JP2001274171A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001274171A
JP2001274171A JP2000086851A JP2000086851A JP2001274171A JP 2001274171 A JP2001274171 A JP 2001274171A JP 2000086851 A JP2000086851 A JP 2000086851A JP 2000086851 A JP2000086851 A JP 2000086851A JP 2001274171 A JP2001274171 A JP 2001274171A
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semiconductor device
electrode
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Yoshikatsu Kotaki
義勝 小滝
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • H01L2224/48135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
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    • H01L2224/491Disposition
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  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入出力インダクタンスの低減によって高周波
特性を向上させ、小型化できる半導体装置を提供するこ
と。 【解決手段】 コレクタ層15、ベース層16およびエ
ミッタ層17が形成された能動領域の第1区分13、お
よび、この第1区分13と電気的に絶縁されている少な
くとも1つの非能動領域の第2区分14を有する半導体
基板11と、コレクタ層15、ベース層16およびエミ
ッタ層17にそれぞれ独立して設けられたコレクタ電極
C、ベース電極Bおよびエミッタ電極Eとを具備し、ベ
ース電極Bが半導体基板11の第2区分14と電気的に
接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部整合型のマイ
クロ波用増幅器などに使用される半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置について、マイクロ波
用増幅器などに使用されるシリコントランジスタを例に
とり図7を参照して説明する。図7(a)は断面図で、
シリコン基板71に、コレクタ領域72、べ一ス領域7
3およびエミッタ領域74がそれぞれ形成されている。
コレクタ領域72、べ一ス領域73およびエミッタ領域
74には、それぞれ外部接続用のコレクタ電極C、べ一
ス電極Bおよびエミッタ電極Eが独立して設けられてい
る。また、シリコン基板71上には、コレクタ領域7
2、べ一ス領域73およびエミッタ領域74の境界部分
などに絶縁膜75が形成されている。
【0003】図7(b)は、図7(a)をその上方から
見た上面図で、図7(a)に対応する部分には同じ符号
を付し、重複する説明を一部省略する。べ一ス電極Bお
よびエミッタ電極Eは一部がくしの歯の状に構成され、
べ一ス電極Bおよびエミッタ電極Eはそれぞれのくしの
歯状部分が交互する構造になっている。
【0004】次に、上記した構造の半導体装置をパッケ
ージの基板プレート上に配置してマイクロ波用増幅器を
構成した例について図8を参照して説明する。図8
(a)は上面図で、パッケージ81は、基板プレート8
2や側壁部83などから構成されている。図の左端に入
力端子INが設けられ、図の右端に出力端子OUTが設
けられている。基板プレート82上には、右下がりの斜
線で示したグランドパターン84や左下がりの斜線で示
したランドパターン85が設けられ、基板プレート82
中央のランドパターン85上に、図7で説明した構造の
半導体装置86が半田などのろう材によって固着実装さ
れている。半導体装置86と入力端子IN側の側壁部8
3間のグランドパターン84上には、整合回路を構成す
る2つのコンデンサチップ87、88が配置されてい
る。トランジスタ素子86と出力端子OUT側の側壁部
83間のグランドパターン84上には、整合回路を構成
するコンデンサチップ89が配置されている。入力端子
INとコンデンサチップ87、コンデンサチップ87と
コンデンサチップ88、コンデンサチップ88と半導体
装置86、ランドパターン85とコンデンサチップ8
9、ランドパターン85と出力端子OUT間は、それぞ
れボンディングワイヤ90で接続されている。また、半
導体装置86を構成しているトランジスタのたとえばべ
一ス電極Bは、4本の接地用ワイヤ91によってグラン
ドパターン84に接地されている。
【0005】図8(b)は、図8(a)の断面構造を示
し、図8(a)に対応する部分に同じ符号を付し、重複
する説明を省略する。
【0006】次に、半導体装置をパッケージの基板プレ
ート上に配置してマイクロ波用増幅器を構成した他の例
について図9を参照して説明する。図9では、図8に対
応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省
略する。
【0007】この例の場合、金属プレート82の一部に
凹部82aが形成されている。そして、左下がりの斜線
で示した基板92上のランドパターン85上に、半田等
のろう材により半導体装置86を取り付け、半導体装置
86を取り付けた基板92を、金属プレート82の凹部
82aに配置している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図8および図9に示し
たように、従来の半導体装置を用いたマイクロ波用増幅
器は、インダクタンスを低減させるために、半導体装置
の接地用電極たとえばトランジスタのベース電極を4本
の接地用ワイヤ91でグランドパターン84に接地して
いる。この場合、半導体装置の入力電極であるエミッタ
電極に接続される入力用ボンディングワイヤ、および、
出力電極であるコレクタ電極に接続される出力用ボンデ
ィングワイヤは、グランドパターン84を越えて、コン
デンサチップ88やコンデンサチップ89にボンディン
グされる。そのため、入力用および出力用のボンディン
グワイヤが長くなり、入出力インダクタンスが増加し、
高周波特性が劣化する。また、ランドパターン85上に
実装される半導体装置の位置がずれると、入力用および
出力用のボンディングワイヤの長さやループ形状が変わ
り、特性にバラツキを発生する。
【0009】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、入出力インダクタンスの低減によって高周波特性を
向上させ、小型化できる半導体装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
接合面を形成する複数の電極層が設けられた能動領域お
よびこの能動領域と電気的に絶縁された接合面のない少
なくとも1つの非能動領域が設けられた半導体基板と、
前記複数の電極層ごとにそれぞれ独立して設けられ、そ
の少なくとも1つが前記半導体基板の前記非能動領域と
電気的に接続されている複数の外部接続用電極とを具備
している。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、マイ
クロ波用増幅器などに使用されるシリコントランジスタ
を例にとり図1を参照して説明する。図1(a)は断面
図で、シリコン基板11は、たとえば空気層のスリット
12によって電気的に絶縁された第1区分13と第2区
分14とに区分されている。第1区分13は、不純物の
注入よって相違する伝導型たとえばP型およびN型の接
合部が設けられた能動領域になっている。能動領域の第
1区分13には、たとえばトランジスタを構成するコレ
クタ層15およびべ一ス層16、エミッタ層17が形成
され、これらの各層は接合部を形成している。
【0012】コレクタ層15、べ一ス層16およびエミ
ッタ層17には、外部接続用のコレクタ電極C、べ一ス
電極Bおよびエミッタ電極Eがそれぞれ独立して設けら
れている。また、コレクタ層15、べ一ス層16および
エミッタ層17の基板11上の境界部分などに絶縁膜1
8が形成されている。
【0013】第2区分14は、相違する伝導型が接合す
る接合部がなく、基板11上に形成された絶縁膜18に
よって第1区分13と連結され、同時に、その上面が基
板11上に設けられたべ一ス電極Bと電気的に接続され
ている。第2区分14の基板11裏面には接続用電極1
9が形成されている。
【0014】図1(b)は、図1(a)をその上方から
見た正面図で、図1(a)に対応する部分には同じ符号
を付し、重複する説明を一部省略する。べ一ス電極Bお
よびエミッタ電極Eは一部がくしの歯状に構成され、べ
一ス電極Bおよびエミッタ電極Eはそれぞれのくしの歯
状部分が互いに交互する構造になっている。また、第1
区分13と第2区分14とを区分するスリット12の位
置が点線で表示されている。
【0015】次に、上記した構造の半導体装置をパッケ
ージの基板プレート上に配置してマイクロ波用増幅器を
構成した例について図2を参照して説明する。図2で
は、図1に対応する部分には同じ符号を付し、重複する
説明を一部省略する。図2(a)は上面図で、パッケー
ジ21は、基板プレート22や矩形状に設けられた側壁
部23などから構成されている。図の左端に入力端子I
Nが設けられ、図の右端に出力端子OUTが設けられて
いる。基板プレート22上には、右下がりの斜線で示し
たグランドパターン24や左下がりの斜線で示したラン
ドパターン25が設けられている。グランドパターン2
4とランドパターン25間には矩形状の隙間Gがあり、
隙間Gの部分は基板プレート22が露出している。
【0016】基板プレート22上に位置するランドパタ
ーン25上には、半田などのろう材によって図1で説明
した構造の半導体装置26が固着実装されている。この
場合、半導体装置26を構成する第1区分13の裏面た
とえばトランジスタのコレクタ電極Cがランドパターン
25上に固着され、第2区分14の下面たとえば接続用
電極19がグランドパターン24上に固着されて接地さ
れ、スリット12は隙間Gを跨いでいる。
【0017】半導体装置26と入力端子IN側の側壁部
23間のグランドパターン24上には、整合回路を構成
する2つのコンデンサチップ27、28が直接配置され
ている。半導体装置26と出力端子OUT側の側壁部2
3間のグランドパターン24上には、整合回路を構成す
るコンデンサチップ29が直接配置されている。入力端
子INとコンデンサチップ27、コンデンサチップ27
とコンデンサチップ28、コンデンサチップ28と半導
体装置26、ランドパターン25とコンデンサチップ2
9、ランドパターン25と出力端子OUT間は、それぞ
れボンディングワイヤ30で接続されている。
【0018】この場合、ボンディングワイヤ30は、コ
ンデンサチップ27、28、29それぞれの上面に設け
られた電極部に接続される。また、たとえば半導体装置
26のエミッタ電極Eとコンデンサチップ28がボンデ
ィングワイヤ30で接続され、コレクタ電極Cが固着さ
れたランドパターン25がボンディングワイヤ30によ
ってコンデンサチップ29や出力端子OUTに接続され
る。
【0019】図2(b)は、図2(a)の断面構造を示
し、図2(a)に対応する部分には同じ符号を付し、重
複する説明を省略する。
【0020】次に、半導体装置をパッケージの基板上に
配置してマイクロ波用増幅器を構成した他の例について
図3を参照して説明する。図3では、図2に対応する部
分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【0021】この例の場合、金属プレート22の一部に
凹部22aが形成されている。そして、基板31上に形
成された左下がりの斜線のランドパターン32に、半田
等のろう材を用いて半導体装置26を取り付け、半導体
装置26を取り付けた基板31を凹部22aに配置して
いる。この場合、基板31上のランドパターン32が、
ボンディングワイヤ30によってコンデンサチップ29
や出力端子OUTに接続される。
【0022】次に、本発明の他の実施形態について図4
を参照して説明する。図4では、図1に対応する部分に
は同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【0023】この実施形態の場合、図1において第1区
分と第2区分とを分離していたスリットの部分に絶縁体
41が形成されている。この構成によれば空気層のスリ
ットがなくなり、第1区分と第2区分が機械的に一体化
するため、機械的強度が向上する。
【0024】次に、本発明の他の実施形態について図5
を参照して説明する。図5では、図1に対応する部分に
は同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【0025】この実施形態の場合、基板の11の第1区
分の右側に、スリット51を挟んでもう1つの非能動領
域である第2区分52が設けられている。もう1つの第
2区分52は、基板11上の絶縁膜18によって第1区
分13と連結され、同時に、基板11上に設けられたエ
ミッタ電極Eと電気的に接続されている。また、第2区
分52の基板11裏面には接続用電極53が形成されて
いる。
【0026】この構成の場合、コレクタ層15およびべ
一ス層16、エミッタ層17の伝導型は、それぞれN
型、P型、N型に形成されている。また、第1区分14
および第2区分52の伝導型はN型に形成されている。
【0027】図5(b)は、図5(a)をその上方から
見た正面図で、図5(a)に対応する部分には同じ符号
を付し、重複する説明を一部省略する。べ一ス電極Bお
よびエミッタ電極Eは一部がくしの歯状に構成され、べ
一ス電極Bおよびエミッタ電極Eのくしの歯状部分が互
いに交互する構造になっている。また、第1区分13と
第2区分14、52とを区分するスリット12、51の
位置が点線で表示されている。
【0028】次に、本発明の他の実施形態について図6
を参照して説明する。図6では、図5に対応する部分に
は同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。この
実施形態の場合、図5において第1区分と2つの第2区
分とをそれぞれ分離していたスリット12、51の部分
に絶縁体61が形成されている。この構成によれば空気
層のスリットがなくなり、第1区分と2つの第2区分が
機械的に一体化し、機械的強度が向上する。
【0029】上記の図5の実施形態では、第1区分と2
つの第2区分が空気層のスリットで分離され、図6の実
施形態では、第1区分と2つの第2区分が絶縁体で分離
されている。しかし、第2区分が2つある場合、その一
方をスリットで分離し、他方を絶縁体で分離する構造に
することもできる。
【0030】上記した構成によれは、半導体装置を構成
する電極の1つが接合面のない第2区分を介して外部接
続用の電極に接続されている。したがって、半導体装置
の電極と他の回路素子との接続距離が短くなり、入出力
インダクタンスが低減し高周波特性が改善する。また、
この部分ではボンディングワイヤが不要となり、ボンデ
ィング作業が容易になる。また、内部整合型のマイクロ
波用増幅器などに組み込んだ場合など、全体の構造が小
型化し、また、ボンディング工程が簡略化し、安価に構
成できる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、入出力インダクタンス
が低減して高周波特性が向上する半導体装置を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明する概略の構造図であ
る。
【図2】本発明の半導体装置を用いてマイクロ波用増幅
器を構成した例を説明する概略の構造図である。
【図3】本発明の半導体装置を用いて他のマイクロ波用
増幅器を構成した例を説明する概略の構造図である。
【図4】本発明の他の実施形態を説明する概略の構造図
である。
【図5】本発明の他の実施形態を説明する概略の構造図
である。
【図6】本発明の他の実施形態を説明する概略の構造図
である。
【図7】従来例を説明する概略の構造図である。
【図8】従来例の半導体装置を用いてマイクロ波用増幅
器を構成した例を説明する概略の構造図である。
【図9】従来例の半導体装置を用いて他のマイクロ波用
増幅器を構成した例を説明する概略の構造図である。
【符号の説明】
11…基板 12…スリット 13…基板の第1区分 14…基板の第2区分 15…コレクタ層 16…ベース層 17…エミッタ層 18…絶縁膜 19…接続用電極 C…コレクタ電極 B…ベース電極 E…エミッタ電極

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接合面を形成する複数の電極層が設けら
    れた能動領域およびこの能動領域と電気的に絶縁された
    接合面のない少なくとも1つの非能動領域が設けられた
    半導体基板と、前記複数の電極層ごとにそれぞれ独立し
    て設けられ、その少なくとも1つが前記半導体基板の前
    記非能動領域と電気的に接続されている複数の外部接続
    用電極とを具備した半導体装置。
  2. 【請求項2】 能動領域と非能動領域との電気的な絶縁
    が空気層によって行われている請求項1記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 能動領域と非能動領域との電気的な絶縁
    が絶縁材料によって行われている請求項1記載の半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 半導体基板上に、能動領域と非能動領域
    とを機械的に連結する絶縁膜が設けられた請求項1記載
    の半導体装置。
  5. 【請求項5】 能動領域に形成される複数の電極層がト
    ランジスタ素子のエミッタ、ベース、コレクタである請
    求項1記載の半導体装置。
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