JP4646969B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、準ミリ波帯域からミリ波帯域までの高周波用半導体装置に関し、特に、寄生効果を低減する半導体装置に関する。   The present invention relates to a high-frequency semiconductor device from a quasi-millimeter wave band to a millimeter wave band, and more particularly to a semiconductor device that reduces parasitic effects.

近年、情報通信分野における技術の進展は著しく、通信機器が扱う周波数帯域もマイクロ波帯域からミリ波帯域へとより高い周波数帯域への展開が図られている。これに伴い、通信機器に用いられるトランジスタ素子の高速化も著しく、最近では、III−V族等の化合物半導体を用いたヘテロ接合トランジスタ素子等において100GHzを越えるカットオフ周波数を持つデバイスが実現されている。ところが、このようなマイクロ波帯域からミリ波帯域までの高周波帯域を扱う通信機器においては、トランジスタの素子特性と同様に回路を構成する半導体チップの実装方法が問題となる。例えば、実装工程を経た後に新たな寄生容量や寄生インダクタンス(=寄生リアクタンス)が回路中に生じることが多く、この寄生リアクタンスが通信機器に与える影響は、その通信機器が扱う周波数に比例して大きくなるため、該周波数が上昇するほど寄生リアクタンス成分を抑える必要がある。また、前述のマイクロ波帯域からミリ波帯域までの周波数帯域を扱う通信機器においては、回路を構成する素子同士又は回路同士を接続する接続部品等の寸法が信号の波長と近づくため、回路設計を行なう際には接続部品の寸法を十分に考慮する必要がある。   In recent years, technological progress in the information communication field has been remarkable, and the frequency band handled by communication equipment has been developed from a microwave band to a millimeter wave band to a higher frequency band. Along with this, the speed of transistor elements used in communication equipment has been remarkably increased. Recently, devices having a cutoff frequency exceeding 100 GHz have been realized in heterojunction transistor elements using compound semiconductors such as III-V groups. Yes. However, in a communication device that handles such a high frequency band from the microwave band to the millimeter wave band, the mounting method of the semiconductor chip constituting the circuit becomes a problem as well as the element characteristics of the transistor. For example, new parasitic capacitance and parasitic inductance (= parasitic reactance) often occur in a circuit after the mounting process, and the influence of this parasitic reactance on a communication device is proportional to the frequency handled by the communication device. Therefore, it is necessary to suppress the parasitic reactance component as the frequency increases. In addition, in communication equipment that handles the frequency band from the microwave band to the millimeter wave band described above, the dimensions of the connection parts that connect the elements constituting the circuit or between the circuits are close to the wavelength of the signal. When doing so, it is necessary to fully consider the dimensions of the connecting parts.

このような問題を解決する技術に、第1の従来例として、トランジスタ素子と受動回路とを半導体基板上に半導体プロセスを用いて作製するMMIC(=Monolithic Microwave IC)がある。このMMICは、1つの半導体チップにトランジスタと周辺回路とが一体化されてなり、一体化されることにより接続部品の数が減るため寄生リアクタンス成分が減少する。また、微細加工に優れた半導体プロセスを用いているため高精度な加工を実現できると共に、半導体プロセスの量産効果によって製造コストの低減も期待できる。   As a first conventional example for solving such a problem, there is an MMIC (= Monolithic Microwave IC) in which a transistor element and a passive circuit are manufactured on a semiconductor substrate using a semiconductor process. In this MMIC, a transistor and a peripheral circuit are integrated in one semiconductor chip, and the number of connecting parts is reduced by the integration, so that a parasitic reactance component is reduced. In addition, since a semiconductor process excellent in microfabrication is used, high-precision machining can be realized, and a reduction in manufacturing cost can be expected due to the mass production effect of the semiconductor process.

また、第2の従来例として、さらなる低コスト及び高性能で且つ応用範囲の広い準ミリ波帯域からミリ波帯域までの半導体集積回路を実現する、非特許文献1等に開示されたMFIC(Millimeter−wave Flip−chip IC)がある。このMFICは、マイクロバンプボンディング法(以下、MBB法と称す。)と呼ばれるフリップチップ実装法を用いて寄生効果を抑制するICモジュール技術であって、半導体プロセスの精密性及び量産性を生かしながら設計自由度をも確保し、高性能なミリ波帯域の半導体ICを低コストで実現できるのが特徴である。   As a second conventional example, an MFIC (Millimeter) disclosed in Non-Patent Document 1 or the like that realizes a semiconductor integrated circuit from a quasi-millimeter wave band to a millimeter-wave band with further low cost and high performance and wide application range. -Wave Flip-chip IC). This MFIC is an IC module technology that suppresses parasitic effects by using a flip-chip mounting method called micro bump bonding method (hereinafter referred to as MBB method), and is designed while taking advantage of precision and mass productivity of semiconductor processes. The feature is that a high-performance millimeter-wave band semiconductor IC can be realized at low cost while also ensuring flexibility.

以下、第2の従来例に係るMFICについて図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the MFIC according to the second conventional example will be described with reference to the drawings.

図10は従来のMFICの断面構成を示している。図10に示すように、Si等からなる基板101の主面上には、AuからなるGNDプレーン102とSiO からなる誘電体膜103と導体膜からなる配線パターン104とが順次形成され、該配線パターン104,誘電体膜103及びGNDプレーン102によりマイクロストリップ線路が構成されている。基板101の上における配線パターン104の上には、素子形成面に化合物半導体等からなり高周波トランジスタを有する半導体チップ105が該素子形成面を配線パターン104と対向させて光硬化性絶縁樹脂106を用いて固着されている。半導体チップ105の素子形成面には電極パッド107が選択的に形成され、配線パターン104にはボンディングパッド104aが選択的に形成され、互いにマイクロバンプ108を介在させて電気的に接続されている。 FIG. 10 shows a cross-sectional configuration of a conventional MFIC. As shown in FIG. 10, a GND plane 102 made of Au, a dielectric film 103 made of SiO 2, and a wiring pattern 104 made of a conductor film are sequentially formed on the main surface of a substrate 101 made of Si or the like. The wiring pattern 104, the dielectric film 103, and the GND plane 102 constitute a microstrip line. On the wiring pattern 104 on the substrate 101, a semiconductor chip 105 made of a compound semiconductor or the like and having a high-frequency transistor on the element formation surface uses a photocurable insulating resin 106 with the element formation surface facing the wiring pattern 104. It is fixed. Electrode pads 107 are selectively formed on the element forming surface of the semiconductor chip 105, and bonding pads 104a are selectively formed on the wiring pattern 104, and are electrically connected to each other with micro bumps 108 interposed therebetween.

このように、第2の従来例に係るMFICは、バンプ108の厚みを数μmと小さくできるので、バンプ108の寄生インダクタ成分を無視することができる。また、配線パターン104を半導体プロセスを用いて作製できるため、アルミナ基板等の上に印刷技術を用いて配線を行なう通常のハイブリッドICと比べてはるかに高精度のパターニングを実現できる。さらに、同様な半導体プロセスを用いる第1の従来例に係るMMICに比べても、このMFICは受動回路を化合物半導体基板上ではなくSi等からなる安価な基板101上に形成できるので大幅な低コスト化が可能になる。
電子情報通信学会1994年秋季大会講演論文集第39項 電子情報通信学会1997年総合大会講演論文集 エレクトロニクス1分冊 第68ページ(講演番号C−2−13)
As described above, the MFIC according to the second conventional example can reduce the thickness of the bump 108 to several μm, so that the parasitic inductor component of the bump 108 can be ignored. In addition, since the wiring pattern 104 can be manufactured by using a semiconductor process, patterning with much higher accuracy can be realized as compared with a normal hybrid IC that performs wiring by using a printing technique on an alumina substrate or the like. Furthermore, compared to the MMIC according to the first conventional example using the same semiconductor process, this MFIC can form a passive circuit on an inexpensive substrate 101 made of Si or the like instead of on a compound semiconductor substrate, so that the cost is significantly reduced. Can be realized.
39th Proceedings of the 1994 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Proceedings of the 1997 IEICE General Conference Electronics 1st volume, page 68 (lecture number C-2-13)

しかしながら、前記第1の従来例に係るMMICは、現状では通信機器のすべての回路を1チップの半導体ICに集積化することは極めて困難であり、実際には、通信機器のすべての回路を幾つかのMMICに分割し、分割したMMICごとにそれぞれ異なる機能を持たせておき、各MMICを組み合わせて所定の回路を構成する必要がある。   However, in the MMIC according to the first conventional example, it is extremely difficult to integrate all the circuits of the communication device into a single-chip semiconductor IC at present. It is necessary to divide the MMIC into different MMICs, and to provide a different function for each divided MMIC, and to configure a predetermined circuit by combining the MMICs.

そこで、MMICの実装方法としてフリップチップ実装が試みられているが、MMICのフリップチップ実装には、例えば、非特許文献2に述べられているような問題が存在する。この問題を図面に基づいて説明する。   Thus, flip chip mounting has been attempted as an MMIC mounting method. However, there is a problem described in Non-Patent Document 2, for example, in MMIC flip chip mounting. This problem will be described with reference to the drawings.

図11は従来のMMICがフリップチップ実装されてなる半導体装置の断面構成を示している。図11に示すように、絶縁性基板111の主面には第1の配線パターン112が形成され、主面と反対側の面には第1のGNDプレーン113が形成され、第1の配線パターン112と第1のGNDプレーン113とにより第1のマイクロストリップ線路が構成され、第1の配線パターン112は絶縁性基板111に適当に設けられた第1のビアホール114を通して接地されている。   FIG. 11 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device in which a conventional MMIC is flip-chip mounted. As shown in FIG. 11, the first wiring pattern 112 is formed on the main surface of the insulating substrate 111, the first GND plane 113 is formed on the surface opposite to the main surface, and the first wiring pattern is formed. 112 and the first GND plane 113 constitute a first microstrip line, and the first wiring pattern 112 is grounded through a first via hole 114 appropriately provided in the insulating substrate 111.

絶縁性基板111の主面には、素子形成面を該主面と対向させたMMICチップ115がバンプ116を介在させて実装されている。MMICチップ115の素子形成面には高周波トランジスタ(図示せず)及び第2の配線パターン117が形成され、素子形成面と反対側の面には第2の配線パターン117と第2のマイクロストリップ線路を構成する第2のGNDプレーン118が形成され、第2の配線パターン117は基板に適当に設けられた第2のビアホール119を通して接地されている。   On the main surface of the insulating substrate 111, an MMIC chip 115 having an element formation surface facing the main surface is mounted with bumps 116 interposed therebetween. A high frequency transistor (not shown) and a second wiring pattern 117 are formed on the element formation surface of the MMIC chip 115, and the second wiring pattern 117 and the second microstrip line are formed on the surface opposite to the element formation surface. A second GND plane 118 is formed, and the second wiring pattern 117 is grounded through a second via hole 119 appropriately provided on the substrate.

このように、従来のMMIC115を用いたフリップチップ実装は、絶縁性基板111及びMMICチップ115のそれぞれがGNDプレーン113,118を有しており、これらが空間的に分離しているため、接地電位が安定せず、共振や不要発振といった予期せぬトラブルを生じる危険性がある。また、図11に示すように、第1のGNDプレーン113,第1のビアホール114,第1の配線112,バンプ116,第2のビアホール119及び第2のGNDプレーン118からなる擬似的な閉空間が構成され、この閉空間はマイクロストリップ線路中を伝搬する信号によって容易に励起されて空洞共振を起こす。その結果、絶縁性基板111及びMMICチップ115の材料や寸法によって空洞共振の共振周波数が使用周波数に近づくような場合には回路動作に予期せぬ大きな影響を与えてしまうという問題を有している。   As described above, in the flip chip mounting using the conventional MMIC 115, the insulating substrate 111 and the MMIC chip 115 each have the GND planes 113 and 118, and these are spatially separated. May not be stable and may cause unexpected troubles such as resonance and unnecessary oscillation. Further, as shown in FIG. 11, a pseudo closed space including the first GND plane 113, the first via hole 114, the first wiring 112, the bump 116, the second via hole 119, and the second GND plane 118. The closed space is easily excited by a signal propagating through the microstrip line, and causes cavity resonance. As a result, when the resonant frequency of the cavity resonance approaches the operating frequency depending on the materials and dimensions of the insulating substrate 111 and the MMIC chip 115, there is a problem that the circuit operation is unexpectedly influenced greatly. .

一方、図10に示すMFICにおいても、現状では、基板101上に通信機器のすべての回路を集積化することは不可能であり、前述のMMICと同様に、機能ごとに1つのMFICに集積化し、互いに機能が異なるこれらのMFIC同士を接続することにより回路全体の機能を実現するという方法が現実的である。従って、MMICと同様に、MFICチップ同士又はMFICチップと他の基板との接続をどのように行なうかは未解決のままである。しかも、図10に示すように、MMICチップと異なり、MFICチップの場合は既に半導体チップ105が基板101上に設けられているため、MMICの技術の延長のみでは実装できないという問題を有している。   On the other hand, in the MFIC shown in FIG. 10 as well, at present, it is impossible to integrate all the circuits of the communication device on the substrate 101. Like the MMIC described above, the MFIC is integrated into one MFIC for each function. A method of realizing the function of the entire circuit by connecting these MFICs having different functions to each other is realistic. Accordingly, as with the MMIC, how to connect the MFIC chips to each other or between the MFIC chip and another substrate remains unsolved. Moreover, as shown in FIG. 10, unlike the MMIC chip, in the case of the MFIC chip, since the semiconductor chip 105 is already provided on the substrate 101, there is a problem that it cannot be mounted only by extending the technology of the MMIC. .

本発明は、前記従来の問題に鑑み、フリップチップ実装を行なっても共振や不要発振を起こしにくく且つ寄生効果が小さいMMICを実現できるようにすることを第1の目的とし、MFIC又はMMICを組み合わせて用いる高周波回路用の半導体装置において、フリップチップ実装を可能にすることを第2の目的とし、さらに、フリップチップ実装に代わる実装方法を実現することを第3の目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the first object of the present invention is to realize an MMIC that is less likely to cause resonance and unnecessary oscillation even when flip-chip mounting is performed and that has a small parasitic effect. The second object of the present invention is to enable flip chip mounting in a semiconductor device for a high-frequency circuit to be used, and a third object is to realize a mounting method instead of flip chip mounting.

本発明に係る第1の半導体装置は、前記第1の目的を達成するMMICであって、主面に、導体膜からなる接地パターン、誘電体膜、及び導体膜からなる第1の配線パターンが順次形成された基板と、素子形成面に、高周波トランジスタ、及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第2の配線パターンを有する半導体チップとを備え、半導体チップの素子形成面が基板の主面と対向した状態で、第2の配線パターンと第1の配線パターンとが互いに接続されていると共に、第2の配線パターン、誘電体膜及び接地パターンにより半導体チップのマイクロストリップ線路が構成されている。   A first semiconductor device according to the present invention is an MMIC that achieves the first object, wherein a ground pattern made of a conductor film, a dielectric film, and a first wiring pattern made of a conductor film are formed on a main surface. A substrate formed sequentially, and a semiconductor chip having a second wiring pattern made of a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor on an element formation surface, the element formation surface of the semiconductor chip being a main substrate The second wiring pattern and the first wiring pattern are connected to each other in a state of facing the surface, and the microstrip line of the semiconductor chip is configured by the second wiring pattern, the dielectric film, and the ground pattern. Yes.

第1の半導体装置によると、基板上の半導体チップの素子形成面が基板の主面と対向した状態で初めて、該半導体チップの第2の配線パターンと基板上に設けられた誘電体膜と接地パターンとからなる半導体チップのマイクロストリップ線路を構成するため、半導体チップの素子形成面と反対側の面には接地パターンを設ける必要がない。従って、半導体チップの素子形成面と反対側の面に接地パターンを設けなくても半導体チップにマイクロストリップ線路が形成されるため、該マイクロストリップ線路が擬似的な閉空間を構成することがない。   According to the first semiconductor device, the second wiring pattern of the semiconductor chip, the dielectric film provided on the substrate, and the ground are only in a state where the element formation surface of the semiconductor chip on the substrate faces the main surface of the substrate. Since the microstrip line of the semiconductor chip comprising the pattern is configured, it is not necessary to provide a ground pattern on the surface opposite to the element formation surface of the semiconductor chip. Therefore, since the microstrip line is formed on the semiconductor chip without providing a ground pattern on the surface opposite to the element formation surface of the semiconductor chip, the microstrip line does not form a pseudo closed space.

本発明に係る第2の半導体装置は、前記第1の目的を達成するMMICであって、主面に導体膜からなる第1の配線パターンを有すると共に主面と反対側の面に接地パターンを有する誘電体からなる基板と、素子形成面に、高周波トランジスタ及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第2の配線パターンを有する半導体チップとを備え、半導体チップの素子形成面が基板の主面と対向した状態で、第2の配線パターンと第1の配線パターンとが互いに接続されていると共に、第2の配線パターン、誘電体膜及び接地パターンにより半導体チップのマイクロストリップ線路が構成されている。   A second semiconductor device according to the present invention is an MMIC that achieves the first object, having a first wiring pattern made of a conductor film on a main surface and a ground pattern on a surface opposite to the main surface. And a semiconductor chip having a second wiring pattern made of a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor on the element formation surface, wherein the element formation surface of the semiconductor chip is the main surface of the substrate. The second wiring pattern and the first wiring pattern are connected to each other in a state of facing the surface, and the microstrip line of the semiconductor chip is configured by the second wiring pattern, the dielectric film, and the ground pattern. Yes.

第2の半導体装置によると、基板上の半導体チップの素子形成面が基板の主面と対向した状態で初めて、該半導体チップの第2の配線パターンと基板と接地パターンとからなる半導体チップのマイクロストリップ線路が構成されるため、半導体チップの素子形成面と反対側の面には接地パターンを設ける必要がない。従って、半導体チップの主面と反対側の面に接地パターンを設けなくても半導体チップにマイクロストリップ線路が形成されるため、該マイクロストリップ線路が擬似的な閉空間を構成することがない。   According to the second semiconductor device, only when the element formation surface of the semiconductor chip on the substrate is opposed to the main surface of the substrate, the microchip of the semiconductor chip including the second wiring pattern of the semiconductor chip, the substrate, and the ground pattern is provided. Since the strip line is formed, it is not necessary to provide a ground pattern on the surface of the semiconductor chip opposite to the element formation surface. Accordingly, since the microstrip line is formed on the semiconductor chip without providing a ground pattern on the surface opposite to the main surface of the semiconductor chip, the microstrip line does not form a pseudo closed space.

本発明に係る第3の半導体装置は、前記第1の目的を達成するMMICであって、主面に、導体膜からなる第1の接地パターン、誘電体膜、及び導体膜からなる第1の配線パターンが順次形成された基板と、素子形成面に高周波トランジスタ及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第2の配線パターンを有すると共に、素子形成面の反対側の面に導体膜からなる第2の接地パターンを有する半導体チップとを備え、半導体チップの素子形成面が基板の主面と対向した状態で、第2の配線パターンと第1の配線パターンとが互いに接続されていると共に、第1の接地パターンは、該第1の配線パターンにおける半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有している。   A third semiconductor device according to the present invention is an MMIC that achieves the first object, and includes a first ground pattern comprising a conductor film, a dielectric film, and a conductor film on a main surface. It has a substrate on which wiring patterns are sequentially formed, a second wiring pattern comprising a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor on the element formation surface, and a conductor film on the surface opposite to the element formation surface. A semiconductor chip having a second ground pattern, and the second wiring pattern and the first wiring pattern are connected to each other with the element formation surface of the semiconductor chip facing the main surface of the substrate, The first ground pattern has an opening in a region facing the element formation surface of the semiconductor chip in the first wiring pattern.

第3の半導体装置によると、素子形成面が基板の主面と対向する半導体チップが、素子形成面と反対側の面に第2の接地パターンを有するとしても、基板上の第1の接地パターンが該第1の接地パターンにおける半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有しているため、該第1の接地パターンが半導体チップの第2の配線パターンと擬似的な閉空間を構成することがない。   According to the third semiconductor device, even if the semiconductor chip having the element formation surface facing the main surface of the substrate has the second ground pattern on the surface opposite to the element formation surface, the first ground pattern on the substrate is provided. Has an opening in a region facing the element formation surface of the semiconductor chip in the first ground pattern, so that the first ground pattern forms a pseudo closed space with the second wiring pattern of the semiconductor chip. There is no configuration.

第1又は第2の半導体装置において、誘電体膜がBCB又はポリイミドからなることが好ましい。   In the first or second semiconductor device, the dielectric film is preferably made of BCB or polyimide.

本発明に係る第4の半導体装置は、前記第1の目的を達成するMMICであって、主面に導体膜からなる第1の配線パターンを有すると共に主面と反対側の面に第1の接地パターンを有する誘電体からなる基板と、素子形成面に高周波トランジスタ及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第2の配線パターンを有すると共に、素子形成面の反対側の面に導体膜からなる第2の接地パターンを有する半導体チップとを備え、半導体チップの素子形成面が基板の主面と対向した状態で、第2の配線パターンと第1の配線パターンとが互いに接続されていると共に、第1の接地パターンは、該第1の配線パターンにおける半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有している。   A fourth semiconductor device according to the present invention is an MMIC that achieves the first object, having a first wiring pattern made of a conductor film on a main surface and a first surface on a surface opposite to the main surface. A substrate made of a dielectric having a ground pattern, a second wiring pattern made of a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor on the element formation surface, and a conductor film on the surface opposite to the element formation surface And the second wiring pattern and the first wiring pattern are connected to each other with the element forming surface of the semiconductor chip facing the main surface of the substrate. The first ground pattern has an opening in a region facing the element formation surface of the semiconductor chip in the first wiring pattern.

第4の半導体装置によると、素子形成面が基板の主面と対向する半導体チップが、素子形成面と反対側の面に第2の接地パターンを有するとしても、基板の主面と反対側の面に設けられた第1の接地パターンが該第1の接地パターンにおける半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有しているため、第1の接地パターンが半導体チップの第2の配線パターンと擬似的な閉空間を構成することがない。   According to the fourth semiconductor device, even if the semiconductor chip having the element formation surface facing the main surface of the substrate has the second ground pattern on the surface opposite to the element formation surface, Since the first ground pattern provided on the surface has an opening in a region facing the element formation surface of the semiconductor chip in the first ground pattern, the first ground pattern is the second ground pattern of the semiconductor chip. It does not constitute a pseudo closed space with the wiring pattern.

第1〜第4の半導体装置において、第1の配線パターンと第2の配線パターンとが、厚さが5μm以下のバンプを介して接続されていることが好ましい。   In the first to fourth semiconductor devices, it is preferable that the first wiring pattern and the second wiring pattern are connected via a bump having a thickness of 5 μm or less.

第1〜第4の半導体装置において、高周波トランジスタの動作周波数が10GHz以上であることが好ましい。   In the first to fourth semiconductor devices, the operating frequency of the high frequency transistor is preferably 10 GHz or more.

第1〜第4の半導体装置において、半導体チップが、少なくとも1つの高周波トランジスタと、少なくとも1つの受動素子とを有するMMICであることが好ましい。   In the first to fourth semiconductor devices, the semiconductor chip is preferably an MMIC having at least one high-frequency transistor and at least one passive element.

本発明に係る第5の半導体装置は、前記第2の目的を達成するMFICであって、主面に凹部又は孔部からなる空間部を有すると共に導体膜からなる第1の配線パターンを有する第1の基板と、主面が第1の基板の主面と対向し且つ第1の基板の空間部を跨ぐように設けられ、主面に接地パターン、誘電体膜、及び導体膜からなる第2の配線パターンが順次形成された第2の基板と、素子形成面が第2の基板の主面と対向するように設けられ、素子形成面に高周波トランジスタ及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第3の配線パターンを有する半導体チップとを備え、半導体チップは、第1の基板の空間部に位置するように設けられており、第1の配線パターンと第2の配線パターンとは互いに接続され、第2の配線パターンと第3の配線パターンとは互いに接続されている。   A fifth semiconductor device according to the present invention is an MFIC that achieves the second object, and includes a first wiring pattern that includes a space formed of a recess or a hole on the main surface and a conductive film. A second substrate comprising a ground pattern, a dielectric film, and a conductor film on the main surface, the main surface being provided so that the main surface faces the main surface of the first substrate and straddles a space portion of the first substrate; A second substrate on which the wiring patterns are sequentially formed, an element formation surface is provided to face the main surface of the second substrate, and the element formation surface includes a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor. A semiconductor chip having a third wiring pattern, and the semiconductor chip is provided so as to be positioned in a space portion of the first substrate, and the first wiring pattern and the second wiring pattern are connected to each other. Second wiring pattern When connected to each other and the third wiring pattern.

第5の半導体装置によると、主面が半導体チップの素子形成面と対向する第2の基板は、その主面が第1の基板に設けられた凹部又は孔部からなる空間部を跨ぐように対向し、且つ、第2の基板の主面に設けられた半導体チップが第1の基板の空間部に位置するように設けられているため、第2の基板を第1の基板に対してフリップチップ実装を行なう際に、第2の基板の主面に設けられた半導体チップが妨げとならない。   According to the fifth semiconductor device, the second substrate whose main surface is opposed to the element formation surface of the semiconductor chip is such that the main surface straddles a space formed by a recess or a hole provided in the first substrate. Oppositely, the semiconductor chip provided on the main surface of the second substrate is provided so as to be positioned in the space of the first substrate, so that the second substrate is flipped with respect to the first substrate. When chip mounting is performed, the semiconductor chip provided on the main surface of the second substrate is not hindered.

第5の半導体装置において、第1の配線パターンと第2の配線パターンとがバンプを介して接続されていることが好ましい。   In the fifth semiconductor device, it is preferable that the first wiring pattern and the second wiring pattern are connected via bumps.

第5の半導体装置において、第1の基板と第2の基板とが光硬化型樹脂材により互いに固着されていることが好ましい。   In the fifth semiconductor device, it is preferable that the first substrate and the second substrate are fixed to each other by a photocurable resin material.

第5の半導体装置において、第1の基板がポリイミドを主成分とするフィルムからなることが好ましい。   In the fifth semiconductor device, the first substrate is preferably made of a film containing polyimide as a main component.

第5の半導体装置において、第1の基板が、第1の配線パターンと電気的に接続された外部リードをさらに有していることが好ましい。   In the fifth semiconductor device, it is preferable that the first substrate further includes an external lead electrically connected to the first wiring pattern.

本発明に係る第6の半導体装置は、前記第3の目的を達成するMFICであって、第1の基板上に主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、該主面に、高周波トランジスタ又は高周波回路が形成された半導体チップ、及び該半導体チップと電気的に接続された第1の配線パターンをそれぞれ有する第2の基板と、第1の基板上に主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、該主面に第2の配線パターンを有する第3の基板と、第2の基板の主面上及び第3の基板の主面上に、互いに隣接する第2の基板の端部と第3の基板の端部とを跨ぐように設けられ、第1の配線パターンと第2の配線パターンとを電気的に接続する板状の接続手段とを備えている。   A sixth semiconductor device according to the present invention is an MFIC that achieves the third object, and is provided on a first substrate so that a main surface is located on a side opposite to the first substrate. A semiconductor chip on which a high-frequency transistor or a high-frequency circuit is formed, a second substrate having a first wiring pattern electrically connected to the semiconductor chip, and a main surface on the first substrate. A third substrate provided on the opposite side of the first substrate and having a second wiring pattern on the main surface; and on the main surface of the second substrate and the main surface of the third substrate; Plate-like connecting means provided so as to straddle the end portion of the second substrate and the end portion of the third substrate that are adjacent to each other, and electrically connect the first wiring pattern and the second wiring pattern; It has.

第6の半導体装置によると、第1の基板上にそれぞれの主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、主面に半導体チップ及び第1の配線パターンを有する第2の基板と主面に第2の配線パターンを有する第3の基板とが、板状の接続手段により電気的に接続されているため、第2の基板と第3の基板とをフリップフロップ実装を用いることなく組み合わせることができる。また、接続手段が板状を有するため、ボンディングワイヤやリボンよりも機械的強度が向上する。   According to the sixth semiconductor device, the second main surface is provided on the first substrate so that each main surface is located on the opposite side of the first substrate, and the main surface includes the semiconductor chip and the first wiring pattern. Since the substrate and the third substrate having the second wiring pattern on the main surface are electrically connected by the plate-like connecting means, the second substrate and the third substrate are flip-flop mounted. Can be combined without any problems. Further, since the connecting means has a plate shape, the mechanical strength is improved as compared with the bonding wire or ribbon.

第6の半導体装置において、接続手段が導電性のリードからなることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, the connecting means is preferably made of a conductive lead.

第6の半導体装置において、リードが、第1の配線パターンとの間及び第2の配線パターンとの間にそれぞれバンプを介して接続されていることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, it is preferable that the lead is connected to the first wiring pattern and the second wiring pattern via bumps.

第6の半導体装置において、リードが、第1の配線パターン及び第2の配線パターンとそれぞれ光硬化型樹脂材により固着されていることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, it is preferable that the lead is fixed to the first wiring pattern and the second wiring pattern by a photocurable resin material.

第6の半導体装置において、接続手段が接続用半導体チップと該接続用半導体チップに設けられた第3の配線パターンとからなることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, it is preferable that the connecting means includes a connecting semiconductor chip and a third wiring pattern provided on the connecting semiconductor chip.

第6の半導体装置において、接続用半導体チップが第3の配線パターンと接続された素子をさらに有していることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, it is preferable that the connecting semiconductor chip further includes an element connected to the third wiring pattern.

第6の半導体装置において、接続用半導体チップが第3の配線パターンと接続されたフィルタ回路をさらに有していることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, it is preferable that the connecting semiconductor chip further includes a filter circuit connected to the third wiring pattern.

第6の半導体装置において、接続手段が樹脂からなるフィルムと該フィルムに設けられた第3の配線パターンとからなることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, the connecting means preferably comprises a film made of a resin and a third wiring pattern provided on the film.

第6の半導体装置において、第3の配線パターンはコプレーナ線路であることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, the third wiring pattern is preferably a coplanar line.

第6の半導体装置において、第3の基板が主面上に高周波トランジスタ又は高周波回路をさらに有していることが好ましい。   In the sixth semiconductor device, it is preferable that the third substrate further includes a high-frequency transistor or a high-frequency circuit on the main surface.

本発明に係る第7の半導体装置は、前記第3の目的を達成するMMICであって、第1の基板上に主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、該主面に、高周波トランジスタ又は高周波回路、及び高周波トランジスタ又は高周波回路と電気的に接続された第1の配線パターンを有する第2の基板と、第1の基板上に主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、該主面に第2の配線パターンを有する第3の基板と、第2の基板の主面上及び第3の基板の主面上に、互いに隣接する第2の基板の端部と第3の基板の端部とを跨ぐように設けられ、第1の配線パターンと第2の配線パターンとを電気的に接続する板状の接続手段とを備えている。   A seventh semiconductor device according to the present invention is an MMIC that achieves the third object, and is provided on a first substrate so that a main surface is located on the side opposite to the first substrate. A high-frequency transistor or high-frequency circuit on the surface, a second substrate having a first wiring pattern electrically connected to the high-frequency transistor or high-frequency circuit, and a main surface opposite to the first substrate on the first substrate And a second substrate adjacent to each other on the main surface of the second substrate and on the main surface of the third substrate. And a plate-like connection means for electrically connecting the first wiring pattern and the second wiring pattern. The plate-shaped connection means is provided so as to straddle the end of the substrate and the end of the third substrate.

第7の半導体装置によると、第1の基板上にそれぞれの主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、主面に高周波トランジスタまたは高周波回路及び第1の配線パターンを有する第2の基板と主面に第2の配線パターンを有する第3の基板とが、板状の接続手段により電気的に接続されているため、第2の基板と第3の基板とをフリップフロップ実装を用いることなく組み合わせることができる。また、接続手段が板状を有するため、ボンディングワイヤやリボンよりも機械的強度が向上する。   According to the seventh semiconductor device, each main surface is provided on the first substrate so as to be opposite to the first substrate, and the main surface has the high-frequency transistor or the high-frequency circuit and the first wiring pattern. Since the second substrate and the third substrate having the second wiring pattern on the main surface are electrically connected by the plate-like connecting means, the second substrate and the third substrate are flip-flops. Can be combined without using an implementation. Further, since the connecting means has a plate shape, the mechanical strength is improved as compared with the bonding wire or ribbon.

本発明に係る第8の半導体装置は、前記第2又は第3の目的を達成するMFICであって、主面に第1の配線パターンを有する第1の基板と、素子形成面が第1の基板の主面と対向するように設けられ、素子形成面に第1の配線パターンと電気的に接続された高周波トランジスタ又は高周波回路を有する半導体チップと、第1の基板の主面に、一端が第1の配線パターンと電気的に接続され且つ他端が導波管の内部に位置するように設けられた導体部材とを備えている。   An eighth semiconductor device according to the present invention is an MFIC that achieves the second or third object, wherein the first substrate having the first wiring pattern on the main surface and the element formation surface are the first. A semiconductor chip having a high-frequency transistor or a high-frequency circuit that is provided so as to face the main surface of the substrate and is electrically connected to the first wiring pattern on the element formation surface, and one end on the main surface of the first substrate A conductor member that is electrically connected to the first wiring pattern and is provided so that the other end is positioned inside the waveguide.

第8の半導体装置によると、主面に、第1の配線パターン及び該第1の配線パターンと電気的に接続された半導体チップを有する第1の基板に、一端が第1の配線パターンと接続され、他端が導波管の内部に位置するように設けられた導体部材を備えれているため、半導体チップと導波管とが容易に且つ確実に接続されるので、さらに高い周波数帯域で動作させることが可能となる。   According to the eighth semiconductor device, one end is connected to the first wiring pattern on the first substrate having the first wiring pattern and the semiconductor chip electrically connected to the first wiring pattern on the main surface. Since the conductor member provided so that the other end is located inside the waveguide is provided, the semiconductor chip and the waveguide are easily and reliably connected, so that in a higher frequency band It becomes possible to operate.

本発明に係る第9の半導体装置は、前記第2又は第3の目的を達成するMMICであって、主面に、高周波トランジスタ又は高周波回路、及び高周波トランジスタ又は高周波回路と接続された第1の配線パターンを有する第1の基板と、第1の基板の主面に、一端が第1の配線パターンと電気的に接続され且つ他端が導波管の内部に位置するように設けられた導体部材とを備えている。   A ninth semiconductor device according to the present invention is an MMIC that achieves the second or third object, wherein the first surface is connected to a high-frequency transistor or a high-frequency circuit and a high-frequency transistor or a high-frequency circuit on a main surface. A first substrate having a wiring pattern, and a conductor provided on the main surface of the first substrate so that one end is electrically connected to the first wiring pattern and the other end is located inside the waveguide And a member.

第9の半導体装置によると、主面に形成された高周波トランジスタ又は高周波回路と該高周波トランジスタ又は高周波回路と接続された第1の配線パターンとを有する第1の基板に、一端が第1の配線パターンと接続され、他端が導波管の内部に位置するように設けられた導体部材を備えているため、半導体チップと導波管とが容易に且つ確実に接続されるので、さらに高い周波数帯域で動作させることが可能となる。   According to the ninth semiconductor device, one end of the high-frequency transistor or high-frequency circuit formed on the main surface and a first wiring pattern connected to the high-frequency transistor or high-frequency circuit is connected to the first wiring. Since the conductor member is provided so that the other end is located inside the waveguide and connected to the pattern, the semiconductor chip and the waveguide are easily and reliably connected, so that a higher frequency It is possible to operate in a band.

第8又は第9の半導体装置において、導体部材が板状又は針状であることが好ましい。   In the eighth or ninth semiconductor device, the conductor member is preferably plate-shaped or needle-shaped.

本発明の第1又は第2の半導体装置によると、基板上の半導体チップが、素子形成面と基板の主面とを対向させた状態で初めて、半導体チップの第2の配線パターンと基板上に設けられた誘電体膜と接地パターンとからなるマイクロストリップ線路が構成されるため、半導体チップの素子形成面と反対側の面には接地パターンを設ける必要がなくなる。その結果、半導体チップの素子形成面と反対側の面に接地パターンを設けなくてもマイクロストリップ線路が形成されるため、該マイクロストリップ線路が擬似的な閉空間を構成しなくなるので、共振や不要発振が生じなくなり、半導体チップに対して安定且つ高性能なフリップチップ実装を実現できる。   According to the first or second semiconductor device of the present invention, the semiconductor chip on the substrate is not on the second wiring pattern of the semiconductor chip and the substrate until the element formation surface and the main surface of the substrate are opposed to each other. Since the microstrip line composed of the provided dielectric film and the ground pattern is configured, it is not necessary to provide the ground pattern on the surface opposite to the element formation surface of the semiconductor chip. As a result, a microstrip line is formed without providing a grounding pattern on the surface opposite to the element formation surface of the semiconductor chip, so that the microstrip line does not constitute a pseudo-closed space. Oscillation does not occur, and stable and high-performance flip chip mounting can be realized on the semiconductor chip.

本発明の第3又は第4の半導体装置によると、素子形成面が基板の主面と対向する半導体チップが、該素子形成面と反対側の面に第2の接地パターンを有するとしても、基板上の第1の接地パターンが該第1の接地パターンにおける半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有しているため、基板の第1の接地パターンが半導体チップの第2の接地パターンと擬似的な閉空間を構成することがないので、共振や不要発振が生じなくなり、半導体チップに対して安定且つ高性能なフリップチップ実装を実現できる。   According to the third or fourth semiconductor device of the present invention, even if the semiconductor chip whose element formation surface faces the main surface of the substrate has the second ground pattern on the surface opposite to the element formation surface, the substrate Since the upper first ground pattern has an opening in a region facing the element formation surface of the semiconductor chip in the first ground pattern, the first ground pattern of the substrate is the second ground of the semiconductor chip. Since the pattern and the pseudo closed space are not formed, resonance and unnecessary oscillation do not occur, and stable and high-performance flip chip mounting can be realized on the semiconductor chip.

第1又は第3の半導体装置において、誘電体膜がBCB又はポリイミドからなると、所望の特性を有するマイクロストリップ線路を確実に形成できる。   In the first or third semiconductor device, when the dielectric film is made of BCB or polyimide, a microstrip line having desired characteristics can be reliably formed.

第1〜第4の半導体装置において、第1の配線パターンと第2の配線パターンとが、厚さが5μm以下のバンプを介して接続されていると、バンプを介在させてもその厚みが5μm以下であるため、該バンプの厚みに起因する寄生インダクタンスの増加を無視できる。   In the first to fourth semiconductor devices, when the first wiring pattern and the second wiring pattern are connected via a bump having a thickness of 5 μm or less, the thickness is 5 μm even if the bump is interposed. Therefore, an increase in parasitic inductance due to the thickness of the bump can be ignored.

第1〜第4の半導体装置において、高周波トランジスタの動作周波数が10GHz以上であると、準ミリ波帯域からミリ波帯域までの高周波半導体装置を確実に得ることができる。   In the first to fourth semiconductor devices, when the operating frequency of the high frequency transistor is 10 GHz or more, a high frequency semiconductor device from the quasi-millimeter wave band to the millimeter wave band can be obtained with certainty.

第1〜第4の半導体装置において、半導体チップが、少なくとも1つの高周波トランジスタと、少なくとも1つの受動素子とを有するMMICであると、一般に多機能で且つ高性能なMMICチップのフリップチップ実装を実現できる。   In the first to fourth semiconductor devices, when the semiconductor chip is an MMIC having at least one high-frequency transistor and at least one passive element, flip-chip mounting of a multifunctional and high-performance MMIC chip is generally realized. it can.

本発明の第5の半導体装置によると、主面にフリップチップ実装された半導体チップを有する第2の基板を第1の基板に対してフリップチップ実装する際に、半導体チップが第1の基板に設けられた凹部又は孔部からなる空間部に入り込むため、第2の基板上に半導体チップが突出していても確実に実装できる。   According to the fifth semiconductor device of the present invention, when the second substrate having the semiconductor chip flip-chip mounted on the main surface is flip-chip mounted on the first substrate, the semiconductor chip is attached to the first substrate. Since it enters the space part which consists of the provided recessed part or hole, even if the semiconductor chip protrudes on the 2nd board | substrate, it can mount reliably.

第5の半導体装置において、第1の配線パターンと第2の配線パターンとがバンプを介在して接続されていると、第1の配線パターンと第2の配線パターンとの電気的接続を安定に且つ確実に行なうことができる。   In the fifth semiconductor device, when the first wiring pattern and the second wiring pattern are connected via bumps, the electrical connection between the first wiring pattern and the second wiring pattern can be stabilized. And it can be performed reliably.

第5の半導体装置において、第1の基板と第2の基板とが光硬化型樹脂材により互いに固着されていると、第1の基板と第2の基板とがより強固に固着されるため、装置の信頼性が向上する。   In the fifth semiconductor device, when the first substrate and the second substrate are fixed to each other by the photocurable resin material, the first substrate and the second substrate are fixed more firmly, The reliability of the device is improved.

第5の半導体装置において、第1の基板がポリイミドを主成分とするフィルムからなると、装置の特性を犠牲にすることなく製造コストを低減できる。   In the fifth semiconductor device, when the first substrate is made of a film containing polyimide as a main component, the manufacturing cost can be reduced without sacrificing the characteristics of the device.

第5の半導体装置において、第1の基板が、第1の配線パターンと電気的に接続された外部リードをさらに有していると、他の半導体装置と容易に接続することができる。   In the fifth semiconductor device, when the first substrate further includes an external lead electrically connected to the first wiring pattern, it can be easily connected to another semiconductor device.

本発明の第6又は第7の半導体装置によると、第1の基板上にそれぞれの主面が第1の基板と反対側に位置するように設けられ、且つ、板状の接続手段により第2の基板と第3の基板とが電気的に接続されているため、フリップフロップ実装を用いることなく互いに異なる基板を組み合わせることができる。また、第2の基板と第3の基板との電気的接続にボンディングワイヤやリボンよりも機械的強度が大きい板状の接続手段を用いているため、接続部においてインピーダンスに乱れが生じず、また、インダクタンスも低減できる。   According to the sixth or seventh semiconductor device of the present invention, each main surface is provided on the first substrate so as to be located on the opposite side of the first substrate, and the second connection is made by the plate-like connection means. Since the substrate and the third substrate are electrically connected, different substrates can be combined without using flip-flop mounting. In addition, since the plate-like connection means having a mechanical strength higher than that of the bonding wire or ribbon is used for the electrical connection between the second substrate and the third substrate, the impedance is not disturbed at the connection portion. Inductance can also be reduced.

第6又は第7の半導体装置において、接続手段が導電性のリードからなると、電気的な接続が容易に且つ確実に行なえると共に、ボンディングワイヤに比べてインダクタンスが小さくなる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the connecting means is made of a conductive lead, electrical connection can be easily and reliably made, and the inductance is smaller than that of the bonding wire.

第6又は第7の半導体装置において、リードが、第1の配線パターンとの間及び第2の配線パターンとの間にそれぞれバンプを介して接続されていると、異なる基板の配線パターン同士を容易に且つ安定に接続できる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the leads are connected to the first wiring pattern and the second wiring pattern via the bumps, wiring patterns on different substrates can be easily connected to each other. And stable connection.

第6又は第7の半導体装置において、接続手段が接続用半導体チップと該接続用半導体チップに設けられた第3の配線パターンとからなると、接続手段本体の形状と第3の配線パターンの形状とを独立に決定できるため、接続手段本体の機械的強度を犠牲にすることなく第3の配線パターンの形状を最適化できる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the connecting means includes a connecting semiconductor chip and a third wiring pattern provided on the connecting semiconductor chip, the shape of the connecting means main body and the shape of the third wiring pattern Therefore, the shape of the third wiring pattern can be optimized without sacrificing the mechanical strength of the connection means main body.

第6又は第7の半導体装置において、接続用半導体チップが第3の配線パターンと接続された素子をさらに有していると、例えば、接続用半導体チップ上に、容量素子,抵抗素子又はインダクタ等の受動素子からなるインピーダンス整合回路を設けたり、受動素子を設けたりして、種々の機能を持たせることができるため、高周波半導体装置の設計の自由度を向上できる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the connection semiconductor chip further includes an element connected to the third wiring pattern, for example, a capacitor element, a resistance element, an inductor, or the like is provided on the connection semiconductor chip. Therefore, it is possible to provide various functions by providing an impedance matching circuit composed of passive elements, or by providing passive elements, so that the degree of freedom in designing a high-frequency semiconductor device can be improved.

第6又は第7の半導体装置において、接続用半導体チップが第3の配線パターンと接続されたフィルタ回路をさらに有していると、所望の周波数を持つ信号のみを伝達することができるため、第2の基板又は第3の基板に形成される回路の構成を簡略化できる。   In the sixth or seventh semiconductor device, if the connecting semiconductor chip further includes a filter circuit connected to the third wiring pattern, only a signal having a desired frequency can be transmitted. The configuration of a circuit formed on the second substrate or the third substrate can be simplified.

第6又は第7の半導体装置において、接続手段が樹脂からなるフィルムと該フィルムに設けられた第3の配線パターンとからなると、接続手段本体の形状と第3の配線パターンの形状とを独立に決定できるため、接続手段本体の機械的強度を犠牲にすることなく第3の配線パターンの形状を最適化できる上に、この最適化を半導体チップを用いる場合よりも低コストで行なえる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the connection means is composed of a film made of resin and a third wiring pattern provided on the film, the shape of the connection means main body and the shape of the third wiring pattern are independently set. Therefore, the shape of the third wiring pattern can be optimized without sacrificing the mechanical strength of the connection means main body, and this optimization can be performed at a lower cost than when a semiconductor chip is used.

第6又は第7の半導体装置において、第3の配線パターンはコプレーナ線路であると、第2の基板側及び第3の基板側との特性インピーダンスを乱すことなく接続できる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the third wiring pattern is a coplanar line, the connection can be made without disturbing the characteristic impedance between the second substrate side and the third substrate side.

第6又は第7の半導体装置において、第3の基板が主面上に高周波トランジスタ又は高周波回路をさらに有していると、多段構成の高周波半導体装置を容易に且つ確実に得ることができる。   In the sixth or seventh semiconductor device, when the third substrate further includes a high-frequency transistor or a high-frequency circuit on the main surface, a multistage high-frequency semiconductor device can be obtained easily and reliably.

本発明の第8又は第9の半導体装置によると、高周波トランジスタ等が設けられた半導体チップがフリップチップ実装された第1の基板に、一端が第1の配線パターンと接続され、他端が導波管の内部に位置する導体部材を備えているため、半導体チップと導波管とが容易に且つ確実に接続されるので、さらに高い周波数帯域で動作させることが可能となる。   According to the eighth or ninth semiconductor device of the present invention, one end is connected to the first wiring pattern and the other end is guided to the first substrate on which the semiconductor chip provided with the high frequency transistor or the like is flip-chip mounted. Since the conductor member located inside the wave tube is provided, the semiconductor chip and the waveguide are easily and reliably connected, so that it is possible to operate in a higher frequency band.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態はフリップチップ実装を可能とするMMICに関する。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention relates to an MMIC that enables flip chip mounting.

以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)は第1の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図1(a)に示すように、Si又はガラス等からなる基板11の主面には、例えば、チタン(Ti)及び金(Au)が積層されてなるGNDプレーン12とベンゾシクロブテン(BCB)からなる誘電体膜13と、Ti及びAuが積層されてなる第1の配線パターン14とが順次形成され、該第1の配線パターン14,誘電体膜13及びGNDプレーン12によりマイクロストリップ線路が構成されている。第1の配線パターン14は接地を必要とする箇所ではビアホール(図示せず)を介してGNDプレーン12と接続されている。   FIG. 1A shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1A, on the main surface of a substrate 11 made of Si or glass, for example, a GND plane 12 in which titanium (Ti) and gold (Au) are laminated and benzocyclobutene (BCB). And a first wiring pattern 14 formed by laminating Ti and Au are sequentially formed, and the first wiring pattern 14, the dielectric film 13 and the GND plane 12 constitute a microstrip line. Has been. The first wiring pattern 14 is connected to the GND plane 12 through a via hole (not shown) at a location requiring grounding.

基板11上には、素子形成面に動作周波数が30GHzの高周波トランジスタ(図示せず)及び該高周波トランジスタと接続された第2の配線パターン21が形成されたガリウムヒ素(GaAs)からなるMMICチップ22がその素子形成面と基板11の主面とを対向させ、基板11との隙間に光硬化性樹脂材23が充填されることにより固着されている。   On the substrate 11, an MMIC chip 22 made of gallium arsenide (GaAs) having a high-frequency transistor (not shown) having an operating frequency of 30 GHz and a second wiring pattern 21 connected to the high-frequency transistor formed on the element formation surface. However, the element forming surface and the main surface of the substrate 11 are opposed to each other, and the photocurable resin material 23 is filled in the gap between the element 11 and the substrate 11 and fixed.

MMICチップ22の第2の配線パターン21には適当な位置に複数の電極パッド21aが設けられており、第2の配線パターン21と基板11の第1の配線パターン14とは、電極パッド21aと第1の配線パターン14との間にそれぞれバンプ24を介在させ、MBB法を用いて電気的に接続されている。   The second wiring pattern 21 of the MMIC chip 22 is provided with a plurality of electrode pads 21a at appropriate positions. The second wiring pattern 21 and the first wiring pattern 14 of the substrate 11 are connected to the electrode pads 21a. Bumps 24 are respectively interposed between the first wiring patterns 14 and are electrically connected using the MBB method.

本実施形態に係るMMICチップ22においては、該MMICチップ22がフリップチップ実装されることにより、第2の配線パターン21と基板11に設けられた誘電体膜13とGNDプレーン12とによりマイクロストリップ線路が構成されるため、MMICチップ22の素子形成面と反対側の面にGNDプレーンを設ける必要がない。   In the MMIC chip 22 according to the present embodiment, when the MMIC chip 22 is flip-chip mounted, a microstrip line is formed by the second wiring pattern 21, the dielectric film 13 provided on the substrate 11, and the GND plane 12. Therefore, it is not necessary to provide a GND plane on the surface of the MMIC chip 22 opposite to the element formation surface.

すなわち、MMICチップ22の第2の配線パターン21は、あらかじめ基板11の誘電体膜13の材料及び膜厚、バンプ24の高さ寸法並びにMMICチップ22と基板11との間に位置する部材の材料の種類及び距離等を考慮に入れ、MMICチップ22が基板11上にフリップチップ実装された状態で所望の特性を持つマイクロストリップ線路が得られるように設計されている。   That is, the second wiring pattern 21 of the MMIC chip 22 is previously made of the material and film thickness of the dielectric film 13 of the substrate 11, the height of the bump 24, and the material of the member positioned between the MMIC chip 22 and the substrate 11. The microstrip line having desired characteristics is obtained in a state in which the MMIC chip 22 is flip-chip mounted on the substrate 11 in consideration of the types and distances.

本願発明者らは、MBB法を用いてMMICチップ22をフリップチップ実装を行なう際に誘電体膜13に例えば厚さが26μmのBCB膜を用いると、MMICチップ22の線路幅を約70μmとすれば特性インピーダンスが50Ωの線路を得られるという知見を得ている。   When the flip-chip mounting of the MMIC chip 22 is performed using the MBB method, the inventors of the present application use a BCB film having a thickness of, for example, 26 μm as the dielectric film 13 so that the line width of the MMIC chip 22 is reduced to about 70 μm. For example, it has been found that a line having a characteristic impedance of 50Ω can be obtained.

このように、本実施形態に係る半導体装置は、MMICチップ22が基板11に対してフリップチップ実装されて初めて高周波回路として正常に機能し、本来、実装時に寄生効果として悪影響を及ぼすと考えられる基板11側の誘電体膜13及びGNDプレーン12を積極的にMMICチップ22側の回路の一部として用いている。これにより、MMICチップ22の主面と反対側の面(裏面)にGNDプレーンが設けられていないため、マイクロストリップ線路がビアホールやバンプと疑似的な閉空間を構成しないので、空洞共振が生じなくなり、その結果、動作が安定な高周波回路を得ることができる。   As described above, the semiconductor device according to the present embodiment normally functions as a high-frequency circuit only after the MMIC chip 22 is flip-chip mounted on the substrate 11, and is originally considered to have a negative effect as a parasitic effect during mounting. The dielectric film 13 on the 11th side and the GND plane 12 are positively used as part of the circuit on the MMIC chip 22 side. Thereby, since the GND plane is not provided on the surface (back surface) opposite to the main surface of the MMIC chip 22, the microstrip line does not form a pseudo closed space with the via hole or the bump, so that cavity resonance does not occur. As a result, a high-frequency circuit with stable operation can be obtained.

また、MMICチップ22を形成する際に、チップ全体の厚みの調整、GNDプレーンを形成するための裏面メタライズ、GNDプレーンと素子形成面の配線パターンとを電気的に接続するためのビアホールの形成がそれぞれ不要となるので、裏面にGNDプレーンを有する通常のMMICチップよりも製造コストを低減できる。   Further, when forming the MMIC chip 22, adjustment of the thickness of the entire chip, backside metallization for forming the GND plane, and formation of a via hole for electrically connecting the GND plane and the wiring pattern of the element formation surface are performed. Since each of them becomes unnecessary, the manufacturing cost can be reduced as compared with a normal MMIC chip having a GND plane on the back surface.

また、図1(b)の一変形例に示すように、基板11の代わりにセラミックからなる基板11Aを用いてもよい。ここで、図1(b)において、図1(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。この場合には、図1(b)に示すように、GNDプレーン12を基板11Aの主面と反対側の面に形成すると共に、主面に第1の配線パターン14を形成して、基板11A自体を誘電体として用いたマイクロストリップ線路を構成する。   Further, as shown in a modification of FIG. 1B, a substrate 11 </ b> A made of ceramic may be used instead of the substrate 11. Here, in FIG.1 (b), description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the structural member same as the structural member shown to Fig.1 (a). In this case, as shown in FIG. 1B, the GND plane 12 is formed on the surface opposite to the main surface of the substrate 11A, and the first wiring pattern 14 is formed on the main surface to form the substrate 11A. A microstrip line using itself as a dielectric is formed.

このような構成であっても、MMICチップ22の第2の配線パターン21の形状を基板11Aの厚さと誘電率とを勘案して設計することにより、本実施形態と同様の効果を奏することができる。   Even in such a configuration, the same effect as that of the present embodiment can be obtained by designing the shape of the second wiring pattern 21 of the MMIC chip 22 in consideration of the thickness of the substrate 11A and the dielectric constant. it can.

なお、本実施形態及び後述の各実施形態において、バンプ24は必ずしも必要でなく、各配線パターン14,21と電極パッド21a等とを直接接合させたり、単に接触させておいて収縮性樹脂材を用いてMMICチップ22と基板11とを固着させてもよい。   In this embodiment and each of the embodiments described later, the bumps 24 are not necessarily required, and the wiring patterns 14, 21 and the electrode pads 21a, etc. are directly bonded or simply brought into contact with each other, and a shrinkable resin material is used. It may be used to fix the MMIC chip 22 and the substrate 11 together.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態は通常のMMICのフリップチップ実装を可能にする基板構造に関する。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention relates to a substrate structure that enables flip chip mounting of a normal MMIC.

以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2(a)は第2の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図2(a)において、図1(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。基板11上の第1のGNDプレーン12Aにおける半導体チップ22Aの素子形成面と対向する領域には開口部12aが設けられており、MMICチップ22Aは、該素子形成面と反対側の面に第2のGNDプレーン25を有し、通常のMMICの構成を持つ。   FIG. 2A shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. In FIG. 2A, the same components as those shown in FIG. An opening 12a is provided in a region of the first GND plane 12A on the substrate 11 facing the element formation surface of the semiconductor chip 22A, and the MMIC chip 22A has a second surface opposite to the element formation surface. The GND plane 25 has a normal MMIC configuration.

このように、本実施形態によると、基板11上の第1のGNDプレーン12Aにおける半導体チップ22Aの素子形成面と対向する領域に開口部12aが設けられているため、マイクロストリップ線路が導体膜で囲まれてなる疑似的な閉空間が構成されなくなるので、空洞共振が生じることがなくなり、その結果、動作が安定する高周波回路を実現できる。   Thus, according to this embodiment, since the opening 12a is provided in the region of the first GND plane 12A on the substrate 11 that faces the element formation surface of the semiconductor chip 22A, the microstrip line is a conductor film. Since the enclosed pseudo closed space is not formed, cavity resonance does not occur, and as a result, a high-frequency circuit with stable operation can be realized.

また、一般に、高周波回路を用いるフリップチップ実装においては、半導体チップの回路を構成するマイクロストリップ線路の近傍に基板側のGNDプレーンからなる面積が相対的に大きい導体面が設けられているため、半導体チップのマイクロストリップ線路から放射された電磁波がこの導体面に反射することにより、半導体チップの回路の動作に影響を与えることがある。従って、導体面が半導体チップのマイクロストリップ線路に近接する程、その影響は大きくなるため、例えばMBB法の特徴を生かしてバンプの高さ寸法を小さくして、バンプ部の寄生効果を低減しようとしても、かえって導体面からの電磁波の反射の影響が大きくなり、回路の特性を劣化させるおそれがある。   In general, in flip-chip mounting using a high-frequency circuit, a conductive surface having a relatively large area of a GND plane on the substrate side is provided in the vicinity of the microstrip line constituting the circuit of the semiconductor chip. The electromagnetic wave radiated from the microstrip line of the chip may be reflected on the conductor surface, thereby affecting the operation of the circuit of the semiconductor chip. Accordingly, the closer the conductor surface is to the microstrip line of the semiconductor chip, the greater the influence. Therefore, for example, by utilizing the features of the MBB method, the bump height is reduced to reduce the parasitic effect of the bump portion. However, the influence of the reflection of electromagnetic waves from the conductor surface is increased, which may deteriorate the circuit characteristics.

しかしながら、本実施形態においては、第1のGNDプレーン12AにおけるMMICチップ22Aの素子形成面と対向する領域が除去されているため、第1のGNDプレーン12Aからの反射の影響を考慮する必要がなく最適なバンプの高さ寸法を選ぶことができる。   However, in this embodiment, since the region facing the element formation surface of the MMIC chip 22A in the first GND plane 12A is removed, there is no need to consider the influence of reflection from the first GND plane 12A. The optimal bump height can be selected.

なお、図2(b)の一変形例に示すように、基板11の代わりにセラミックからなる基板11Aを用いてもよい。ここで、図2(b)において、図2(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。この場合には、図2(b)に示すように、GNDプレーン12Aを基板11Aの主面と反対側の面に形成すると共に、主面に第1の配線パターン14を形成して、基板11A自体を誘電体として用いたマイクロストリップ線路を構成する。   2B, a substrate 11A made of ceramic may be used instead of the substrate 11. Here, in FIG.2 (b), description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the structural member same as the structural member shown to Fig.2 (a). In this case, as shown in FIG. 2B, the GND plane 12A is formed on the surface opposite to the main surface of the substrate 11A, and the first wiring pattern 14 is formed on the main surface. A microstrip line using itself as a dielectric is formed.

このような構成であっても、第2の実施形態と同様の効果を奏する。ただし、基板11Aの下側近傍に他の導体があった場合には、第1のGNDプレーン12Aに開口部12aを設けた効果が十分に得られなくなるので注意を要する。   Even with such a configuration, the same effects as those of the second embodiment can be obtained. However, if there is another conductor near the lower side of the substrate 11A, the effect of providing the opening 12a in the first GND plane 12A cannot be obtained sufficiently, so care must be taken.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態はMFICのフリップチップ実装を可能にする基板構造に関する。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention relates to a substrate structure that enables flip chip mounting of MFIC.

以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は第3の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図3に示すように、セラミック等からなり、主面に凹部からなる空間部31aを有する第1の基板31は、主面にTi及びAuが積層されてなる第1の配線パターン32が形成され、主面と反対側の面にはTi及びAuが積層されてなる第1のGNDプレーン33が形成され、第1の配線パターン32,第1の基板31及び第1のGNDプレーン33から第1のマイクロストリップ線路34が構成されている。第1の配線パターン32は第1の基板31に適当に設けられたビアホール(図示せず)を通して接地されている。   FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. As shown in FIG. 3, the first substrate 31 made of ceramic or the like and having a space portion 31 a made of a concave portion on the main surface has a first wiring pattern 32 formed by stacking Ti and Au on the main surface. A first GND plane 33 formed by laminating Ti and Au is formed on the surface opposite to the main surface, and the first wiring pattern 32, the first substrate 31, and the first GND plane 33 are connected to the first GND plane 33. The microstrip line 34 is configured. The first wiring pattern 32 is grounded through a via hole (not shown) appropriately provided in the first substrate 31.

第1の基板31の主面には、Siからなる第2の基板41が第1の基板31の空間部31aを跨ぐようにフリップチップ実装されている。さらに、第2の基板41の主面には、例えば動作周波数が30GHzの高周波トランジスタ(図示せず)等が形成されたGaAs等からなる半導体チップ42が、第1の基板31の凹部からなる空間部31aに入り込むようにフリップチップ実装されることにより第2の基板41とMFICチップ40を構成している。   A second substrate 41 made of Si is flip-chip mounted on the main surface of the first substrate 31 so as to straddle the space 31 a of the first substrate 31. Further, on the main surface of the second substrate 41, for example, a semiconductor chip 42 made of GaAs or the like on which a high-frequency transistor (not shown) having an operating frequency of 30 GHz or the like is formed is a space formed by a recess of the first substrate 31. The second substrate 41 and the MFIC chip 40 are configured by flip chip mounting so as to enter the portion 31a.

第2の基板41の主面上には、Ti及びAuが積層されてなる第2のGNDプレーン43a,BCBからなる誘電体膜43b及びTi及びAuが積層されてなる第2の配線パターン43cが順次形成され、第2のGNDプレーン43a,誘電体膜43b及び第2の配線パターン43cから第2のマイクロストリップ線路43が構成されている。第2の配線パターン43cはバンプ44を介在させて第1の基板31の第1の配線パターン32及び半導体チップ42とそれぞれ電気的に接続されている。ここで、第1の基板31及び第2の基板41の接続部、すなわちバンプ44の近傍を光硬化型樹脂材を用いて固着すればさらに強固に接続できる。   On the main surface of the second substrate 41, a second GND plane 43a formed by stacking Ti and Au, a dielectric film 43b formed by BCB, and a second wiring pattern 43c formed by stacking Ti and Au are formed. The second microstrip line 43 is formed by sequentially forming the second GND plane 43a, the dielectric film 43b, and the second wiring pattern 43c. The second wiring pattern 43c is electrically connected to the first wiring pattern 32 of the first substrate 31 and the semiconductor chip 42 with bumps 44 interposed therebetween. Here, if the connection part of the 1st board | substrate 31 and the 2nd board | substrate 41, ie, the vicinity of bump 44, is fixed using a photocurable resin material, it can connect still more firmly.

このように、本実施形態によると、第1の基板31には凹部からなる空間部31aが設けられているため、MFICチップ40における第2の基板41の主面上に設けられた半導体チップ42が第1の基板31に設けられた空間部31aに入り込むようにすれば確実にフリップチップ実装が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, since the first substrate 31 is provided with the space portion 31 a formed of the concave portion, the semiconductor chip 42 provided on the main surface of the second substrate 41 in the MFIC chip 40. If it enters into the space 31a provided on the first substrate 31, flip-chip mounting can be ensured.

なお、本実施形態においては、1つの半導体チップ42を持つMFICチップ40を第2の基板41にフリップチップ実装したが、複数の半導体チップ42を持つMFICチップ40を用いてもよい。この場合には、第1の基板31の主面に、MFICチップ40と対向する領域に全面にわたって空間部31aを設けてもよく、各半導体チップ42に対向する領域ごとに複数の空間部31aを設けてもよい。   In the present embodiment, the MFIC chip 40 having one semiconductor chip 42 is flip-chip mounted on the second substrate 41. However, the MFIC chip 40 having a plurality of semiconductor chips 42 may be used. In this case, on the main surface of the first substrate 31, a space portion 31 a may be provided over the entire surface in a region facing the MFIC chip 40, and a plurality of space portions 31 a are formed for each region facing each semiconductor chip 42. It may be provided.

また、本実施形態では第1の基板31上に設けた線路をマイクロストリップ線路34としたが、コプレーナ線路等の他の形態の線路であってもよい。   In the present embodiment, the line provided on the first substrate 31 is the microstrip line 34, but may be another form of line such as a coplanar line.

また、第1の基板31には、凹部からなる空間部31aの代わりに凹部を貫通させた孔部からなる空間部を設けてもよい。   Further, the first substrate 31 may be provided with a space portion formed of a hole portion penetrating the recess portion instead of the space portion 31a formed of the recess portion.

(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態はMFICのフリップチップ実装を可能にする基板構造に関する。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present invention relates to a substrate structure that enables flip chip mounting of MFIC.

以下、本発明の第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図4は第4の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図4において、図3に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図4に示すように、第3の実施形態に係る半導体装置との差異は、第1の基板として、ポリイミド等からなり孔部からなる空間部31bを有するフィルムベース31Aを用いていることである。従って、MFICチップ40における第2の基板41の主面上に設けられた半導体チップ42が第1の基板31Aに設けられた空間部31bに入り込むようにフリップチップ実装されている。   FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. As shown in FIG. 4, the difference from the semiconductor device according to the third embodiment is that a film base 31A having a space portion 31b made of polyimide or the like and having a hole portion is used as the first substrate. . Therefore, the semiconductor chip 42 provided on the main surface of the second substrate 41 in the MFIC chip 40 is flip-chip mounted so as to enter the space portion 31b provided in the first substrate 31A.

本実施形態においては、MFICチップ40を実装する基板の材料に安価で且つ加工が容易なフィルムを用いている。一般に、セラミック等からなる高硬度な基板を機械的に加工して凹部を形成することは難しくコストも高くなりがちであるが、本実施形態のように、ポリイミド等からなるフィルムベース31Aの場合はパンチ等を用いれば容易に孔部からなる空間部31bを形成できるため、MFICチップ40の実装が極めて容易に実現できる。   In the present embodiment, an inexpensive and easy-to-process film is used as the material for the substrate on which the MFIC chip 40 is mounted. In general, it is difficult to form a recess by mechanically processing a high-hardness substrate made of ceramic or the like, and the cost tends to be high, but in the case of the film base 31A made of polyimide or the like as in this embodiment, If a punch or the like is used, the space portion 31b made of a hole can be easily formed, so that the MFIC chip 40 can be mounted very easily.

なお、フィルムベース31Aには、孔部からなる空間部31bの代わりに凹部からなる空間部を設けてもよい。   In addition, you may provide the space part which consists of a recessed part in 31 A of film bases instead of the space part 31b which consists of a hole.

(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態はMFICのパッケージングに関する。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment of the present invention relates to MFIC packaging.

以下、本発明の第5の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5(a)及び(b)は第5の実施形態に係る半導体装置であって、(a)は断面構成を示し、(b)は(a)のI−I線におけるMFICチップの実装前の平面構成を示している。図5(a)に示すように、パッケージ用の筐体51には、主面に凹部52aと導体膜からなる第1の配線パターン53とを有し、主面と反対側の面に導体膜からなるGNDプレーン54が形成された第1の基板としてのセラミックからなるパッケージベース52が嵌合され、配線パターン53,パッケージベース52及びGNDプレーン54によりマイクロストリップ線路が構成されている。   FIGS. 5A and 5B show a semiconductor device according to the fifth embodiment, in which FIG. 5A shows a cross-sectional configuration, and FIG. 5B shows a state before mounting the MFIC chip along the II line in FIG. The plane configuration is shown. As shown in FIG. 5 (a), the package housing 51 has a recess 52a and a first wiring pattern 53 made of a conductor film on the main surface, and a conductor film on the surface opposite to the main surface. A package base 52 made of ceramic as a first substrate on which the GND plane 54 made of is formed is fitted, and the wiring pattern 53, the package base 52 and the GND plane 54 constitute a microstrip line.

パッケージベース52の主面には、第3の実施形態に示した、第2の基板41と該第2の基板41にフリップチップ実装された半導体チップ42とからなるMFICチップ40がパッケージベース52の凹部52aを跨ぎ且つ半導体チップ42を該凹部52aに入り込ませるようにフリップチップ実装されている。配線パターン53は、筐体51の内側で内部リード55と接続され、該内部リード55は筐体の外部に延びる外部リード56と接続されている。ここで、内部リード55と外部リード56とは一体に形成されていてもよい。   On the main surface of the package base 52, the MFIC chip 40 including the second substrate 41 and the semiconductor chip 42 flip-chip mounted on the second substrate 41 shown in the third embodiment is the package base 52. Flip chip mounting is performed so as to straddle the recess 52a and allow the semiconductor chip 42 to enter the recess 52a. The wiring pattern 53 is connected to the internal lead 55 inside the casing 51, and the internal lead 55 is connected to the external lead 56 extending to the outside of the casing. Here, the internal lead 55 and the external lead 56 may be integrally formed.

図5(b)に示すように、パッケージベース52の主面上であって、方形状の凹部52aの周辺部の図面上の左端部側及び右端部側で且つ配線パターン53の両側部にそれぞれ間隔をおいて4つの接地パターン57が形成され、各接地パターン57はパッケージベース52を貫通するビアホール(図示せず)を介してGNDプレーン54に接続されている。   As shown in FIG. 5B, on the main surface of the package base 52, on the left end side and the right end side in the drawing around the rectangular recess 52a, and on both sides of the wiring pattern 53, respectively. Four ground patterns 57 are formed at intervals, and each ground pattern 57 is connected to the GND plane 54 via a via hole (not shown) penetrating the package base 52.

本実施形態に係る半導体装置のパッケージは、図5(b)に示す接地パターン57が形成されている側の外部リード56から高周波信号を取り出し、他の側の外部リード56からバイアス信号を取り出すのに適した構成を持つ。従って、例えばMFICチップ40側の配線パターンにもコプレーナ線路のようにGNDプレーンが形成されていれば配線パターンと同一面で接地が可能となるため、より高い周波数帯域においてもインピーダンスの乱れを少なくすることができる。   The package of the semiconductor device according to the present embodiment extracts a high frequency signal from the external lead 56 on the side where the ground pattern 57 shown in FIG. 5B is formed, and extracts a bias signal from the external lead 56 on the other side. It has a configuration suitable for. Therefore, for example, if a GND plane is formed on the wiring pattern on the MFIC chip 40 side like a coplanar line, grounding can be performed on the same plane as the wiring pattern, so that disturbance of impedance is reduced even in a higher frequency band. be able to.

このように、本実施形態によると、MFICチップ40が寄生効果が小さいフリップチップ実装によってパッケージングされているため、MFICが持つ優れた高周波特性を生かしたまま、他の基板に容易に接続することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the MFIC chip 40 is packaged by flip chip mounting with a small parasitic effect, it can be easily connected to another substrate while taking advantage of the excellent high frequency characteristics of the MFIC. Can do.

(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態はフリップチップ実装に代わる実装方法であって、MFIC又はMMICを母基板上に実装する実装構造に関する。
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment of the present invention is a mounting method instead of flip-chip mounting, and relates to a mounting structure for mounting an MFIC or MMIC on a mother board.

以下、本発明の第6の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図6(a)は第6の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図6(a)に示すように、例えば、真ちゅう等からなり導電性を有する母基板としての第1の基板61上には、Siからなる第2の基板71及び該第2の基板71の両側にセラミックからなる第3の基板81が、それぞれ主面を第1の基板と反対側に位置するように、例えば導電性のペースト等を用いて固着されている。   FIG. 6A shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 6A, for example, a second substrate 71 made of Si and both sides of the second substrate 71 are formed on a first substrate 61 made of brass or the like and having conductivity. The third substrate 81 made of ceramic is fixed using, for example, a conductive paste so that the main surface is located on the opposite side of the first substrate.

第2の基板71は、主面上にTi及びAuが積層されてなる第1のGNDプレーン72a,BCBからなる誘電体膜72b及びTi及びAuが積層されてなる第1の配線パターン72cが順次形成され、第1のGNDプレーン72a,誘電体膜72b及び第1の配線パターン72cから第1のマイクロストリップ線路72が構成されている。第1の配線パターン72cは第2の基板71に適当に設けられたビアホール(図示せず)を通して接地されている。   The second substrate 71 includes a first GND plane 72a formed by laminating Ti and Au on the main surface, a dielectric film 72b composed of BCB, and a first wiring pattern 72c formed by laminating Ti and Au sequentially. The first microstrip line 72 is formed by the first GND plane 72a, the dielectric film 72b, and the first wiring pattern 72c. The first wiring pattern 72c is grounded through a via hole (not shown) appropriately provided in the second substrate 71.

第2の基板71上には、素子形成面に動作周波数が30GHzの高周波トランジスタ又は高周波回路(図示せず)を有するMMICチップ73がマイクロバンプ74を用いたMBB法によってフリップチップ実装されており、第2の基板71と共にMFICチップ70を構成している。   On the second substrate 71, an MMIC chip 73 having a high-frequency transistor or a high-frequency circuit (not shown) having an operating frequency of 30 GHz on the element formation surface is flip-chip mounted by the MBB method using the micro bumps 74. The MFIC chip 70 is configured together with the second substrate 71.

第3の基板81にはそれぞれ、主面に銅,チタン又は金等からなる第2の配線パターン82が形成され、主面と反対側の面には銅,チタン又は金等からなる第2のGNDプレーン83が形成され、第2の配線パターン82,第3の基板81及び第2のGNDプレーン83から第2のマイクロストリップ線路がそれぞれ形成されて回路基板80を構成している。さらに、第3の基板81上には受動素子が設けられていてもよい。   Each of the third substrates 81 is provided with a second wiring pattern 82 made of copper, titanium, gold or the like on the main surface, and a second wiring pattern 82 made of copper, titanium or gold on the surface opposite to the main surface. A GND plane 83 is formed, and a second microstrip line is formed from the second wiring pattern 82, the third substrate 81, and the second GND plane 83 to constitute a circuit board 80. Further, a passive element may be provided on the third substrate 81.

ここで、第1の基板61の基板面を基準とする、MFICチップ70の第1の配線パターン72cの上面の高さ位置と回路基板80の第2の配線パターン82の上面の高さ位置とはほぼ同一であり、第1の配線パターン72cと第2の配線パターン82とは板状の接続手段としての導電性のリード84を用いて互いに接続されている。   Here, the height position of the upper surface of the first wiring pattern 72 c of the MFIC chip 70 and the height position of the upper surface of the second wiring pattern 82 of the circuit board 80 with respect to the substrate surface of the first substrate 61. Are substantially the same, and the first wiring pattern 72c and the second wiring pattern 82 are connected to each other by using conductive leads 84 as plate-like connecting means.

リード84は、例えば、表面を金メッキされた金属からなり、第1の配線パターン72cと第2の配線パターン82の各接続部とは、例えば、熱圧着されて接続されている。また、MBB法を用いて、Auからなるマイクロバンプを介在させてもよく、さらに、光硬化型樹脂材を用いて固着すればより強固な接続を得られる。   The lead 84 is made of, for example, a metal whose surface is gold-plated, and the connection portions of the first wiring pattern 72c and the second wiring pattern 82 are connected by, for example, thermocompression bonding. In addition, micro bumps made of Au may be interposed by using the MBB method, and a stronger connection can be obtained by fixing using a photo-curing resin material.

本実施形態によると、MFICチップ70と回路基板80とを第1の基板61上に固着し、互いにリード84を用いて電気的(高周波的)に接続されている。従って、通常のボンディングワイヤ又はリボンを用いる場合に比べて、リード84自体が強固であり変形が少ないため、基板同士を電気的に接続する接続部においてインピーダンスに乱れが生じない接続構造を実現できる。   According to the present embodiment, the MFIC chip 70 and the circuit board 80 are fixed on the first substrate 61 and are electrically connected to each other using the leads 84. Therefore, compared to the case of using a normal bonding wire or ribbon, since the lead 84 itself is strong and less deformed, it is possible to realize a connection structure in which impedance is not disturbed in a connection portion that electrically connects substrates.

また、あらかじめ、MFICチップ70及び回路基板80の各GNDプレーン72a,83に対して適当なインピーダンスのマイクロストリップ線路となるようリード84の幅寸法を設計することもでき、MFICチップ70及び回路基板80にそれぞれ最適化された低損失な接続部を形成できる。すなわち、リード84の幅寸法を、同一幅ではなく、MFICチップ70上又はその近傍においては該MFICチップ70の第1の配線パターン72cの配線幅に合わせると共に、回路基板80上又はその近傍においては該回路基板80の第2の配線パターン82の配線幅に合わせることにより、該第1の配線パターン72c及び該第2の配線パターン82とそれぞれ一致するインピーダンス調整機能を持たせることができる。   In addition, the width dimension of the lead 84 can be designed in advance so that it becomes a microstrip line having an appropriate impedance with respect to the GND planes 72a and 83 of the MFIC chip 70 and the circuit board 80. It is possible to form a low-loss connection portion optimized for each. That is, the width dimension of the lead 84 is not the same width, but is matched with the wiring width of the first wiring pattern 72c of the MFIC chip 70 on or near the MFIC chip 70, and on or near the circuit board 80. By adjusting to the wiring width of the second wiring pattern 82 of the circuit board 80, it is possible to provide an impedance adjustment function that matches the first wiring pattern 72c and the second wiring pattern 82, respectively.

なお、本実施形態においては、MFICチップ70の第1の配線パターン72cの上面と回路基板80の第2の配線パターン82の上面との第1の基板61の基板面からの高さがほぼ同一となるようにしているが、MFICチップ70における第2の基板71及び第1のマクロストリップ線路72の総膜厚と、回路基板80における第3の基板81,第2の配線パターン82及び第2のGNDプレーン83の総膜厚とが異なる場合であっても、第1の基板61における、MFICチップ70の下側の膜厚と回路基板80の下側の膜厚とを第1の配線パターン72cの上面及び第2の配線パターン82の上面とがほぼ同一の高さとなるように加工して調整すればよい。   In the present embodiment, the height of the upper surface of the first wiring pattern 72c of the MFIC chip 70 and the upper surface of the second wiring pattern 82 of the circuit board 80 from the substrate surface of the first substrate 61 is substantially the same. However, the total film thickness of the second substrate 71 and the first macrostrip line 72 in the MFIC chip 70, the third substrate 81, the second wiring pattern 82 and the second in the circuit substrate 80. Even if the total film thickness of the GND plane 83 is different, the film thickness on the lower side of the MFIC chip 70 and the film thickness on the lower side of the circuit board 80 on the first substrate 61 are changed to the first wiring pattern. What is necessary is just to process and adjust so that the upper surface of 72c and the upper surface of the 2nd wiring pattern 82 may become substantially the same height.

なお、MFICチップ70,回路基板80及びリード84の位置関係を図面上で明確にするために、互いに隣接するMFICチップ70と回路基板80との側面にそれぞれ間隙を設けているが、実際の半導体装置は必ずしもこの間隙を必要としない。   In order to clarify the positional relationship among the MFIC chip 70, the circuit board 80, and the leads 84 on the drawing, gaps are provided on the side surfaces of the MFIC chip 70 and the circuit board 80 adjacent to each other. The device does not necessarily require this gap.

また、図6(b)の第1変形例に示すように、第1の基板61上に、互いにリード84を用いて電気的に接続された複数のMFICチップ70を有する構成としてもよい。このようにすると、多段構成の高周波回路を容易に且つ確実に得ることができる。   Further, as shown in the first modification of FIG. 6B, a configuration may be adopted in which a plurality of MFIC chips 70 are electrically connected to each other using leads 84 on the first substrate 61. In this way, a multistage high-frequency circuit can be obtained easily and reliably.

また、図6(c)の第2変形例に示すように、第1の基板61上には、MFICチップ70の代わりにMMICチップ75を設けてもよい。MMICチップ75は、例えば、GaAsからなる第2の基板76の素子形成面に動作周波数が30GHzの高周波トランジスタを有する高周波トランジスタ部77及び第1の配線パターン78が設けられ、素子形成面と反対側の面には第1のGNDプレーン79が形成されている。   Further, as shown in the second modification example in FIG. 6C, an MMIC chip 75 may be provided on the first substrate 61 instead of the MFIC chip 70. The MMIC chip 75 includes, for example, a high-frequency transistor portion 77 having a high-frequency transistor with an operating frequency of 30 GHz and a first wiring pattern 78 on the element formation surface of the second substrate 76 made of GaAs, and is opposite to the element formation surface. A first GND plane 79 is formed on this surface.

このように、MMICチップ75を直接第1の基板61上に設けることもでき、図6(a),(b)及び(c)から容易に類推できるように、第1の基板61上に、1つ以上のMFICチップ70,MMICチップ75及び回路基板80をそれぞれ所望の特性が得られるように適当に組み合わせてもよい。   As described above, the MMIC chip 75 can be directly provided on the first substrate 61. As can be easily inferred from FIGS. 6A, 6B, and 6C, on the first substrate 61, One or more of the MFIC chip 70, the MMIC chip 75, and the circuit board 80 may be appropriately combined so as to obtain desired characteristics.

(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態はフリップチップ実装に代わる実装方法であって、MFIC又はMMICを母基板上に実装する実装構造に関する。
(Seventh embodiment)
The seventh embodiment of the present invention is a mounting method instead of flip-chip mounting, and relates to a mounting structure for mounting an MFIC or MMIC on a mother board.

以下、本発明の第7の実施形態について図面を参照しながら説明する。   The seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図7は第7の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図7において、図6(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図7に示すように、MFICチップ70と回路基板80とを電気的に接続する板状の接続手段に接続用半導体チップ85を用いている。   FIG. 7 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the seventh embodiment. In FIG. 7, the same components as those shown in FIG. 6A are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 7, the connecting semiconductor chip 85 is used as a plate-like connecting means for electrically connecting the MFIC chip 70 and the circuit board 80.

接続用半導体チップ85は、主面がMFICチップ70の第2の基板71及び回路基板80の第3の基板81に跨るように該主面を第2及び第3の基板71,81に対向させて実装され、且つ、該主面に第3の配線パターン86が形成されている。第3の配線パターン86は第2の基板71の第1の配線パターン72c及び第3の基板81の第2の配線パターン82とそれぞれバンプ87を介在させて接続されている。ここで、接続用半導体チップ85と第2の基板71及び第3の基板81とを光硬化型樹脂材を用いて固着すれば、該接続用半導体チップ85と第2及び第3の基板71,81との互いの電気的な接続がさらに確実となると共に、装置の長期信頼性が向上する。   The connecting semiconductor chip 85 has the main surface opposed to the second and third substrates 71 and 81 so that the main surface extends over the second substrate 71 of the MFIC chip 70 and the third substrate 81 of the circuit board 80. The third wiring pattern 86 is formed on the main surface. The third wiring pattern 86 is connected to the first wiring pattern 72c of the second substrate 71 and the second wiring pattern 82 of the third substrate 81 through bumps 87, respectively. Here, if the connecting semiconductor chip 85 and the second substrate 71 and the third substrate 81 are fixed using a photo-curing resin material, the connecting semiconductor chip 85 and the second and third substrates 71, 71, The mutual electrical connection with 81 is further ensured, and the long-term reliability of the device is improved.

本実施形態は、MFICチップ70と回路基板80との電気的な接続手段としてリード84に代わって接続用半導体チップ85を用いている。このため、リード84の場合はその機械的強度の制約からリード84の形状が制限されるが、接続用半導体チップ85の場合は、該接続用半導体チップ85に設けられた第3の配線パターン86を用いてMFICチップ70と回路基板80とを電気的に接続するため、該第3の配線パターン86の形状を機械的強度とは独立に設計できる。   In this embodiment, a connecting semiconductor chip 85 is used in place of the lead 84 as an electrical connection means between the MFIC chip 70 and the circuit board 80. For this reason, in the case of the lead 84, the shape of the lead 84 is limited due to the mechanical strength limitation. In the case of the connecting semiconductor chip 85, the third wiring pattern 86 provided on the connecting semiconductor chip 85 is used. Is used to electrically connect the MFIC chip 70 and the circuit board 80, the shape of the third wiring pattern 86 can be designed independently of the mechanical strength.

さらに、容量素子,抵抗素子又はインダクタ等の受動素子からなるインピーダンス整合回路を設けたり、受動素子を設けたりして接続手段に種々の機能を持たせることが可能となる。   Furthermore, it is possible to provide the connection means with various functions by providing an impedance matching circuit including a passive element such as a capacitive element, a resistive element or an inductor, or by providing a passive element.

また、接続用半導体チップ85上に第3の配線パターン86を用いてフィルタ回路を構成し、所望の周波数帯域のみを伝達するような接続手段を設けることもできる。   Further, it is possible to form a filter circuit using the third wiring pattern 86 on the connecting semiconductor chip 85 and to provide a connecting means for transmitting only a desired frequency band.

また、接続用半導体チップ85として適当な能動素子を含むMMICチップを用いてもよく、この場合には、さらに多様な機能を持たせることも可能となる。   Further, an MMIC chip including an appropriate active element may be used as the connection semiconductor chip 85, and in this case, various functions can be provided.

なお、本実施形態においても、第6の実施形態に示したように、第1の基板61上に、1つ以上のMFICチップ70,MMICチップ75及び回路基板80をそれぞれ所望の特性が得られるように適当に組み合わせられることはいうまでもない。   Also in this embodiment, as shown in the sixth embodiment, one or more MFIC chips 70, MMIC chips 75, and circuit boards 80 can each have desired characteristics on the first substrate 61. Needless to say, they can be combined appropriately.

(第8の実施形態)
本発明の第8の実施形態はフリップチップ実装に代わる実装方法であって、MFIC又はMMICを母基板上に簡便に実装する実装構造に関する。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment of the present invention is a mounting method instead of flip-chip mounting, and relates to a mounting structure in which an MFIC or MMIC is simply mounted on a mother board.

以下、本発明の第8の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図8(a)は第8の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図8(a)において、図6(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図8(a)に示すように、MFICチップ70と回路基板80とを電気的に接続する板状の接続手段にポリイミド等の樹脂からなる接続用フィルム88を用いている。   FIG. 8A shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the eighth embodiment. In FIG. 8A, the same components as those shown in FIG. As shown in FIG. 8A, a connection film 88 made of a resin such as polyimide is used for plate-like connection means for electrically connecting the MFIC chip 70 and the circuit board 80.

接続用フィルム88は、MFICチップ70の第2の基板71及び回路基板80の第3の基板81に跨るように設けられ、基板側との対向面には、図8(b)の平面図に示すように、信号線89Aと該信号線89Aの両側部と互いに間隔をおいた2本の接地線89Bとからなる第3の配線パターンとしてのコプレーナ線路89が形成されている。   The connection film 88 is provided so as to straddle the second substrate 71 of the MFIC chip 70 and the third substrate 81 of the circuit board 80, and the surface facing the substrate side is shown in the plan view of FIG. As shown, a coplanar line 89 is formed as a third wiring pattern including a signal line 89A and two ground lines 89B spaced from each other on both sides of the signal line 89A.

コプレーナ線路89は、信号線89Aの線路幅の寸法と該信号線89A及び接地線89Bの側部同士の間隔の寸法とを適当に選ぶことにより所定のインピーダンスを得られる。コプレーナ線路89は、信号線89A及び各接地線89Bの両端部にそれぞれ設けられたバンプ90を介在させて、第2の基板71の第1の配線パターン72c及び第3の基板81の第2の配線パターン82とそれぞれ接続されている。ここで、接続用フィルム88と第2の基板71及び第3の基板81とを光硬化型樹脂材を用いて固着すれば、該接続用半導体チップ85と第2及び第3の基板71,81との互いの接続がさらに確実となる。   The coplanar line 89 can obtain a predetermined impedance by appropriately selecting the line width of the signal line 89A and the distance between the side portions of the signal line 89A and the ground line 89B. The coplanar line 89 has a first wiring pattern 72c on the second substrate 71 and a second line on the third substrate 81 with bumps 90 provided at both ends of the signal line 89A and each ground line 89B. Each is connected to the wiring pattern 82. Here, if the connection film 88 is fixed to the second substrate 71 and the third substrate 81 using a photocurable resin material, the connection semiconductor chip 85 and the second and third substrates 71 and 81 are fixed. The connection with each other is further ensured.

このように、本実施形態によると、MFICチップ70と回路基板80との電気的な接続手段としてリード84又は接続用半導体チップ85に代わって接続用フィルム88を用いている。このため、接続手段の配線形状の自由度及び多様な機能の追加を接続用半導体チップ85を用いる場合よりも簡便に且つ低コストで実現できる。   Thus, according to the present embodiment, the connection film 88 is used in place of the lead 84 or the connection semiconductor chip 85 as an electrical connection means between the MFIC chip 70 and the circuit board 80. For this reason, the degree of freedom of the wiring shape of the connecting means and the addition of various functions can be realized more easily and at a lower cost than when the connecting semiconductor chip 85 is used.

なお、接続用フィルム88上の配線パターンはコプレーナ線路89に限らない。例えば、コプレーナ線路89を用いずに、インピーダンス整合をとる場合には、接続用フィルム88上の配線パターンの線幅が、MFICチップ70側の領域においては第1の配線パターン72cと同一とし、且つ、回路基板80側の領域においては第2の配線パターン82と同一となるようにすればよい。   The wiring pattern on the connection film 88 is not limited to the coplanar line 89. For example, when impedance matching is performed without using the coplanar line 89, the line width of the wiring pattern on the connection film 88 is the same as that of the first wiring pattern 72c in the region on the MFIC chip 70 side, and The region on the circuit board 80 side may be the same as the second wiring pattern 82.

なお、本実施形態においても、第6の実施形態に示したように、第1の基板61上に、1つ以上のMFICチップ70,MMICチップ75及び回路基板80をそれぞれ所望の特性が得られるように適当に組み合わせられることはいうまでもない。   Also in this embodiment, as shown in the sixth embodiment, one or more MFIC chips 70, MMIC chips 75, and circuit boards 80 can each have desired characteristics on the first substrate 61. Needless to say, they can be combined appropriately.

(第9の実施形態)
本発明の第9の実施形態はMFIC又はMMICをより高い周波帯域で使用できるパッケージングに関する。
(Ninth embodiment)
The ninth embodiment of the present invention relates to packaging that can use MFIC or MMIC in a higher frequency band.

以下、本発明の第9の実施形態について図面を参照しながら説明する。   The ninth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図9は第9の実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図9において、図6(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図9に示すように、導体からなる筐体91には、その一部に半導体装置を実装する実装ステージ部91aと導波管となる導波部91bが設けられている。実装ステージ部91aには、接続用リード84Aを用いて電気的に接続されたMFICチップ70と回路基板80とが導電性のペースト等を用いて固着されており、MFICチップ70の第1の配線パターン72cにおける回路基板80と反対側の端部には、一端が第1の配線パターン72cと電気的に接続され、他端が導波部91bに位置するアンテナ用リード94が設けられている。   FIG. 9 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the ninth embodiment. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 6A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 9, a housing 91 made of a conductor is provided with a mounting stage portion 91a for mounting a semiconductor device and a waveguide portion 91b to be a waveguide on a part thereof. The mounting stage portion 91a has the MFIC chip 70 and the circuit board 80, which are electrically connected using the connection leads 84A, fixed thereto using a conductive paste or the like. The first wiring of the MFIC chip 70 An antenna lead 94 having one end electrically connected to the first wiring pattern 72c and the other end positioned on the waveguide 91b is provided at the end of the pattern 72c opposite to the circuit board 80.

導波部91bは、所望の周波数の電磁波に対して導波路となる寸法を有しており、アンテナ用リード94の端部が導波部91bの内部に置かれていることにより、導波部91bを伝播する電波信号をMFICチップ70に伝えることができる。   The waveguide portion 91b has a dimension that becomes a waveguide for an electromagnetic wave having a desired frequency, and the end portion of the antenna lead 94 is placed inside the waveguide portion 91b. The radio wave signal propagating through 91b can be transmitted to the MFIC chip 70.

このように、本実施形態によると、導波管の設計技術として公知のように、導波部91bの終端部の位置とアンテナ用リード94の位置とを最適化することにより、所望の周波数帯域において低損失な信号伝達が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, as is well known as a waveguide design technique, by optimizing the position of the terminal end of the waveguide 91b and the position of the antenna lead 94, a desired frequency band can be obtained. Signal transmission with low loss is possible.

なお、筐体91を直接に導波管回路(図示せず)に接続してもよく、導波部91bの開口部を利用して空間に電波を放出することもできる。   Note that the housing 91 may be directly connected to a waveguide circuit (not shown), and radio waves can be emitted into the space using the opening of the waveguide portion 91b.

また、本実施形態においては、アンテナにアンテナ用リード94を用いたが、導体からなる針状の部材であってもよい。   In this embodiment, the antenna lead 94 is used for the antenna, but a needle-like member made of a conductor may be used.

また、MFICチップ70と回路基板80との電気的な接続手段に接続用リード84Aを用いたが、図7に示す接続用半導体チップ85又は図8に示す接続用フィルム88を用いてもよい。   Further, although the connection lead 84A is used as an electrical connection means between the MFIC chip 70 and the circuit board 80, the connection semiconductor chip 85 shown in FIG. 7 or the connection film 88 shown in FIG. 8 may be used.

さらに、筐体91の実装ステージ部91a上には、第6の実施形態に示すように、1つ以上のMFICチップ70,MMICチップ75及び回路基板80をそれぞれ所望の特性が得られるように組み合わせてもよく、また、第3又は第4の実施形態に示すフリップチップ実装されたMFICチップ40を用いてもよい。   Further, on the mounting stage portion 91a of the casing 91, as shown in the sixth embodiment, one or more MFIC chips 70, MMIC chips 75, and a circuit board 80 are combined so as to obtain desired characteristics. Alternatively, the flip chip mounted MFIC chip 40 shown in the third or fourth embodiment may be used.

(a)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。図1(b)は本発明の第1の実施形態の一変形例に係る半導体装置を示す構成断面図である。1A is a structural cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a modification of the first embodiment of the present invention. (a)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。図2(b)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係る半導体装置を示す構成断面図である。FIG. 5A is a structural cross-sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2B is a structural cross-sectional view showing a semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing a semiconductor device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing a semiconductor device concerning a 4th embodiment of the present invention. (a)及び(b)は第5の実施形態に係る半導体装置であって、(a)は構成断面図であり、(b)は(a)のI−I線におけるMFICチップの実装前の平面図である。(A) And (b) is a semiconductor device which concerns on 5th Embodiment, (a) is a structure sectional drawing, (b) is before mounting of the MFIC chip in the II line of (a). It is a top view. (a)は本発明の第6の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。図6(b)は本発明の第6の実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示す構成断面図である。図6(c)は本発明の第6の実施形態の第2変形例に係る半導体装置を示す構成断面図である。(A) is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 6B is a structural cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first modification of the sixth embodiment of the present invention. FIG. 6C is a structural cross-sectional view showing a semiconductor device according to a second modification of the sixth embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施形態に係る半導体装置を示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing a semiconductor device concerning a 7th embodiment of the present invention. (a)及び(b)は第8の実施形態に係る半導体装置であって、(a)は構成断面図であり、(b)は(a)の接続手段の平面図である。(A) And (b) is a semiconductor device which concerns on 8th Embodiment, (a) is a structure sectional drawing, (b) is a top view of the connection means of (a). 本発明の第9の実施形態に係る半導体装置であって、MFICチップを実装したパッケージを示す部分構成断面図である。It is a semiconductor device which concerns on the 9th Embodiment of this invention, Comprising: It is a fragmentary sectional view which shows the package which mounted the MFIC chip | tip. 従来のMFICを示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing the conventional MFIC. 従来のMMICがフリップチップ実装されてなる半導体装置を示す構成断面図である。It is a structure sectional view showing a semiconductor device in which a conventional MMIC is flip-chip mounted.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板
11A 基板(誘電体)
12 GNDプレーン(接地パターン)
12A 第1のGNDプレーン
12a 開口部
13 誘電体膜
14 第1の配線パターン
21 第2の配線パターン
21a 電極パッド
22 MMICチップ(半導体チップ)
22A MMICチップ(半導体チップ)
23 光硬化性樹脂材
24 バンプ
25 第2のGNDプレーン
31 第1の基板
31A フィルムベース(第1の基板)
31a 空間部(凹部)
31b 空間部(孔部)
32 第1の配線パターン
33 第1のGNDプレーン
34 第1のマイクロストリップ線路
40 MFICチップ
41 第2の基板41
42 半導体チップ
43 第2のマイクロストリップ線路
43a 第2のGNDプレーン
43b 誘電体膜
43c 第2の配線パターン
44 バンプ
51 筐体
52 パッケージベース(第1の基板)
52a 凹部
53 配線パターン
54 GNDプレーン
55 内部リード
56 外部リード
57 接地パターン
61 第1の基板
70 MFICチップ
71 第2の基板
72 第1のマイクロストリップ線路
72a 第1のGNDプレーン
72b 誘電体膜
72c 第1の配線パターン
73 MMICチップ
74 マイクロバンプ
75 MMICチップ
76 第2の基板
77 高周波トランジスタ部
78 第1の配線パターン
79 第1のGNDプレーン
80 回路基板
81 第3の基板
82 第2の配線パターン
83 第2のGNDプレーン
84 リード(接続手段)
84A 接続用リード
85 接続用半導体チップ(接続手段)
86 第3の配線パターン
87 バンプ
88 接続用フィルム(接続手段)
89 コプレーナ線路(第3の配線パターン)
89A 信号線
89B 接地線
90 バンプ
91 筐体
91a 実装ステージ部
91b 導波部(導波管)
94 アンテナ用リード(導体部材)
11 Substrate 11A Substrate (Dielectric)
12 GND plane (ground pattern)
12A 1st GND plane 12a Opening 13 Dielectric film 14 1st wiring pattern 21 2nd wiring pattern 21a Electrode pad 22 MMIC chip (semiconductor chip)
22A MMIC chip (semiconductor chip)
23 Photocurable resin material 24 Bump 25 Second GND plane 31 First substrate 31A Film base (first substrate)
31a Space (recess)
31b Space (hole)
32 First wiring pattern 33 First GND plane 34 First microstrip line 40 MFIC chip 41 Second substrate 41
42 Semiconductor chip 43 Second microstrip line 43a Second GND plane 43b Dielectric film 43c Second wiring pattern 44 Bump 51 Housing 52 Package base (first substrate)
52a Recess 53 Wiring pattern 54 GND plane 55 Internal lead 56 External lead 57 Ground pattern 61 First substrate 70 MFIC chip 71 Second substrate 72 First microstrip line 72a First GND plane 72b Dielectric film 72c First Wiring pattern 73 MMIC chip 74 Micro bump 75 MMIC chip 76 Second substrate 77 High-frequency transistor section 78 First wiring pattern 79 First GND plane 80 Circuit board 81 Third substrate 82 Second wiring pattern 83 Second GND plane 84 lead (connection means)
84A Connection lead 85 Connection semiconductor chip (connection means)
86 Third wiring pattern 87 Bump 88 Connection film (connection means)
89 Coplanar line (third wiring pattern)
89A Signal line 89B Ground line 90 Bump 91 Housing 91a Mounting stage part 91b Waveguide part (waveguide)
94 Antenna lead (conductor member)

Claims (6)

主面に、導体膜からなる第1の接地パターン、誘電体膜、及び導体膜からなる第1の配線パターンが順次形成された基板と、
素子形成面に高周波トランジスタ及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第2の配線パターンを有すると共に、前記素子形成面の反対側の面に導体膜からなる第2の接地パターンを有する半導体チップとを備え、
前記半導体チップの素子形成面が前記基板の主面と対向した状態で、前記第2の配線パターンと前記第1の配線パターンとが互いに接続されていると共に、
前記第1の接地パターンは、前記半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有していることを特徴とする半導体装置。
A substrate on which a first ground pattern made of a conductor film, a dielectric film, and a first wiring pattern made of a conductor film are sequentially formed on the main surface;
A semiconductor chip having a second wiring pattern made of a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor on the element formation surface, and a second ground pattern made of a conductor film on the surface opposite to the element formation surface And
With the element formation surface of the semiconductor chip facing the main surface of the substrate, the second wiring pattern and the first wiring pattern are connected to each other,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first ground pattern has an opening in a region facing an element formation surface of the semiconductor chip.
前記誘電体膜はBCBからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 It said dielectric layer is a semiconductor device according to claim 1, wherein the BC B or Ranaru. 主面に導体膜からなる第1の配線パターンを有すると共に前記主面と反対側の面に第1の接地パターンを有する誘電体からなる基板と、
素子形成面に高周波トランジスタ及び該高周波トランジスタと接続された導体膜からなる第2の配線パターンを有すると共に、前記素子形成面の反対側の面に導体膜からなる第2の接地パターンを有する半導体チップとを備え、
前記半導体チップの素子形成面が前記基板の主面と対向した状態で、前記第2の配線パターンと前記第1の配線パターンとが互いに接続されていると共に、
前記第1の接地パターンは、前記半導体チップの素子形成面と対向する領域に開口部を有していることを特徴とする半導体装置。
A substrate made of a dielectric having a first wiring pattern made of a conductor film on a main surface and having a first ground pattern on a surface opposite to the main surface;
A semiconductor chip having a second wiring pattern made of a high-frequency transistor and a conductor film connected to the high-frequency transistor on the element formation surface, and a second ground pattern made of a conductor film on the surface opposite to the element formation surface And
With the element formation surface of the semiconductor chip facing the main surface of the substrate, the second wiring pattern and the first wiring pattern are connected to each other,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first ground pattern has an opening in a region facing an element formation surface of the semiconductor chip.
前記第1の配線パターンと前記第2の配線パターンとは、バンプを介して接続されていることを特徴とする請求項1又は3に記載の半導体装置。 Wherein the first wiring pattern and the second wiring pattern, a semiconductor device according to claim 1 or 3, characterized in that it is connected via the bus amplifier. 前記高周波トランジスタの動作周波数は10GHz以上であることを特徴とする請求項1又は3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an operating frequency of the high-frequency transistor is 10 GHz or more. 前記半導体チップは、少なくとも1つの高周波トランジスタと、少なくとも1つの受動素子とを有するMMICであることを特徴とする請求項1又は3に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor chip is an MMIC including at least one high-frequency transistor and at least one passive element.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0774285A (en) * 1993-04-07 1995-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JPH0856113A (en) * 1994-08-11 1996-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Detector for millimeter wave
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0774285A (en) * 1993-04-07 1995-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JPH0856113A (en) * 1994-08-11 1996-02-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Detector for millimeter wave
JPH10313077A (en) * 1997-05-12 1998-11-24 Ricoh Co Ltd Semiconductor device and method for mounting the same

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