JP6365283B2 - Semiconductor chip and high frequency module - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップ及び高周波モジュールに関する。   The present invention relates to a semiconductor chip and a high frequency module.

従来、実装基板上にバンプを介して半導体チップを接続した場合に、半導体チップと実装基板との間を実装基板の表面に沿って高周波信号が伝搬してしまうのを抑制するために、実装基板上に電磁バンドギャップ(EBG)多角形からなる層を設けた技術がある。
また、半導体チップを実装する多層基板内のグランド間に生じるパラレルプレートモードによる放射を抑制すべく、多層基板内に平面視格子状の金属層を配置する技術もある。
Conventionally, when a semiconductor chip is connected to the mounting substrate via bumps, the mounting substrate is used to suppress the propagation of high-frequency signals along the surface of the mounting substrate between the semiconductor chip and the mounting substrate. There is a technique in which a layer made of an electromagnetic band gap (EBG) polygon is provided thereon.
In addition, there is a technique in which a metal layer having a lattice shape in a plan view is arranged in the multilayer substrate in order to suppress radiation in a parallel plate mode generated between the grounds in the multilayer substrate on which the semiconductor chip is mounted.

特表2007−527629号公報Special table 2007-527629 特開2010−263413号公報JP 2010-263413 A

しかしながら、高周波回路を備える半導体チップでは、その基板内部で信号のフィードバックが生じてしまうことがわかった。
そこで、高周波回路を備える半導体チップの基板内部で生じる信号のフィードバックを抑制したい。
However, it has been found that in a semiconductor chip having a high frequency circuit, signal feedback occurs inside the substrate.
Therefore, it is desired to suppress feedback of signals generated inside the substrate of a semiconductor chip having a high frequency circuit.

本半導体チップは、半導体基板と、半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、メタルパターンが、高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる複数の溝を有する
本半導体チップは、半導体基板と、半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、メタルパターンは、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターンを備える。
本半導体チップは、半導体基板と、半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、メタルパターンは、少なくとも高周波回路の入力部及び出力部のそれぞれに対応する位置に設けられており、高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる溝を有する。
本高周波モジュールは、上述の半導体チップと、半導体チップを実装する実装基板とを備え、半導体チップは、高周波回路の側を下側にして実装基板上に実装されている。
The semiconductor chip includes a semiconductor substrate, a high-frequency circuit provided on the front surface side of the semiconductor substrate, and a metal pattern provided on the back surface side of the semiconductor substrate, so that the metal pattern crosses the signal propagation direction of the high-frequency circuit. A plurality of grooves extending in the direction .
The semiconductor chip includes a semiconductor substrate, a high-frequency circuit provided on the front surface side of the semiconductor substrate, and a metal pattern provided on the back surface side of the semiconductor substrate, and the metal pattern has a plurality of shapes that can function as an antenna. The pattern is provided.
The semiconductor chip includes a semiconductor substrate, a high-frequency circuit provided on the front surface side of the semiconductor substrate, and a metal pattern provided on the back surface side of the semiconductor substrate, and the metal pattern includes at least an input part and an output part of the high-frequency circuit. And a groove extending across the signal propagation direction of the high-frequency circuit.
The high-frequency module includes the above-described semiconductor chip and a mounting substrate on which the semiconductor chip is mounted. The semiconductor chip is mounted on the mounting substrate with the high-frequency circuit side down.

本高周波モジュールは、半導体基板と、半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、メタルパターンが、高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる複数の溝を有する
本高周波モジュールは、半導体基板と、半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、メタルパターンは、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターンを備える。
本高周波モジュールは、半導体基板と、半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、メタルパターンは、少なくとも高周波回路の入力部及び出力部のそれぞれに対応する位置に接しており、高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる溝を有する。
The high-frequency module includes a semiconductor chip including a semiconductor substrate, a high-frequency circuit provided on the front surface side of the semiconductor substrate, and a housing having a metal pattern in contact with the back surface side of the semiconductor substrate. A plurality of grooves extending across the signal propagation direction.
The high-frequency module includes a semiconductor chip including a semiconductor substrate, a high-frequency circuit provided on the front surface side of the semiconductor substrate, and a housing having a metal pattern in contact with the back surface side of the semiconductor substrate. A plurality of patterns having a functionable shape are provided.
The high-frequency module includes a semiconductor chip including a semiconductor substrate, a high-frequency circuit provided on the front surface side of the semiconductor substrate, and a housing having a metal pattern in contact with the back surface side of the semiconductor substrate. It has the groove | channel which touches the position corresponding to each of the input part and output part of a circuit, and extends so that the signal propagation direction of a high frequency circuit may be crossed.

したがって、本半導体チップ及び高周波モジュールによれば、高周波回路を備える半導体チップの基板内部で生じる信号のフィードバックを抑制できるという利点がある。   Therefore, according to the present semiconductor chip and the high frequency module, there is an advantage that the feedback of the signal generated inside the substrate of the semiconductor chip including the high frequency circuit can be suppressed.

本実施形態にかかる半導体チップの基板裏面に設けられるメタルパターンの構成例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the structural example of the metal pattern provided in the board | substrate back surface of the semiconductor chip concerning this embodiment. 本実施形態にかかる半導体チップの基板裏面に設けられるメタルパターンの構成例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the structural example of the metal pattern provided in the board | substrate back surface of the semiconductor chip concerning this embodiment. (A)〜(C)は、本実施形態にかかる半導体チップの基板裏面に設けられるメタルパターンの構成例を示す模式的平面図である。(A)-(C) are typical top views which show the structural example of the metal pattern provided in the board | substrate back surface of the semiconductor chip concerning this embodiment. 本実施形態にかかる半導体チップの基板裏面に設けられるメタルパターンの構成例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the structural example of the metal pattern provided in the board | substrate back surface of the semiconductor chip concerning this embodiment. 本実施形態にかかる半導体チップを備える高周波モジュールの構成例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view showing an example of composition of a high frequency module provided with a semiconductor chip concerning this embodiment. 本発明の課題を説明するための模式的斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the subject of this invention. (A)は、本実施形態の変形例にかかる高周波モジュールの構成例を示す模式的断面図であり、(B)は、本実施形態の変形例にかかる高周波モジュールに備えられる筐体の表面に設けられるメタルパターンの構成例を示す模式的斜視図である。(A) is typical sectional drawing which shows the structural example of the high frequency module concerning the modification of this embodiment, (B) is on the surface of the housing | casing with which the high frequency module concerning the modification of this embodiment is equipped. It is a typical perspective view which shows the structural example of the metal pattern provided. 300GHz帯での伝搬特性のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the propagation characteristic in a 300 GHz band.

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体チップ及び高周波モジュールについて、図1〜図8を参照しながら説明する。
本実施形態の半導体チップは、高周波回路を含む半導体チップであって、例えば高周波数帯で用いられる増幅器(半導体増幅器;増幅回路)を含むMMICチップ(増幅器MMICチップ)である。なお、半導体チップを、モノリシック集積回路チップ、あるいは、半導体装置ともいう。
Hereinafter, a semiconductor chip and a high frequency module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The semiconductor chip of this embodiment is a semiconductor chip including a high frequency circuit, for example, an MMIC chip (amplifier MMIC chip) including an amplifier (semiconductor amplifier; amplifier circuit) used in a high frequency band. Note that the semiconductor chip is also referred to as a monolithic integrated circuit chip or a semiconductor device.

本実施形態では、例えば図1に示すように、半導体チップ1は、半導体基板2と、半導体基板2の表面側に設けられた高周波回路3と、半導体基板2の裏面側に設けられたメタルパターン(基板裏面メタル)4とを備える。そして、メタルパターン4が、高周波回路3の信号伝搬方向を横切るように分離されている。ここで、メタルパターン4は、半導体基板2の裏面にパターニングされた金属膜(金属薄膜)である。例えば、メタルパターン4は、高周波回路3の信号伝搬方向に直交する方向に延びる溝4A(又はスリット)を有するものとすれば良い。これにより、高周波回路3を備える半導体チップ1の基板内部で生じる信号のフィードバックを抑制することができる。また、基板裏面メタル4で生じる信号のフィードバックも抑制することができる。つまり、高周波回路3を備える半導体チップ1において、基板モード伝搬や基板裏面メタル伝搬を抑制することができる。特に、高周波回路3が増幅回路である場合、このような信号フィードバックによる不要発振を抑制することができる。なお、メタルパターン4を、グランドパターン、GNDパターン、グランドメタルパターン、グランドプレーン、GNDプレーン、グランドメタル、GNDメタル、裏面メタルともいう。   In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1, the semiconductor chip 1 includes a semiconductor substrate 2, a high-frequency circuit 3 provided on the front surface side of the semiconductor substrate 2, and a metal pattern provided on the back surface side of the semiconductor substrate 2. (Substrate back metal) 4. The metal pattern 4 is separated so as to cross the signal propagation direction of the high-frequency circuit 3. Here, the metal pattern 4 is a metal film (metal thin film) patterned on the back surface of the semiconductor substrate 2. For example, the metal pattern 4 may have a groove 4 </ b> A (or slit) extending in a direction orthogonal to the signal propagation direction of the high-frequency circuit 3. Thereby, the feedback of the signal which arises inside the board | substrate of the semiconductor chip 1 provided with the high frequency circuit 3 can be suppressed. Moreover, the feedback of the signal which arises with the board | substrate back surface metal 4 can also be suppressed. That is, in the semiconductor chip 1 including the high-frequency circuit 3, substrate mode propagation and substrate back surface metal propagation can be suppressed. In particular, when the high-frequency circuit 3 is an amplifier circuit, such unnecessary oscillation due to signal feedback can be suppressed. The metal pattern 4 is also referred to as a ground pattern, a GND pattern, a ground metal pattern, a ground plane, a GND plane, a ground metal, a GND metal, and a back metal.

特に、メタルパターン4は、例えば図2に示すように、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターン4Xに分離されているものとするのが好ましい。これにより、メタルパターン4を構成する各パターン4Xが、基板モードの電磁波を積極的に外方へ放射するアンテナとして働き、基板モードによる信号のフィードバックを確実に抑制することが可能となる。   In particular, the metal pattern 4 is preferably separated into a plurality of patterns 4X having a shape that can function as an antenna, for example, as shown in FIG. Thereby, each pattern 4X which comprises the metal pattern 4 functions as an antenna which radiates | emits the electromagnetic wave of board | substrate mode actively outward, and it becomes possible to suppress the signal feedback by board | substrate mode reliably.

このようなメタルパターンとしては、一辺の長さがフィードバックを抑制したい信号の波長λの1/2の長さ(1/2λ)である正方形状の複数のパターン4X、即ち、パッチアンテナのような形状の複数のパターン4Xを、タイル状に並べて配列して、半導体チップ1の基板裏面に敷き詰められたものとすれば良い。このようなメタルパターン4を、タイル状のメタルパターンという。なお、図2中、Port1は入力ポートであり、Port2は出力ポートである。   As such a metal pattern, a plurality of square-shaped patterns 4X whose length of one side is ½ of a wavelength λ of a signal (1 / 2λ) whose feedback is desired to be suppressed, that is, a patch antenna or the like A plurality of patterns 4X having a shape may be arranged in a tile shape and spread on the back surface of the semiconductor chip 1 substrate. Such a metal pattern 4 is referred to as a tile-shaped metal pattern. In FIG. 2, Port 1 is an input port, and Port 2 is an output port.

なお、メタルパターン4は、これに限られるものではなく、アンテナ(平面アンテナ)として機能しうる形状を有する複数のパターン4Xに分離されているものであれば良い。例えば、ダイポールアンテナ(例えば図3(A)参照)、スロットアンテナ(例えば図3(B)参照)、千鳥格子(例えば図3(C)参照)のような形状の複数のパターン4Xをタイル状に並べて、半導体チップ1の基板裏面に敷き詰められたものとしても良い。   The metal pattern 4 is not limited to this, and any metal pattern 4 may be used as long as it is separated into a plurality of patterns 4X having a shape that can function as an antenna (planar antenna). For example, a plurality of patterns 4X having a shape such as a dipole antenna (see, for example, FIG. 3A), a slot antenna (see, for example, FIG. 3B), and a staggered lattice (see, for example, FIG. 3C) are tiled. It is good also as what was put in order and spread on the back surface of the board | substrate of the semiconductor chip 1. FIG.

また、ここでは、メタルパターン4を構成する複数のパターン4Xを、半導体チップ1の基板裏面の全面に配置しているが、これに限られるものではない。例えば図4に示すように、メタルパターン4を構成する複数のパターン4Xは、少なくとも高周波回路3の入力部3A及び出力部3Bのそれぞれに対応する位置に設けられていれば良い。つまり、メタルパターン4は、少なくとも高周波回路3の入力部3A及び出力部3Bのそれぞれに対応する位置に設けられていれば良い。なお、高周波回路3の入力部3A及び出力部3Bのそれぞれに対応する位置には、高周波回路3の入力部3A及び出力部3Bのそれぞれに対応する位置の近傍の位置も含まれるものとする。このように、信号のフィードバックに影響しやすいのは、半導体チップ1の表面側に設けられている高周波回路3の入力部3A及び出力部3Bのそれぞれに対応する位置及びその近傍(周辺)であるため、半導体チップ1の表面側に設けられている高周波回路3の回路レイアウトに合わせて、共鳴しやすい場所だけにパターンを設けることも有効である。   Here, the plurality of patterns 4X constituting the metal pattern 4 are arranged on the entire back surface of the substrate of the semiconductor chip 1, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, the plurality of patterns 4 </ b> X constituting the metal pattern 4 may be provided at positions corresponding to at least the input unit 3 </ b> A and the output unit 3 </ b> B of the high-frequency circuit 3. That is, the metal pattern 4 should just be provided in the position corresponding to each of the input part 3A and the output part 3B of the high frequency circuit 3 at least. Note that the positions corresponding to the input unit 3A and the output unit 3B of the high-frequency circuit 3 include positions in the vicinity of the positions corresponding to the input unit 3A and the output unit 3B of the high-frequency circuit 3, respectively. As described above, it is the position corresponding to each of the input unit 3A and the output unit 3B of the high-frequency circuit 3 provided on the surface side of the semiconductor chip 1 and its vicinity (periphery) that easily affects the signal feedback. Therefore, it is also effective to provide a pattern only in a place where resonance easily occurs in accordance with the circuit layout of the high frequency circuit 3 provided on the surface side of the semiconductor chip 1.

ところで、本実施形態では、図5に示すように、高周波モジュール5は、上述のように構成される半導体チップ1と、半導体チップ1を実装する実装基板6とを備える。そして、半導体チップ1が、高周波回路3の側を下側にして実装基板6上に実装されている。つまり、本実施形態では、半導体チップ1が実装基板6上にフリップチップ実装(フェイスダウン実装)されている。この場合、半導体チップ1と実装基板6とはバンプ(又はピラー)7を介して接合されることになる。また、半導体チップ1の基板裏面側が上側になり、その上方は空気又は誘電体で覆われることになる。このため、この基板裏面側に設けられているメタルパターン4がアンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターン4Xに分離されている場合、これらのパターン4Xによって、不要な電磁波を積極的に半導体チップ1外へ放射させ、信号のフィードバックを確実に抑制することが可能となる。   By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the high frequency module 5 includes the semiconductor chip 1 configured as described above and the mounting substrate 6 on which the semiconductor chip 1 is mounted. The semiconductor chip 1 is mounted on the mounting substrate 6 with the high-frequency circuit 3 side down. That is, in the present embodiment, the semiconductor chip 1 is flip-chip mounted (face-down mounted) on the mounting substrate 6. In this case, the semiconductor chip 1 and the mounting substrate 6 are bonded via bumps (or pillars) 7. Further, the back side of the substrate of the semiconductor chip 1 is on the upper side, and the upper side is covered with air or a dielectric. For this reason, when the metal pattern 4 provided on the back side of the substrate is separated into a plurality of patterns 4X having a shape that can function as an antenna, these patterns 4X positively remove unnecessary electromagnetic waves from the semiconductor chip. It is possible to radiate out of 1 and reliably suppress the feedback of the signal.

上述のように構成される半導体チップ1や高周波モジュール5は、例えば100GHzを超える超高周波数帯において特に有用であり、超高周波帯で用いられる無線通信装置、レーダー装置あるいはイメージング装置等において用いられる半導体チップや高周波モジュールに適用するのが好ましい。
ところで、上述のような構成を採用しているのは、以下の理由による。
The semiconductor chip 1 and the high-frequency module 5 configured as described above are particularly useful in an ultrahigh frequency band exceeding 100 GHz, for example, and are a semiconductor used in a radio communication device, a radar device, an imaging device, or the like used in the ultrahigh frequency band. It is preferable to apply to a chip or a high frequency module.
By the way, the reason why the above configuration is adopted is as follows.

近年、電子デバイスの高速化によって超高周波数帯の利用が拡大しているが、高い周波数特有の新たな課題が出てきている。
つまり、図6に示すように、高周波回路3を備える半導体チップ1では、その基板2の内部で信号のフィードバックが生じてしまうことがわかった(図6中、点線の矢印参照)。
In recent years, the use of ultra-high frequency bands has been expanded by increasing the speed of electronic devices, but new problems specific to high frequencies have emerged.
That is, as shown in FIG. 6, in the semiconductor chip 1 including the high-frequency circuit 3, it was found that signal feedback occurs inside the substrate 2 (see the dotted arrow in FIG. 6).

例えば、高周波増幅器において高い利得を実現したい場合、発振の抑制が課題となる。例えば波長1mm以下のサブミリ波帯で動作する高周波回路を有する半導体チップでは、波長がチップサイズと同程度となり、GNDプレーンの電位が不安定になる。このため、従来の回路設計手法では予測できない信号フィードバックによって増幅器に不要発振が生じる場合がある。特に、半導体チップの基板側へ漏れた信号が、基板モードによって伝搬したり、GNDメタルを伝搬したりして、フィードバックが生じ、不要発振が生じる場合がある。   For example, when it is desired to achieve a high gain in a high-frequency amplifier, suppression of oscillation becomes a problem. For example, in a semiconductor chip having a high-frequency circuit operating in a submillimeter wave band with a wavelength of 1 mm or less, the wavelength is about the same as the chip size, and the potential of the GND plane becomes unstable. For this reason, unnecessary oscillation may occur in the amplifier due to signal feedback that cannot be predicted by conventional circuit design techniques. In particular, a signal leaked to the substrate side of the semiconductor chip may propagate depending on the substrate mode or propagate through the GND metal, resulting in feedback and unnecessary oscillation.

この場合、半導体チップの基板の厚みを薄くして基板モードを抑制したり、半導体チップの基板に貫通ビアを密に設けて基板裏面のGNDとの接続を強化したりすることが考えられる。
これらの方法では、波長が短くなるにつれて、半導体チップの基板の厚さをさらに薄くすることが必要になり、また、貫通ビアの間隔をさらに狭くすることが必要になる。例えば、設計周波数が300GHzで半導体チップの基板の比誘電率が10とすると、基板中では1/4波長が80μmとなるため、これよりも十分に薄い基板の厚さにしたり、これよりも十分に狭い貫通ビアの間隔にしたりすることが必要になる。
In this case, it is conceivable to reduce the thickness of the substrate of the semiconductor chip to suppress the substrate mode, or to strengthen the connection with the GND on the back surface of the substrate by providing through vias densely in the substrate of the semiconductor chip.
In these methods, as the wavelength becomes shorter, it is necessary to further reduce the thickness of the substrate of the semiconductor chip, and it is necessary to further reduce the interval between the through vias. For example, if the design frequency is 300 GHz and the relative permittivity of the semiconductor chip substrate is 10, the quarter wavelength is 80 μm in the substrate, so that the thickness of the substrate is sufficiently thinner than this, or more than this It is necessary to make the interval between the through vias very small.

しかしながら、このように薄くした基板や多くの貫通ビアを設けた基板では、機械強度が低下するため、基板そのものの加工や、実装時の取り扱い等が困難である。
そこで、高周波回路を備える半導体チップの基板内部で生じる信号のフィードバックを抑制すべく、上述のような構成を採用している。
したがって、本実施形態にかかる半導体チップ及び高周波モジュールによれば、高周波回路3を備える半導体チップ1の基板内部で生じる信号のフィードバックを抑制できるという利点がある。
However, in such a thin substrate or a substrate provided with many through vias, the mechanical strength is lowered, so that it is difficult to process the substrate itself or handle it at the time of mounting.
Therefore, the above-described configuration is employed in order to suppress the feedback of the signal generated inside the substrate of the semiconductor chip having the high frequency circuit.
Therefore, according to the semiconductor chip and the high frequency module according to the present embodiment, there is an advantage that the feedback of the signal generated inside the substrate of the semiconductor chip 1 including the high frequency circuit 3 can be suppressed.

なお、上述の実施形態では、半導体チップ1の基板裏面に、高周波回路3の信号伝搬方向を横切るように分離されたメタルパターン4を設け、この半導体チップ1を高周波回路3の側を下側にして実装基板6上に実装して、高周波モジュール5を構成しているが(図5参照)、これに限られるものではない。
例えば図7(A)、図7(B)に示すように、高周波モジュール5Xを、半導体基板2と、半導体基板2の表面側に設けられた高周波回路3(図7(A)では図示せず)とを備える半導体チップ1と、半導体基板2の裏面側に接するメタルパターン4を有する筐体8とを備えるものとし、メタルパターン4を、高周波回路3の信号伝搬方向を横切るように分離されているものとしても良い。つまり、筐体8を、その表面に、高周波回路3の信号伝搬方向を横切るように分離されているメタルパターン4を有するものとし、このメタルパターン4に半導体チップ1の基板裏面側が接するように、筐体8上に半導体チップ1が実装されているものとしても良い。ここでは、筐体8は金属筐体である。なお、金属筐体8を金属モジュールともいう。また、このような構成を採用する場合は、半導体チップ1の基板裏面にはメタルパターンを設けない。
In the above-described embodiment, the metal pattern 4 separated so as to cross the signal propagation direction of the high-frequency circuit 3 is provided on the back surface of the substrate of the semiconductor chip 1, and the semiconductor chip 1 is placed with the high-frequency circuit 3 side down. The high-frequency module 5 is configured by mounting on the mounting substrate 6 (see FIG. 5), but is not limited thereto.
For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, the high-frequency module 5X includes a semiconductor substrate 2 and a high-frequency circuit 3 provided on the surface side of the semiconductor substrate 2 (not shown in FIG. 7A). ) And a housing 8 having a metal pattern 4 in contact with the back side of the semiconductor substrate 2. The metal pattern 4 is separated so as to cross the signal propagation direction of the high-frequency circuit 3. It is good as well. That is, the casing 8 has a metal pattern 4 separated on the surface so as to cross the signal propagation direction of the high-frequency circuit 3, and the substrate back surface side of the semiconductor chip 1 is in contact with the metal pattern 4. The semiconductor chip 1 may be mounted on the housing 8. Here, the housing 8 is a metal housing. The metal housing 8 is also referred to as a metal module. Further, when such a configuration is adopted, a metal pattern is not provided on the back surface of the semiconductor chip 1.

この場合、半導体チップ1の基板裏面側に接するメタルパターン4は、半導体チップ1を実装する筐体8の表面に設けられることになるが、このメタルパターン4は、上述の実施形態のメタルパターン4と同様に構成すれば良い。特に、上述の実施形態の場合と同様に、メタルパターン4を、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターン4Xに分離されているものとするのが好ましい。また、メタルパターン4を、少なくとも高周波回路3の入力部3A及び出力部3Bのそれぞれに対応する位置に接するようにするのが好ましい(例えば図4参照)。   In this case, the metal pattern 4 in contact with the back side of the substrate of the semiconductor chip 1 is provided on the surface of the housing 8 on which the semiconductor chip 1 is mounted. This metal pattern 4 is the metal pattern 4 of the above-described embodiment. It may be configured in the same manner as. In particular, as in the case of the above-described embodiment, the metal pattern 4 is preferably separated into a plurality of patterns 4X having a shape that can function as an antenna. Further, it is preferable that the metal pattern 4 is in contact with positions corresponding to at least the input part 3A and the output part 3B of the high-frequency circuit 3 (see, for example, FIG. 4).

例えば図7(A)、図7(B)に示すように、半導体チップ1を実装する金属筐体8の表面に、高周波回路3の信号伝搬方向に直交する方向に延びる溝8X、及び、高周波回路3の信号伝搬方向に延びる溝8Yを、これらの溝8X、8Yが互いに交差するように設けることで、金属筐体8の表面に複数のパターン4Xを有するメタルパターン4を設ければ良い。この場合、溝8X、8Yが互いに交差することによって形成される平面視で正方形状の複数のパターン4Xが、一辺の長さがフィードバックを抑制したい信号の波長λの1/2の長さ(1/2λ)になるようにし、パッチアンテナのような形状の複数のパターン4Xをタイル状に並べて配列して、金属筐体8の表面に敷き詰めたものとすれば良い。そして、このようなメタルパターン4を有する金属筐体8の表面上に半導体チップ1の基板裏面を接触させて貼り付けることで、金属筐体8上に半導体チップ1を実装すれば良い。この場合、半導体チップ1は、金属筐体8上にフェイスアップ実装されることになる。また、金属筐体8に半導体チップ1を直接接着することで、放熱性を確保することも可能となる。   For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, a groove 8X extending in a direction orthogonal to the signal propagation direction of the high-frequency circuit 3 and a high-frequency wave are formed on the surface of the metal housing 8 on which the semiconductor chip 1 is mounted. The metal pattern 4 having a plurality of patterns 4X may be provided on the surface of the metal housing 8 by providing the grooves 8Y extending in the signal propagation direction of the circuit 3 so that these grooves 8X and 8Y intersect each other. In this case, the plurality of square-shaped patterns 4X in a plan view formed by the grooves 8X and 8Y intersecting each other has a length (1/2) of the wavelength λ of the signal whose one side length is desired to suppress feedback. / 2λ), and a plurality of patterns 4X shaped like patch antennas may be arranged in a tile and arranged on the surface of the metal housing 8. And what is necessary is just to mount the semiconductor chip 1 on the metal housing 8 by making the board | substrate back surface of the semiconductor chip 1 contact and affix on the surface of the metal housing | casing 8 which has such a metal pattern 4. FIG. In this case, the semiconductor chip 1 is mounted face up on the metal housing 8. Further, by directly adhering the semiconductor chip 1 to the metal housing 8, it is possible to ensure heat dissipation.

ところで、上述の実施形態の構造(図2参照)及び上述の変形例の構造(図7参照)における効果を確認すべく、それぞれの構造における伝搬特性のシミュレーションを行なったところ、図8に示すような結果が得られた。
なお、ここでは、半導体チップ1の入力ポートと出力ポートの間の距離を約500μmとし、半導体チップ1の基板2の厚さを約200μmとし、その基板2の誘電率を約11.9として、300GHz帯で伝搬特性のシミュレーションを行なった。また、図8中、符号Aを付したものが上述の実施形態の構造(図2参照)における伝搬特性のシミュレーション結果を示しており、符号Bを付したものが上述の変形例の構造(図7参照)における伝搬特性のシミュレーション結果を示している。また、図8では、比較例として、半導体チップ1の基板裏面の全面にメタルを設けた構造(ベタメタル構造)の伝搬特性のシミュレーション結果も符号Cを付して示している。
By the way, in order to confirm the effects in the structure of the above-described embodiment (see FIG. 2) and the structure of the above-described modification (see FIG. 7), simulation of propagation characteristics in each structure was performed, as shown in FIG. Results were obtained.
Here, the distance between the input port and the output port of the semiconductor chip 1 is about 500 μm, the thickness of the substrate 2 of the semiconductor chip 1 is about 200 μm, and the dielectric constant of the substrate 2 is about 11.9. The propagation characteristics were simulated in the 300 GHz band. Also, in FIG. 8, the reference numeral A indicates the propagation characteristic simulation result in the structure of the above-described embodiment (see FIG. 2), and the reference numeral B indicates the structure of the above-described modification (FIG. 7) shows the simulation result of the propagation characteristics. In FIG. 8, as a comparative example, the simulation result of the propagation characteristics of the structure (solid metal structure) in which metal is provided on the entire back surface of the substrate of the semiconductor chip 1 is also denoted by reference symbol C.

図8に示すように、比較例のベタメタル構造と比較して、上述の実施形態(図2参照)及び変形例(図7参照)の構造とすることで、300GHzにおけるフィードバック量として、上述の実施形態の構造(図2参照)では約3dB、上述の変形例の構造(図7参照)では約9dB抑制できることを確認できた。
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
As shown in FIG. 8, compared with the solid metal structure of the comparative example, the structure of the above-described embodiment (see FIG. 2) and the modified example (see FIG. 7) is used as the feedback amount at 300 GHz. It has been confirmed that the structure of the form (see FIG. 2) can be suppressed by about 3 dB, and the structure of the above-described modified example (see FIG. 7) can be suppressed by about 9 dB.
Note that the present invention is not limited to the configurations described in the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
半導体基板と、
前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、
前記半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、
前記メタルパターンが、前記高周波回路の信号伝搬方向を横切るように分離されていることを特徴とする半導体チップ。
Hereinafter, additional notes will be disclosed regarding the above-described embodiment and modifications.
(Appendix 1)
A semiconductor substrate;
A high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A metal pattern provided on the back side of the semiconductor substrate,
A semiconductor chip, wherein the metal pattern is separated so as to cross a signal propagation direction of the high-frequency circuit.

(付記2)
前記メタルパターンは、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターンに分離されていることを特徴とする、付記1に記載の半導体チップ。
(付記3)
前記メタルパターンは、少なくとも前記高周波回路の入力部及び出力部のそれぞれに対応する位置に設けられていることを特徴とする、付記1又は2に記載の半導体チップ。
(Appendix 2)
2. The semiconductor chip according to appendix 1, wherein the metal pattern is separated into a plurality of patterns having a shape that can function as an antenna.
(Appendix 3)
The semiconductor chip according to appendix 1 or 2, wherein the metal pattern is provided at a position corresponding to at least an input part and an output part of the high-frequency circuit.

(付記4)
付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体チップと、
前記半導体チップを実装する実装基板とを備え、
前記半導体チップは、前記高周波回路の側を下側にして前記実装基板上に実装されていることを特徴とする高周波モジュール。
(Appendix 4)
The semiconductor chip according to any one of appendices 1 to 3,
A mounting substrate for mounting the semiconductor chip,
The high-frequency module, wherein the semiconductor chip is mounted on the mounting substrate with the high-frequency circuit side down.

(付記5)
半導体基板と、前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、
前記半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、
前記メタルパターンが、前記高周波回路の信号伝搬方向を横切るように分離されていることを特徴とする高周波モジュール。
(Appendix 5)
A semiconductor chip comprising a semiconductor substrate and a high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A housing having a metal pattern in contact with the back side of the semiconductor substrate;
The high frequency module, wherein the metal pattern is separated so as to cross a signal propagation direction of the high frequency circuit.

(付記6)
前記メタルパターンは、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターンに分離されていることを特徴とする、付記5に記載の高周波モジュール。
(付記7)
前記メタルパターンは、少なくとも前記高周波回路の入力部及び出力部のそれぞれに対応する位置に接することを特徴とする、付記5又は6に記載の高周波モジュール。
(Appendix 6)
The high frequency module according to appendix 5, wherein the metal pattern is separated into a plurality of patterns having a shape that can function as an antenna.
(Appendix 7)
The high frequency module according to appendix 5 or 6, wherein the metal pattern is in contact with at least a position corresponding to each of an input part and an output part of the high frequency circuit.

1 半導体チップ
2 半導体基板
3 高周波回路
3A 入力部
3B 出力部
4 メタルパターン(基板裏面メタル)
4A 溝
4X パターン
5、5X 高周波モジュール
6 実装基板
7 バンプ(又はピラー)
8 筐体
8X、8Y 溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 2 Semiconductor substrate 3 High frequency circuit 3A Input part 3B Output part 4 Metal pattern (substrate back surface metal)
4A Groove 4X Pattern 5, 5X High-frequency module 6 Mounting board 7 Bump (or pillar)
8 Housing 8X, 8Y Groove

Claims (7)

半導体基板と、
前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、
前記半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、
前記メタルパターンが、前記高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる複数の溝を有することを特徴とする半導体チップ。
A semiconductor substrate;
A high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A metal pattern provided on the back side of the semiconductor substrate,
The semiconductor chip, wherein the metal pattern has a plurality of grooves extending across the signal propagation direction of the high-frequency circuit.
半導体基板と、
前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、
前記半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、
前記メタルパターンは、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターンを備えることを特徴とする半導体チップ。
A semiconductor substrate;
A high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A metal pattern provided on the back side of the semiconductor substrate,
The metal pattern, the semi-conductor chip you comprising a plurality of patterns having a shape capable of functioning as an antenna.
半導体基板と、
前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路と、
前記半導体基板の裏面側に設けられたメタルパターンとを備え、
前記メタルパターンは、少なくとも前記高周波回路の入力部及び出力部のそれぞれに対応する位置に設けられており、前記高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる溝を有することを特徴とする半導体チップ。
A semiconductor substrate;
A high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A metal pattern provided on the back side of the semiconductor substrate,
The metal pattern, at least the provided at positions corresponding to the inputs and outputs of the high frequency circuit, characterized by having a groove extending across the direction of signal propagation of the high frequency circuit semiconductors Chip.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体チップと、
前記半導体チップを実装する実装基板とを備え、
前記半導体チップは、前記高周波回路の側を下側にして前記実装基板上に実装されていることを特徴とする高周波モジュール。
The semiconductor chip according to any one of claims 1 to 3,
A mounting substrate for mounting the semiconductor chip,
The high-frequency module, wherein the semiconductor chip is mounted on the mounting substrate with the high-frequency circuit side down.
半導体基板と、前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、
前記半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、
前記メタルパターンが、前記高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる複数の溝を有することを特徴とする高周波モジュール。
A semiconductor chip comprising a semiconductor substrate and a high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A housing having a metal pattern in contact with the back side of the semiconductor substrate;
The high-frequency module, wherein the metal pattern has a plurality of grooves extending so as to cross a signal propagation direction of the high-frequency circuit.
半導体基板と、前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、
前記半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、
前記メタルパターンは、アンテナとして機能しうる形状を有する複数のパターンを備えることを特徴とする高周波モジュール。
A semiconductor chip comprising a semiconductor substrate and a high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A housing having a metal pattern in contact with the back side of the semiconductor substrate;
The metal pattern, high-frequency modules that comprising a plurality of patterns having a shape capable of functioning as an antenna.
半導体基板と、前記半導体基板の表面側に設けられた高周波回路とを備える半導体チップと、
前記半導体基板の裏面側に接するメタルパターンを有する筐体とを備え、
前記メタルパターンは、少なくとも前記高周波回路の入力部及び出力部のそれぞれに対応する位置に接しており、前記高周波回路の信号伝搬方向を横切るように延びる溝を有することを特徴とする高周波モジュール。
A semiconductor chip comprising a semiconductor substrate and a high-frequency circuit provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A housing having a metal pattern in contact with the back side of the semiconductor substrate;
The metal pattern is then contact the corresponding to the position of at least the input portion of the high-frequency circuit, and an output section, the high frequency you characterized by having a groove extending across the direction of signal propagation of the high frequency circuit module.
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JPH06204405A (en) * 1992-12-26 1994-07-22 Nissan Motor Co Ltd High frequency oscillator
JP3472430B2 (en) * 1997-03-21 2003-12-02 シャープ株式会社 Antenna integrated high frequency circuit
JP4818894B2 (en) * 2006-12-01 2011-11-16 三菱電機株式会社 High frequency transmission line
JP4649455B2 (en) * 2007-09-25 2011-03-09 富士通株式会社 Microstrip transmission line, impedance matching circuit and semiconductor circuit
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