CN101075695A - 半导体装置互连单元、半导体装置以及高频模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体装置互连单元,被配置为将具有毫米波段的高频信号输入至半导体装置或从半导体装置输出具有毫米波段的高频信号,该半导体装置互连单元包括:带通滤波器的一部分,被配置为通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过;以及带通滤波器的剩余部分,其中,所述一部分与剩余部分彼此分离,所述一部分设置在半导体装置的内部,而剩余部分设置在半导体装置的外部;所述一部分和剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,并且通过改变可变电容器的电容值来改变具有毫米波段的高频信号的通带。
Description
相关申请的交叉参考
本发明包含于2006年5月19日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-140597的主题,其全部内容结合与此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于将高频信号输入至半导体装置或从半导体装置输出高频信号的半导体装置互连单元。此外,本发明涉及一种通过半导体装置互连单元与其他装置互连的半导体装置。此外,本发明涉及一种高频模块,通过半导体装置互连单元彼此互连的半导体装置与其它装置一起安装在其中。
背景技术
日本专利公开第2006-74257号披露了一种高频带通滤波器和具有内置滤波器的电缆连接器单元。这里,高频带通滤波器对所接收到的混合有干扰波等的广播波进行滤波。此外,通过使用高频带通滤波器来构造具有内置滤波器的电缆连接器单元,并将其以插入到广播接收机的电缆中的中间体的形式来使用。
近年来,随着与使用CCD、CMOS等的图像拾取装置有关的技术的发展,数码相机已经具有相当于5百万或更高像素的分辨率。图像精度的随着分辨率的提高而增加,造成了图像数据量的增加。为此,需要增加图像拾取装置和信号处理电路(其用于对对应于通过图像拾取装置所拍摄的图像的图像信号进行图像信号处理)之间数据通信的速度。另外,在液晶TV中,提高数据通信的速度也同样成为难题。
为了提高数据通信的速度,例如,需要考虑具有显著超过1GHz的10~100GHz的频带的高频信号的传输。高频信号的频带属于称为毫米波段的频带,并且所述的高频信号被应用于通信设备、天线装置、RF传感器等。
迄今为止,焊接技术或倒装技术已被用在半导体芯片的互连中。
图17示出了通过焊线4将半导体芯片1和外部电路2互连的状态。焊线4的一端连接至形成在半导体芯片1表面上的焊盘3,而其另一端连接至形成在外部电路2表面上的焊盘5。
发明内容
然而,在图17所示的半导体装置1和外部电路2之间的互连中,因为焊盘3和5的电容的偏差(dispersion)以及焊线4的长度的偏差,所以频率的增加使得难以执行它们之间的互连。
此外,如上所述,不太容易通过利用近年来在数码相机的图像拾取装置领域引起关注的CMOS技术实现具有优良隔离性能的高频转换器。
考虑到上述情况作出本发明,因此,期望提供一种具有优良隔离性能的高频转换器。
根据本发明的实施例,提供了一种半导体装置互连单元,用于将具有毫米波段的高频信号输入至半导体装置或从半导体装置输出具有毫米波段的高频信号,包括:带通滤波器的一部分,用于通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过;以及带通滤波器的剩余部分;其中,所述一部分与剩余部分彼此分离,所述一部分设置在半导体装置的内部,而剩余部分设置在半导体装置的外部;并且所述一部分和剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,以及通过改变可变电容器的电容值来改变具有毫米波段的高频信号的通带。
通过改变分别附加至带通滤波器的一部分和剩余部分的电容器的可变电容器的电容值来改变具有毫米波段的高频信号的通带。因此,根据本发明实施例的半导体装置互连单元起到了高频转换器的作用。
根据本发明的另一个实施例,提供了一种半导体装置,具有毫米波段的高频信号被输入至该半导体装置或从该半导体装置输出,该半导体装置包括:带通滤波器的一部分,用于通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过;其中,带通滤波器的一部分连接至设置在半导体装置外部的带通滤波器的剩余部分;带通滤波器的一部分和剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,并且通过改变可变电容器的电容值来改变高频信号的通带。
根据本发明的又一实施例,提供了一种高频模块,其具有与高频模块中其它元件或装置一起安装的半导体装置,具有毫米波段的高频信号被输入至半导体装置或从半导体装置输出,其中,半导体装置包括带通滤波器的一部分,用于通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过;带通滤波器的一部分连接至设置在半导体装置外部的带通滤波器的剩余部分;带通滤波器的一部分和剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,并且通过改变可变电容器的电容值来改变高频信号的通带。
本发明的实施例采用了的这样的带通可变滤波器输入/输出结构,其中,根据具有包含DC分量的全频带的信号不必在高频信号的连接中通过的这种应用,通过使可变电容器的电容值可变来移动带通滤波器的中心频率,并且可变电容器可以在半导体基板上制造。在本发明的实施例中,集成电路上的焊盘被用作带通可变滤波器结构的部分。分别将可变电容器附加至带通滤波电路的电容器。通过改变可变电容器的电容值控制频率通带。因此,半导体装置互连单元起到用于从通过频率复用而获得的信号中选择期望信号的转换器的作用。此外,控制可变电容器的电容使得可以补偿由制造工艺的偏差和环境改变所引起的特性的偏差。
此外,通过限制频带可以减少由来自外部的静电放电(ESD)引起的电路的损坏。
根据本发明的实施例,可以提供一种具有优良隔离性能的高频转换器。此外,控制可变电容器的电容使得可以补偿由制造工艺的偏差和环境改变所引起的特性的偏差。
附图说明
图1是根据本发明实施例的半导体装置互连单元的部分电路结构的示意性透视图;
图2是图1中所示的半导体装置互连单元的主要部分的电路图;
图3A和图3B是分别说明通过改变可变电容器的电容值而使通带变为另一个通带的实例的曲线图;
图4是根据本发明另一个实施例的半导体装置互连单元的框图;
图5是图4中所示的半导体装置互连单元的主要部分的电路图;
图6是根据本发明又一实施例的用于将两个半导体装置互连的半导体装置互连单元的示意性透视图;
图7是图6中所示的用于将两个半导体装置互连的半导体装置互连单元的电路图;
图8是示出图6中所示的用于将两个半导体装置互连的半导体装置互连单元的互连特性的曲线图;
图9是示出作为相关技术的比较实例的构造的示意性透视图;
图10是示出图9中所示的相关技术中的比较实例的电容性互连特性的曲线图;
图11是图9中所示的相关技术中的具有电容性互连的比较实例的电路图;
图12是将可调BPF连接应用于接收机的实例的框图;
图13是说明用于本发明实施例的带通结构被用于选择信道的操作的实例的图形表示;
图14是说明用于本发明实施例的带通结构被用于去除干扰波的实例的图形表示;
图15是以用于发射/接收的转换器形式使用的两个互连结构的组合的实例的构造框图;
图16是本发明实施例的半导体装置互连单元被用于两个电路之间的连接的实例的构造框图;以及
图17是示出另一个相关技术中半导体装置和外部装置彼此互连的实例的透视图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的优选实施例。图1是根据本发明实施例的半导体装置互连单元8的部分电路结构的示意性透视图。通过半导体装置互连单元8,形成在半导体装置10表面上的焊盘11以及形成在外部电路20表面上的焊盘21通过焊线9互相连接。此外,在半导体装置10和外部电路20之间传送具有毫米波段的高频信号。具体地,图1所示的结构使输入至半导体装置10的具有毫米波段的高频信号通过半导体装置互连单元8传送至外部电路20,并从外部电路20输出。
因此,半导体装置互连单元8包括带通滤波器的一部分8a和带通滤波器的剩余部分8b。这里,带通滤波器的一部分8a通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过。带通滤波器的一部分8a和剩余部分8b彼此分离。因此,带通滤波器的一部分8a设置在半导体装置10的内部,而其剩余部分8b设置在半导体装置10的外部(即,外部电路20的内部)。此外,如稍后将描述的,带通滤波器的一部分8a和剩余部分8b分别包括附加有可变电容器的电容器。通过改变可变电容器的电容值来改变具有毫米波段的高频信号的通带。
现在参照图1,在半导体装置10的内部,构成LC谐振电路41的固定电容器12、可变电容器13和固定电感器14连接至焊盘11,并形成在半导体装置10的深度方向上。这里,固定电容器12、可变电容器13和固定电感器14构成带通滤波器的一部分8a。注意,如图1所示构成的带通滤波器(BPF)为具有n=5的带通滤波器。BPF的级数根据频率特性的要求而适当选择。
此外,在外部电路20中,构成带通滤波器的剩余部分8b的固定电容器22和可变电容器23连接至焊盘21,并且还连接至设置在外部电路20表面上的连接部24。此外,构成LC谐振电路42的固定电容器25、可变电容器26和固定电感器27连接至连接部24。此外,设置在外部电路20表面上的固定电感器28连接至连接部24。固定电感器28连接至设置在外部电路20表面上的连接部29。固定电容器30和可变电容器31连接至连接部29。固定电容器30和可变电容器31还连接至形成在外部电路20表面上的连接部32。组成LC谐振电路43的固定电容器33、可变电容器34和固定电感器35连接至连接部32。此外,信号从连接部32输出。
图1所示的结构为带通可变滤波器输入/输出结构,其中,根据具有包含DC分量的全频带的信号不必在高频信号的连接中通过的这种应用,通过使可变电容器的电容值可变来移动带通滤波器的中心频率,并且可变电容器可以在半导体基板上制造。
在该实施例中,形成在半导体装置10上的焊盘11被用作带通可变滤波器输入/输出结构的一部分。如上所述,分别将可变电容器13、23、26、31和34附加至带通滤波器(带通滤波器结构)的固定电容器12、22、25、30和33。通过改变可变电容器13、23、26、31和34的电容值来控制频率通带。因此,半导体装置互连单元8起到用于从通过频率复用而获得的信号中选择期望信号的转换器的作用。此外,控制可变电容器13、23、26、31和34的电容值使得可以补偿由制造工艺的偏差和环境改变所引起的特性的偏差。
图2是通过半导体装置互连单元8互连的半导体装置10和外部电路20的主要部分的电路图。分别嵌入在半导体装置10和外部电路20中的带通部以及半导体装置互连单元8构成了带通滤波器。具体地,图2示出了切比雪夫(Chebyshev)型带通滤波器(1型,且n=5)的电路图。该切比雪夫型带通滤波器具有58~62GHz的通带。
半导体装置10包括负载10a和构成带通滤波器的一部分的LC谐振电路41。LC谐振电路41包括固定电感器14以及与固定电感器14并联连接的电容器12+13。如图1所示,电容器12+13包括彼此并联连接的固定电容器12和可变电容器13。因此,LC谐振电路41中的电容值是可变的。
半导体装置10和外部电路20通过焊线9互相连接。图2中示出了对应于焊线9的电感器(其电感值以L4表示)。此外,固定电容器22和可变电容器23形成在外部电路20的焊盘21和连接部24之间的外部电路20的表面上。在这种情况下,在图2中以连接至焊线9的电感器(L4)的电容器22+23的形式示出了固定电容器22和可变电容器23。因此,电容器22+23的电容值也是可变的。两个LC谐振电路42和43均设置在外部电路20侧。LC谐振电路42包括在从连接部24开始的深度方向上形成的固定电容器25、可变电容器26和固定电感器27。此外,LC谐振电路43包括在从连接部32开始的深度方向上形成的固定电容器33、可变电容器34和固定电感器35。外部电路20还包括负载部20a。
将参照图3详细描述图1和图2中所示的半导体装置互连单元8的操作。这里,将给出关于通过改变可变电容器13、23、26、31和34的电容值将高频信号的通带移动到另一个通带的转换器功能的描述。将LC谐振电路41的电容器12+13的电容值C1设为913fF,将LC谐振电路42的电容器25+26的电容值C2设为2.58fF,以及将LC谐振电路43的电容器33+34的电容值C3设为1570fF。如图3A所示,当将此时的电容模式设为电容模式1时,可以基于电容模式1将高频信号的通带设为58~62GHz的范围。此外,将LC谐振电路41的电容器12+13的电容值C1设为790fF,将LC谐振电路42的电容器25+26的电容值C2设为2.23fF,以及将LC谐振电路43的电容器33+34的电容值C3设为1359fF。如图3B所示,当将此时的电容模式设为电容模式2时,可以根据电容模式2将高频信号的通带从58~62GHz的通带转换为62~67GHz的通带。
如上所述,根据本发明的实施例,可以提供具有优良隔离性能的高频转换器。此外,控制可变电容器13、23、26、31和34使得可以补偿由制造工艺的偏差和环境改变所引起的特性的偏差。
应该注意,半导体装置互连单元可以采用仅使用固定电容器、并且具有毫米波段的高频信号被输入至半导体装置或从半导体装置输出的构造来代替采用上述将可变电容器分别附加至带通滤波器的一部分和剩余部分的固定电容器的构造。下文中,将这种构造作为本发明的另一实施例进行描述。注意,在本发明的另一实施例中,将所有固定电容器都简称为电容器。
图4是示出根据本发明另一实施例的半导体装置互连单元100的示意性构造的框图。半导体装置互连单元100包括:带通滤波器的一部分101,用于通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过;以及带通滤波器的剩余部分102。这里,通过电容部103使带通滤波器的一部分101和其剩余部分102分隔开。带通滤波器的一部分101设置在半导体装置104内部,带通滤波器的剩余部分102设置在半导体装置104的外部105中。
换句话说,半导体装置104是用于接收作为其输入的具有毫米波段的高频信号/输出具有毫米波段的高频信号的半导体装置,并且包括用于通过LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过的带通滤波器的一部分101。此外,带通滤波器的一部分101通过电容部103连接至设置在外部105中的带通滤波器的剩余部分102。
具体地,在该实施例中,在具有所述一部分101和所述剩余部分102的带通滤波器101+102中通过具有小电容的部分103将电路分成两个部分。因此,带通滤波器电路结构的一部分101设置在半导体装置104的内部,而没有包括在半导体装置装置104内的带通滤波器的剩余部分102包括在用于信号连接的适配器中。此外,在带通滤波器中,通过具有小电容的部分103将用于信号连接的适配器与半导体装置104彼此互连。从而,通过较小的半导体连接部实现了良好的信号连接。
图5是图4中所示的半导体装置互连单元100的主要部分的电路图。带通滤波器结构的一部分101通过电容器103与带通滤波器的剩余部分102互连。电感器109和电感器123彼此连接,以将电容器103保持在它们之间。LC谐振电路106设置在电感器109和输入/输出端T1之间。LC谐振电路106具有彼此并联连接的电感器107和电容器108。此外,LC谐振电路120设置在电感器123和输入/输出端T2之间。LC谐振电路120具有彼此并联连接的电感器121和电容器122。
例如,管理具有例如包含60GHz的毫米波段的高频信号的半导体装置不必使具有毫米波段的高频信号的DC分量从中通过。因此,采用了带通滤波器只在其中通过具有传输具有毫米波段的信号所需的频带的信号分量、并且信号在半导体装置和外部之间进行传输的构造。在这种情况下,通过带通滤波器的具有小电容的部分(例如,电容器103)将带通滤波器分成两个部分。此外,通过彼此分离的带通滤波器的一部分101和剩余部分102使半导体装置104和外部105互相连接。通过上述构造,具有毫米波段的高频信号被输入至半导体装置104或从半导体装置104输出,这使得可以截止具有给定频带之外的频带的不需要的信号。
图6是根据本发明又一实施例的用于使第一和第二半导体装置125和126互连的半导体装置互连单元130的示意性透视图。半导体装置互连单元130包括分别包括在第一和第二半导体装置125和126中的带通滤波器的第一和第三部分101和101,以及包括在用于信号连接的适配器130c中的带通滤波器的剩余部分102。
第一半导体装置125和用于信号连接的适配器130c通过与图4中所示类似的带通滤波器的第一部分101和剩余部分102互相连接。此外,用于信号连接的适配器130c和第二半导体装置126通过与图4中所示类似的带通滤波器的第三部分101和剩余部分102互相连接。
更具体地,半导体装置互连单元130是用于至少将两个半导体装置125和126(向其中的每一个均输入具有毫米波段的高频信号或从其中的每一个输出具有毫米波段的高频信号)互连的半导体装置。此外,半导体装置互连单元130包括带通滤波器的第一部分101、包括在用于信号连接的适配器130c中的带通滤波器的第二部分102以及带通滤波器的第三部分101。这里,带通滤波器的第一部分101通过LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过。
此外,相邻的第一和第二部分101和102、相邻的第二部分和第三部分102和101分别通过电容部(电容器)相互分离。第一部分101设置在第一半导体装置125的内部,以及第三部分101设置在第二半导体装置126的内部。此外,第二部分102包括在用于信号连接的适配器130c中,其中,适配器130c具有分别面对第一部分101的输入/输出端125a和第三部分101的输入/输出端126a的输入/输出端130a和130b。此外,第二部分102设置在第一和第二半导体装置125和126中的每一个的外部。
图7是通过用于信号连接的适配器130c互连的第一和第二半导体装置125和126以及用于信号连接的适配器130c的电路图。这里,第一和第二半导体装置125和126以及用于信号连接的适配器130c构成了图6中所示的半导体装置互连单元130。第一和第二半导体装置125和126的第一和第三内置带通部分101和101以及用于信号连接的适配器130c构成带通滤波器。具体地,图7示出了切比雪夫型带通滤波器(1型,且n=1)的电路图。该切比雪夫型带通滤波器具有58~62GHz的通带。
在第一半导体装置125中,彼此并联连接的负载251和LC谐振电路252与电感器255串联连接。LC谐振电路252包括电感器253和与电感器253并联连接的电容器254。
在第二半导体装置126中,彼此并联连接的负载265和LC谐振电路262与电感器261串联连接。LC谐振电路262包括电感器263和与电感器263并联连接的电容器264。
用于信号连接的适配器130c包括设置在电感器301和305之间的节点和地之间的LC谐振电路302。LC谐振电路302包括彼此并联连接的电感器303和电容器304。
管理具有毫米波段(例如,58GHz~62GHz)的高频信号的半导体装置不必使DC分量从中通过。因此,采用了带通滤波器只在其中通过具有用于传输具有毫米波段的信号所需的频带的信号分量、并且信号在半导体装置和外部之间进行传输的结构。在这种情况中,通过其中每个都具有小电容的部分(例如,电容器140和141)将带通滤波器分成三个部分,并且通过如此分成的带通滤波器的两个部分101,以及带通滤波器的剩余部分102使第一和第二半导体装置125和126相互连接。通过上述结构,高频信号被输入至第一和第二半导体装置125和126中的每一个或从第一和第二半导体装置125和126中的每一个输出,这使得可以截止具有给定频带之外的频带的不需要的信号。
在图7中,分别以L1和C1表示第一半导体装置125侧的谐振电路252的电感器253和电容器254的电感值和电容值,以及以L4表示第一半导体装置125侧的电感器255的电感值。此外,分别以L6和L5表示用于信号连接的适配器130c中的电感器301和电感器305的电感值,以及分别以L2和C2表示用于信号连接的适配器130c中的谐振电路302的电感器303和电容器304的电感值和电容值。此外,以L7表示第二半导体装置126侧的电感器261的电感值,以及分别以L3和C3表示第二半导体装置126侧的谐振电路262的电感器263和电容器264的电感值和电容值。另外,分别以C4和C5表示电容器140和141的电容值。
图8是示出当通过使用图7中所示的电路使第一和第二半导体装置125和126彼此互连时获得的互连特性的曲线图。在该图中,纵坐标轴表示信号电平(dB),而横坐标轴表示频率(GHz)。尽管在图8所示的曲线图中示出了插入损失和反射,但是当图7中所示电路中的L1=7.71pH,L2=4.48pH,L3=7.71pH,C1=913fF,C2=1570fF以及C3=913fF,并且L4=273pH,C4=2.25fF,L5=L6=2457pH,C5=2.58fF以及L7=273pH时,可以实现58GHz~62GHz的通带。
图9示出了通过使用具有与电容器103以及140和141中的每一个的电容相同的电容的电容器单纯经由芯片间互连(interchip-interconnection)使第一半导体装置51和第二半导体装置53彼此互连的比较实例。图10示出了图9中所示的比较实例的电容性互连特性曲线图。从图10中可以看出,可以确定,尽管示出了插入损失和反射,但是当第一和第二半导体装置(芯片)51和52通过使用相同的电容而单纯经由芯片间互连进行互连时难以进行互连。
图11示出了当通过使用相同的电容而单纯进行芯片间互连的电路图。通过电容器55单纯经由芯片间互连将具有负载53的第一半导体装置51和具有负载54的第二半导体装置52进行互连。
在这种比较实例中,对于电容性互连需要大电容。如上所述,当通过使用相同的电容单纯进行芯片间互连时,几乎不能实现互连。
接下来,将给出关于将图4中所示的根据本发明另一实施例的半导体装置互连单元应用于接收机的实例的描述。也就是说,在该实例中,将图4中所示的根据本发明另一实施例的半导体装置互连单元应用于高频模块,该高频模块中安装有具有毫米波段的高频信号输入至其或从中输出具有毫米波段的高频信号的半导体装置。在这种情况下,半导体装置包括带通滤波器的一部分,用于通过使用LC谐振电路使具有毫米波段的高频信号从中通过。此外,通过电容部将带通滤波器的一部分与带通滤波器的剩余部分互连。
图12示出了将可调BPF连接结构用在接收机中的实例。在信号在天线68处被接收并被放大电路67放大之后,将生成的信号提供给可调BPF连接结构部(设置在芯片外部)66。
可调BPF连接结构部分(芯片外部)66设置在集成电路65的外部,这是因为其是通过用于形成LC谐振结构的电容部将用于使具有期望频率的高频信号从中通过的BPF分成的两个部中的一个。
可调BPF连接结构部(设置在芯片内部)63是通过用于形成上述谐振结构的电容部划分所得到的剩余部分,并被设置在半导体芯片65的内部。
通过可调BPF连接结构部(芯片内部)63的输出端输出通过对BPF中通带进行滤波所得到的具有期望频率的高频信号。该高频信号被提供给解调电路62。
解调电路62对具有期望频率的高频信号进行对应于发射机侧的调制处理的解调处理,并将生成的高频信号提供给解调电路62后级中的信号处理电路61。此外,解调电路62生成信号质量信息,并将该信号质量信息提供给控制器64。
控制器64根据信道选择信息(其根据通过用户对接收机进行的操作等而生成)生成调谐信道选择控制信号1和2。此外,控制器64将调谐信道选择控制信号1和2分别提供给可调BPF连接结构部(芯片外部)66和可调BPF连接结构部(芯片内部)63。
当将BPF结构嵌入在半导体芯片中时,其在半导体芯片内占用较大面积。这是一个问题。此外,难以在硅基板上形成具有高Q的结构。这是另外一个问题。例如信号以包含在毫米波段内的高频被输入/输出端的焊盘的电容部件、焊接的电感部件等反射。另一方面,BPF经常使用谐振结构。巧妙地利用该谐振结构,焊盘的电容部件等被用作BPF的一个构成部件,从而使能够实现毫米波带通型连接。
为了利用BPF的焊盘的电容等,需要增加其电容值的精度。实际上,由于在制造阶段所引起的偏差会造成电容值的偏差。为了解决这个问题,例如,从电路(例如,图12所示的解调电路62)中读出信号质量信息,其能够判断来自BPF连接结构的信号质量。此外,控制器64根据由此读出的信号质量信息生成调谐信道选择控制信号1和2,并将该调谐信道选择控制信号2和1分别发送给设置在集成电路65内部的BPF连接结构63和设置在集成电路外部的BPF连接结构66。因此,可以优化信号,以及可以校正由制造工艺、温度变化等所引起的偏差。这里,以比可调BPF连接结构中的频率低很多的频率进行的连接足够用于调谐信道选择控制信号1和2的连接。
此外,信道选择信息被发送至控制器64,使得如图13所示,对于信道选择,还可以将信道频率从信道频率B变为信道频率A。
此外,本发明的实施例可用于如图14所示的偏移滤波器的中心频率以抑制干扰波影响的应用。
还具有一个较大的优点是使用带通型连接作为半导体芯片和外部之间的连接使得可以抑制来自其它频率的干扰噪声。
接下来,将给出关于图4中所示的根据本发明另一个实施例的半导体装置互连单元被用在发射机-接收机转换中的另一个实例的描述。图15是示出以转换发射/接收形式使用的两个连接结构的组合的结构框图。
发射机-接收机的接收侧在天线82处接收信号,并将信号通过分支点80提供给相位校正部79。在校正了所接收信号的相位之后,相位校正部79将生成的信号提供给可调BPF连接结构部(设置在芯片外部)77。可调BPF连接结构部(芯片外部)77设置在集成电路76的外部,这是因为其是通过用于形成谐振结构的电容部将用于使具有期望频率的高频信号从中通过的BPF分成的两个部分中的一个。
通过用于形成谐振结构的电容部将BPF分成的两个部分的剩余部分,即,可调BPF连接结构部(设置在芯片内部)72设置在集成电路76的内部。
通过可调BPF连接结构部(芯片内部)72的输出端输出通过对BPF中的带通进行滤波所获得的具有期望频率的高频信号。具有期望频率的高频信号被提供给接收电路71。
另一方面,发射机-接收机的发射侧包括发射电路74、可调BPF连接结构部(设置在芯片内部)75、可调BPF连接结构部(设置在芯片外部)78、以及相位校正部81。这里,发射电路74将输入信号处理成用于发射的信号。可调BPF连接结构部(芯片内部)75是通过电容部将用于使具有期望频率的高频信号从中通过的BPF分成的两个部分中的一个,并接收在发射电路74中通过发射处理获得的发射信号作为其输入。可调BPF连接结构部(芯片外部)78与可调BPF连接结构部(芯片内部)75一起构成BPF。此外,相位校正部81校正通过对可调BPF连接结构部(芯片外部)78中的带通进行滤波而获得的高频信号的相位。
通过控制器73使接收侧的接收电路71和发射侧的发射电路74互相连接。此外,控制器73连接至接收侧的可调BPF连接结构部(芯片内部)72和可调BPF连接结构部(芯片外部)77中的每一个。此外,控制器73将控制信号1和2分别提供给可调BPF连接结构部72和可调BPF连接结构部77。同样,控制器73还连接至发射侧的可调BPF连接结构部(芯片内部)75和可调BPF连接结构部(芯片外部)78中的每一个,并将控制信号4和3分别提供给可调BPF连接结构部75和可调BPF连接结构部78。
当接收到输入信号时,控制器73通过使用控制信号1~4执行控制,使得可调BPF连接结构部72和可调BPF连接结构部77的每一个都具有通带,而可调BPF连接结构部75和可调BPF连接结构部78的每一个都具有非通带(non-pass band)。通过每个都具有非通带的可调BPF连接结构部75和可调BPF连接结构部78反射输入信号,并设计了相位校正部79和81,使得当从分支点80观看可调BPF连接结构部75侧时阻抗变成无穷大。因此,可以在毫米波段中实现无损耗的优良转换。另一方面,当发射信号被发射时,控制器73通过使用控制信号1~4执行控制,使得可调BPF连接结构部72和可调BPF连接结构部77的每一个都具有非通带,而可调BPF连接结构部75和可调BPF连接结构部78的每一个都具有通带,从而使发射信号流向天线82。因此,实现了接收电路71和发射电路74之间的隔离。
在硅基板上不太容易实现毫米波段的优良转换。因此,通过利用连接至半导体芯片所需的输入/输出结构在毫米波段中实现了优良的转换。由于转换操作的执行不是机械地、而是仅仅依赖于电气控制的,所以可以实现高速转换。
此外,发射/接收的这种转换和控制结构的组合使得可以校正半导体和制造工艺的偏差等。
接下来,将给出关于根据本发明又一实施例的半导体装置互连单元被用于电路之间连接的又一实例的描述。如图16所述,在该实例中描述了高频模块90。在高频模块90中,具有毫米波段的高频信号在包括两个系统的发射或接收电路91和94的集成电路96与具有终端203(通过该终端输入/输出毫米波信号)的电路202之间传输。也就是说,该实例是用于发射/接收的、具有用于两个电路96和202之间连接的两个连接结构的组合的转换。
集成电路96包括第一系统,具有发射或接收电路91、和可调BPF连接结构部(设置在芯片内部)92;第二系统,具有发射或接收电路94、和可调BPF连接结构部(设置在芯片内部)95;以及控制器93。这里,可调BPF连接结构部(芯片内部)92是通过用于形成谐振结构的电容部将用于使具有期望频率的高频信号从中通过的BPF分成的两个部分中的一个。同样,可调BPF连接结构部(芯片内部)95类似于可调BPF连接结构部(在芯片内部)92的、是通过用于形成谐振结构的电容部将用于使具有期望频率的高频信号从中通过的BPF分成的两个部分中的一个。控制器93连接至可调BPF连接结构部(芯片内部)92和可调BPF连接结构部(设置在芯片外部)97中的每一个,并将控制信号1和2分别提供给可调BPF连接结构部92和可调BPF连接结构部97。同样,控制器93连接至可调BPF连接结构部(芯片内部)95和可调BPF连接结构部(设置在芯片外部)98中的每一个,并将控制信号4和3分别提供给可调BPF连接结构部95和可调BPF连接结构部98。
可调BPF连接结构部(芯片外部)97和可调BPF连接结构部(芯片外部)98被设置在半导体集成电路96的外部。这里,可调BPF连接结构部(芯片外部)97连接至设置在集成电路96内部的可调BPF连接结构部(芯片内部)92。同样,可调BPF连接结构部(芯片外部)98连接至可调BPF连接结构部(芯片内部)95。此外,高频模块90还包括相位校正部99和相位校正部201。这里,相位校正部99校正通过在可调BPF连接结构部(芯片外部)97中对带通进行滤波所获得的高频信号的相位。同样,相位校正部201校正通过在可调BPF连接结构部(芯片外部)98中对带通进行滤波所获得的高频信号的相位。
在具有毫米波信号输入/输出端203的电路202中,毫米波信号输入/输出端203连接至相位校正部99和相位校正部201的中每一个。
可调BPF连接结构还可以用于毫米波信号输入/输出端203。尽管在该实例中,仅在半导体集成电路96侧设置了两个连接结构,但可以增加连接结构的数量。
如上所述,根据本发明的实施例,通过频率复用操作获得的信息可以容易地被进行信号分离。此外,可以以优良的隔离性来执行高频转换。此外,信息的频率复用使得可以共用输入/输出端。因此,可以减少输入/输出端的数量。此外,进行了频带限制的输入/输出部的使用使得可以控制在BPF部中形成输入/输出部的电容和电感的所需值。此外,执行频带的限制使得可以优化转换方面的性能。此外,使用可变电容器使得可以补偿由制造工艺和环境改变的偏差所引起的偏差。
本领域的技术人员应该理解,根据设计要求和其他因素,可以有多种修改、组合、再组合和改进,均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。
Claims (3)
1.一种半导体装置互连单元,被配置为将具有毫米波段的高频信号输入至半导体装置或从所述半导体装置输出所述具有毫米波段的高频信号,包括:
带通滤波器的一部分,被配置为通过使用LC谐振电路使所述具有毫米波段的高频信号从中通过;
所述带通滤波器的剩余部分;
其中,所述一部分与所述剩余部分彼此分离,所述一部分设置在所述半导体装置的内部,所述剩余部分设置在所述半导体装置的外部;
所述一部分和所述剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,并通过改变所述可变电容器的电容值来改变所述具有毫米波段的高频信号的通带。
2.一种半导体装置,具有毫米波段的高频信号被输入至所述半导体装置或从所述半导体装置输出,所述半导体装置包括:
带通滤波器的一部分,被配置为通过使用LC谐振电路使所述具有毫米波段的高频信号从中通过;
其中,所述带通滤波器的所述一部分连接至设置在所述半导体装置外部的所述带通滤波器的剩余部分;
所述一部分和所述剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,并通过改变所述可变电容器的电容值来改变所述高频信号的通带。
3.一种高频模块,具有与所述高频模块中其它元件或装置一起安装的半导体装置,具有毫米波段的高频信号被输入至所述半导体装置或从所述半导体装置输出,
其中,所述半导体装置包括带通滤波器的一部分,用于通过使用LC谐振电路使所述具有毫米波段的高频信号从中通过;
所述带通滤波器的所述一部分连接至设置在所述半导体装置外部的所述带通滤波器的剩余部分;以及
所述一部分和所述剩余部分分别包括附加有可变电容器的电容器,并通过改变所述可变电容器的电容值来改变所述高频信号的通带。
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