JP3275851B2 - 高周波集積回路 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体薄膜を積層
して形成した高周波集積回路に関する。
して形成した高周波集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、誘電体薄膜を積層した集積回路と
しては、1996年IEEE MTT−Sマイクロ波シ
ンポジウムダイジェスト1209頁から1213頁に記
載されたものが知られている。
しては、1996年IEEE MTT−Sマイクロ波シ
ンポジウムダイジェスト1209頁から1213頁に記
載されたものが知られている。
【0003】図7に従来の誘電体薄膜を積層した集積回
路の構造を示す。601のガリウム砒素基板上に能動素
子としてMESFET602と、受動素子としてMIM
型容量603、抵抗604を半導体プロセスを用いて形
成し、その上にポリィミド605を4層積層し、各層間
や層の上に金属配線を有し、層間をヴィアホール606
で接続する構造を有している。
路の構造を示す。601のガリウム砒素基板上に能動素
子としてMESFET602と、受動素子としてMIM
型容量603、抵抗604を半導体プロセスを用いて形
成し、その上にポリィミド605を4層積層し、各層間
や層の上に金属配線を有し、層間をヴィアホール606
で接続する構造を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この集積回路では、高
周波の信号を処理するためのトランジスタと同一基板上
に受動素子を形成している。高価な半導体基板上に、低
周波で必要とする集中定数型の受動素子を形成するため
に、高コストとなる。
周波の信号を処理するためのトランジスタと同一基板上
に受動素子を形成している。高価な半導体基板上に、低
周波で必要とする集中定数型の受動素子を形成するため
に、高コストとなる。
【0005】本発明は上記課題を解決するものであり、
受動素子部分を安価な基板上に形成し、高価な能動素子
部分の基板面積を最小限に抑えて、能動素子部分を受動
素子とは別に形成することで低コスト化を実現すること
を目的とする。
受動素子部分を安価な基板上に形成し、高価な能動素子
部分の基板面積を最小限に抑えて、能動素子部分を受動
素子とは別に形成することで低コスト化を実現すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】シリコン基板上に、MI
M型の容量と、スパイラルインダクタと、薄膜抵抗と、
これらを接続する金属配線とを有し、これらの素子の上
部に第1のBCB(ベンソシクロブテン)を積層し、前
記第1のBCBの上面に接地面として金属を積層し、第
2、第3のBCBを積層し、第2、第3のBCB上に金
属配線を有し、前記第1、第2、第3のBCB層間の金
属配線をヴィアホールで接続し、前記第3のBCB上に
金属電極を設け、前記金属電極上にフリップチップ実装
により能動素子を実装した構造を有する。
M型の容量と、スパイラルインダクタと、薄膜抵抗と、
これらを接続する金属配線とを有し、これらの素子の上
部に第1のBCB(ベンソシクロブテン)を積層し、前
記第1のBCBの上面に接地面として金属を積層し、第
2、第3のBCBを積層し、第2、第3のBCB上に金
属配線を有し、前記第1、第2、第3のBCB層間の金
属配線をヴィアホールで接続し、前記第3のBCB上に
金属電極を設け、前記金属電極上にフリップチップ実装
により能動素子を実装した構造を有する。
【0007】これにより、接続による特性劣化がなく、
安価で高機能な高周波集積回路が得られる。
安価で高機能な高周波集積回路が得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、シリコン基板と、前記シリコン基板表面に形成され
たバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタ
と、前記シリコン基板上に形成された、MIM型の容量
と、スパイラルインダクタと、薄膜抵抗と、これらを接
続する金属配線とを有し、これらの素子の上部に第1の
BCB(ベンソシクロブテン)を積層し、前記第1のB
CBの上面に接地面として金属を積層し、第2、第3の
BCBを積層し、第2、第3のBCB上に金属配線を有
し、前記第1、第2、第3のBCB層間の金属配線をヴ
ィアホールで接続し、前記第3のBCB上に金属電極を
設け、前記金属電極上にフリップチップ実装により能動
素子を実装したことを特徴とする高周波集積回路であ
り、受動素子を比較的安価な基板上に形成し、能動素子
をフリップチップで実装することにより特性劣化するこ
となく、高機能な高周波集積回路を安価に実現でき、か
つモジュールの面積を増やさず、電源回路などの低周波
回路を内蔵することができるという作用を有する。
は、シリコン基板と、前記シリコン基板表面に形成され
たバイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタ
と、前記シリコン基板上に形成された、MIM型の容量
と、スパイラルインダクタと、薄膜抵抗と、これらを接
続する金属配線とを有し、これらの素子の上部に第1の
BCB(ベンソシクロブテン)を積層し、前記第1のB
CBの上面に接地面として金属を積層し、第2、第3の
BCBを積層し、第2、第3のBCB上に金属配線を有
し、前記第1、第2、第3のBCB層間の金属配線をヴ
ィアホールで接続し、前記第3のBCB上に金属電極を
設け、前記金属電極上にフリップチップ実装により能動
素子を実装したことを特徴とする高周波集積回路であ
り、受動素子を比較的安価な基板上に形成し、能動素子
をフリップチップで実装することにより特性劣化するこ
となく、高機能な高周波集積回路を安価に実現でき、か
つモジュールの面積を増やさず、電源回路などの低周波
回路を内蔵することができるという作用を有する。
【0009】請求項2に記載の発明は、ガリウム砒素基
板と、前記ガリウム砒素基板表面に形成されたバイポー
ラトランジスタまたは電界効果トランジスタと、前記ガ
リウム砒素基板上に形成された、MIM型の容量と、ス
パイラルインダクタと、薄膜抵抗と、これらを接続する
金属配線とを有し、これらの素子の上部に第1のBCB
(ベンソシクロブテン)を積層し、前記第1のBCBの
上面に接地面として金属を積層し、第2、第3のBCB
を積層し、第2、第3のBCB上に金属配線を有し、前
記第1、第2、第3のBCB層間の金属配線をヴィアホ
ールで接続し、前記第3のBCB上に金属電極を設け、
前記金属電極上にフリップチップ実装により能動素子を
実装したことを特徴とする高周波集積回路であり、受動
素子を比較的安価な基板上に形成し、能動素子をフリッ
プチップで実装することにより特性劣化することなく、
高機能な高周波集積回路を安価に実現でき、かつモジュ
ールの面積を増やさず、電源回路などの低周波回路を内
蔵することができるという作用を有する。
板と、前記ガリウム砒素基板表面に形成されたバイポー
ラトランジスタまたは電界効果トランジスタと、前記ガ
リウム砒素基板上に形成された、MIM型の容量と、ス
パイラルインダクタと、薄膜抵抗と、これらを接続する
金属配線とを有し、これらの素子の上部に第1のBCB
(ベンソシクロブテン)を積層し、前記第1のBCBの
上面に接地面として金属を積層し、第2、第3のBCB
を積層し、第2、第3のBCB上に金属配線を有し、前
記第1、第2、第3のBCB層間の金属配線をヴィアホ
ールで接続し、前記第3のBCB上に金属電極を設け、
前記金属電極上にフリップチップ実装により能動素子を
実装したことを特徴とする高周波集積回路であり、受動
素子を比較的安価な基板上に形成し、能動素子をフリッ
プチップで実装することにより特性劣化することなく、
高機能な高周波集積回路を安価に実現でき、かつモジュ
ールの面積を増やさず、電源回路などの低周波回路を内
蔵することができるという作用を有する。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図6を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の高周波集積回路にお
ける第1の実施の形態を示したものである。図1におい
て101はシリコン基板、102は窒化珪素を誘電体と
するMIM型容量、103はスパイラルインダクタ、1
04は薄膜抵抗、105は第1のBCB膜、106は第
1のBCB膜上に形成した接地導体層、107、108
は第2、第3のBCB膜、109は分布定数回路を形成
するための金属配線、110はBCB層間を貫くヴィア
ホール、111は能動素子を形成した半導体チップ、1
12はフリップチップ実装の接続部となる金バンプ、1
13は封止樹脂である。
から図6を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の高周波集積回路にお
ける第1の実施の形態を示したものである。図1におい
て101はシリコン基板、102は窒化珪素を誘電体と
するMIM型容量、103はスパイラルインダクタ、1
04は薄膜抵抗、105は第1のBCB膜、106は第
1のBCB膜上に形成した接地導体層、107、108
は第2、第3のBCB膜、109は分布定数回路を形成
するための金属配線、110はBCB層間を貫くヴィア
ホール、111は能動素子を形成した半導体チップ、1
12はフリップチップ実装の接続部となる金バンプ、1
13は封止樹脂である。
【0024】このような構造とすることで、バイアス回
路などで必要となる容量102、インダクタ103、抵
抗104などの集中定数素子と高周波における整合回路
などで必要となる分布定数回路109を多層に配置する
ことにより、受動回路部分を小型化することができる。
そして、両者の層間には接地導体層106を設けている
ために、アイソレーションが確保できる。
路などで必要となる容量102、インダクタ103、抵
抗104などの集中定数素子と高周波における整合回路
などで必要となる分布定数回路109を多層に配置する
ことにより、受動回路部分を小型化することができる。
そして、両者の層間には接地導体層106を設けている
ために、アイソレーションが確保できる。
【0025】また、能動素子111を別の基板上に形成
するため、低コスト化が実現できる。
するため、低コスト化が実現できる。
【0026】更に、能動素子を微小な金バンプ112を
用いてフリップチップ実装により実装するため、高周波
における接続部の損失を低減することができる。
用いてフリップチップ実装により実装するため、高周波
における接続部の損失を低減することができる。
【0027】なお、シリコン基板の代わりにガリウム砒
素基板、セラミック基板、ガラス基板などを用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。
素基板、セラミック基板、ガラス基板などを用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。
【0028】また、BCBの代わりにポリィミドなどの
有機系の材料を使用しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
有機系の材料を使用しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
【0029】また、フリップチップする能動素子111
としては、HEMT、HBT、MESFET、バイポー
ラトランジスタ、MOSFET、ダイオードなどの単体
トランジスタのチップでも、これらの素子が複数集積化
されたチップでもよいが、複数集積化されたチップを用
いることにより、より小型化を実現することができる。
としては、HEMT、HBT、MESFET、バイポー
ラトランジスタ、MOSFET、ダイオードなどの単体
トランジスタのチップでも、これらの素子が複数集積化
されたチップでもよいが、複数集積化されたチップを用
いることにより、より小型化を実現することができる。
【0030】(実施の形態2)図2は、高周波集積回路
における第2の実施の形態を示し、図2において第1の
実施の形態と異なるのは、シリコン基板の代わりに窒化
アルミ基板201を用い、窒化アルミ基板201にヴィ
アホール114を設け、窒化アルミ基板201を放熱板
116上に実装した点である。
における第2の実施の形態を示し、図2において第1の
実施の形態と異なるのは、シリコン基板の代わりに窒化
アルミ基板201を用い、窒化アルミ基板201にヴィ
アホール114を設け、窒化アルミ基板201を放熱板
116上に実装した点である。
【0031】このように、放熱性に優れた窒化アルミ基
板を用いるとともに、裏面に熱を放熱するために、高出
力アンプなどの放熱性に優れた高周波集積回路が実現で
きる。
板を用いるとともに、裏面に熱を放熱するために、高出
力アンプなどの放熱性に優れた高周波集積回路が実現で
きる。
【0032】(実施の形態3)図3は、高周波集積回路
における第3の実施の形態を示し、図3において第1の
実施の形態と異なるのは、集中定数素子102、10
3、104をシリコン基板の裏面に形成し、ヴィアホー
ル116を介して表面の回路と接続した点である。
における第3の実施の形態を示し、図3において第1の
実施の形態と異なるのは、集中定数素子102、10
3、104をシリコン基板の裏面に形成し、ヴィアホー
ル116を介して表面の回路と接続した点である。
【0033】このように、裏面に形成することで、表面
の接地導体層106との距離をとることができるため、
接地面に対する寄生容量を低減することができ、集中定
数素子の自己共振周波数を高くすることができる。
の接地導体層106との距離をとることができるため、
接地面に対する寄生容量を低減することができ、集中定
数素子の自己共振周波数を高くすることができる。
【0034】(実施の形態4)図4は、高周波集積回路
における第4の実施の形態を示し、図4において第1の
実施の形態と異なる点は、シリコン基板101の代わり
としてセラミック多層基板301を用いて、その内層に
スパイラルインダクタ203や薄膜抵抗204を形成し
た点である。
における第4の実施の形態を示し、図4において第1の
実施の形態と異なる点は、シリコン基板101の代わり
としてセラミック多層基板301を用いて、その内層に
スパイラルインダクタ203や薄膜抵抗204を形成し
た点である。
【0035】このようにすることで、さらに小型化を図
ることができる。 (実施の形態5)図5は高周波集積回路における第5の
実施の形態を示し、図6は回路例を示したものである。
図5において第1の実施例の形態と異なる点は、シリコ
ン基板101上に低周波信号の処理を行う半導体回路を
形成し、その上に第1、第2、第3のBCB膜105、
107、108を積層し、BCB膜上に、高周波信号の
処理を行う高周波集積回路を形成した点である。
ることができる。 (実施の形態5)図5は高周波集積回路における第5の
実施の形態を示し、図6は回路例を示したものである。
図5において第1の実施例の形態と異なる点は、シリコ
ン基板101上に低周波信号の処理を行う半導体回路を
形成し、その上に第1、第2、第3のBCB膜105、
107、108を積層し、BCB膜上に、高周波信号の
処理を行う高周波集積回路を形成した点である。
【0036】本実施の形態においては、受動素子だけで
なく、トランジスタ302を半導体プロセスにより、シ
リコン基板101上に形成し、高周波増幅器の電源回路
や、バイアス回路などの低周波回路303をシリコン基
板上に形成し、高周波増幅器の1/4波長型高周波阻止
回路305や、入出力整合回路306などの高周波回路
303をBCBの膜上に分布定数回路を用いて形成し、
能動素子111としてHBTを用いている。
なく、トランジスタ302を半導体プロセスにより、シ
リコン基板101上に形成し、高周波増幅器の電源回路
や、バイアス回路などの低周波回路303をシリコン基
板上に形成し、高周波増幅器の1/4波長型高周波阻止
回路305や、入出力整合回路306などの高周波回路
303をBCBの膜上に分布定数回路を用いて形成し、
能動素子111としてHBTを用いている。
【0037】このように、接地導体106を境として、
これより上層に高周波回路304、接地導体106より
下部に低周波回路303を設けることで、両者のアイソ
レーションを確保しながら、高密度に回路を形成するこ
とができ、小型化を実現することができる。
これより上層に高周波回路304、接地導体106より
下部に低周波回路303を設けることで、両者のアイソ
レーションを確保しながら、高密度に回路を形成するこ
とができ、小型化を実現することができる。
【0038】また本実施の形態においては、低周波信号
処理回路として、電源回路を例としたが、A/Dコンバ
ータ、ディジタルフィルタ、検波回路などのディジタル
信号処理回路を設けてもよいことは言うまでもない。
処理回路として、電源回路を例としたが、A/Dコンバ
ータ、ディジタルフィルタ、検波回路などのディジタル
信号処理回路を設けてもよいことは言うまでもない。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シリコン
基板上とシリコン基板上に積層したBCB上に、高密度
に受動回路を形成し、その上に能動素子をフリップチッ
プ実装する構造とすることにより、接続による特性劣化
がなく、高集積度の集積回路を安価に実現できるという
効果が得られる。
基板上とシリコン基板上に積層したBCB上に、高密度
に受動回路を形成し、その上に能動素子をフリップチッ
プ実装する構造とすることにより、接続による特性劣化
がなく、高集積度の集積回路を安価に実現できるという
効果が得られる。
【図1】本発明の一実施の形態による高周波集積回路の
構造断面図
構造断面図
【図2】本発明の一実施の形態による高周波集積回路の
構造断面図
構造断面図
【図3】本発明の一実施の形態による高周波集積回路の
構造断面図
構造断面図
【図4】本発明の一実施の形態による高周波集積回路の
構造断面図
構造断面図
【図5】本発明の一実施の形態による高周波集積回路の
構造断面図
構造断面図
【図6】本発明の一実施の形態による高周波集積回路の
回路例を示す図
回路例を示す図
【図7】従来の高周波集積回路の構造断面図
101 シリコン基板 102 MIM型容量 103、203 スパイラルインダクタ 104、204 薄膜抵抗 105 第1のBCB膜 106、115 接地導体 107 第2のBCB膜 108 第3のBCB膜 109 金属配線 110 ヴィアホール 111 能動素子 112 金バンプ 113 封止樹脂 114 ヴィアホール 116 放熱板 201 窒化アルミ基板 301 セラミック基板 302 トランジスタ 303 低周波回路 304 高周波回路 305 1/4波長型高周波阻止回路 306 整合回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−36857(JP,A) 特開 平4−309250(JP,A) 特開 平9−93077(JP,A) 特開 平6−5731(JP,A) 特開 平9−275164(JP,A) 特開 昭60−53035(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/12 301 H01P 1/203 H03F 3/60
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン基板と、前記シリコン基板表面
に形成されたバイポーラトランジスタまたは電界効果ト
ランジスタと、前記シリコン基板上に形成された、MI
M型の容量と、スパイラルインダクタと、薄膜抵抗と、
これらを接続する金属配線とを有し、これらの素子の上
部に第1のBCB(ベンソシクロブテン)を積層し、前
記第1のBCBの上面に接地面として金属を積層し、第
2、第3のBCBを積層し、第2、第3のBCB上に金
属配線を有し、前記第1、第2、第3のBCB層間の金
属配線をヴィアホールで接続し、前記第3のBCB上に
金属電極を設け、前記金属電極上にフリップチップ実装
により能動素子を実装したことを特徴とする高周波集積
回路。 - 【請求項2】 ガリウム砒素基板と、前記ガリウム砒素
基板表面に形成されたバイポーラトランジスタまたは電
界効果トランジスタと、前記ガリウム砒素基板上に形成
された、MIM型の容量と、スパイラルインダクタと、
薄膜抵抗と、これらを接続する金属配線とを有し、これ
らの素子の上部に第1のBCB(ベンソシクロブテン)
を積層し、前記第1のBCBの上面に接地面として金属
を積層し、第2、第3のBCBを積層し、第2、第3の
BCB上に金属配線を有し、前記第1、第2、第3のB
CB層間の金属配線をヴィアホールで接続し、前記第3
のBCB上に金属電極を設け、前記金属電極上にフリッ
プチップ実装により能動素子を実装したことを特徴とす
る高周波集積回路。
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