝913ｆＦ、Ｃ２＝2.58ｆＦ、Ｃ３＝1570ｆＦとし、Ｌ４＝2730*1/10、Ｃ４＝Ｃ２、Ｌ５＝Ｌ６＝2730*9/10、Ｃ５＝Ｃ２、Ｌ７＝Ｌ４とすることで、通過帯域５８ＧＨｚ−６２ＧＨｚを実現できる。

図６には比較例として、第１の半導体素子５１と第２の半導体素子５２を同じ容量で単純にチップ間結合をしようとする場合を示す。図７には、Insertion Loss(挿入損失)と、Reflection（反射）を示しているが、二つの半導体素子（チップ）を同じ容量で単純にチップ間結合をしようとしたときに、ほとんど結合しないことを示している。

図８には、同じ容量で単純にチップ間結合をしようとするときの回路図を示す。二つの負荷５３及び負荷５４を有する第１の半導体素子５１及び第２の半導体素子５２は、コンデンサ５５にて単純にチップ間結合されている。

このような比較例の容量結合では、大きな容量を必要としてしまう。上述したように、同じ容量で単純にチップ間結合をしようとすると、ほとんど結合しない。

次に、本発明の半導体結合装置を受信機で使用する実施例を説明する。この実施例は、ミリ波帯域の高周波信号を入出力する半導体素子を搭載した高周波モジュールであって、半導体素子は、ミリ波帯域の高周波信号をＬＣ共振回路により通過させるバンドパスフィルタの一部を備え、バンドパスフィルタの一部を、外部に設けられたバンドパスフィルタの残部と容量部で接続してなる。

図９は、チューナブルＢＰＦ接続を受信機で使用する例である。アンテナ６８で信号を受信し、増幅回路６７で増幅してから、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）６６に供給する。

このチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）６６は、所望の周波数の高周波信号を通過させるＢＰＦを共振構造を形成するための容量部分で分けたものであり、半導体チップ６５の外部に設けられている。

半導体チップ６５の内部には、上記共振構造を形成するための容量で分けられた残りのチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）６３が設けられている。

チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）６３の出力端からは、ＢＰＦによってフィルタリングされた所望の周波数の高周波信号が出力される。この高周波信号は復調回路６２に供給される。

復調回路６２は、送信機側での変調処理に対応した復調処理を上記所望の高周波信号に施して、後段の信号処理回路６１に供給する。また、復調回路６２は、信号品質情報を生成し、コントローラに供給する。

コントローラ６４は、受信機内にてユーザの操作などに応じて生成された選局情報に応じ、チューナ選局制御信号１及び２を生成し、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）６６及びチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）６３に供給する。

ＢＰＦ構造をチップに内蔵すると、チップ内の大きな面積を使用してしまう。また、シリコン上ではＱの高い構造をつくるのが困難、などの問題がある。ミリ波帯などの高い周波数では、入出力のパッドの容量、ボンディングのインダクタンスなどで信号が反射してしまう。ＢＰＦでは、共振構造がしばしば用いられる。この共振構造をうまく利用し、パッドの容量などをＢＰＦの構成部品の一つとして利用することにより、ミリ波の帯域通過型接続が可能である。

パッドの容量などをＢＰＦに利用するためにはその値の精度をあげなければならない。実際には製造時のばらつきなどにより、値はばらつく。例えば図９の復調回路６２のようにＢＰＦ接続構造からの信号の品質を判定できる回路から信号品質情報を読み取り、それをもとにコントローラ６４が制御信号を発生させ、チップ内部６５のＢＰＦ接続構造６３とチップ外部のＢＰＦ接続構造６６にその制御信号２と制御信号１を送ることによって、信号を最適化することができ、製造時、温度変化などによるばらつきを補正することができる。この制御信号の接続はチューナブルＢＰＦ接続構造に比べてかなり低い周波数での接続で十分である。

また、選局情報をコントローラ６４に送ることにより、図１０のようにチャンネル周波数Ｂからチャンネル周波数Ａに選択することも可能である。

また、図１１のように妨害波の影響を抑えるようにフィルタの中心周波数をずらすというような用途にも利用可能である。

チップと外部の接続を帯域通過型にすることで、ほかの周波数からの妨害雑音を抑えることができるというのも大きなメリットである。

次に、本発明の半導体結合装置を送受信機の切り替えに使用する実施例を説明する。図１２は、２つの接続構造を組み合わせて送受信のスイッチとして使用する構成である。

受信側は、アンテナ８２で信号を受信し、分岐点８０を介して位相補正部７９に供給する。位相補正部７９は、上記受信された信号の位相を補正してから、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）７７に供給する。このチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）７７は、所望の周波数の高周波信号を通過させるＢＰＦを共振構造を形成するための容量部分で分けたものであり、半導体チップ７６の外部に設けられている。

半導体チップ７６の内部には、上記共振構造を形成するための容量で分けられた残りのチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）７２が設けられている。

チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）７２の出力端からは、ＢＰＦによってフィルタリングされた所望の周波数の高周波信号が出力される。この高周波信号は受信回路７１に供給される。

送信側は、入力信号を送信用に処理する送信回路７４と、送信回路７４によって送信処理が施された送信信号が入力される、容量で分けられたチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）７５と、このチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）７５と共にＢＰＦを構成する、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）７８と、このチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）７８によって帯域通過された高周波信号の位相を補正する位相補正部８１とを有する。

受信側の受信回路７１と送信側の送信回路７４は、コントローラ７３を介して接続されている。また、コントローラ７３は、受信側のチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）７２、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）７７と接続し、制御信号１、制御信号２を供給している。また、コントローラ７３は、送信側のチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）７５、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）７８と接続し、制御信号４、制御信号３を供給している。

到来する信号を受信する際には接続構造７２と７７を通過帯域に、接続構造７５と７８を非通過帯域になるように制御信号１〜４を使って制御を行う。接続構造７５と７８を非通過帯域になるようにして信号を反射させ、分岐点８０から接続構造７５側をみたインピーダンスがオープンになるように位相補正部を設計すれば、損失のない良好なスイッチをミリ波帯で実現できる。送信の際は接続構造７２と７７を非通過帯域に、接続構造７５と７８を通過帯域になるように制御し、送信信号がアンテナに流れるようにし、受信回路７２と送信回路７４のアイソレーションを実現する。

シリコン上にミリ波での良好なスイッチを実現することは容易でない。チップとの接続に必要な入出力構造を利用することにより、ミリ波のスイッチを実現する。このスイッチは電気的な制御のみで機械的なものでないので高速なスイッチが可能である。

また、制御構造と組み合わせることで、半導体や製造のばらつきなども補正できる。

次に、本発明の半導体結合装置を回路間の接続に利用する実施例を説明する。この実施例は、図１３に示すように、二系統の送信又は受信回路９１及び９４を備える集積回路９６と、ミリ波信号入出力端子１０３を持った回路１０２との間でミリ波帯域の高周波信号を入出力する高周波モジュール９０である。つまり、２つの接続構造を組み合わせて送受信のスイッチを回路間の接続に利用する例である。

集積回路９６は、第1系統として送信又は受信回路９１と、所望の周波数の高周波信号を通過させるＢＰＦを共振構造を形成するための容量部分で分けたうちのチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９２と、第２系統として送信又は受信回路９４と、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９２と同様に所望の周波数の高周波信号を通過させるＢＰＦを共振構造を形成するための容量部分で分けたうちのチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９５と、コントローラ９３とを備える。コントローラ９３は、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９２、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）９７と接続し、制御信号１、制御信号２を供給している。また、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９５、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）９８と接続し、制御信号４、制御信号３を供給している。

外部には、半導体回路９６内のチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９２と接続される、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）９７と、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ内部）９５と接続されるチューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）９８とが設けられる。また、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）９７によって帯域通過された高周波信号の位相を補正する位相補正部９９と、チューナブルＢＰＦ接続構造部（チップ外部）９８によって帯域通過された高周波信号の位相を補正する位相補正部１０１とを備える。

ミリ波信号入出力端子１０３を持った回路１０２は、ミリ波信号入出力端子１０２を位相補正部９９及び位相補正部１０１に接続する。

ミリ波信号入出力端子１０２にまたチューナブルＢＰＦ接続構造を使うことも可能である。本例では集積回路９６側に２つの接続構造しかないが、この接続構造の数を増やすことも可能である。

半導体素子結合装置のブロック図である。半導体素子結合装置の要部の回路図である。二つの半導体素子を結合する半導体素子結合装置の概略図である。二つの半導体素子を結合する半導体素子結合装置の回路図である。二つの半導体素子を結合する半導体素子結合装置の結合特性図である。比較例の概略構成図である。従来の容量結合特性図である。従来の容量結合の回路図である。チューナブルＢＰＦ接続を受信機で使用する実施例のブロック図である。本発明で用いるバンドパス構成を選局動作に利用する例を説明するための図である。本発明で用いるバンドパス構成を妨害除去に利用する例を説明するための図である。２つの接続構造を組み合わせて送受信のスイッチとして使用する構成図である。半導体結合素子装置を回路間の接続に利用する実施例の構成図である。

符号の説明

１０半導体素子結合装置、１１バンドパスフィルタの一部、１２バンドパスフィルタの残部、１３コンデンサ、１４半導体素子、１６共振回路、２０共振回路

Claims

半導体素子の内部に形成され、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部と、
前記半導体素子の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部と、
前記バンドパスフィルタの一部と、前記バンドパスフィルタの残部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーとを備え、
前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含む半導体素子結合装置。
第１の半導体素子の内部に形成され、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの第１部と、
前記第１の半導体素子とは異なる第２の半導体素子の内部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの第２部と、
前記バンドパスフィルタの第１部と、前記バンドパスフィルタの第２部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの第１部と前記バンドパスフィルタの第２部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送する第１のコンデンサーと、
前記第２の半導体素子とは異なる第３の半導体素子の内部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第３のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第３のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの第３部と、
前記バンドパスフィルタの第２部と、前記バンドパスフィルタの第３部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの第２部と前記バンドパスフィルタの第３部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送する第２のコンデンサーとを備え、
前記バンドパスフィルタの第１部及び第２部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含み、
前記バンドパスフィルタの第２部及び第３部の少なくとも一方は、前記第２のＬＣ共振回路又は前記第３のＬＣ共振回路を含む半導体素子結合装置。
ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部が内部に形成された半導体素子本体と、
前記半導体素子本体の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部と、前記バンドパスフィルタの一部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーとを備え、
前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含む半導体素子。
ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部が内部に形成された半導体素子と、
前記半導体素子の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部と、
前記バンドパスフィルタの一部と、前記バンドパスフィルタの残部とを前記高周波信号線上で直列に接続し、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーとを備え、
前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含む高周波モジュール。
半導体素子の内部に形成され、ミリ波帯域の高周波信号が通過可能な高周波信号線と接地との間に接続される第１のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第１のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの一部と、前記半導体素子の外部に形成され、前記高周波信号線と接地との間に接続される第２のＬＣ共振回路及び前記高周波信号線と直列に接続される第２のインダクタンスの少なくとも一方を含むバンドパスフィルタの残部とを、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部との間で前記ミリ波帯域の高周波信号を伝送するコンデンサーによって、前記バンドパスフィルタの一部と前記バンドパスフィルタの残部とを前記高周波信号線上で直列に接続するステップを含み、
前記バンドパスフィルタの一部及びバンドパスフィルタの残部の少なくとも一方は、前記第１のＬＣ共振回路又は前記第２のＬＣ共振回路を含む半導体素子結合方法。