KR100562349B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
반도체장치(고주파 전력증폭 모듈)의 소형화를 꾀하기 위해, 복수의 증폭수단이 형성된 반도체 칩(5)을 배선기판(1)의 일주면측에 탑재하고, 반도체 칩의 전극과 배선기판의 전극을 와이어로 전기적으로 접속하는 반도체장치로서, 기준전위에 전위고정 되는 와이어(7C)가 접속된 기판측 본딩용 전극(2C)은 출력용 와이어(7B)가 접속된 기판측 출력용 전극(2B)보다도 상기 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 입력용 와이어(7A)가 접속된 기판측 입력용 전극(2A)은 상기 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서의 거리가 상기 기판측 출력용 전극(2B)과 거의 동일하게 되는 위치, 또는 상기 기판측 본딩용 전극(2C)보다도 상기 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치한다.In order to reduce the size of the semiconductor device (high frequency power amplification module), a semiconductor chip 5 having a plurality of amplification means is mounted on one peripheral surface side of the wiring board 1, and the electrode of the semiconductor chip and the electrode of the wiring board are wired. A semiconductor device electrically connected to each other, wherein the substrate-side bonding electrode 2C to which the wire 7C that is potential-fixed at the reference potential is connected is more than the substrate-side output electrode 2B to which the output wire 7B is connected. It is arrange | positioned at the position far from one side 5X of (5). The substrate side input electrode 2A to which the input wire 7A is connected has a position where the distance from one side 5X of the semiconductor chip 5 is substantially the same as the substrate side output electrode 2B, or the It arrange | positions farther from the one side 5X of the said semiconductor chip 5 than the board | substrate side bonding electrode 2C.
또한 배선기판상에 다단의 증폭단 트랜지스터를 가지는 반도체 칩이 설치된 고주파 전력증폭기 모듈에서 어떤 하나의 증폭단 트랜지스터(102)에 대응하는 본딩용 입력전극(102a)과 배선기판(121)을 접속하는 입력 본딩와이어(105)의 양단의 본딩부 끼리를 연결하는 제 1의 보조선과, 이 하나의 증폭단 트랜지스터의 다음단에 위치하는 증폭단 트랜지스터(103)에 대응하는 본딩용 출력전극(103b)과 배선기판(124)을 접속하는 출력 본딩와이어(108)의 양단의 본딩부 끼리를 연결하는 제 2의 보조선이 이루는 각도를 72 ~ 180°, 본딩용 입력전극(102a)과 본딩용 출력전극(103b)의 본딩부의 간력을 0.3mm이상 0.8mm미만으로 하는 것에 의해 전력증폭기 모듈의 고주파특성의 향상, 소형화를 꾀한다.In addition, in a high frequency power amplifier module in which a semiconductor chip having multiple stages of amplification stage transistors is installed on a wiring board, an input bonding wire for connecting the bonding input electrode 102a corresponding to any one amplification stage transistor 102 and the wiring board 121 ( A first auxiliary line connecting the bonding portions of both ends of the 105, a bonding output electrode 103b and a wiring board 124 corresponding to the amplifying transistor 103 positioned next to this one amplifying transistor; The angle formed by the second auxiliary line connecting the bonding portions at both ends of the output bonding wires 108 to be connected is 72 to 180 degrees, and the gap between the bonding portions of the bonding input electrode 102a and the bonding output electrode 103b is used. By setting it to 0.3mm or more and less than 0.8mm, the high frequency characteristics of the power amplifier module can be improved and miniaturized.
Description
도 1은 본 발명의 실시형태(1)인 고주파 전력증폭기의 외관구성을 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing an appearance configuration of a high frequency power amplifier according to an embodiment (1) of the present invention;
도 2는 상기 고주파 전력증폭기의 등가회로도,2 is an equivalent circuit diagram of the high frequency power amplifier;
도 3은 제 2도에 나타내는 일점쇄선으로 둘러 쌓인 부분과 대응하는 배선기판의 요부평면도,3 is a plan view of essential parts of a wiring board corresponding to a portion enclosed by a dashed line shown in FIG. 2;
도 4는 제 3도의 요부사시도,4 is a yabusa perspective view of FIG.
도 5는 제 3도의 요부확대평면도,5 is an enlarged plan view of the main part of FIG. 3;
도 6은 상기 고주파 전력증폭기에 편입된 반도체 칩의 트랜지스터 형성영역에서의 요부단면도,6 is a sectional view showing the principal parts of a transistor formation region of a semiconductor chip incorporated in the high frequency power amplifier;
도 7은 상기 반도체 칩의 아솔레이션(isolation) 영역에서의 요부단면도,7 is a cross-sectional view of principal parts in an isolation region of the semiconductor chip;
도 8은 본 발명의 실시형태(2)인 고주파 전력증폭기의 배선기판의 요부평면도,8 is a plan view of principal parts of a wiring board of a high frequency power amplifier according to an embodiment (2) of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시형태(3)인 고주파 전력증폭기의 배선기판의 요부평면도,9 is a plan view of essential parts of a wiring board of the high frequency power amplifier according to the embodiment (3) of the present invention;
도 10은 본 발명의 실시형태(4)인 고주파 전력증폭기의 배선기판의 요부평면도Fig. 10 is a plan view of essential parts of a wiring board of a high frequency power amplifier according to embodiment (4) of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시형태(5)의 2단 전력증폭기 모듈의 요부평면도,11 is a plan view of principal parts of the two-stage power amplifier module of the embodiment (5) of the present invention;
도 12는 본 발명의 실시형태(5)의 2단 전력증폭기 모듈의 등가회로도,Fig. 12 is an equivalent circuit diagram of a two stage power amplifier module of embodiment (5) of the present invention;
도 13은 본 발명의 실시형태(5)의 2단 전력증폭기 모듈의 외관구성을 나타내는 평면도,Fig. 13 is a plan view showing the external configuration of a two stage power amplifier module according to the embodiment (5) of the present invention;
도 14는 본 발명의 실시형태(5)의 2단 전력증폭기 모듈의 요부사시도,14 is a perspective view of a main part of the two-stage power amplifier module of the embodiment (5) of the present invention;
도 15는 본 발명 및 종래기술의 입출력 본딩와이어 간의 결합계수와 본딩부 간격의 관계를 나타내는 도,15 is a view showing a relationship between the coupling coefficient and the bonding portion spacing between the input and output bonding wires of the present invention and the prior art;
도 16은 본 발명자가 검토한 입출력 본딩와이어 간의 결합계수와 증폭기의 안정계수의 관계를 나타내는 도,FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the coupling coefficient between the input and output bonding wires and the stability coefficient of the amplifier.
도 17은 본 발명자가 검토한 입출력 본딩와이어 간의 결합계수와 각도의 관계를 나타내는 도,17 is a view showing a relationship between a coupling coefficient and an angle between input and output bonding wires examined by the present inventors;
도 18은 본 발명의 실시형태(6)의 3단 전력증폭기 모듈의 요부평면도,18 is a plan view of principal parts of a three-stage power amplifier module according to the embodiment (6) of the present invention;
도 19는 본 발명의 실시형태(7)의 3단 전력증폭기 모듈의 요부평면도,19 is a plan view of main parts of the three-stage power amplifier module of the embodiment (7) of the present invention;
도 20은 본 발명의 실시형태(8)의 2단 전력증폭기 모듈의 요부평면도,20 is a plan view of principal parts of the two-stage power amplifier module of the embodiment (8) of the present invention;
도 21은 종래기술의 2단 전력증폭기 모듈의 평면도,21 is a plan view of a two stage power amplifier module of the prior art;
도 22는 종래기술의 2단 전력증폭기 모듈의 사시도 이다.22 is a perspective view of a two stage power amplifier module of the prior art.
본 발명은 반도체장치에 관한 것으로, 특히 다단식 증폭회로 구성의 반도체 장치에 적용한 유용한 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체장치로서, PDC(Personal Digital Cellular)방식의 자동차전화 및 휴대전화 혹은 PHS(Personal Handyphon System)방식의 휴대전화등의 휴대통신기기에 편입되는 고주파 전력증폭기(고주파 파워모듈)가 있다. 이 고주파 전력증폭기는 복수의 증폭수단을 다단으로 접속한 다단식 증폭회로 구성으로 되어있다.As a semiconductor device, there is a high frequency power amplifier (high frequency power module) incorporated in a portable communication device such as a PDC (Personal Digital Cellular) type mobile phone and a cellular phone or a PHS (Personal Handyphon System) type mobile phone. This high frequency power amplifier has a multistage amplifier circuit structure in which a plurality of amplifiers are connected in multiple stages.
상기 고주파 전력증폭기는 일주면에 증폭수단이 형성된 반도체 칩을 배선기판의 일주면측에 탑재하고, 반도체 칩의 일주면에 형성된 전극과 배선기판의 일주면에 형성된 전극을 도전성의 와이어로 전기적으로 접속하고 있다. 증폭수단은 예를 들어 복수의 전계효과 트랜지스터의 각각을 전기적으로 병렬로 접속한 구성으로 되어 있고, 증폭수단의 게이트단자(입력부)는 반도체 칩의 일주면에 형성된 칩측 입력용 전극과 전기적으로 접속되고, 증폭수단의 드레인단자(출력부)는 반도체 칩의 일주면에 형성된 칩측 출력용 전극과 전기적으로 접속되어 있다. 칩측 입력용 전극은 반도체 칩의 한변측에 배치되고, 칩측 출력용 전극은 반도체 칩의 한변과 대향하는 다른 변측에 배치되어 있다. 증폭수단의 소스단자는 반도체 칩의 일주면과 대향하는 다른 면(이면)에 형성된 이면전극과 전기적으로 접속되고, 이 이면전극은 기준전위에 전위고정 된다. 칩측 입력용 전극은 반도체 칩의 한변과 서로 마주보도록 해서 배선기판의 일주면에 형성된 기판측 입력용 전극과 입력용 와이어를 통해서 전기적으로 접속되고, 칩측 출력용 전극은 반도체 칩의 다른 변과 서로 마주보도록 해서 배선기판의 일주면에 형성된 기판측 출력용 전극과 출력용 와이어를 통해서 전기적으로 접속되어 있다.The high frequency power amplifier mounts a semiconductor chip having an amplification means on one peripheral surface on one peripheral surface side of a wiring board, and electrically connects an electrode formed on one peripheral surface of the semiconductor chip with an electrode formed on one peripheral surface of the wiring board with conductive wires. Doing. The amplifying means has, for example, a configuration in which each of the plurality of field effect transistors is electrically connected in parallel, and the gate terminal (input portion) of the amplifying means is electrically connected to a chip side input electrode formed on one surface of the semiconductor chip. The drain terminal (output section) of the amplifying means is electrically connected to the chip side output electrode formed on one circumferential surface of the semiconductor chip. The chip side input electrode is disposed on one side of the semiconductor chip, and the chip side output electrode is disposed on the other side opposite to the one side of the semiconductor chip. The source terminal of the amplifying means is electrically connected to the back electrode formed on the other surface (rear surface) facing the one peripheral surface of the semiconductor chip, and this back electrode is potential fixed at the reference potential. The chip-side input electrodes face each other with one side of the semiconductor chip, and are electrically connected to each other via a wire for input and a substrate-side input electrode formed on one surface of the wiring board, and the chip-side output electrodes face each other with the other side of the semiconductor chip. Thus, the substrate-side output electrode and the output wire formed on one peripheral surface of the wiring board are electrically connected.
그런데, 상기 고주파 전력증폭기에 있어서는 소형화 및 저가격화를 꾀하기 위해, 하나의 반도체 칩에 복수의 증폭수단을 형성하는 시도가 행하여지고 있지만, 예를 들어 하나의 반도체 칩에 두개의 증폭수단을 형성하는 경우, 전단의 증폭수단과 후단의 증폭수단과의 입출력이 반대로 되기 때문에, 입력용 와이어와 출력용 와이어가 근접할 때, 이 와이어 사이에서의 상호 유도작용에 의해 고주파 특성이 열화하는 문제가 있었다. 이 문제는 특히 흐르는 전력차(差)가 큰 전단의 입력용 와이어와 후단의 출력용 와이어와의 사이에서 현저하게 된다.In the high frequency power amplifier, attempts have been made to form a plurality of amplifying means in one semiconductor chip in order to reduce the size and cost. For example, in the case of forming two amplifying means in one semiconductor chip. Since the input and output of the amplifying means in the front stage and the amplifying means in the rear stage are reversed, when the input wire and the output wire are close to each other, there is a problem that the high frequency characteristics deteriorate due to mutual induction between the wires. This problem is particularly noticeable between the input wire of the front end and the output wire of the rear end having a large electric power difference.
그래서, 와이어 사이의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화를 방지하는 기술이, 예를 들어 특개평 9 - 260412호 공보에 기재되어 있다. 이 기술은 칩측 입력용 전극과 칩측 출력용 전극과의 사이에 칩측 본딩용 전극을 형성하고, 기판측 입력용 전극과 기판측 출력용 전극과의 사이에 기판측 본딩용 전극을 형성하여, 이 본딩용 전극 사이를 와이어로 전기적으로 접속해서, 칩측 본딩용 전극 또는 기판측 본딩용 전극을 기준준위에 전위고정하는 것에 의해서, 입력용 와이어와 출력용 와이어와의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화를 방지하고 있다.Therefore, the technique of preventing the deterioration of the high frequency characteristic by mutual induction between wires is described, for example in Unexamined-Japanese-Patent No. 9-260412. This technique forms a chip side bonding electrode between a chip side input electrode and a chip side output electrode, and forms a board side bonding electrode between a board side input electrode and a board side output electrode, and this bonding electrode The electrical connection between the wires and the potential of the chip-side bonding electrode or the substrate-side bonding electrode are fixed to the reference level prevents deterioration of high frequency characteristics due to mutual induction between the input wire and the output wire. .
또 트랜지스터를 이용한 고주파 전력증폭기 모듈은 PDC(Personal Digital Cellular)방식, GSM(Grobal System for Mobile communication)방식등의 이동체통신의 휴대전화기의 키디바이스(key device)이고, 그 수요는 근래 급속하게 늘어나고 있다. 또, 그 사양으로서는 이동체통신 시스템에 대한 고주파특성 외에 소형, 저가격인 것이 요구되고 있다.In addition, high-frequency power amplifier modules using transistors are key devices for mobile communication devices such as PDC (Personal Digital Cellular), GSM (Grobal System for Mobile communication), and the demand is increasing rapidly in recent years. . In addition, the specification is required to be small and inexpensive in addition to the high frequency characteristics of the mobile communication system.
이 요구에 응하는 하나의 방법이 특허공보 제 2755250호(특개평 9 - 260412 호)에 기재되어 있다. 도 21의 평면도, 도 22의 사시도에 나타내는 바와 같이, 하나의 반도체 칩(1000)위에 두개의 트랜지스터(2000, 3000)를 근접시켜 배치하는 것에 의해, 소형, 저가격화하고 있다. 또 초단(初段)트랜지스터(2000)의 본딩용 입력전극(2000b)과 배선기판의 본딩용 전극(7000d)은 입력 본딩와이어(9000d)로 접속되어 있다. 두번째단 트랜지스터(3000)의 본딩용 출력전극(3000c)과 배선기판(6000)의 본딩용 전극(7000a)은 출력 본딩와이어(9000a)로 접속되어 있다. 반도체 칩(1000)위의 본딩용 전극(10000a)과 배선기판(6000)의 본딩용 전극(12000a)은 실드(shield)용 본딩와이어(13000a)로 접속되어 있다. 실드용 본딩와이어(13000a)는 입력 본딩와이어(9000d)와 출력 본딩와이어(9000a)와의 사이에 설치되어 있고, 동시에 그 양단의 본딩용 전극(10000a ,12000a)은 각각 반도체 칩(1000) 및 배선기판에 형성된 비아 홀(Via Hole (도면으로 나타내지 않음))을 통해서 고주파적으로 접지되어 있다. 이 실드용 본딩와이어(13000a)를 설치하는 것에 의해, 입력 본딩와이어(9000d)와 출력 본딩와이어(9000a)와의 사이의 상호 인덕턴스에 의한 결합이 저감해서 고주파 입출력단자 사이의 아이솔레이션 열화를 개선할 수 있고, 고주파 특성이 향상한다.One method of meeting this requirement is described in Patent Publication No. 2755250 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-260412). As shown in the plan view of FIG. 21 and the perspective view of FIG. 22, the two
입력 본딩와이어(9000d)와 출력 본딩와이어(9000a)와의 사이의 상호 인덕턴스에 의한 결합의 문제는 초단 트랜지스터(2000)와 두번째단 트랜지스터(3000)가 입출력의 위치를 반대로 해서 병치되어 있기 때문에, 양자가 근접하는 결과 생긴다. 이 문제는 특히 초단 트랜지스터(2000)의 입력 본딩와이어(9000d)와, 두번째단 트랜지스터(3000)의 출력 본딩와이어(9000a)의 사이에서 현저하다. 이것은 초 단 트랜지스터(2000)에 입력되는 고주파 신호출력에 비해, 두번째단 트랜지스터(3000)에서 출력되는 고주파 신호전력 쪽이 20dB ~ 30dB (100 ~ 1000배)크고, 출력에서 입력에의 정귀환이 작용하는 것에 의한다. 한편, 초단 트랜지스터(2000)의 출력 본딩와이어(9000c)와 두번째단 트랜지스터(3000)의 입력 본딩와이어(9000b)도 근접해 있지만, 양자에 흐르는 고주파 신호전력의 비(比)는 0dB (1배)이하로 작고, 고주파특성 열화의 문제는 생기지 않는다.The problem of coupling due to mutual inductance between the
또한 도 21, 도 22에서, 2000a, 3000a는 트랜지스터의 본체부분, 2000d, 3000d는 트랜지스터의 소스전극, 2000c는 초단 트랜지스터(2000)의 본딩용 출력전극, 3000b는 두번째단 트랜지스터(3000)의 본딩용 입력전극, 4000은 접지전극, 7000b,7000c는 배선기판(6000)의 본딩용 전극, 8000a, 8000d는 리드전극, 104는 공동(空洞)(cavity)이다. 21 and 22, 2000a and 3000a are main body portions of transistors, 2000d and 3000d are source electrodes of transistors, 2000c are output electrodes for bonding the
그러나 본 발명자등은 상술의 기술을 검토한 결과, 이하의 문제점을 발견했다.However, the present inventors have found the following problems as a result of examining the above description.
기판측 본딩용 전극은 기판측 입력용 전극과 기판측 출력용 전극과의 사이에 배치되어 있다. 즉, 기판측 입력용 전극, 기판측 본딩용 전극, 기판측 출력용 전극의 각각은 반도체 칩의 한변에 따라서 일직선상에 배치되어 있다.The substrate side bonding electrode is disposed between the substrate side input electrode and the substrate side output electrode. That is, each of the board | substrate side input electrode, the board | substrate side bonding electrode, and the board | substrate side output electrode is arrange | positioned in line with one side of a semiconductor chip.
기판측 전극은 일반적으로 스크린 인쇄법에 의해서 형성되기 때문에, 포토리소그래픽 기술에 의해서 형성되는 칩측 전극보다도 점유면적이 크게된다. 또 전반경로를 단축하기 위해 기판측 전극의 바로 밑에서 쓰루홀(through hole)배선이 형성된다. 이 쓰루홀 배선의 평면방향의 면적(외형사이즈)은 저(低)저항화를 꾀하기 위해 어느 정도 크게하지 않으면 안되기 때문에, 기판측 전극의 점유면적이 크게된다. 또한 쓰루홀의 가공정도 자체도 적기 때문에, 기판측 전극의 점유면적이 크게된다. 따라서, 기판측 입력용 전극, 기판측 본딩용 전극, 기판측 출력용 전극의 각각을 반도체 칩의 한변에 따라서 일직선상에 배치한 경우, 이들의 전극 배열길이가 길게되고, 칩측 입력용 전극과 기판측 입력용 전극이 서로 마주보지 않게됨과 동시에, 칩측 출력용 전극과 기판측 출력용 전극이 서로 마주보지 않게 되기 때문에, 입력용 와이어 및 출력용 와이어의 길이가 길게된다. 입력용 와이어 및 출력용 와이어의 길이가 길게되면, 인덕턴스가 증가하고 고주파특성이 열화하기 때문에, 전단의 증폭수단과 후단의 증폭수단과의 간격을 넓혀서 와이어길이를 짧게 하지 않으면 안되고, 반도체 칩의 점유면적이 증가하여, 고주파 전력증폭기의 소형화를 저해하는 요인이 된다.Since the substrate side electrode is generally formed by the screen printing method, the occupied area is larger than that of the chip side electrode formed by the photolithographic technique. In addition, through hole wiring is formed directly under the electrode on the substrate side to shorten the overall path. Since the area (outer size) of the through-hole wiring in the planar direction must be made somewhat large in order to achieve low resistance, the occupied area of the substrate-side electrode becomes large. In addition, since the processing accuracy of the through-holes is small, the area occupied by the substrate-side electrode is increased. Therefore, when each of the substrate-side input electrode, the substrate-side bonding electrode, and the substrate-side output electrode is disposed in a straight line along one side of the semiconductor chip, the electrode array length thereof becomes long, and the chip-side input electrode and the substrate side Since the input electrodes do not face each other, and the chip side output electrode and the substrate side output electrode do not face each other, the length of the input wire and the output wire becomes long. If the length of the input wire and the output wire is increased, the inductance increases and the high frequency characteristic deteriorates. Therefore, the distance between the front amplification means and the rear amplification means must be shortened to shorten the wire length. This increase is a factor that hinders the miniaturization of the high frequency power amplifier.
또 상기 종래기술의 실드용 본딩와이어(13000a)의 효과를 도 15에 의해 설명한다. 도 15는 증폭기의 입출력 본딩와이어 사이의 결합계수(상호 인덕턴스 (단위: nH))를 길이 1mm(실물에 가까운 길이)의 평행한 2개의 입출력 본딩와이어의 본딩부의 간격(d)에 대해서 산출한 것이다. 여기서, 결합계수 0.12의 개소(個所)를 나타내는 파선은 결합계수가 0.12이하일 때 증폭기가 안정하게 동작하는 것을 나타낸다. 이 0.12라는 값은 결합계수와 증폭기의 안정계수의 관계를 나타내는 도 16에서 구했다. 안정계수가 1이상에서 증폭기는 안정하게 동작한다. 여기서, 본딩부의 간격(d)은 가장 근접한 2개의 본딩와이어의 본딩부의 중심간의 거리로 정의된다.In addition, the effect of the above-mentioned
도 15에 나타내는 바와 같이 실드용 본딩와이어를 설치하다 라는 대책을 실시하고 있는 상기 종래기술의 경우는 그렇지 않은 경우(도면중 「대책없음」라고 표시)에 비교해서 결합계수가 작게되어 있고, 고주파특성이 향상해 있다. 또 결합계수가 0.12이하의 본딩부의 간격(d)의 범위가 넓어지며, 설계의 자유도가 증가하고 있다. 또한 본딩부의 간격(d)을 0.55mm까지 작게 하는 것이 가능하기 때문에 칩면적을 작게할 수 있고, 모듈의 소형화, 코스트의 저감이 가능하게 된다.As shown in Fig. 15, in the case of the prior art in which the shielding wire is provided, the coupling coefficient is smaller than that in the case of the prior art, which is indicated as "no measures" in the drawing, and the high frequency characteristics are high. This is improving. Moreover, the range of the space | interval d of the bonding part whose coupling coefficient is 0.12 or less becomes wider, and the freedom of design increases. Moreover, since the space | interval d of a bonding part can be made small to 0.55 mm, chip area can be made small, a module can be reduced, and cost can be reduced.
그러나 현실에서는 실드용 본딩와이어(13000a)의 양단에 비아 홀에 의한 인덕턴스가 직렬로 가해지기 때문에 상기 종래기술에서는 충분한 고주파특성의 향상을 얻을 수 없다. In reality, however, inductance caused by via holes is applied in series to both ends of the
본 발명의 목적은 반도체 장치의 소형화를 꾀하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것에 있다.It is an object of the present invention to provide a technique capable of miniaturizing a semiconductor device.
본 발명의 목적은 보다 고주파특성을 향상시킬 수 있는 고주파 전력증폭기 모듈을 제공하는 것에 있다. An object of the present invention is to provide a high frequency power amplifier module that can further improve the high frequency characteristics.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규한 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해서 명백하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
본원에서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 하기와 같다.Among the inventions disclosed herein, an outline of representative ones will be briefly described as follows.
평면이 사각형 모양으로 형성된 반도체 칩과, 일주면측에 상기 반도체 칩이 탑재된 배선기판과, 상기 반도체 칩의 일주면의 제 1영역에 형성되고 상기 반도체 칩의 일변측에 배치된 제 1전극과, 상기 반도체 칩의 일주면의 제 1영역에 형성되고 입력부가 상기 제 1전극과 전기적으로 접속된 제 1증폭수단과, 상기 반도체 칩의 일주면의 제 2영역에 형성되고 상기 반도체 칩의 일변측에 배치된 제 2전극과, 상기 반도체 칩의 일주면의 제 2영역에 형성되고 출력부가 상기 제 2전극과 전기적으로 접속된 제 2증폭수단과, 상기 반도체 칩의 일주면의 제 1영역과 제 2영역과의 사이의 제 3영역에 형성된 제 3 전극과, 상기 반도체 칩의 한변과 서로 마주보도록 해서 상기 배선기판의 일주면에 형성되고 제 1와이어를 통해서 상기 제 1전극과 전기적으로 접속된 제 4 전극과, 상기 반도체 칩의 한변과 서로 마주보도록 해서 상기 배선기판의 일주면에 형성되고 제 2와이어를 통해서 상기 제 2전극과 전기적으로 접속된 제 5전극과, 상기 반도체 칩의 한변과 서로 마주보도록 해서 상기 배선기판의 일주면에 형성되고 기준전위에 전위고정 되는 제 3와이어를 통해서 상기 제 3 전극과 전기적으로 접속된 제 6 전극을 가지는 반도체 장치로서, 상기 제 6 전극은 상기 제 5 전극보다도 상기 반도체 칩의 한변에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 상기 제 4전극은 상기 반도체 칩의 한변에서의 거리가 상기 제 5 전극과 거의 동일하게 되는 위치 또는 상기 제 6 전극보다도 상기 반도체 칩의 한변에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다.A semiconductor chip having a planar quadrangular shape, a wiring board on which the semiconductor chip is mounted on one peripheral surface thereof, a first electrode formed on a first region of the peripheral surface of the semiconductor chip and disposed on one side of the semiconductor chip; First amplification means formed in a first region of one circumferential surface of the semiconductor chip and having an input portion electrically connected to the first electrode, and formed in a second region of the circumferential surface of the semiconductor chip, A second amplification means formed in the second electrode disposed in the second region of the circumferential surface of the semiconductor chip, the output unit being electrically connected to the second electrode, the first region and the first region of the circumferential surface of the semiconductor chip. A third electrode formed in a third region between the two regions, and a first electrode formed on one circumferential surface of the wiring substrate so as to face each other with one side of the semiconductor chip and electrically connected to the first electrode through a first wire; 4 A fifth electrode formed on one surface of the wiring board so as to face the pole and one side of the semiconductor chip and electrically connected to the second electrode through a second wire, and to face one side of the semiconductor chip. And a sixth electrode formed on one surface of the wiring board and electrically connected to the third electrode through a third wire which is fixed at a reference potential, wherein the sixth electrode is more than the fifth electrode. It is located at a position far from one side of the semiconductor chip. The fourth electrode is disposed at a position where the distance from one side of the semiconductor chip is substantially equal to the fifth electrode, or at a position farther from one side of the semiconductor chip than the sixth electrode.
상술한 수단에 의하면, 제 6전극의 점유면적에 상당하는 분만큼, 제 4전극과 제 5전극과의 간격을 좁게 할 수 있기 때문에, 반도체 칩의 제 1영역과 제 2영역과의 간격을 좁게 할 수 있다. 이 결과 반도체 칩의 점유면적을 축소할 수 있기 때문 에 반도체 장치의 소형화를 꾀할 수 있다.According to the above means, the interval between the fourth electrode and the fifth electrode can be narrowed by the amount corresponding to the occupied area of the sixth electrode, so that the interval between the first region and the second region of the semiconductor chip is narrowed. can do. As a result, since the footprint of the semiconductor chip can be reduced, the semiconductor device can be miniaturized.
또 상기 목적은 유전체 재료를 기체(基體)로 하는 배선기판 위에 반도체 칩이 설치된 고주파 전력증폭기 모듈에서, 반도체 칩에 2단 이상의 증폭단 트랜지스터, 이들 증폭단 트랜지스터에 고주파 전력을 입력하기 위한 본딩용 입력전극 및 이들 증폭단 트랜지스터에서 고주파 전력을 출력하기 위한 본딩용 출력전극을 설치하여, 어느 하나의 증폭단 트랜지스터에 대응하는 본딩용 입력전극과 배선기판을 접속하는 입력 본딩와이어의 양단의 본딩부 끼리를 연결하는 제 1의 보조선과, 그 하나의 증폭단 트랜지스터의 다음단에 위치하는 증폭단 트랜지스터에 대응하는 본딩용 출력전극과 배선기판을 접속하는 출력 본딩와이어의 양단의 본딩부(그 중심부)끼리를 연결하는 제 2의 보조선이 이루는 각도가 72 ~ 180°의 범위에 들어가도록, 동시에 본딩용 입력전극과 본딩용 출력전극의 본딩부의 간격이 0.3mm이상 0.8mm미만의 범위에 들어가도록 고주파 전력증폭기 모듈을 설계하는 것에 의해 달성할 수 있다.In addition, the above object is to provide a high-frequency power amplifier module in which a semiconductor chip is provided on a wiring board using a dielectric material as a base, the two or more amplifier stage transistors on the semiconductor chip, a bonding input electrode for inputting high-frequency power to these amplifier transistors; Bonding output electrodes for outputting high-frequency power from these amplifying transistors, and a bonding first electrode for bonding one of both ends of an input bonding wire for connecting a wiring input and a bonding input electrode corresponding to any one of the amplifying transistors. A second beam that connects the bonding lines (central portions) of both ends of the output bonding wires connecting the auxiliary line of the output electrode and the bonding output electrode corresponding to the amplifier stage transistor located next to the one amplifier stage transistor and the wiring board. Bonding input at the same time so that shipbuilding angle falls within the range of 72 ~ 180 ° The bonding portion of the pole gap and the bonding output electrode can be achieved by designing the high-frequency power amplifier module to fit within the range of 0.3mm to less than 0.8mm.
여기서, 0.3mm 이상 0.8mm 미만이라는 본딩부 간격의 조건에 구애되지 않고, 상기 2개의 증폭단 트랜지스터의 안정계수가 1이상이 되도록 고주파 전력증폭기 모듈을 설계하면 상기 목적을 달성할 수 있다.The above object can be achieved by designing a high frequency power amplifier module such that the stability coefficients of the two amplifier stage transistors are not less than 0.3 mm or more and less than 0.8 mm, and the stability coefficients of the two amplifier stage transistors are 1 or more.
이하, 본 발명의 구성에 대해서 자동차전화, 휴대전화등의 휴대통신기기에 편입되는 고주파 전력증폭기(고주파 파워 모듈)에 본 발명을 적용한 실시형태와 함께 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described together with an embodiment in which the present invention is applied to a high frequency power amplifier (high frequency power module) incorporated in a portable communication device such as an automobile telephone or a mobile telephone.
(실시형태 1)(Embodiment 1)
도 1은 본 발명의 실시형태(1)인 고주파 전력증폭기의 외관구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 상기 고주파 전력증폭기의 등가회로도이고, 도 3은 도2에 나타내는 일점쇄선으로 둘러 쌓인 부분과 대응하는 배선기판의 요부평면도이고, 도 4는 도 3의 요부사시도이고, 도 5는 도 3의 요부확대 평면도이고, 도 6은 상기 고주파 전력증폭기에 편입된 반도체 칩의 트랜지스터 형성영역에 대한 요부단면도 이고, 도 7은 상기 반도체 칩의 아이솔레이션 영역에 대한 요부단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a high frequency power amplifier according to an embodiment (1) of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the high frequency power amplifier, and FIG. 3 is a part enclosed by a dashed line shown in FIG. 4 is a perspective view of the main part of FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged plan view of the main part of FIG. 3, and FIG. 6 is a sectional view of the main part of the transistor forming region of the semiconductor chip incorporated in the high frequency power amplifier. 7 is a cross-sectional view illustrating main parts of an isolation region of the semiconductor chip.
본 실시형태의 고주파 전력증폭기는 도 1에 나타내는 바와 같이, 판 모양의 배선기판(1)의 일주면상에 캡(cap)(8)이 포개져 외관적으로는 편평한 구형체 구조로 되어 있다. 배선기판(1)은 평면이 사각형 모양(본 실시형태에 있어서는 직사각형 모양)으로 형성되고, 다층 배선구조의 세라믹 기판으로 형성되어 있다. 캡(8)은 평면이 사각형 모양(본 실시형태에 있어서는 직사각형 모양)으로 형성되고, 도전성의 금속재료로 형성되어 있다. 이 캡(8)은 실드효과를 가지게 하기 때문에 기준전위(예를 들어 0[V])로 전위고정 된다.As shown in FIG. 1, the high frequency power amplifier of this embodiment has a
상기 고주파 전력증폭기는 도 2에 나타내는 바와 같이, 다단식 증폭회로로 구성되어 있다. 이 다단식 증폭회로는 주로 용량소자(C1 ~ C11), 저항소자(R1 ~ R4), 마이크로스트립 선로(STL1 ~ STL3), 증폭수단(PW1) ~ 증폭수단(PW3) 등으로 구성되어 있다.As shown in Fig. 2, the high frequency power amplifier is composed of a multistage amplifier circuit. This multi-stage amplifying circuit mainly consists of capacitor elements C1 to C11, resistance elements R1 to R4, microstrip lines STL1 to STL3, amplifying means PW1 to amplifying means PW3, and the like.
증폭수단(PW1, PW2, PW3)의 각각은 복수의 전계효과 트랜지스터의 각각을 전기적으로 병렬로 접속한 구성으로 되어 있다. 증폭수단(PW1)은 게이트의 총연장이 4000[㎛]정도로 형성되고, 증폭수단(PW2)은 게이트의 총연장이 3200[㎛]정도로 형 성되며, 증폭수단(PW3)은 게이트의 총연장이 8000[㎛]정도로 형성되어 있다.Each of the amplifying means PW1, PW2, PW3 has a structure in which each of the plurality of field effect transistors is electrically connected in parallel. The amplifying means PW1 is formed with a total length of a gate of about 4000 [µm], the amplifying means PW2 is formed with a total length of a gate of about 3200 [µm], and the amplifying means PW3 has a total length of a gate of about 8000 [µm]. ] Is formed about.
증폭수단(PW1)의 게이트단자(입력부)는 고주파 전력(예를 들면 1[mW])이 인가되는 입력용 외부단자(Pin)와 전기적으로 접속되고, 증폭수단 (PW1)의 드레인단자(출력부)는 후단의 증폭수단(PW2)의 게이트단자(입력부) 및 마이크로스트립 선로(STL1)의 일단측과 전기적으로 접속되어 있다. 증폭수단(PW2)의 드레인단자(출력부)는 후단의 증폭수단(PW3)의 게이트단자(입력부) 및 마이크로스트립 선로(STL2)의 일단측과 전기적 접속되어 있다. 증폭수단(PW3)의 드레인단자(출력부)는 출력용 외부단자(Pout)와 전기적으로 접속되어 있다.The gate terminal (input section) of the amplifying means PW1 is electrically connected to the input external terminal P in to which high frequency power (for example, 1 [mW]) is applied, and the drain terminal (output of the amplifying means PW1). Section) is electrically connected to the gate terminal (input section) of the rear end amplifying means PW2 and one end side of the microstrip line STL1. The drain terminal (output section) of the amplifying means PW2 is electrically connected to the gate terminal (input section) of the amplifying means PW3 at the rear end and one end side of the microstrip line STL2. The drain terminal (output part) of the amplifying means PW3 is electrically connected to the output external terminal P out .
증폭수단(PW1, PW2, PW3)의 각각의 소스단자는 기준전위(예를 들어 0[V])에 전위고정 되는 기준전위용 외부단자와 전기적으로 접속되어 있다. 마이크로스트립 선로(STL1, STL2, STL3)의 각각의 타단측은 전원전위(예를 들어 3.5[V])가 인가되는 전원전위용 외부단자(VDD)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한 증폭수단(PW1, PW2, PW3)의 각각의 게이트단자에는 외부단자(VG)가 전기적으로 접속되고 이 외부단자(VG)에는 출력전력을 조정하기 위한 접압(APC신호, 오토매틱 ·파워 ·컨트롤 ·시그널)이 인가된다.Each source terminal of the amplifying means PW1, PW2, PW3 is electrically connected to an external terminal for reference potential which is fixed to the reference potential (for example, 0 [V]). The other end of each of the microstrip lines STL1, STL2, and STL3 is electrically connected to an external terminal V DD for a power source potential to which a power source potential (for example, 3.5 [V]) is applied. In addition, an external terminal (V G ) is electrically connected to each gate terminal of the amplifying means (PW1, PW2, PW3), and a contact voltage (APC signal, automatic power) for adjusting the output power is connected to the external terminal (V G ). Control signal) is applied.
증폭수단(PW1, PW2)의 각각은 도 3에 나타내는 반도체 칩(5)에 형성되고, 증폭수단(PW3)은 도면으로 표시되어 있지 않지만, 반도체 칩(5)과 다른 그 외의 반도체 칩에 형성되어 있다. 반도체 칩(5)은 배선기판(1)의 일주면에 형성된 요(凹)부 (1A)내에 탑재되고, 그 외의 반도체 칩은 배선기판(1)의 일주면에 형성된 그 외의 요(凹)부 내에 탑재되어 있다. 즉, 증폭수단이 형성된 반도체 칩은 배선기판(1)의 일주면측에 탑재되어 있다. 반도체 칩(5), 그 외의 반도체 칩의 각각은 평면이 사각형 모양(본 실시형태에서는 직사각형 모양)으로 형성되어 있다. 또한 증폭수단(PW3)이 형성된 그 외의 반도체 칩에 대해서는 이하의 설명을 생략한다.Each of the amplifying means PW1 and PW2 is formed in the
반도체 칩(5)이 탑재된 요(凹)부(1A)의 바닥면에는 도 4에 나타내는 바와 같이, 도전플레이트(1B)가 형성되어 있다. 도전플레이트(1B)는 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3)을 통해서, 배선기판(1)의 일주면과 대향하는 다른 주면(이면)에 형성된 기준전위용 외부단자(4)와 전기적으로 접속되어 있다. 이 기준전위용 외부단자(4)는 예를 들어 0[V]전위로 전위고정 된다. 또한, 상술의 입력용 외부단자(Pin), 출력용 외부단자(Pout), 전원전위용 외부단자(VDD), 외부단자(VG)의 각각도 배선기판(1)의 이면에 형성되어 있다.A
도 5에 나타내는 바와 같이, 증폭수단(PW1)은 반도체 칩(5)의 일주면의 제 1영역(5A)에 형성되어 있다. 증폭수단(PW1)의 게이트단자는 반도체 칩(5)의 일주면의 제 1영역(5A)에 형성되고, 반도체 칩(5)의 한변(5X)측(본 실시형태에 있어서는 한쪽 긴변측)에 배치된 칩측 입력용 전극(6A)과 전기적으로 접속되어 있다. 또, 증폭수단(PW1)의 드레인단자는 반도체 칩(5)의 일주면의 제 1영역(5A)에 형성되고, 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 대향하는 다른 변(5Y)측(본 실시형태에 있어서는 다른쪽 긴변측)에 배치된 칩측 출력용 전극(6D)과 전기적으로 접속되어 있다.As shown in FIG. 5, the amplifying means PW1 is formed in the
증폭수단(PW2)은 반도체 칩(5)의 일주면의 제 2영역(5B)에 형성되어 있다. 증폭수단(PW2)의 드레인단자는 반도체 칩(5)의 일주면의 제 2영역(5B)에 형성되고, 반도체 칩(5)의 한변(5X)측에 배치된 칩측 출력용 전극(6B)과 전기적으로 접속되어 있다. 또 증폭수단(PW2)의 게이트단자는 반도체 칩(5)의 일주면의 제 2영역(5B)에 형성되고, 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)측에 배치된 칩측 입력용 전극(6E)과 전기적으로 접속되어 있다. The amplifying means PW2 is formed in the
증폭수단(PW1, PW2)의 각각의 소스단자는 나중에 상세하게 설명을 하지만, 반도체 칩(5)의 일주면과 대향하는 다른 주면(이면)에 형성된 이면전극과 전기적으로 접속되어 있다. Each of the source terminals of the amplifying means PW1 and PW2 will be described later in detail, but is electrically connected to the back electrode formed on the other main surface (rear surface) opposite to the main surface of the
반도체 칩(5)의 일주면의 제 1영역(5A)과 제 2영역(5B)과의 사이에는 이들 영역간을 전기적으로 분리하기 위한 제 3영역(아이솔레이션 영역)(5C)이 형성되어 있다. 이 제 3영역(5C)에는 반도체 칩(5)의 한변(5X)측에 배치된 칩측 본딩용 전극(6C) 및 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)측에 배치된 칩측 본딩용 전극(6F)이 형성되어 있다. A third region (isolation region) 5C is formed between the
칩측 입력용 전극(6A)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 입력용 전극(2A)과 입력용 와이어(7A)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 입력용 전극(2A)은 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서 배선기판(1)의 이면에 형성된 입력용 외부단자(Pin)와 전기적으로 접속되어 있다. The chip-
칩측 출력용 전극(6B)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 출력용 전극(2B)과 출력용 와이어(7B)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 출력용 전극(2B)은 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서 증폭수단(PW3)이 형성된 다른 반도체 칩의 한변과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판입력용 전극과 전기적으로 접속되어 있다. The chip-
칩측 본딩용 전극(6C)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 본딩용 전극(2C)과 와이어(7C)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 본딩용 전극(2C)은 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서 배선기판(1)의 이면에 형성된 기준전위용 외부단자(4)와 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 와이어(7C)는 기준전위로 전위고정 된다.The chip-
칩측 출력용 전극(6D)은 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 출력용 전극(2D)과 출력용 와이어(7D)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 출력용 전극(2D)은 그 바로 밑에 쓰루홀 배선(3)이 형성되어 있다.The chip-
칩측 입력용 전극(6E)은 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 입력용 전극(2E)과 입력용 와이어(7E)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 입력용 전극(2E)은 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서, 기판측 출력용 전극(2D)과 전기적으로 접속되어 있다.The chip-
칩측 본딩용 전극(6F)은 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 본딩용 전극(2F)과 와이어(7F)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 본딩용 전극(2F)은 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서, 배선기판(1)의 이면에 형성된 기준전위용 외부단자(4)와 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 와이어(7F)는 기준전위로 전위고정 된다.The chip-
칩측 출력용 전극(6D)과 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과의 거리는 칩측 입력용 전극(6A)과 반도체 칩(5)의 한변(5X)과의 거리보다도 짧게 되어 있다. 또, 칩측 출력용 전극(6B)과 반도체 칩(5)의 한변(5X)과의 거리는 칩측 입력용 전극(6E)과 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과의 거리보다도 짧게 되어 있다. 이것은 출력용 와이어의 길이를 짧게 하여, 출력저항은 낮게 하고 있다.The distance between the chip-
반도체 칩(5)의 일주면의 제 1영역(5A)에는 증폭수단(PW1)의 소스단자와 전기적으로 접속된 소스전극(6S)이 형성되어 있다. 이 소스전극(6S)은 칩측 입력용 전극(6A)보다도 반도체 칩(5)의 한변(5X)측에 배치되어 있다. 또, 반도체 칩(5)의 일주면의 제 2영역(5B)에는 증폭수단(PW2)의 소스단자와 전기적으로 접속된 소스전극(6S)이 배치되어 있다. 이들의 소스전극(6S)은 프로브검사 할 때 사용된다.A
본 실시형태의 고주파 전력증폭기에서, 입력용 와이어(7A)는 출력용 와이어(7B)와 근접해서 배치되어 있다. 입력 와이어(7A)는 전단의 증폭수단(PW1)의 게이트단자(입력부)에 전기적으로 접속되고, 출력용 와이어(7B)는 후단의 증폭수단(PW2)의 드레인단자(출력부)에 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 입력용 와이어(7A)를 흐르는 전력과 출력용 와이어(7B)를 흐르는 전력의 차(差)는 크지만, 기준전위로 전위고정 되는 와이어(7C)가 입력용 와이어(7A)와 출력용 와이어(7B)와의 사이에 배치되어 있기 때문에 입력용 와이어(7A)와 출력용 와이어(7B)와의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화를 방지할 수 있다.In the high frequency power amplifier of the present embodiment, the
또, 출력용 와이어(7D)는 입력용 와이어(7E)와 근접해서 배치되어 있다. 출력용 와이어(7D)는 전단의 증폭수단(PW1)의 드레인단자(출력부)와 전기적으로 접속되고, 입력용 와이어(7E)는 후단의 증폭수단(PW2)의 게이트단자(입력부)와 전기적으로 접속되어 있기 때문에 출력용 와이어(7D)를 흐르는 전력과 입력용 와이어(7E)를 흐르는 전력은 거의 동일하고, 이 와이어 사이에서의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화는 작지만, 기준전위로 전위고정 되는 와이어(7F)가 출력용 와이어(7D)와 입력용 와이어(7E)와의 사이에 배치되어 있기 때문에 출력용 와이어(7D)와 입력용 와이어(7E)와의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화를 방지할 수 있다.Moreover, the
기판측 본딩용 전극(2C)은 기판측 출력용 전극(2B)보다도 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 기판측 입력용 전극(2A)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서의 거리가 기판측 출력용 전극(2B)과 거의 동일하게 되는 위치에 배치되어 있다. 즉, 기판측 본딩용 전극(2C)은 기판측 입력용 전극(2A)과 기판측 출력용 전극(2B)과의 사이에 배치되어 있지 않고, 기판측 입력용 전극(2A) 및 기판측 출력용 전극(2B)보다도 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 따라서, 기판측 본딩용 전극(2C)의 점유면적에 상당하는 분만큼, 기판측 입력용 전극(2A)과 기판측 출력용 전극(2B)과의 간격을 좁게 할 수 있고, 이것에 따라서 반도체 칩(5)의 제 1영역(5A)과 제 2영역(5B)과의 간격도 좁게 할 수 있기 때문에, 반도체 칩(5)의 점유면적을 축소할 수 있다.The substrate
기판측 본딩용 전극(2F)은 기판측 출력용 전극(2D)보다도 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 기판측 입력용 전극(2E)은 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)에서의 거리가 기판측 출력용 전극(2D)과 거의 동일하게 되는 위치에 배치되어 있다. 즉, 기판측 본딩용 전극(2F)은 기판측 입력용 전극(2E)과 기판측 출력용 전극(2D)과의 사이에 배치되어 있지 않고, 기판측 입력용 전극(2E) 및 기판측 출력용 전극(2D)보다도 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 따라서 기판측 본딩용 전극(2F)의 점유면적에 상당하는 분만큼, 기판측 입력용 전극(2E)과 기판측 출력용 전극(2D)과의 간격을 좁게 할 수 있고, 이것에 따라서 반도체 칩(5)의 제 1영역(5A)과 제 2영역(5B)과의 간격도 좁게 할 수 있기 때문에 반도체 칩(5)의 점유면적을 축소할 수 있다.The substrate
반도체 칩(5)은 도 6에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 단결정 규소로 이루어지는 P+형 반도체 기판(10A)의 일주면상에 P-형 에피택셜(epitaxial)층(10B)이 형성된 반도체 기체(10)를 주체로 하는 구성으로 되어 있다.As shown in FIG. 6, the
증폭수단(PW1 및 PW2)을 구성하는 전계효과 트랜지스터는 반도체 기체(10)의 일주면의 트랜지스터 형성 영역에 형성되어 있다. 이 전계효과 트랜지스터는 주로 채널 형성영역인 P형 웰영역(12), 게이트 절연막(14), 게이트 전극(15), 소스영역 및 드레인 영역인 한쌍의 n-형 반도체영역(16) 및 한쌍의 n+형 반도체영역(17)으로 구성되어 있다.The field effect transistors constituting the amplifying means PW1 and PW2 are formed in the transistor formation region on one main surface of the
드레인영역인 n+형 반도체영역(17)에는 층간 절연막(18)에 형성된 접속공을 통해서, 첫번째층의 배선층에 형성된 배선(19A)이 전기적으로 접속되어 있다. 소스영역인 n+형 반도체영역(17)에는 층간 절연막(18)에 형성된 접속공을 통해서, 첫번째층의 배선층에 형성된 배선(19B)이 전기적으로 접속되어 있다. 배선(19B)은, 층간 절연막(18)에 형성된 접속공을 통해서 p-형 에피택셜층(13)에 형성된 p+형 반도체영역(13)에 전기적으로 접속되어 있다. p+형 반도체영역(13)은 p+형 반도체 기판(10A)에 전기적으로 접속되어 있다. 게이트전극(15)에는 상세하게 도면에 나타내고 있지 않지만, 층간 절연막(18)에 형성된 접속공을 통해서, 첫번째층의 배선층에 형성된 배선(19C)이 전기적으로 접속되어 있다.The
배선(19A)에는 층간 절연막(20)에 형성된 접속공을 통해서, 두번째층의 배선층에 형성된 배선(21A)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 배선(21A)의 일부에서 칩측 출력용 전극(6D) 및 칩측 출력용 전극(6B)이 형성되어 있다. 배선(19B)에는 층간 절연막(20)에 형성된 접속공을 통해서, 두번째층의 배선층에 형성된 배선(21B)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 배선(21B)의 일부에서 프로부 검사용의 전극이 형성되어 있다. 배선(19C)에는 도면에 나타나 있지 않지만, 층간 절연막(20)에 형성된 접속공을 통해서, 두번째층의 배선층에 형성된 배선이 전기적으로 접속되어 있다. 이 배선의 일부에서 칩측 입력용 전극(6A) 및 칩측 입력용 전극(6E)이 형성되어 있다.The
반도체 칩(5)의 제 3영역(5C)에서 도 7에 나타내는 바와 같이, 필드 절연막(11)상에는 첫번째층의 배선층에 형성된 배선(19D)이 형성되어 있다. 이 배선(19D)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 직행하는 방향으로 향해서 연재하고 있다. 배선(19D)에는 층간 절연막(20)에 형성된 접속공을 통해서, 두번째층의 배선층에 형성된 배선(21D)이 형성되어 있다. 이 배선(21D)은 배선(19D)과 동일하게, 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 직행하는 방향으로 향해서 연재하고 있다. 이 배선(21D)의 일부에서 칩측 본딩용 전극(6C 및 6F)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 7 in the
반도체 기체(10)의 일주면과 대향하는 다른 주면(이면)에는 이면전극(21)이 형성되어 있다. 이 이면전극(21)은 도전성의 접착재를 개재해서 배선기판(1)의 요(凹)부(1A)의 바닥면에 형성된 도전플레이트(1B)와 전기적으로 동시에 기계적으로 접속되어 있다. 즉 증폭수단(PW1, PW2)의 각각의 소스단자는 기준전위로 전위고정 된다.The
본 실시형태의 고주파 전력증폭기에서 반도체 칩(5)의 제 1영역(5A)과 제 2영역(5B)과의 사이의 제 3영역(아이솔레이션 영역)(5C)에는 기준전위로 전위고정 되는 배선(19D) 및 배선(21D)이 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 직행하는 방향으로 향해서 연재하고 있다. 또 제 3영역(5C)에는 기준전위에 전위고정 되는 P+형 반도체영역(13)이 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 직행하는 방향으로 향해서 연재하고, 게다가 반도체 기체(10)가 기준전위로 전위고정 된다. 따라서, 반도체 칩(5)에 있어서는 자속의 간섭을 억제하는 구성으로 되어 있기 때문에 고주파특성이 열화하는 것은 없다.In the high-frequency power amplifier of the present embodiment, a wiring in which the potential is fixed at the reference potential in the third region (isolation region) 5C between the
이와 같이 본 실시형태에 의하면 이하의 효과를 얻을 수 있다.Thus, according to this embodiment, the following effects can be acquired.
(1) 기판측 본딩용 전극(2C)은 기판측 입력용 전극(2A) 및 기판측 출력용 전극(2B)보다도 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되고, 기판측 본딩용 전극(2F)은 기판측 입력용 전극(2E) 및 기판측 출력용 전극(2D)보다도 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있는 것으로부터, 기판측 본딩용 전극(2C)의 점유면적에 상당하는 분만큼, 기판측 입력용 전극(2A)과 기판측 출력용 전극(2B)과의 간격을 좁게 할 수 있고, 또 기판측 본딩용 전극(2F)의 점유면적에 상당하는 분만큼, 기판측 입력용 전극(2E)과 기판측 출력용 전극(2D)과의 간격을 좁게 할 수 있기 때문에 반도체 칩(5)의 제 1영역(5A)과 제 2영역(5B)과의 간격을 좁게 할 수 있다. 이 결과 반도체 칩(5)의 점유면적을 축소할 수 있기 때문에 고주파 전력증폭기의 소형화를 꾀할 수 있다.(1) The substrate
(2) 기판측 입력용 전극(2A)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서의 거리가 기판측 출력용 전극(2B)과 거의 동일하게 되는 위치에 배치되고, 기판측 본딩용 전극(2C)은 기판측 입력용 전극(2A) 및 기판측 출력용 전극(2B)보다도 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있는 것으로부터, 기준전위에 전위고정 되는 와이어(7C)가 기판측 입력용 전극(2A)과 기판측 출력용 전극(2B)과의 사이를 가로지르기 때문에, 기판측 입력용 전극(2A)과 기판측 출력용 전극(2B) 과의 사이에 기판측 본딩용 전극(2C)을 배치한 경우에 비교해서 자속의 간섭을 더욱 억제할 수 있다.(2) The substrate-
또한, 본 실시형태에서는 기준전위에 전위고정 되는 와이어(7C) 및 와이어(7F)를 배치한 예에 관해서 설명했지만. 입력용 와이어(7E)를 흐르는 전력과 출력용 와이어(7D)를 흐르는 전력은 거의 동일하기 때문에 전단의 증폭수단(PW1)의 드레인단자(출력부)에 접속된 출력용 와이어(7D)와 후단의 증폭수단(PW2)의 게이트단자(입력부)에 접속된 입력용 와이어(7E)와의 사이에 기준전위에 전위고정 되는 와이어를 특별히 배치하지 않아도 된다. 이 경우 칩측 본딩용 전극(6F) 및 기판측 본딩용 전극(2F)은 불필요하게 된다.In addition, in this embodiment, the example which arrange | positioned the wire 7C and the
또, 본 실시형태에서는 기판측 입력용 전극(2A)을 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서의 거리가 기판측 출력용 전극(2B)과 거의 동일하게 되는 위치에 배치한 예에 대해서 설명했지만, 기판측 입력용 전극(2A)은 기판측 본딩용 전극(2C)보다도 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서 멀리 떨어진 위치에 배치해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 상술의 실시형태와 동일한 효과을 얻을 수 있지만, 입력용 와이어(7A)의 길이가 길게 되기 때문에 고주파특성이 약간 열화 한다.In addition, in this embodiment, the example which arrange | positioned the board | substrate
(실시형태 2)(Embodiment 2)
도 8은 본 발명의 실시형태(2)인 고주파 전력증폭기의 배선기판의 요부평면도 이다. Fig. 8 is a plan view of main parts of a wiring board of the high frequency power amplifier according to the embodiment (2) of the present invention.
본 실시형태의 고주파 전력증폭기는 상술의 실시형태(1)와 기본적으로 동일한 구성으로 되어 있고, 이하의 구성이 다르게 되어있다.The high frequency power amplifier of this embodiment is basically the same as that of
즉 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판측 본딩용 전극(2C)에 반도체 칩(5)의 제 3영역(5C)위를 연재하는 와이어(7G)의 일단측이 전기적으로 동시에 기계적으로 접속되고, 기판측 본딩용 전극(2F)에 와이어(7G)의 타단측이 전기적으로 동시에 기계적으로 접속되어 있다. 기판측 본딩용 전극(2C) 및 기판측 본딩용 전극(2F)은 기준전위용 외부단자(4)와 전기적으로 접속되어 있기 때문에, 와이어(7G)는 기준전위로 전위고정 된다.That is, as shown in FIG. 8, the one end side of the
이와 같이, 기판측 본딩용 전극(2C)에 와이어(7G)의 일단측을 접속하고, 기판측 본딩용 전극(2F)에 와이어(7G)의 타단측을 접속하는 것에 의해, 입력용 와이어(7A)와 출력용 와이어(7B)와의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화, 및 출력용 와이어(7D)와 입력용 와이어(7E)와의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화를 방지할 수 있다.In this manner, one end of the
(실시형태 3)(Embodiment 3)
도 9는 본 발명의 실시형태(3)인 고주파 전력증폭기의 배선기판의 요부평면도 이다.Fig. 9 is a plan view of main parts of a wiring board of the high frequency power amplifier according to the embodiment (3) of the present invention.
본 실시형태의 고주파 전극 증폭기는 상술의 실시형태(1)와 기본적으로 동일한 구성으로 되어 있고, 이하의 구성이 다르게되어 있다.The high frequency electrode amplifier of this embodiment is basically the same as that of
즉 도 9에 나타내는 바와 같이, 증폭수단(PW1, PW2 및 PW3)이 하나의 반도체 칩(5)에 형성되어 있다. PW3은 반도체 칩(5)의 일주면의 제 4영역(5D)에 형성되어 있다.That is, as shown in FIG. 9, amplification means PW1, PW2, and PW3 are formed in one
증폭수단(PW3)의 게이트단자(입력부)는 반도체 칩(5)의 일주면의 제 4영역(5D)에 형성되고, 반도체 칩(5)의 한변(5X)측(본 실시형태에 있어서는 한쪽 긴변측)에 배치된 칩측 입력용 전극(6H)과 전기적으로 접속되어 있다. 또, 증폭수단(PW3)의 드레인단자(출력부)는 반도체 칩(5)의 일부면의 제 4영역(5D)에 형성되고, 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 대향하는 다른 변(5Y)측(본 실시형태에 있어서는 다른쪽 긴변측)에 배치된 칩측 출력용 전극(6K)과 전기적으로 접속되어 있다. 또 증폭수단(PW3)의 소스단자는 증폭수단(PW1)과 동일하게 반도체 칩(5)의 이면에 형성된 이면전극(21)과 전기적으로 접속되어 있다. The gate terminal (input section) of the amplifying means PW3 is formed in the
반도체 칩(5)의 일주면의 제 2영역(5B)과 제 4영역(5D)과의 사이에는 이들 영역간을 전기적으로 분리하기 위한 제 5영역(아이솔레이션 영역)(5E)이 형성되어 있다.A fifth region (isolation region) 5E for electrically separating these regions is formed between the
칩측 입력용 전극(6H)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 입력용 전극(2H)과 입력용 와이어(7H)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 입력용 전극(2H)은 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서, 기판측 출력용 전극(2B)과 전기적으로 접속되어 있다.The chip-
칩측 출력용 전극(6K)은 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과 서로 마주보도록 해서 배선기판(1)의 일주면에 형성된 기판측 출력용 전극(2K)과 출력용 와이어(7K)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 기판측 출력용 전극(2K)은 그 바로 밑에 형성된 쓰루홀 배선(3) 및 내부배선을 통해서, 배선기판(1)의 이면에 형성된 출력용 외부단자와 전기적으로 접속되어 있다.The chip-
배선기판(1)의 일주면에는 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보도록 해서 기판측 본딩용 전극(2J)이 형성되고, 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)과 서로 마주보도록 해서 기판측 본딩용 전극(2L)이 형성되어 있다. 기판측 본딩용 전극(2J 및 2L)은 기판측 본딩용 전극(2C)과 동일하게, 배선기판(1)의 이면에 형성된 기준전위용 단자(4)와 전기적으로 접속되어 있다.On one circumferential surface of the
기판측 본딩용 전극(2J)은 반도체 칩(5)의 한변(5X)에서의 거리가 기판측 본딩용 전극(2C)과 거의 동일하게 되는 위치에 배치되고, 기판측 본딩용 전극(2L)은 반도체 칩(5)의 다른 변(5Y)에서의 거리가 기판측 본딩용 전극(2F)과 거의 동일하게 되는 위치에 배치되어 있다.The substrate-
기판측 본딩용 전극(2J)에는 반도체 칩(5)의 제 5영역(5E)위를 연재하는 와이어(7L)의 일단측이 전기적으로, 동시에 기계적으로 접속되고, 기판측 본딩용 전극(2L)에는 와이어(7L)의 타단측이 전기적으로 동시에 기계적으로 접속되어 있다.One end side of the
본 실시형태의 고주파 전력증폭기에서 와이어(7L)는 2개 배치되어 있다. 입력용 와이어(7E)를 흐르는 전력과 출력용 와이어(7K)를 흐르는 전력의 차(差)는 입력용 와이어(7A)를 흐르는 전력과 출력용 와이어(7B)를 흐르는 전력과의 차(差)보다도 크다. 따라서 본 실시형태와 같이, 전력차에 따라서 기준전위에 전위고정 되는 와이어의 개수를 증가하는 것에 의해, 입력용 와이어와 출력용 와이어와의 상호 유도작용에 의한 고주파특성의 열화를 보다 안정한 상태로 방지할 수 있다.In the high frequency power amplifier of the present embodiment, two
(실시형태 4)(Embodiment 4)
도 10은 본 발명의 실시형태(4)인 고주파 전력증폭기의 배선기판의 요부평면 도 이다.Fig. 10 is a plan view of main parts of a wiring board of the high frequency power amplifier according to the embodiment (4) of the present invention.
본 실시형태의 고주파 전력증폭기는 상술의 실시형태(1)와 기본적으로 동일한 구성으로 되어 있고, 이하의 구성이 다르게 되어 있다.The high frequency power amplifier of this embodiment is basically the same as that of
즉 도 10에 나타내는 바와 같이, 기판측 출력용 전극(2B)이 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보는 위치에 배치되고, 기판측 입력용 전극(2A)이 반도체 칩(5)의 한변(5X)에 대해서 만나는 다른 변(5P)과 서로 마주보는 위치에 배치되어 있다.That is, as shown in FIG. 10, the board | substrate
이와 같이, 기판측 출력용 전극(2B)을 반도체 칩(5)의 한변(5X)과 서로 마주보는 위치에 배치하고, 기판측 입력용 전극(2A)이 반도체 칩(5)의 한변(5X)에 대해서 만나는 다른 변(5P)과 서로 마주보는 위치에 배치하는 것에 의해, 입력용 와이어(7A)와 출력용 와이어(7B)와의 자속이 직교하는 상태로 되기 때문에 이 와이어 사이에서의 상호 유도작용을 억제할 수 있다.Thus, the board | substrate
또 기준전위에 전위고정 되는 와이어를 접속하기 위한 기판측 본딩용 전극을 설치할 필요가 없기 때문에 반도체 칩(5)의 제 1영역(5A)과 제 2영역(5B)과의 간격을 좁게 할 수 있고, 반도체 칩(5)의 점유면적을 축소할 수 있다. 이 결과 고주파 전력증폭기의 소형화를 꾀할 수 있다.In addition, since there is no need to provide a substrate-side bonding electrode for connecting the wires that are fixed at the reference potential, the distance between the
(실시형태 5)(Embodiment 5)
도 15에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 경우는 상기 종래기술의 경우 보다 더욱 결합계수가 작게되어 있고, 고주파특성이 향상해 있다. 또, 결합계수가 0.12 이하(안정계수가 1이상)의 본딩부의 간격(d)의 범위도 더욱 넓어지며, 설계의 자유 도가 증가하고 있다. 또한 본딩부의 간격(d)을 0.3mm까지 작게 하는 것이 가능하기 때문에 칩 면적을 더욱 작게 할 수 있고, 또한 모듈의 소형화, 코스트의 저감이 가능하게 된다.As shown in Fig. 15, in the case of the present invention, the coupling coefficient is smaller than in the case of the prior art, and the high frequency characteristics are improved. Moreover, the range of the space | interval d of the bonding part whose coupling coefficient is 0.12 or less (
또, 도 15는 입출력 본딩와이어 사이에서 이루는 각도(φ)가 90°의 경우이지만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 각도(φ)는 72 ~ 180°의 범위에 있으면 좋다. 또, 각도(φ)가 140°일때 결합계수가 최소로 되고, 극소점이 존재하는 것을 알 수 있다.In addition, although FIG. 15 shows the case where the angle (phi) formed between input / output bonding wires is 90 degrees, as shown in FIG. 7, this angle (phi) should just be in the range of 72-180 degrees. Moreover, when the angle (phi) is 140 degrees, a coupling coefficient becomes minimum and it turns out that a minimum point exists.
본 발명의 고주파 전력증폭기 모듈의 구체적 설계에 있어서는 이상의 것을 근거로 해서 본딩부 간격(d)과 각도(φ)를 선택하게 된다.In the specific design of the high frequency power amplifier module of the present invention, the bonding portion spacing d and the angle φ are selected on the basis of the above.
또한 이상의 설명에서 명백해진 바와 같이, 본 발명은 각도(φ)를 종래와 같이 0°로 하지 않는 것이 그 근거이다. 따라서 각도(φ)가 72 ~ 180°의 범위이고, 입출력 본딩와이어에 대응하는 2개의 증폭단 트랜지스터의 안정계수가 1 이상이 되도록 고주파 전력증폭기 모듈을 설계해도 좋다.In addition, as apparent from the above description, the present invention is based on the fact that the angle? Is not set to 0 degrees as in the prior art. Therefore, the high frequency power amplifier module may be designed such that the angle φ is in the range of 72 to 180 degrees, and the stability coefficient of the two amplifying transistors corresponding to the input / output bonding wires is 1 or more.
본 발명의 실시형태(5)의 2단 전력증폭기 모듈을 도 11 ~ 도 14에 의해 설명한다. 도 11은 요부평면도, 도 12는 등가회로도, 도 13은 외관구성을 나타내는 평면도, 도 14는 요부사시도 이다.The two-stage power amplifier module of Embodiment (5) of this invention is demonstrated with reference to FIGS. Fig. 11 is a plan view of a main part, Fig. 12 is an equivalent circuit diagram, Fig. 13 is a plan view showing an appearance configuration, and Fig. 14 is a major part perspective view.
도 11에 나타내는 바와 같이, 초단과 두번째단의 MOSFET로 구성된 트랜지스터(102, 103)를 하나의 실리콘 칩(101)위에 근접해서 형성한다. 초단 트랜지스터(102)의 게이트전극(102a)에서 드레인전극(102b)에의 고주파신호의 흐르는 방향과, 두번째단 트랜지스터(103)의 게이트전극(103a)에서 드레인전극(103b)에 의 고주파신호의 흐르는 방향이 반대가 되도록 이들 트랜지스터를 배치한다.As shown in Fig. 11,
고주파 입력단자인 게이트전극(102a)은 1개의 입력 본딩와이어(105)에 의해, 배선기판(113)위의 입력 정합회로(125)의 단부(121)에 접속되어 있다. 고주파 출력단자인 드레인전극(103b)은 4개의 출력 본딩와이어(108)에 의해, 배선기판(113)위의 출력 정합회로(127)의 단부(124)에 접속되어 있다. 게이트전극(102a)은 실리콘 칩(101)의 좌측의 한변에 따라 배치하고, 드레인전극(103b)은 실리콘 칩(101)의 상측의 한변에 따라 배치한다. 입력 본딩와이어(105)와 출력 본딩와이어(108)의 이루는 각도는 약 90°로 한다. 본딩와이어(106, 107)는 드레인전극(102b), 게이트전극(103b)을 배선기판(113)위의 단간 정합회로(126)의 양단부(122 및 123)에 각각 접속되어 있다. 초단 트랜지스터(102)의 게이트전극(102a)(본딩용 입력전극)과 두번째단 트랜지스터(103)의 드레인전극(103b)(본딩와이어용 출력전극)의 본딩부의 간격(d)은 약 0.6mm로 한다.The
실리콘 칩(101)은 배선기판(113)에 형성된 공동(104) 안에 탑재한다. 실리콘 칩(101)의 이면에는 초단 트랜지스터(102)의 소스전극 및 두번째단 트랜지스터(103)의 소스전극으로서 금속막을 피착하고, 공동(104)내의 배선을 통해서 접지전위에 접속한다. 배선기판(113)의 재료로서는 유리 세라믹이나 알루미나등의 유전체 기판을 이용한다. 또, 그 배선에는 동이나 은, 은백금 등을 이용한다.The
도 12 및 도 13에서 기호(Pin, Pout, Vgg, Vdd)는 각각 고주파신호 입력단자, 고주파신호 출력단자, 게이트전압 인가단자, 드레인전압 인가단자이고, 이들은 전 력증폭기 모듈의 외부 접속단자이다. 도 13에서 입력 정합회로(125), 단간 정합회로(126) 및 출력 정합회로(127)의 영역의 경계를 보조선으로 나타낸다. 또, 도 14에 공동(104) 근변의 입체적 모양을 본 실시예에서 입력 본딩와이어(105)와 출력 본딩와이어(108)의 이루는 각도를 약 90°로 했지만, 이 각도는 72 ~ 180°의 범위에서 선택할 수 있다.12 and 13, symbols P in , P out , V gg , and V dd are high frequency signal input terminals, high frequency signal output terminals, gate voltage application terminals, and drain voltage application terminals, respectively, which are external to the power amplifier module. Connection terminal. In FIG. 13, boundaries between regions of the
(실시형태 6)Embodiment 6
본 발명의 실시형태(6)의 3단 전력증폭기 모듈을 도 18의 요부평면도에 의해 설명한다. 초단, 두번째단, 출력단의 MOSFET로 구성된 트랜지스터(102, 103, 114)를 하나의 실리콘 칩(101)위에 근접해서 형성한다. 초단 트랜지스터(102)의 게이트전극(102a)에서 드레인전극(102b)에의 고주파신호의 흐르는 방향과, 두번째단 트랜지스터(103)의 게이트전극(103a)에서 드레인전극(103b)에의 고주파신호의 흐르는 방향이 반대가 되도록 이들 트랜지스터를 배치한다. 또, 출력단 트랜지스터(114)를 그 게이트전극(114a)에서 드레인전극(114b)에의 고주파신호의 흐르는 방향이 두번째단 트랜지스터(103)와 반대 방향이 되도록 배치한다.The three-stage power amplifier module of Embodiment (6) of the present invention will be described with reference to the principal plane view of FIG.
실시형태(5)와의 차이점은 초단 트랜지스터(102)의 입력 본딩와이어(105)와 두번째단 트랜지스터(103)의 출력 본딩와이어(108)와의 이루는 각도를 140°로한점, 및 출력단 트랜지스터(114)를 동일 칩상에 설치하고, 이 트랜지스터의 출력 본딩와이어(110)와 두번째단 트랜지스터(103)의 입력 본딩와이어(107)와의 이루는 각도를 약 90°, 두번째단 트랜지스터(103)의 게이트전극(103a)(본딩용 입력전극)과 출력단 트랜지스터(114)의 드레인전극(114b)(본딩용 출력전극)의 본딩부의 간격(d) 을 약 0.7mm로 하고, 여기에서도 본 발명을 적용한 점이다.The difference from the embodiment (5) is that the angle between the
본 실시예에 의하면 도 17에 나타내는 바와 같이, 초단과 두번째단의 입출력 본딩와이어 사이의 결합계수를 최소로 할 수 있고, 아이솔레이션을 더욱 개선할 수 있다. 또, 본 발명을 적용했기 때문에, 두번째단과 출력단의 입출력 본딩와이어 사이도 충분한 아이솔레이션을 확보할 수 있다. 따라서, 반도체 칩 면적의 축소 때문에 동일 칩위에 3단의 트랜지스터를 형성한 본 실시예 경우에서도, 이들 트랜지스터 사이의 거리가 짧아지는 데도 불구하고 고주파특성을 개선할 수 있다.According to this embodiment, as shown in Fig. 17, the coupling coefficient between the first and second stage input / output bonding wires can be minimized, and the isolation can be further improved. In addition, since the present invention is applied, sufficient isolation between the second stage and the input / output bonding wires of the output stage can be ensured. Therefore, even in the present embodiment in which three transistors are formed on the same chip due to the reduction of the semiconductor chip area, the high frequency characteristics can be improved despite the shortening of the distance between these transistors.
(실시형태 7)(Embodiment 7)
본 발명의 실시형태(7)의 3단 전력증폭기 모듈을 도 19의 요부평면도에 의해 설명한다. 실시형태(6)와의 차이점은 두번째단 트랜지스터(103)와 출력단 트랜지스터(114)와의 사이에, 실드 기술을 응용해서 실드용 본딩와이어(201)와 실드 배선(204)을 설치하고, 이들의 양단을 배선기판위의 전극(202) 및 비아 홀(203)을 통해서 접지전위에 접속한 점에 있다.The three-stage power amplifier module of Embodiment (7) of the present invention will be described with reference to the main part plan view of FIG. The difference from the embodiment (6) is that the
본 실시예에서는 초단과 두번째단의 사이에 종래기술인 실드 기술을 적용했지만, 이들 트랜지스터영역은 원래 면적이 넓고, 고주파특성을 개선할 수 있다.In the present embodiment, the conventional shielding technique is applied between the first stage and the second stage, but these transistor regions have a large original area and can improve high frequency characteristics.
(실시형태 8)
본 발명의 실시형태(8)의 2단 전력증폭기 모듈을 도 20의 요부평면도에 의해 설명한다.The two-stage power amplifier module of
실시형태(5)와의 차이점은 초단 트랜지스터(102) 자체의 방향을 90°회전한 점에 있다.The difference from the embodiment (5) lies in that the direction of the
본 실시예는 초단과 두번째단과의 입출력 본딩와이어의 본딩부의 위치를 칩의 변 중앙부에 이동할 수 있기 때문에, 본딩부 간격을 더욱 넓히는 것이 가능하게 되고(실시예(1)에서 0.6mm 이었던 것이 0.75mm로 된다.), 입출력간의 아이솔레이션을 더욱 개선할 수 있다.In this embodiment, since the position of the bonding section of the input / output bonding wire between the first and second stages can be moved to the center of the side of the chip, the bonding section spacing can be further increased (0.65 in Example (1) was 0.75 mm). Can further improve the isolation between the input and output.
이상, 본 발명을 실시예를 기준으로 설명 했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 트랜지스터의 전극수, 본딩와이어의 개수등은 그 주지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변경가능 하다. 또, 트랜지스터는 MOSFET에 제한되지 않고, 다른 전계효과 트랜지스터, 헤테로(hetero)결합 바이폴라 트랜지스터(HBT)등의 트랜지스터를 이용해도 좋다. As mentioned above, although this invention was demonstrated based on an Example, this invention is not limited to the said Example, The number of electrodes of a transistor, the number of bonding wires, etc. can be variously changed in the range which does not deviate from the well-known. In addition, the transistor is not limited to the MOSFET, and other field effect transistors, or a transistor such as a heterocoupled bipolar transistor (HBT), may be used.
본 발명에 의하면, 고주파 전력증폭기 모듈의 고주파특성을 보다 향상시킬 수 있고, 이것에 따라 전력증폭기 모듈의 소형화, 또는 이것을 이용한 휴대단말의 소형·박형화가 가능하게 된다.According to the present invention, the high frequency characteristics of the high frequency power amplifier module can be further improved, and accordingly, the power amplifier module can be miniaturized, or the portable terminal using the same can be miniaturized and thinned.
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