JP2012119721A - マイクロ波集積回路パッケージ及びそのようなパッケージを形成するための方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体デバイスをパッケージするための方法は、半導体デバイス上に誘電体層を設けること、デバイスに対して所定の磁気的又は電気的作用を与えるように誘電体層上の材料のパターン及び配置を決定することであって、該作用は、そのようにパターニングされ、配置される材料から、該材料とデバイスとの間で結合される電波又は磁波によってのみデバイス上に与えられる、決定すること、及び決定されたパターン及び配置において材料を形成することであって、所定の作用を与える、形成することを含む。
【選択図】図12
Description
ホットバイア及びマイクロパッケージの設計を組み合わせることによって、リードレスの気密封止されたマイクロパッケージを作り出すことができることが当該技術分野において知られている。MMICを気密封止するために、マイクロカバーが用いられる。MMIC自体がパッケージの底部を形成し、一方、全ての相互接続がホットバイア手法によって形成される。こうして、チップ上にどの場所においても、リード線又はボンディングパッドは不要である。棚部も不要になり、気密パッケージが作り出され、それによりチップサイズが低減される。
一実施の形態では、半導体デバイスのためのパッケージが提供され、そのパッケージは、半導体デバイス上に配置される誘電体層、及び硬質の誘電体層の選択された領域上に配置される磁性材料とを備える。
さらなる実施の形態では、MMIC上に環境コーティングが配置される。これは、マイクロカバーの気密封止を不要にする。代わりに、そのMMICは、マイクロカバーを取り付ける前に、ウェーハレベルにおいて、環境の影響を受けないコーティングを施される。
詳細な説明
ここで図1を参照すると、半導体ウェーハ10が示されており、その表面部分、ここでは、上側表面部分に複数の半導体デバイス12が形成されている。デバイス12のうちの1つの例示的なデバイスが図2に示される。ここで、ウェーハは、たとえばGaAsウェーハ10であり、デバイスは、たとえば電界効果トランジスタ(FET)であり、図に示されるように、それぞれ伝送線路20、22を通じてボンディングパッド16、18に接続される。
ここで図22を参照すると、個々のダイ上に、金属化されるか、又は他の方法で処理された石英又は他の材料から形成される空洞「マイクロカバー」を有するパッケージ10’が与えられる。当該技術分野において知られているようなマイクロカバーを用いる結果として、設計時にボンディングリングの場所を確保しておかなければならないので、従来のマイクロストリップダイよりもサイズが大きくなる。さらに、MMICから出るリード線が、カバーの下を通過し、MMIC動作領域の外部の棚部に配置されるパッド上で終端されなければならない。棚部は、組み立てるためにボンディングツールを近づけることができるほど十分に大きくなければならない。
ステップ300。有限要素法(FEM)を用いる数値的な電磁シミュレーション、又は任意の3D構造を解析することができる他の数値EM解析ツールのための集積マイクロ波パッケージの3Dモデルを作成する。モデルは、そのパッケージと電磁的に相互作用する回路機構の物理的な寸法を取り込む。また、モデルは、誘電体層及び全ての材料の特性(比誘電率及び比透磁率、損失正接、導電率)を取り込む。
a.EM構造を受け入れるために利用することができる表面上に形成される、高い比透磁率(μr>>1)を有する誘電体層。その誘電体層は磁気装荷材料の薄膜、たとえば50μm厚(μr=200、εr=2.5)である。
c.その誘電体層材料は一面の材料とすることができるか、又は選択的に堆積されるか、若しくは堆積後にエッチングされることができる。選択的な堆積及びエッチングは、特定の幾何学的形状、及びその周期的なパターンを形成する。パッケージされる回路の設計仕様を満たすように、形状のタイプ、その形状の寸法及びパターンパラメータが設計される。EM構造の具体的な寸法は、利用可能な誘電体材料の特性に、及びマイクロ波パッケージ内の回路によって生成される3D電磁界(EM field)分布による。
d.そのEM構造は、誘電体材料、金属材料又は磁性材料の層内にエッチングされる穴によって形成されるスクリーンである。
ステップ600。数値EM解析を用いて新たなパッケージをシミュレートする。EMモデルを更新し、マイクロ波集積パッケージ内の回路の性能をシミュレートする。関連する評価判定基準を抽出する(たとえば、放射妨害波、リップルの大きさ、通過帯域の歪み)。
本明細書において記述される電磁作用補償技法は他のパッケージにも適用することができることは理解されたい。1つのそのようなパッケージが図22に示される。
Claims (10)
- 半導体デバイスをパッケージするための方法であって、該方法は、
前記半導体デバイス上に誘電体層を設けること、
前記デバイスに対して所定の磁気的又は電気的作用を与えるように前記誘電体層上の材料のパターン及び配置を決定することであって、該作用は、そのようにパターニングされ、配置される材料から、該材料と前記デバイスとの間で結合される電波又は磁波によってのみ前記デバイス上に与えられる、決定すること、及び
所定の作用を与えるために前記決定されたパターン及び配置において前記材料を形成することを含む、半導体デバイスをパッケージするための方法。 - 前記誘電体層は、前記デバイス上に懸架される硬質の誘電体層である、請求項1に記載の方法。
- 半導体デバイスのためのパッケージであって、
前記半導体デバイス上に配置される誘電体層と、
前記硬質の誘電体層の選択された領域上に配置される磁性材料とを備える、半導体デバイスのためのパッケージ。 - 前記誘電体層は、前記デバイス上に懸架される硬質の誘電体層である、請求項3に記載のパッケージ。
- 半導体デバイスをパッケージするための方法であって、該方法は、
その中にマイクロ波集積回路を有するパッケージのコンピュータモデルを用いることであって、該パッケージ及び該パッケージ内の回路の電磁シミュレーションを生成し、該パッケージ及び該パッケージ内の回路のためのベースライン性能を規定する、用いること、
前記パッケージ及び前記パッケージ内の回路に複数の異なる電磁構造を適用することであって、前記デバイスに対して所定の磁気的又は電気的作用を与え、該作用は、そのようにパターニングされ、配置される材料から、該材料と前記デバイスとの間で結合される電波又は磁波によってのみ前記デバイスに与えられる、適用すること、
前記複数の異なる電磁構造毎に、以下の性能要因、すなわちフィードバック、放射漏れ及び利得のうちの1つ又は複数を測定するシミュレーションを実行すること、
前記シミュレートされた性能を前記ベースライン性能と比較すること、及び
前記複数の異なる電磁構造のうちの1つを選択することを含む、半導体デバイスをパッケージするための方法。 - 前記パッケージのための前記構造は、抵抗材料、金属材料、磁性材料又は誘電体材料を含む、請求項5に記載の方法。
- 半導体ウェーハの表面部分の中に形成される複数の半導体デバイスをパッケージするための方法であって、該ウェーハ内の複数の領域はそれぞれ、その中に該半導体デバイスのうちの1つを有し、該方法は、
前記ウェーハ上に誘電体層を設けること、
前記誘電体層上に材料を堆積することであって、該材料は前記各デバイスに電磁界を発生させる、堆積すること、及び
前記ウェーハ内の各前記デバイスを分離することを含む、半導体ウェーハの表面部分の中に形成される複数の半導体デバイスをパッケージするための方法。 - 前記誘電体層は、その一部を有する前記デバイス上に懸架される硬質の誘電体層である、請求項7に記載の方法。
- 前記材料は磁性材料である、請求項7に記載の方法。
- 前記材料は金属である、請求項9に記載の方法。
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