DE10361014A1 - Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing - Google Patents

Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing Download PDF

Info

Publication number
DE10361014A1
DE10361014A1 DE10361014A DE10361014A DE10361014A1 DE 10361014 A1 DE10361014 A1 DE 10361014A1 DE 10361014 A DE10361014 A DE 10361014A DE 10361014 A DE10361014 A DE 10361014A DE 10361014 A1 DE10361014 A1 DE 10361014A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
semiconductor chip
components
semiconductor
passive
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.)
Ceased
Application number
DE10361014A
Other languages
German (de)
Inventor
Josef Dr. Fenk
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.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10361014A priority Critical patent/DE10361014A1/en
Publication of DE10361014A1 publication Critical patent/DE10361014A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/16Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices the devices being of types provided for in two or more different subclasses of H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64Impedance arrangements
    • H01L23/66High-frequency adaptations
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H03B5/1212Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1228Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more field effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
    • H03B5/1243Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance the means comprising voltage variable capacitance diodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1296Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the feedback circuit comprising a transformer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/193High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/19011Structure including integrated passive components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19102Disposition of discrete passive components in a stacked assembly with the semiconductor or solid state device
    • H01L2924/19104Disposition of discrete passive components in a stacked assembly with the semiconductor or solid state device on the semiconductor or solid-state device, i.e. passive-on-chip
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/003Circuit elements of oscillators
    • H03B2200/0038Circuit elements of oscillators including a current mirror
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2201/00Aspects of oscillators relating to varying the frequency of the oscillations
    • H03B2201/02Varying the frequency of the oscillations by electronic means
    • H03B2201/0208Varying the frequency of the oscillations by electronic means the means being an element with a variable capacitance, e.g. capacitance diode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

In at least one first semiconductor chip (1) is integrated electronic circuit with active components (A) of HF circuit. At least one second chip (2) and/or flexible support contains passive components (P) of HF circuit. Both chips etc. are fitted, on respective surface, with connecting contact pads (3), with both chips etc. permanently interconnected. Tap sides with contact pads are conductively coupled by face-to-face technology so that electronic circuit and passive circuit components form HF circuit.

Description

Bei Hochfrequenzschaltungen, die eine frequenzselektive Eigenschaft aufweisen sollen, wie z. B. bei Verstärkern und Oszillatoren, wird die Frequenzselektion üblicherweise mit Schwingkreisen realisiert, die mindestens eine Spule und einen Kondensator aufweisen. Diese Bauelemente können als passive Komponenten auf einem IC-Chip realisiert sein oder auch auf einem separaten Träger angeordnet und mit der integrierten Schaltung verbunden sein, die ihrerseits auch aktive Schaltungskomponenten aufweist.at High-frequency circuits that have a frequency-selective property should have, such. As with amplifiers and oscillators, is the frequency selection usually realized with resonant circuits, the at least one coil and a Have condenser. These components can be considered passive components be implemented on an IC chip or on a separate carrier be arranged and connected to the integrated circuit, the in turn also has active circuit components.

Für viele Anwendungen ist es erforderlich, dass die Resonanzkurve des Schwingkreises möglichst schmal ist, so dass die Güte des Schwingkreises, die einen dimensionslosen Wert zur Beurteilung des Verhältnisses von Höhe und Breite der Resonanzkurve angibt, möglichst hoch ist. Wenn Spulen in elektronischen Schaltungen auf einem Halbleiterchip integriert werden, ist der Gütefaktor durch die vorhandene Metallisierung und durch Substratverluste auf Werte von etwa 10 bis 15 begrenzt.For many Applications require that the resonance curve of the resonant circuit preferably is slim, so that goodness of the resonant circuit, which has a dimensionless value for the evaluation of the ratio of height and width of the resonance curve indicates is as high as possible. When coils integrated in electronic circuits on a semiconductor chip is, is the quality factor due to the existing metallization and substrate losses to values limited from about 10 to 15.

Wenn die Induktivitäten und Kapazitäten außerhalb des IC-Chips angeordnet werden, lassen sich für den Schwingkreis höhere Gütewerte erzielen als bei einer vollständigen Integration. Wenn Spulen in einer Schichtlage einer Platine oder auf einem separaten Chip ausgebildet werden, erhält man jedoch bei hohen Frequenzen einen merklichen parasitären kapazitiven Anteil, der die Funktion der Spule einschränkt. Der Abstimmbereich wird durch die parasitären Anteile eingeschränkt, und bei ungünstiger Auslegung der Komponenten können sogar parasitäre Nebenresonanzen stehen.If the inductors and capacities outside of the IC chip arranged be, leave for the resonant circuit higher quality values achieve than complete Integration. If coils in a layer of a circuit board or formed on a separate chip, but obtained at high frequencies a noticeable parasitic capacitive Share that limits the function of the coil. The voting area will be through the parasitic Shares restricted, and unfavorable design of the components even parasitic Nebenresonanzen stand.

Wenn man versucht, die Spulen- und Kondensator-Komponenten teils mit der elektronischen Schaltung zu integrieren und teils auf externen Bauelementen anzuordnen, z. B. die Kondensatoren des Schwingkreises auf einem Halbleiterchip und die Induktivitäten auf separaten Trägern außerhalb des Chips, muss der gesamte Strom des Resonanzkreises über die externe Leitung fließen, so dass hier wesentliche Nachteile im Rauschverhalten und Verstärkungsverhalten sowie gegebenenfalls parasitäre Nebenresonanzen auftreten.If one tries, partly with the coil and capacitor components to integrate the electronic circuit and partly on external To arrange components, for. B. the capacitors of the resonant circuit on a semiconductor chip and the inductors on separate carriers outside of the chip, the entire current of the resonant circuit must over the external line flow, so that here are significant disadvantages in the noise behavior and gain behavior and optionally parasitic Secondary resonances occur.

Mit der vorliegenden Erfindung soll erreicht werden, bei Halbleiterbauelementen mit einer HF-Schaltung möglichst gute Resonanzeigenschaften bei geringem Rauschen zu erzielen. Zu diesem Zweck werden die passiven Komponenten, insbesondere Spulen, Kondensatoren und Widerstände, auf einem separaten Halbleiterchip oder einem flexiblen Träger angebracht, der nach Art einer Face-to-face-Montage mit dem ersten Halbleiterchip verbunden wird, der die elektronische Schaltung einschließlich der aktiven Komponenten enthält. Die Oberseiten des ersten Halbleiterchips und des zweiten Halbleiterchips bzw. flexiblen Trägers, die bei dieser Anordnung einander zugewandt sind, sind mit Anschlusskontaktflächen der Schaltungsteile versehen. Die einander zugehörigen Anschlusskontaktflächen sind einander gegenüberliegend angeordnet und dauerhaft elektrisch leitend miteinander verbunden. Die HF-Schaltung kann insbesondere einen oder mehrere Schaltungen oder Schaltungsteile aus der Gruppe von Modulator, Verstärker, Oszillator, Varactor und Balun umfassen.With The present invention is to be achieved in semiconductor devices if possible with an HF circuit to achieve good resonance characteristics with low noise. To For this purpose, the passive components, in particular coils, Capacitors and resistors, on a separate semiconductor chip or a flexible carrier attached, connected in the manner of a face-to-face mounting with the first semiconductor chip which is the electronic circuit including the active components contains. The tops of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip or flexible carrier, which face each other in this arrangement, are with terminal contact surfaces of Provided circuit parts. The associated terminal contact surfaces are opposite each other arranged and permanently connected electrically conductive. The RF circuit In particular, one or more circuits or circuit parts from the group of modulator, amplifier, oscillator, varactor and balun.

Es folgt eine genauere Beschreibung von Beispielen des Halbleiterbauelements anhand der 1 bis 7.The following is a more detailed description of examples of the semiconductor device with reference to FIGS 1 to 7 ,

1 zeigt einen typischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements im Querschnitt. 1 shows a typical structure of a semiconductor device according to the invention in cross section.

2 zeigt eine Aufsicht auf passive Schaltungskomponenten. 2 shows a plan view of passive circuit components.

3 zeigt ein Schaltungsschema einer VCO-Grundschaltung. 3 shows a circuit diagram of a VCO basic circuit.

4 zeigt die Schaltung gemäß der 3 mit Berücksichtigung vorhandener parasitärer Schaltungskomponenten. 4 shows the circuit according to the 3 with consideration of existing parasitic circuit components.

5 zeigt ein Schaltungsschema eines HF-Verstärkers mit abstimmbarem LC-Kreis. 5 shows a circuit diagram of an RF amplifier with tunable LC circuit.

6 zeigt verschiedene Schemata für Oszillatorschaltungen. 6 shows different schemes for oscillator circuits.

7 zeigt eine IF-VCO-Schaltung mit Transformatorkopplung. 7 shows an IF-VCO circuit with transformer coupling.

Die 1 zeigt im Querschnitt die Anordnung eines ersten Halbleiterchips 1 und eines zweiten Halbleiterchips 2. Auf den einander zugewandten Oberseiten dieser Halbleiterchips befinden sich Anschlusskontakte 3, die dauerhaft elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips kann zumindest teilweise mit einer Klebstoffschicht, einer Vergussmasse oder etwas Ähnlichem ausgefüllt sein. Der erste Halbleiterchip 1 enthält eine integ rierte elektronische Schaltung mit aktiven Komponenten, was in der 1 durch den eingetragenen Buchstaben A angedeutet ist. Der erste Halbleiterchip 1 wird in den meisten Ausführungsbeispielen auch passive Komponenten, wie zum Beispiel Widerstände, enthalten. Der zweite Halbleiterchip 2 enthält passive Komponenten, was durch den Buchstaben P angedeutet ist. Die passiven Komponenten bilden einen Anteil der in dem gesamten Bauelement realisierten HF-Schaltung, z. B. eines Resonanzkreises aus Spulen und Kondensatoren. Die passiven Komponenten sind vorzugsweise auf einem Siliziumkörper in Siliziumprozesstechnik realisiert. Statt eines zweiten Halbleiterchips kann aber auch ein flexibler Träger, z. B. eine Folie, vorhanden sein, auf bzw. in dem Spulen und Kondensatoren in Form einer oder mehrerer Schichtlagen ausgebildet sind. Zu den passiven Komponenten im Sinne der Erfindung sind auch durch Halbleiterdioden gebildete spannungsabhängige Kapazitäten, so genannte Varactoren, zu zählen.The 1 shows in cross section the arrangement of a first semiconductor chip 1 and a second semiconductor chip 2 , There are connection contacts on the mutually facing upper sides of these semiconductor chips 3 , which are permanently connected electrically conductive. The gap between the semiconductor chips may be at least partially filled with an adhesive layer, a potting compound or the like. The first semiconductor chip 1 contains an integrated electronic circuit with active components, what in the 1 is indicated by the registered letter A. The first semiconductor chip 1 In most embodiments, it will also include passive components, such as resistors. The second semiconductor chip 2 contains passive components, what is indicated by the letter P. The passive components form a portion of the implemented throughout the device RF circuit, eg. B. a resonant circuit of coils and capacitors. The passive components are preferably realized on a silicon body in silicon process technology. Instead of a second semiconductor chip but also a flexible carrier, for. As a film, be present on or in the coils and capacitors in the form of one or more layer layers are formed. The passive components within the meaning of the invention also include voltage-dependent capacitances formed by semiconductor diodes, so-called varactors.

Die 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Oberseite eines Halbleiterchips oder eines flexiblen Trägers, auf der durch Leiterbahnen passive Schaltungskomponenten ausgebildet sind. Eine Induktivität L ist durch eine Leiterbahnspirale ausgebildet. Eine Kapazität C ist durch zwei parallel in geringem Abstand zueinander angeordnete Leiterbahnen ausgebildet. Ein ohmscher Widerstand R ist durch eine dünnere Leiterbahn, gegebenenfalls aus einem hierfür besonders geeigneter. speziellen Leitermaterial, ausgebildet. Die gerundeten Bereiche dieser Leiterbahnen sollen Anschlusskontaktflächen darstellen, auf denen entsprechende Anschlusskontakte eines mit aktiven Komponenten versehenen Halbleiterchips angebracht werden können. Mehrere der in der 2 dargestellte Schaltungskomponenten können miteinander verschaltet sein. Es ist auch möglich, in verschiedenen voneinander elektrisch isolierten Schichtlagen eine Vielzahl solcher passiver Komponenten anzuordnen und in geeigneter Weise über Durchkontaktierungen durch die isolierende Zwischenschicht hindurch miteinander zu verschalten. Wenn der die passiven Komponenten enthaltende zweite Halbleiterchip 2 in Siliziumtechnologie hergestellt wird, ist es auch möglich, im Halbleitermaterial entsprechende passive Komponenten auszubilden. Die Leiter können zum Beispiel durch mehr oder weniger hoch dotierte Bereiche im Halbleitermaterial ausgebildet werden. Auch eine Kombination von metallischen Leitern und Halbleitermaterial ist möglich. Es können im Prinzip alle möglichen Realisationen von Induktivitäten und Kapazitäten sowie ohmschen Widerständen auf bzw. in einem Halbleiterchip eingesetzt werden. Die Verbindung der Halbleiterchips bzw. des ersten, die aktiven Komponenten enthaltenden Halbleiterchips mit einem flexiblen Träger geschieht nach Art der Face-to-face-Montage bzw. der an sich bekannten Flip-Chip-Montage mittels einer Prozesstechnik, die auch von der vertikalen Integration von Halbleiterbauelementen bekannt ist.The 2 shows a plan view of an upper side of a semiconductor chip or a flexible carrier, on which by circuit traces passive circuit components are formed. An inductance L is formed by a conductor spiral. A capacitance C is formed by two conductor tracks arranged parallel to one another at a small distance from each other. An ohmic resistance R is through a thinner track, possibly from a particularly suitable for this purpose. special conductor material, formed. The rounded regions of these interconnects should be connection contact surfaces on which corresponding connection contacts of a semiconductor chip provided with active components can be attached. Several of the in the 2 shown circuit components can be interconnected. It is also possible to arrange a plurality of such passive components in different electrically insulated layer layers and to interconnect them in a suitable manner via plated-through holes through the insulating intermediate layer. When the second semiconductor chip containing the passive components 2 is made in silicon technology, it is also possible to form corresponding passive components in the semiconductor material. The conductors can be formed, for example, by more or less highly doped regions in the semiconductor material. A combination of metallic conductors and semiconductor material is possible. In principle, all possible implementations of inductances and capacitances as well as ohmic resistances can be used on or in a semiconductor chip. The connection of the semiconductor chips or of the first, containing the active components semiconductor chip with a flexible carrier is done in the manner of face-to-face mounting or the known flip-chip assembly by means of a process technology, which also includes the vertical integration of semiconductor devices is known.

Wesentlich für das Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung ist die Aufteilung der HF-Schaltung, so dass nur der erste Halbleiterchip 1 aktive Schaltungskomponenten enthält. Die Schwingkreise oder Resonanzkreise befinden sich auf dem zweiten Halbleiterchip bzw. dem flexiblen Träger und können dort mit einer wesentlich besseren Güte ausgebildet werden als bei einer vollständigen Integration der HF-Schaltung in dem ersten Halbleiterchip 1.Essential for the semiconductor device according to the invention is the division of the RF circuit, so that only the first semiconductor chip 1 contains active circuit components. The resonant circuits or resonant circuits are located on the second semiconductor chip or the flexible carrier and can be formed there with a significantly better quality than in a complete integration of the RF circuit in the first semiconductor chip 1 ,

Das soll anhand der 3 bis 5 weiter veranschaulicht werden. In der 3 ist eine VCO-Grundschaltung dargestellt, die vollständig auf einem Halbleiterchip integriert werden kann. Diese Schaltung umfasst Transistoren T1 und T2, Kondensatoren C1 und C2 veränderbarer Kapazität sowie Induktivitäten L1 und L2. Wenn alle Spulen und Kondensatoren mit der übrigen Schaltung auf demselben Halbleiterchip integriert werden, ist wegen der geringen Güte der Spulen von ca. 10 bis 15 kein gutes Rauschverhalten und Verstärkungsverhalten der Gesamtschaltung erreichbar.That should be based on the 3 to 5 be further illustrated. In the 3 a VCO basic circuit is shown, which can be fully integrated on a semiconductor chip. This circuit comprises transistors T1 and T2, capacitors C1 and C2 of variable capacitance and inductors L1 and L2. If all the coils and capacitors are integrated with the rest of the circuit on the same semiconductor chip, because of the low quality of the coils of about 10 to 15, no good noise performance and amplification behavior of the overall circuit can be achieved.

In der 4 ist die Schaltung gemäß der 3 dargestellt, wobei hier angenommen wird, dass die in dem rechteckigen Rahmen eingezeichneten passiven Komponenten (Spulen und Kondensatoren) außerhalb des IC-Chips angeordnet sind. Dabei treten die in der 4 eingezeichneten parasitären Schaltungskomponenten auf. Bei den Kapazitäten Ccp1, Ccp2 handelt es sich um parasitäre Kapazitäten auf dem Chip, die durch die Anordnung der Anschlusskontaktflächen auf dem Chip bedingt sind. Bei den Kapazitäten Cpp1, Cpp2 handelt es sich um parasitäre Kapazitäten auf der Platine, die die passiven Komponenten trägt. Diese Kapazitäten sind bedingt durch die Anordnung der Kontaktflächen auf der Platine. Bei den Widerständen Rpp1, Rpp2 handelt es sich um parasitäre Serienwiderstände der externen Verbindungen zwischen dem Gehäuse und den eigentlichen Schwingkreiselementen L1, L2, C1 und C2. Rcp1 und Rcp2 sind parasitäre Serienwiderstände auf dem IC-Chip, die durch die elektrischen Anschlüsse auf den Anschlusskontaktflächen bedingt sind. Die Induktivitäten Lzp1, Lzp2 sind parasitäre Serieninduktivitäten, die durch die Verbindungsleitungen und die Kontakte auf den jeweiligen Anschlusskontaktflächen bedingt sind.In the 4 is the circuit according to the 3 It is assumed here that the passive components (coils and capacitors) drawn in the rectangular frame are arranged outside the IC chip. Here are the in the 4 drawn parasitic circuit components. The capacitances Ccp1, Ccp2 are on-chip parasitic capacitances due to the arrangement of the terminal pads on the chip. Capacities Cpp1, Cpp2 are parasitic capacitances on the board carrying the passive components. These capacities are due to the arrangement of the contact surfaces on the board. The resistors Rpp1, Rpp2 are parasitic series resistances of the external connections between the housing and the actual resonant circuit elements L1, L2, C1 and C2. Rcp1 and Rcp2 are parasitic series resistances on the IC chip, which are due to the electrical connections on the terminal pads. The inductors Lzp1, Lzp2 are parasitic series inductances caused by the connection lines and the contacts on the respective terminal pads.

Mit einer solchen externen Anordnung der LC-Komponenten kann man für den Resonanzkreis höhere Güten erzielen als mit einer vollständigen Integration der gesamten HF-Schaltung. Jedoch führen die in der 4 dargestellten parasitären Anteile dazu, dass der Abstimmbereich eingeschränkt wird und gegebenenfalls sogar parasitäre Nebenresonanzen entstehen. Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement werden daher die passiven Komponenten, die in der 4 in dem oben eingezeichneten rechteckigen Rahmen angeordnet sind, d.h. die Spulen und Kondensatoren, auf einem separaten Chip oder flexiblen Träger angeordnet, aber nach Art der Face-to-face-Montage mit einem IC-Chip, der die aktiven Schaltungskomponenten enthält, so verbunden, dass einerseits keine oder allenfalls nur geringe parasitäre Schaltungskomponenten auftreten, die für die betreffende Schaltung unerheblich sind, und andererseits die Vorteile einer separaten Anordnung und Ausgestaltung der passiven Komponenten außerhalb des IC-Chips erzielt werden.With such an external arrangement of the LC components can be achieved for the resonant circuit higher quality than with a complete integration of the entire RF circuit. However, those in the lead 4 shown parasitic components to the fact that the tuning range is limited and possibly even parasitic side resonances arise. In the semiconductor device according to the invention, therefore, the passive components, which in the 4 are arranged in the rectangular frame drawn above, ie the coils and capacitors, arranged on a separate chip or flexible carrier, but in the manner of the face-to-face mounting with an IC chip containing the active circuit components verbun so that on the one hand no or at most only small parasitic circuit components occur, which are irrelevant to the circuit in question, and on the other hand, the advantages of a separate arrangement and design of the passive components outside the IC chip can be achieved.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Schaltung der 5, die einen HF-Verstärker wiedergibt. Auch bei dieser Schaltung sind passive Komponenten auf einem separaten Chip oder Träger angeordnet. Bei dem in der 5 dargestellten Beispiel handelt es sich um die in den beiden rechteckigen Rahmen angeordneten Spulen und Kondensatoren als Schaltungskomponenten. Diese Schaltungskomponenten können auf einem zweiten Halbleiterchip in Siliziumprozesstechnik realisiert sein oder auf einem flexiblen Träger ausgebildet sein, z. B. in der oben angegebenen Weise durch Leiterbahnen. Entsprechend der Aufteilung der Schaltung gemäß der 5 in einen aktiven Teil und die beiden aus passiven Komponenten bestehenden eingerahmten Schaltungsteile kann die Schaltung im Prinzip auch auf mehr als zwei Chips oder flexible Träger aufgeteilt werden. Zum Beispiel kann in der Darstellung gemäß der 1 der erste Halbleiterchip 1 eine größere Fläche aufweisen als der zweite Halbleiterchip 2. Auf der dem zweiten Halbleiterchip 2 zugewandten Oberseite des ersten Halbleiterchips 1 kann in diesem Fall gegebenenfalls ein weiterer Halbleiterchip angebracht sein, der ebenfalls passive Schaltungskomponenten enthält und der ebenfalls mit einer die Anschlusskontaktflächen aufweisenden Oberseite dem ersten Halbleiterchip 1 zugewandt auf dessen Oberseite montiert ist. Wesentlich ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel, dass die integrierte Schaltung und die Anordnung der passiven Schaltungskomponenten in einer Face-to-face-Anordnung mit direkter Ankontaktierung der Anschlusskontaktflächen hergestellt ist.Another embodiment shows the circuit of 5 that reproduces an RF amplifier. Also in this circuit, passive components are arranged on a separate chip or carrier. In the in the 5 the example shown is the arranged in the two rectangular frame coils and capacitors as circuit components. These circuit components can be realized on a second semiconductor chip in silicon process technology or be formed on a flexible carrier, for. B. in the manner indicated above by interconnects. According to the division of the circuit according to the 5 In one active part and the two framed circuit components consisting of passive components, the circuit can in principle also be divided into more than two chips or flexible carriers. For example, in the illustration according to the 1 the first semiconductor chip 1 have a larger area than the second semiconductor chip 2 , On the second semiconductor chip 2 facing top of the first semiconductor chip 1 In this case, if appropriate, a further semiconductor chip may be provided, which likewise contains passive circuit components, and which likewise has the upper side of the first semiconductor chip which has the connection contact surfaces 1 facing mounted on the top. It is also essential in this exemplary embodiment that the integrated circuit and the arrangement of the passive circuit components are produced in a face-to-face arrangement with direct contacting of the terminal contact surfaces.

Die 6 zeigt Oszillatorschaltungen, die im Fall der 6a einen aktiven Schaltungsteil mit NMOS-Transistoren TN und einen passiven Schaltungsteil mit einem Resonanzschaltkreis LC aufweisen, im Fall der 6b einen aktiven Schaltungsteil mit PMOS-Transistoren TP und einen passiven Schaltungsteil mit einem Resonanzschaltkreis LC und im Fall der 6c sowohl NMOS-Transistoren TN als auch PMOS-Transistoren TP zusätzlich zu dem passiven Schaltungsteil mit dem Resonanzschaltkreis LC. Die durch den rechteckigen Rahmen dargestellten passiven Schaltungsteile LC sind erfindungsgemäß auf einem zweiten Halbleiterchip oder einem flexiblen Träger angeordnet, der face-to-face mit einem IC-Chip verbunden ist, der die besagten Transistoren als aktive Schaltungskomponenten einer integrierten Schaltung aufweist.The 6 shows oscillator circuits, which in the case of 6a have an active circuit part with NMOS transistors T N and a passive circuit part with a resonant circuit LC, in the case of 6b an active circuit part with PMOS transistors T p and a passive circuit part with a resonant circuit LC and in the case of 6c Both NMOS transistors T N and PMOS transistors T P in addition to the passive circuit part with the resonant circuit LC. The passive circuit parts LC represented by the rectangular frame are arranged according to the invention on a second semiconductor chip or a flexible carrier, which is connected face-to-face with an IC chip having the said transistors as active circuit components of an integrated circuit.

Die 7 zeigt eine Zwischenfrequenz-VCO-Schaltung mit Transformatorkopplung, die als passive Komponenten im oberen Bereich der Schaltung Kondensatoren, Varactoren, Widerstände und Spulen aufweist. Die passiven Schaltungskomponenten bilden auch hier einen Schaltungsblock, der in der 7 strichpunktiert eingerahmt ist. Dieser Schaltungsblock ist erfindungsgemäß auf einem zweiten Halbleiterchip in Siliziumprozesstechnik oder auf einem flexiblen Träger ausgebildet, der in Face-to-face-Technik mit einem Halbleiterchip verbun den ist, der die in der 7 unten eingezeichneten Transistoren als aktive Komponenten enthält.The 7 shows an intermediate frequency VCO circuit with transformer coupling, which has capacitors, varactors, resistors and coils as passive components in the upper part of the circuit. The passive circuit components also form here a circuit block, which in the 7 framed in dash-dotted lines. This circuit block is formed according to the invention on a second semiconductor chip in silicon process technology or on a flexible support verbun in face-to-face technology with a semiconductor chip, which in the 7 below drawn transistors as active components.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele geben nur eine sehr begrenzte Anzahl von Möglichkeiten an, wie mit dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement eine Aufteilung der gesamten HF-Schaltung auf einen passiven Schaltungsteil und einen restlichen, die aktiven Komponenten enthaltenden Schaltungsteil möglich ist; dabei wird durch die Face-to-face-Montage erreicht, dass die Resonatoreigenschaften des HF-Resonanzkreises wesentlich verbessert werden, sowohl gegenüber einer herkömmlichen vollständigen Integration als auch gegenüber einer Aufteilung der Komponenten und einer Verbindung über Bonddrähte oder Gehäuseanschlüsse oder dergleichen. Durch die Face-to-face-Anordnung werden die Nachteile der vollständig integrierten oder auch nur teilweise integrierten Halbleiterschaltungen vermieden, indem die störenden parasitären Schaltungskomponenten weitestgehend unterdrückt werden.The illustrated embodiments indicate only a very limited number of possibilities, such as with the inventive semiconductor device a division of the entire RF circuit to a passive circuit part and a remaining circuit part containing the active components possible is; It is achieved by the face-to-face assembly that the Resonator properties of the RF resonant circuit significantly improved be, both opposite a conventional one complete Integration as well as opposite a division of the components and a connection via bonding wires or Housing connections or like. Due to the face-to-face arrangement, the disadvantages the complete integrated or even partially integrated semiconductor circuits avoided by the disturbing ones parasitic Circuit components are largely suppressed.

11
erster Halbleiterchipfirst Semiconductor chip
22
zweiter Halbleiterchipsecond Semiconductor chip
33
AnschlusskontaktflächeTerminal pad
CC
Kondensatorcapacitor
C1C1
Kondensatorcapacitor
C2C2
Kondensatorcapacitor
LL
Induktivitätinductance
L1L1
Induktivitätinductance
L2L2
Induktivitätinductance
RR
Widerstandresistance
T1T1
Transistortransistor
T2T2
Transistortransistor
TN T N
NMOS-TransistorNMOS transistor
TP T P
PMOS-TransistorPMOS transistor

Claims (3)

Halbleiterbauelement mit einer HF-Schaltung, bei dem – mindestens ein erster Halbleiterchip (1) vorhanden ist, in dem eine elektronische Schaltung integriert ist, die einen aktiven Anteil der HF-Schaltung umfasst, – mindestens ein zweiter Halbleiterchip (2) und/oder ein flexibler Träger vorhanden ist, in dem passive Schaltungskomponenten der HF-Schaltung angeordnet sind, – der erste Halbleiterchip (1) und der zweite Halbleiterchip (2) bzw. der flexible Träger auf einer jeweiligen Oberseite mit Anschlusskontaktflächen (3) versehen sind und – der erste Halbleiterchip (1) und der zweite Halbleiterchip (2) bzw. der flexible Träger dauerhaft miteinander verbunden sind, wobei die mit den Anschlusskontaktflächen (3) versehenen Oberseiten einander zugewandt und die betreffenden Anschlusskontaktflächen elektrisch leitend miteinander verbunden sind, derart, dass die elektronische Schaltung und die passiven Schaltungskomponenten die vorgesehene HF-Schaltung bilden.Semiconductor component with an RF circuit, in which - at least one first semiconductor chip ( 1 ) is present, in which an electronic circuit is integrated, which comprises an active portion of the RF circuit, - at least one second semiconductor chip ( 2 ) and / or a flexible carrier is present in the passive circuit components of the RF circuit angeord are net, - the first semiconductor chip ( 1 ) and the second semiconductor chip ( 2 ) or the flexible carrier on a respective upper side with terminal contact surfaces ( 3 ) and - the first semiconductor chip ( 1 ) and the second semiconductor chip ( 2 ) or the flexible carrier are permanently connected to each other, wherein the with the terminal contact surfaces ( 3 ) provided facing each other tops and the respective terminal pads are electrically conductively connected to each other, such that the electronic circuit and the passive circuit components form the intended RF circuit. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem ein zweiter Halbleiterchip (2) vorhanden ist, der in Siliziumtechnologie mit einer oder mehreren Schaltungskomponenten aus der Gruppe von Widerstand, Spule und Kondensator versehen ist.Semiconductor component according to Claim 1, in which a second semiconductor chip ( 2 ), which is provided in silicon technology with one or more circuit components from the group of resistor, coil and capacitor. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die HF-Schaltung einen Schaltungsteil aus der Gruppe von Modulator, Verstärker, Oszillator, Varactor und Balun umfasst.A semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the HF circuit is a circuit part of the group of modulator, Amplifier, Includes oscillator, varactor and balun.
DE10361014A 2003-12-23 2003-12-23 Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing Ceased DE10361014A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10361014A DE10361014A1 (en) 2003-12-23 2003-12-23 Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10361014A DE10361014A1 (en) 2003-12-23 2003-12-23 Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10361014A1 true DE10361014A1 (en) 2005-03-03

Family

ID=34112170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10361014A Ceased DE10361014A1 (en) 2003-12-23 2003-12-23 Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10361014A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8552829B2 (en) 2010-11-19 2013-10-08 Infineon Technologies Austria Ag Transformer device and method for manufacturing a transformer device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043841A (en) * 2000-07-26 2002-02-08 Tdk Corp Voltage-controlled oscillator
EP1306902A1 (en) * 2001-04-26 2003-05-02 Sony Corporation High-frequency module and its manufacturing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043841A (en) * 2000-07-26 2002-02-08 Tdk Corp Voltage-controlled oscillator
EP1306902A1 (en) * 2001-04-26 2003-05-02 Sony Corporation High-frequency module and its manufacturing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 200243841 AA

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8552829B2 (en) 2010-11-19 2013-10-08 Infineon Technologies Austria Ag Transformer device and method for manufacturing a transformer device
US9245684B2 (en) 2010-11-19 2016-01-26 Infineon Technologies Austria Ag Method for manufacturing a transformer device on a glass substrate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006035204B4 (en) Monolithically integrated circuit arrangement
DE102004011719B4 (en) Semiconductor device
KR20060090932A (en) Integrated semiconductor inductor and method therefor
EP1336245B1 (en) Oscillator circuit
DE10340391A1 (en) Low energy loss inductor
DE102008014930A1 (en) Output circuit and power component
EP1556899B1 (en) Electronic component with an integrated passive electronic component and method for production thereof
DE102016201244B4 (en) INDUCTIVE COUPLING TRANSFORMER WITH TUNABLE IMPEDANCE MATCHING NETWORK
DE60025796T2 (en) Ground plane for an IC
DE69620859T2 (en) Earth-symmetrical semiconductor integrated arrangement with a parallel resonance circuit
DE102020127249A1 (en) GALVANIC HIGH FREQUENCY INSULATORS
EP1696487B1 (en) High frequency arrangement
DE19846254C2 (en) Infrared sensor
DE102008027422B4 (en) Integrated circuit with multi-stage matching circuit and method for producing an integrated circuit with multi-stage matching circuit
DE10047214A1 (en) Frequency filtering or selection circuit for HF signal reception and/or generation incorporated in IC metallisation with constant ohmic resistance
DE19821726C1 (en) Integrated CMOS circuit for high frequency applications, e.g. as a symmetrical mixer input stage or an impedance transformer
DE102014222768B4 (en) Semiconductor device
DE10361014A1 (en) Semiconductor component with high frequency (HF) circuit with active circuit components integrated in first semiconductor chip, while at least part of passive circuit components are formed in second semiconductor chip by silicon processing
US10700003B2 (en) Integrated circuit structure, voltage-controlled oscillator and power amplifier
DE102011053680A1 (en) Circuit arrangement for reducing oscillation tendency
DE10126328A1 (en) Integrated, tunable capacity
US6709977B2 (en) Integrated circuit having oversized components and method of manafacture thereof
DE10259050A1 (en) Integrated circuit
WO2006000168A1 (en) Multi-layer capacitor and integrated circuit module
EP1595432B1 (en) Device and method for damping cavity resonance in a multi-layer carrier module

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Publication of unexamined application with consent of applicant
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection