JP4035804B2 - High frequency semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波半導体集積回路装置に関し、特に、10GHz以上の高周波で使用する半導体集積回路装置の高周波特性を再現性良く得るためのグランド面の構成に特徴のある高周波半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、化合物半導体装置の性能向上に伴い、従来では不可能であった高周波数帯域においても、化合物半導体を用いた三端子素子を、発振、増幅、或いは、周波数変換等に応用することが可能になった。
この様な高性能な素子を利用した通信機器等のより一層の普及のためには、さらなる製造コストの低減が求められている。
【0003】
ここで、図7及び図8を参照して、従来の高周波半導体集積回路装置を説明する。
図7参照
図7は、従来の高周波半導体集積回路装置の概略的平面図であり、例えば、内部にHEMT(高電子移動度トランジスタ)やMESFET(ショットキーバリアゲート電界効果型トランジスタ)を形成したGaAs基板等の高周波半導体集積回路基板31の表面に形成した配線層32と、セラミック基板33上に形成しマイクロストリップ線路34とにワイアボンディングによってAuワイア35を接続することによって外部回路との接続を行っている。
【0004】
しかし、この様な接続に用いたAuワイア35を伝送線路として考察した場合、Auワイア35の長さ、直径、グランドとの距離等の形状要件によって特性インピーダンスが変化するため、再現性の良い高周波特性を得ることができないという問題がある。この様な問題を解決するために導電性ピラー(支柱)やバンプを用いたフリップチップボンディング法が提案されているので、この様な改良型の高周波半導体集積回路装置を図8を参照して説明する。
【0005】
図8(a)及び(b)参照
図8(a)は従来の改良型半導体集積回路装置の概略的断面図であり、また、図8(b)は、従来の改良型半導体集積回路装置の概略的分解斜視図である。
図から明らかな様に、高周波半導体集積回路基板41に形成した金属ピラー42を利用して外部回路を設けたセラミック基板43に圧着してボンディングするものである。この場合、金属ピラー42は高周波半導体集積回路装置41に形成した配線層45とセラミック基板43に設けた外部接続配線層46とを接続するとともに、セラミック基板43の表面に設けた導電性のグランド面44に接続するものである。
【0006】
この様に、金属ピラー42の形状は金属ワイヤ35に比べて安定しているので、Auワイヤ35の代わりに金属ピラー42を用いた高周波伝送線路は、高周波特性が良好になり、且つ、再現性良く良好な高周波特性を得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この様な金属ピラーを使用した高周波伝送路線の場合、通常は、高周波半導体集積回路基板の上方に外部回路を構成した回路基板が存在することになり、特に、回路基板の表面にグランド面が存在する場合には、その高周波特性が互いに対向する基板同士の間隔dによって変化するため、良好な高周波特性を再現性良く得るためには、基板同士の間隔dを精密に制御する必要がある。
【0008】
しかし、この場合の基板同士の間隔dは、基板を圧着する際の圧力、金属ピラーの数、或いは、直径,剛性等の金属ピラーの物理的特性等によって変化するので、この間隔dを再現性良く得ることは困難であった。
なお、金属ピラーの物理的特性は、金属ピラーを構成する結晶の粒界或いはメッキ液の残留成分等の影響によって変化する。
【0009】
したがって、金属ピラーによる伝送線路部分の高周波特性は安定していても、基板同士の間隔dを精密に制御することが困難であるので、フリップチップボンディング法を用いても良好な高周波特性を再現性良く得ることは困難であった。なお、基板同士の貼り合わせを行わないと、本来設計通りの高周波特性が実現しないため、貼り合わせ以前の状態では、高周波特性を試験することが不可能であり、良品・不良品の判定は貼り合わせ工程後でなければ不可能であった。
【0010】
したがって、本発明は、伝送線路に導電性ピラーを用いた場合に、基板同士の間隔の変化によらず良好な高周波特性を再現性良く得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理的構成の説明図であり、この図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図1は、高周波半導体集積回路装置の概略的断面図である。
図1参照
(1)本発明は、高周波半導体集積回路装置において、高周波半導体集積回路基板1の表面の上方に、複数の導電性ピラーの内の一部の同一の高さの複数の第1の導電性ピラー2により支持され、且つ、高周波半導体集積回路基板1に対向する回路基板4の対向面とは異なった水準に位置するグランド面3を設けたことを特徴とする。
【0012】
この様に、高周波半導体集積回路基板1の表面の上方に、回路基板4の対向面とは独立に同一の高さの複数の第1の導電性ピラー2により支持されたグランド面3を設けることにより、高周波半導体集積回路基板1の表面とグランド面3との間隔が圧接等の影響を受けることがないので、設計値通りの高周波特性を再現性良く実現することができる。
【0013】
(2)また、本発明は、上記(1)において、グランド面3が、高周波半導体集積回路基板1の表面と空隙を介して対向していることを特徴とする。
(3)また、本発明は、上記(1)または(2)において、高周波半導体集積回路基板1と回路基板4との接合を、導電性ピラーの内の残りの第2の導電性ピラー5を用いて行うことを特徴とする。
【0014】
この様に、高周波半導体集積回路基板1と回路基板4との接合も、第2の導電性ピラー5を用いて行うことによって、伝送路線部分の高周波特性も再現性良く良好に保つことができる。
なお、この第2の導電性ピラー5は、電気的な接続に用いるとともに、その一部は高周波半導体集積回路基板1と回路基板4との接合をバランス良く安定に支持するために用いるものである。
【0015】
(4)また、本発明は、上記(3)において、第1の導電性ピラー2の高さと第2の導電性ピラー5の高さが同じであり、且つ、回路基板4のグランド面3に対向する領域に凹部が形成されていることを特徴とする。
【0016】
この様に、第1の導電性ピラー2と第2の導電性ピラー5とを同じ高さにすることによって、第1の導電性ピラー2と第2の導電性ピラー5を同時に形成することができるので、スループットが向上する。
なお、この場合、回路基板4の対向面とグランド面3との構造的な干渉を防止するために、回路基板4のグランド面3に対向する領域に凹部を形成する必要がある。
【0017】
【発明の実施の形態】
ここで、図2乃至図4を参照して本発明の第1の実施の形態の高周波半導体集積回路装置を説明するが、まず、図2及び図3を参照して本発明の第1の実施の形態の高周波半導体集積回路装置の製造工程を説明する。
図2(a)参照
まず、内部にHEMTやMESFET等を形成し、且つ、表面に絶縁層を介して所定パターンの信号入出力用のパッド部(図示せず)を設けた高周波半導体集積回路基板11のパッド部を含めた所定の位置に選択的にAuメッキベース層(図示せず)を蒸着により形成したのち、全面に、厚さが、例えば、20μmのフォトレジストを塗布し、露光・現像することによって直径が、例えば、20μmの支持ピラー用開口部13を有するレジストパターン12を形成する。
なお、この場合の支持ピラー用開口部13の数は、例えば、10〜50本/mm2 程度の密度で設ける。
【0018】
図2(b)参照
次いで、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによって、支持ピラー用開口部13内に選択的にAuメッキ層を設けて支持ピラー14を形成する。
この場合、Auメッキ層の成膜速度は、支持ピラー用開口部13の開口面積に依存するので、ほぼ同じ高さ、即ち、20μmの支持ピラー14が同時に形成されることになる。
【0019】
図2(c)参照
次いで、全面に薄いAu層を蒸着したのち、信号入出用のパッド部を覆わない形状にパターニングすることによってメッキベース層(図示せず)を形成し、次いで、再び、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによってメッキベース層上に、厚さ数μm、例えば、5μmのAuグランド面15を形成する。
【0020】
図2(d)参照
次いで、有機溶剤等を用いてレジストパターン12を除去することによって、高周波半導体集積回路基板11の表面の上方に、複数の支持ピラーで支えられたAuグランド面15が得られる。
【0021】
図3(e)参照
次いで、再び、全面に、厚さが、例えば、50μmのフォトレジストを塗布し、露光・現像することによって直径が、例えば、40μmの接合ピラー用開口部17を有するレジストパターン16を形成する。
なお、この場合の接合ピラー用開口部17の数は、信号入出力用のパッドの数にも依存するが、基板の貼り合わせをバランス良く行うための支持専用ピラーも含めて、例えば、10〜50本/mm2 程度の密度で設ける。
【0022】
図3(f)参照
次いで、再び、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによって、接合ピラー用開口部17内に選択的にAuメッキ層を設けて接合ピラー18を形成する。
【0023】
図3(g)参照
次いで、Sn等の金属を用い、外部回路を形成したセラミック基板19と圧着・加熱することによって、接合ピラー18を構成するAuとの共晶合金によってセラミック基板19と高周波半導体集積回路基板11とを電気的に接続するとともに、機械的に接合して貼り合わせることによって高周波半導体集積回路装置が完成する。
【0024】
図4参照
図4は、この様にして形成した本発明の第1の実施の形態の高周波半導体集積回路装置の概略的分解斜視図であり、支持ピラー14は高周波半導体集積回路基板11の表面の中央部側に位置し、また、Auグランド面15の形状は中央部側に位置する接合ピラー18を覆わないような形状になっている。
【0025】
この様に、本発明の第1の実施の形態においては、高周波半導体集積回路基板11の表面の上方に位置するAuグランド面15をAuメッキによって形成した支持ピラー14に支持されるようにAuメッキによって形成しているので、圧着等による高さの変動は全くなく、したがって、高周波半導体集積回路基板11の表面とAuグランド面15との間隔を精密に制御することができるので、圧着によって高周波半導体集積回路基板11の表面とセラミック基板19の対向面との間隔が変動しても高周波特性が影響を受けることがない。
【0026】
また、この本発明の第1の実施の形態においては、Auグランド面15をセラミック基板19とは独立に形成しているので、セラミック基板19を貼り合わせる前に、貼り合わせ工程後の高周波特性と変わらない高周波特性を試験する機会を得ることができ、それによって、貼り合わせ工程以前の段階で不良品を除去することが可能になり、高周波半導体集積回路装置の組み立てコストの低減が可能になる。
【0027】
また、信号の入出力を接合ピラー18を伝送線路として用いて行っているので、図8に示した従来の改良型高周波半導体集積回路装置と同様に、伝送線路特性としても、良好な高周波特性を再現性良く実現することができる。
【0028】
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態の高周波半導体集積回路装置の製造工程を説明する。
図5(a)参照
まず、内部にHEMTやMESFET等を形成し、且つ、表面に絶縁層を介して所定パターンの信号入出力用のパッド部(図示せず)を設けた高周波半導体集積回路基板11のパッド部を含めた所定の位置に選択的にAuメッキベース層(図示せず)を蒸着により形成したのち、全面に、厚さが、例えば、20μmのフォトレジストを塗布し、露光・現像することによって直径が、例えば、20μmの支持ピラー用開口部13及び直径が、例えば、20μmの接合ピラー用開口部20を有するレジストパターン12を形成する。
【0029】
図5(b)参照
次いで、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによって、支持ピラー用開口部13及び接合ピラー用開口部20内に選択的にAuメッキ層を設けて支持ピラー14及び接合ピラー21を形成する。
この場合、Auメッキ層の成膜速度は、ピラー形成用開口部の開口面積に依存するので、支持ピラー用開口部13と接合ピラー用開口部20の直径をほぼ同じにすることによって、ほぼ同じ高さの支持ピラー14及び接合ピラー21が同時に形成されることになる。
【0030】
図5(c)参照
次いで、全面に薄いAu層を蒸着したのち、接合ピラー21を覆わない形状にパターニングすることによってメッキベース層(図示せず)を形成し、次いで、接合ピラー21をレジストパターン(図示せず)で選択的に覆ったのち、再び、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによってメッキベース層上に、厚さ数μm、例えば、5μmのAuグランド面15を形成する。
【0031】
図5(d)参照
次いで、有機溶剤等を用いてレジストパターン12を除去したのち、Sn等の金属を用い、外部回路を形成し、且つ、Auグラント面15との対向領域に凹部を形成したセラミック基板22を圧着・加熱することによって、接合ピラー21を構成するAuとの共晶合金によってセラミック基板22と高周波半導体集積回路基板11とを電気的に接続するとともに、機械的に接合して貼り合わせることによって高周波半導体集積回路装置が完成する。
【0032】
この様に、本発明の第2の実施の形態においては、支持ピラー14と接合ピラー21とを同じ高さにして同時に形成しているので、メッキ工程を削減することができ、それによって、スループットを向上することができる。
【0033】
次に、図6を参照して、本発明の第3の実施の形態の高周波半導体集積回路装置の製造工程を説明する。
図6(a)参照
まず、上記の第1の実施の形態と同様に、内部にHEMTやMESFET等を形成し、且つ、表面に絶縁層を介して所定パターンの信号入出力用のパッド部(図示せず)を設けた高周波半導体集積回路基板11のパッド部を含めた所定の位置に選択的にAuメッキベース層(図示せず)を蒸着により形成したのち、全面に、厚さが、例えば、20μmのフォトレジストを塗布し、露光・現像することによって直径が、例えば、20μmの支持ピラー用開口部(図示せず)有するレジストパターン(図示せず)を形成する。
【0034】
次いで、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによって、支持ピラー用開口部内に選択的にAuメッキ層を設けて支持ピラー14を形成したのち、有機溶剤等を用いてレジストパターンを除去する。
【0035】
図6(b)参照
次いで、表面にAuグランド面24を設けるとともに、入出力用パッド(図示せず)を覆わない平面形状のセラミック基板23を、Sn等の金属を用いて圧着・加熱することによって、支持ピラー14を構成するAuとの共晶合金によってAuグラント面24を貼り合わせる。
【0036】
図6(c)参照
次いで、再び、図3(e)及び(f)の工程と同様に、新たなフォトレジストパターン(図示せず)を用いて、接合ピラー25を形成し、Sn等の金属を用い、外部回路を形成したセラミック基板19を圧着・加熱することによって、接合ピラー25を構成するAuとの共晶合金によってセラミック基板19と高周波半導体集積回路基板11とを電気的に接続するとともに、機械的に接合して貼り合わせることによって高周波半導体集積回路装置が完成する。
【0037】
この様に、本発明の第3の実施の形態においては、Auグランド面24をセラミック基板23を用いて別個に形成しているので、高周波半導体装置を本格的に実装する以前に、高周波特性を知ることが可能になり、最終的な歩留りを向上させることが可能になる。
【0038】
また、この場合、Auグランド面24を形成したセラミック基板23を圧着する場合には、圧着の際の圧力を調整することによって支持ピラー14の高さを調整することができ、それによって、Auグランド面24と高周波半導体集積回路基板11の表面との距離を任意に変化させることができるので、高周波特性も任意に変化させることができる。
【0039】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、本発明は各実施の形態に記載した構成に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の第1の実施の形態においては、支持ピラー14とAuグランド面15とを別工程で形成しているが、同時に形成しても良いものであり、それによって、メッキ工程数を削減することができる。
【0040】
例えば、図2(a)の工程において、支持ピラー用開口部13を形成したのち、支持ピラー用開口部13の底面を含めた全面にメッキベース層となる薄いAu層を所定形状にマスク蒸着し、次いで、電解メッキ法を用いてAuメッキを行うことによって、支持ピラー14とAuグランド面15とを同時に形成することができる。
なお、この場合、Auグランド面15の厚さは、上記の第1の実施の形態に比べて厚くなる。
【0041】
また、上記の第3の実施の形態においては、Auグランド面24を支持する基板としてセラミック基板23を用いているが、シリコン基板等の高周波半導体集積回路基板11を構成するGaAs基板に対して選択エッチング性のある基板を用いても良いものである。
また、上記の第3の実施の形態においては、Auグランド面24を支持するセラミック基板23をそのまま残存させているので、接合ピラー25の高さを高くしているが、上記の第2の実施の形態の様に、外部回路を設けた基板として、Auグランド面24との対向領域に凹部を設けたセラミック基板を用いても良いものである。
【0042】
また、上記の第3の実施の形態においては、Auグランド面24を支持する基板をそのまま残存させているが、圧着後にウェット・エッチングによって除去しても良いものであり、それによって、Auグランド面24を支持する基板の平面形状に制約がなくなるとともに、接合ピラー25の高さを相対的に低くすることができる。
【0043】
また、Auグランド面24を支持する基板を除去する場合、支持基板とAuグランド面24との間に薄いレジスト層或いはSiO2 膜等を挿入しておいても良いものであり、それによって、薄いレジスト層或いはSiO2 膜等を有機溶剤或いは酸によって除去することによって支持基板をリフトオフ的に除去することができるので、支持基板の除去が容易になる。
【0044】
また、上記の第3の実施の形態においては、数μmの薄いグランド面を前提にしているために、支持基板を利用しているが、支持基板を用いることなく、0.1mm程度の比較的厚みのあるAu板を用いて支持ピラーに直接圧着しても良いものであり、それによってメッキ工程を削減することができるとともに、支持基板の除去工程が不要になる。
【0045】
また、この様な比較的厚みのあるAu板を用いる場合には、支持ピラーと対向する箇所に支持ピラーと同程度の直径の穴を設けておき、支持ピラーと穴との嵌合を利用して接合しても良いものであり、それによって、加熱を伴う圧着工程が不要になる。
【0046】
また、上記の各実施の形態の説明においては、支持ピラー、接合ピラー、及び、グランド面をAuメッキ或いはAu板によって形成しているが、必ずしもAuメッキ或いはAu板である必要はなく、Cuメッキ等の電解メッキが容易で、且つ、導電性の良好な金属を用いても良いものである。
【0047】
また、上記の各実施の形態の説明においては、高周波半導体集積回路基板として、HEMTやMESFETを形成したGaAs基板等を前提に説明しているが、デバイスとしてPIN−PD或いは半導体レーザ(LD)等の光デバイスも集積化した高周波半導体集積回路基板にも適用されるものである。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波半導体集積回路基板と外部回路を形成したセラミック基板とを貼り合わせる場合に、予め、高周波半導体集積回路基板側にセラミック基板とは独立したグランド面を支持ピラーに支持された状態で、特に、上記の第1及び第2の実施の形態においてはメッキ法によって形成しているので、高周波半導体集積回路基板の表面とグランド面との間隔を精密に制御することができ、それによって、高周波半導体集積回路基板とセラミック基板との間隔が圧着によって変動しても、良好な高周波特性を再現性良く実現することができ、ひいては、高周波半導体集積回路装置の製造歩留りの向上に寄与するころが大きい。
【0049】
また、高周波特性は、高周波半導体集積回路基板の表面とグランド面との間隔によって規定されるので、セラミック基板を貼り合わせる前に高周波特性の試験が可能になり、それによって、貼り合わせ工程以前の段階で不良品を除去することが可能になり、ひいては、高周波半導体集積回路装置の組み立てコストの低減化、製造歩留りの向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の製造工程の説明図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の高周波半導体集積回路装置の概略的分解斜視図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態の製造工程の説明図である。
【図7】従来の高周波半導体集積回路装置の概略的平面図である。
【図8】従来の改良型高周波半導体集積回路装置の説明図である。
【符号の説明】
1 高周波半導体集積回路基板
2 第1の導電性ピラー
3 グランド面
4 回路基板
5 第2の導電性ピラー
11 高周波半導体集積回路基板
12 レジストパターン
13 支持ピラー用開口部
14 支持ピラー
15 Auグランド面
16 レジストパターン
17 接合ピラー用開口部
18 接合ピラー
19 セラミック基板
20 接合ピラー用開口部
21 接合ピラー
22 セラミック基板
23 セラミック基板
24 Auグランド面
25 接合ピラー
31 高周波半導体集積回路基板
32 配線層
33 セラミック基板
34 マイクロストリップ線路
35 Auワイア
41 高周波半導体集積回路基板
42 金属ピラー
43 セラミック基板
44 グランド面
45 配線層
46 外部接続配線層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a high-frequency semiconductor integrated circuit device characterized by a configuration of a ground plane for obtaining high-frequency characteristics of a semiconductor integrated circuit device used at a high frequency of 10 GHz or more with good reproducibility. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the improvement in performance of compound semiconductor devices, three-terminal elements using compound semiconductors can be applied to oscillation, amplification, frequency conversion, etc., even in high frequency bands that were not possible in the past. became.
In order to further spread communication devices using such high-performance elements, further reduction in manufacturing cost is required.
[0003]
A conventional high-frequency semiconductor integrated circuit device will now be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional high-frequency semiconductor integrated circuit device. For example, GaAs with HEMT (High Electron Mobility Transistor) and MESFET (Schottky Barrier Gate Field Effect Transistor) formed therein. A
[0004]
However, when the Au
[0005]
FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of a conventional improved semiconductor integrated circuit device, and FIG. 8B is a diagram of a conventional improved semiconductor integrated circuit device. It is a schematic exploded perspective view.
As is apparent from the drawing, the
[0006]
Thus, since the shape of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a high-frequency transmission line using such metal pillars, there is usually a circuit board that constitutes an external circuit above the high-frequency semiconductor integrated circuit board, and in particular, a ground plane on the surface of the circuit board. Is present, the high-frequency characteristics change depending on the distance d between the substrates facing each other. In order to obtain good high-frequency characteristics with good reproducibility, it is necessary to precisely control the distance d between the substrates. .
[0008]
However, since the distance d between the substrates in this case varies depending on the pressure when the substrates are pressure-bonded, the number of metal pillars, or the physical characteristics of the metal pillars such as diameter and rigidity, the distance d is reproducible. It was difficult to get well.
Note that the physical characteristics of the metal pillar change due to the influence of the grain boundary of the crystal constituting the metal pillar or the residual component of the plating solution.
[0009]
Therefore, even if the high frequency characteristic of the transmission line portion by the metal pillar is stable, it is difficult to precisely control the distance d between the substrates. Therefore, even if the flip chip bonding method is used, the high frequency characteristic is reproducible. It was difficult to get well. If the substrates are not bonded to each other, the high-frequency characteristics as originally designed cannot be realized. Therefore, it is impossible to test the high-frequency characteristics in the state before bonding, and the determination of non-defective / defective products is not possible. It was impossible only after the combining process.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to obtain a good high frequency characteristic with good reproducibility regardless of a change in the distance between substrates when a conductive pillar is used in a transmission line.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle configuration of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a high-frequency semiconductor integrated circuit device.
Refer to FIG. 1. (1) In the high-frequency semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a plurality of first high-frequency semiconductor integrated circuit substrates 1 are provided with a plurality of firsts having the same height in a part of the plurality of conductive pillars. A
[0012]
In this manner, the
[0013]
(2) Further, the present invention is characterized in that, in the above (1), the
(3) Further, according to the present invention, in the above (1) or (2), the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate 1 and the
[0014]
As described above, the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate 1 and the
The second
[0015]
(4) Further, the present invention, the above (3) odor Te, height and the height of the second
[0016]
In this way, the first conductive pillar 2 and the second
In this case, in order to prevent structural interference between the facing surface of the
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, the high-frequency semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. First, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The manufacturing process of the high-frequency semiconductor integrated circuit device of the form will be described.
Referring to FIG. 2A, first, a high frequency semiconductor integrated circuit substrate in which HEMT, MESFET, etc. are formed inside, and a signal input / output pad portion (not shown) is provided on the surface via an insulating layer. After selectively forming an Au plating base layer (not shown) at a predetermined position including the 11 pad portions by vapor deposition, a photoresist having a thickness of, for example, 20 μm is applied to the entire surface, and exposure and development are performed. Thus, a resist
In this case, the number of
[0018]
Next, referring to FIG. 2B, by performing Au plating using an electrolytic plating method, an Au plating layer is selectively provided in the support pillar opening 13 to form the
In this case, since the deposition rate of the Au plating layer depends on the opening area of the support pillar opening 13, the
[0019]
Next, after depositing a thin Au layer on the entire surface, a plating base layer (not shown) is formed by patterning the signal input / output pad portion so as not to cover it, and then again electrolytically An
[0020]
Next, referring to FIG. 2D, by removing the resist
[0021]
Next, referring to FIG. 3E, a resist pattern having a bonding pillar opening 17 having a diameter of 40 μm, for example, is applied to the entire surface again by applying a photoresist having a thickness of 50 μm, for example, and exposing and developing. 16 is formed.
In this case, the number of the
[0022]
Next, referring to FIG. 3 (f), Au plating is again performed using the electrolytic plating method, thereby selectively providing an Au plating layer in the bonding pillar opening 17 to form the
[0023]
Next, see FIG. 3G. Next, the
[0024]
FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of the high-frequency semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention formed as described above. The
[0025]
Thus, in the first embodiment of the present invention, Au plating is performed so that the
[0026]
In the first embodiment of the present invention, since the
[0027]
In addition, since the signal input / output is performed using the
[0028]
Next, with reference to FIG. 5, the manufacturing process of the high frequency semiconductor integrated circuit device of the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
5A. First, a high-frequency semiconductor integrated circuit substrate in which HEMT, MESFET, and the like are formed inside, and a signal input / output pad portion (not shown) is provided on the surface via an insulating layer. After selectively forming an Au plating base layer (not shown) at a predetermined position including the 11 pad portions by vapor deposition, a photoresist having a thickness of, for example, 20 μm is applied to the entire surface, and exposure and development are performed. As a result, a resist
[0029]
Next, referring to FIG. 5B, by performing Au plating using an electrolytic plating method, an Au plating layer is selectively provided in the support pillar opening 13 and the bonding pillar opening 20, thereby providing the
In this case, since the deposition rate of the Au plating layer depends on the opening area of the pillar forming opening, the diameters of the support pillar opening 13 and the bonding pillar opening 20 are substantially the same, and are substantially the same. The
[0030]
Next, after depositing a thin Au layer on the entire surface, a plating base layer (not shown) is formed by patterning the
[0031]
Next, referring to FIG. 5D, after removing the resist
[0032]
As described above, in the second embodiment of the present invention, since the
[0033]
Next, with reference to FIG. 6, the manufacturing process of the high frequency semiconductor integrated circuit device of the 3rd Embodiment of this invention is demonstrated.
6A. First, as in the first embodiment, HEMT, MESFET, and the like are formed inside, and a signal input / output pad portion (in a predetermined pattern) is formed on the surface via an insulating layer (see FIG. 6A). After selectively forming an Au plating base layer (not shown) at a predetermined position including the pad portion of the high-frequency semiconductor integrated
[0034]
Next, by performing Au plating using an electrolytic plating method, an Au plating layer is selectively provided in the support pillar opening to form the
[0035]
Next, referring to FIG. 6B, an
[0036]
Next, referring to FIG. 6C, again, as in the steps of FIGS. 3E and 3F, a
[0037]
As described above, in the third embodiment of the present invention, the
[0038]
In this case, when the
[0039]
As mentioned above, although each embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the configuration described in each embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above-described first embodiment, the
[0040]
For example, in the process of FIG. 2A, after the support pillar opening 13 is formed, a thin Au layer serving as a plating base layer is mask-deposited in a predetermined shape on the entire surface including the bottom surface of the
In this case, the thickness of the
[0041]
In the third embodiment, the
In the third embodiment, since the
[0042]
In the third embodiment, the substrate that supports the
[0043]
Further, when removing the substrate that supports the
[0044]
In the third embodiment, since a thin ground surface of several μm is assumed, a support substrate is used. However, a relatively small substrate of about 0.1 mm is used without using a support substrate. A thick Au plate may be used for direct pressure bonding to the support pillar, thereby reducing the plating step and eliminating the need for the support substrate removal step.
[0045]
In addition, when using such a relatively thick Au plate, a hole having the same diameter as the support pillar is provided at a location facing the support pillar, and the fitting between the support pillar and the hole is used. May be joined together, thereby eliminating the need for a crimping step with heating.
[0046]
In the description of each of the above embodiments, the support pillar, the bonding pillar, and the ground surface are formed by Au plating or Au plate. However, it is not always necessary to be Au plating or Au plate, and Cu plating. It is easy to use an electroplating metal such as a metal having good conductivity.
[0047]
In the description of each of the above embodiments, the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate is described on the premise of a GaAs substrate on which a HEMT or MESFET is formed, but the device is a PIN-PD or a semiconductor laser (LD) or the like. This optical device is also applied to a high-frequency semiconductor integrated circuit substrate integrated.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate and the ceramic substrate on which the external circuit is formed are bonded together, the ground plane independent from the ceramic substrate is previously supported by the support pillar on the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate side. In particular, since the first and second embodiments are formed by plating, the distance between the surface of the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate and the ground plane can be precisely controlled. Therefore, even if the distance between the high-frequency semiconductor integrated circuit substrate and the ceramic substrate varies due to pressure bonding, good high-frequency characteristics can be realized with good reproducibility, which contributes to the improvement of the manufacturing yield of the high-frequency semiconductor integrated circuit device. Rolls are big.
[0049]
In addition, the high frequency characteristics are defined by the distance between the surface of the high frequency semiconductor integrated circuit board and the ground plane, so that it is possible to test the high frequency characteristics before bonding the ceramic substrates, and thereby the stage before the bonding process. Thus, it is possible to remove defective products, which in turn greatly contributes to a reduction in assembly cost of a high-frequency semiconductor integrated circuit device and an improvement in manufacturing yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the manufacturing process up to the middle of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process from FIG. 2 onward according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic exploded perspective view of the high-frequency semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a manufacturing process according to the second embodiment of this invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view of a conventional high-frequency semiconductor integrated circuit device.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional improved high-frequency semiconductor integrated circuit device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency semiconductor integrated circuit board 2
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