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公開番号2022096842
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-30
出願番号2020210058
出願日2020-12-18
発明の名称半導体装置
出願人株式会社村田製作所
代理人個人,個人
主分類H01L 21/822 20060101AFI20220623BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】放熱特性を高めることが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置20は、単体半導体からなる半導体領域を含む第1部材21の第1面21Aに、第2部材22が面接触して接合されている。第2部材22は、化合物半導体系の高周波増幅回路を含む。第2部材22から、第1部材21の側とは反対側に導体突起82が突出している。第1部材21は、温度を検出する測温素子46を内部に含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
第1面を有し、単体半導体からなる半導体領域を含む第1部材と、
前記第1部材の前記第1面に面接触して接合され、化合物半導体系の高周波増幅回路を含む第2部材と、
前記第2部材から、前記第1部材の側とは反対側に突出する導体突起と
を備え、
前記第1部材は、温度を検出する測温素子を内部に含む半導体装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記測温素子は、平面視において前記第2部材と重なる位置に配置されている請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記高周波増幅回路は、相互に並列に接続された複数のトランジスタを含み、
前記複数のトランジスタは、平面視において第1方向に並んで配置されており、
前記測温素子は、前記第1方向に関して、一方の端のトランジスタから他方の端のトランジスタまでの範囲を、両端のトランジスタのそれぞれとそれに隣り合うトランジスタとの中心間の距離だけ両側に延伸させた範囲内に配置され、平面視において前記第1方向と直交する第2方向に関して、前記複数のトランジスタが配置されている範囲内に配置されている請求項1または2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第1部材は、前記測温素子の検出値をデジタル値に変換して外部に出力する温度検出回路をさらに含む請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第1部材は、前記測温素子の検出値に基づいて、前記高周波増幅回路のトランジスタに供給するバイアス電流を変化させるバイアス制御回路をさらに含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記バイアス制御回路は、前記測温素子で検出された温度が上昇するにしたがって、バイアス電流を増加させる制御を行う請求項5に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記バイアス制御回路は、前記測温素子で検出された温度が、予め設定されている許容上限値を超えると、前記高周波増幅回路のトランジスタへのバイアス電流の供給を停止させる請求項5または6に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第1部材は、
スイッチの切り替えによって、前記高周波増幅回路に入力される高周波信号の減衰率を変化させる入力スイッチ回路と、
前記測温素子の検出値に基づいて、前記入力スイッチ回路を制御する入力スイッチ制御回路と
をさらに含む請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第1部材は、
前記高周波増幅回路から出力された高周波信号を、複数の出力接点から選択した1つの出力接点から出力させる出力スイッチ回路と、
前記測温素子の検出値に基づいて、前記出力スイッチ回路を制御する出力スイッチ制御回路と
をさらに含み、
前記出力スイッチ回路は、前記複数の出力接点のうち一部の出力接点に接続されたインピーダンス調整回路を含む請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記高周波増幅回路は多段構成を有しており、
前記第1部材は、
前記高周波増幅回路の段間に挿入されたインピーダンス変換率が可変の段間整合回路と、
前記測温素子の検出値に基づいて、前記段間整合回路のインピーダンス変換率を変化させる段間整合制御回路と
をさらに含む請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
移動体通信や衛星通信等に用いられる電子機器に、高周波信号の送受信機能を一体化したRFフロントエンドモジュールが組み込まれている。RFフロントエンドモジュールは、高周波増幅機能を持つモノリシックマイクロ波集積回路素子(MMIC)、高周波増幅回路を制御する制御IC、スイッチIC、デュプレクサ等を備えている。
【0003】
MMICの上に制御ICを積み重ねることによって小型化した高周波モジュールが下記の特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された高周波モジュールは、モジュール基板の上に搭載されたMMICと、その上に積み重ねられた制御ICとを含む。MMICの電極、制御ICの電極、及びモジュール基板上の電極が、ワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
米国特許出願公開第2015/0303971号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
高周波増幅回路に、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)が用いられる。HBTは、動作中にコレクタ損失が発生することによって発熱する。発熱によるHBTの温度上昇は、コレクタ電流をさらに増大させる方向に働く。この正帰還の条件が満たされるとHBTが熱暴走に至る。HBTの熱暴走を回避するために、HBTの出力電力の上限値が制限される。
【0006】
高周波増幅回路の高出力化を図るために、HBT等を含む半導体装置からの放熱特性を向上させることが望まれる。特許文献1に開示された高周波モジュールでは、近年の高周波増幅回路に対する高出力化の要求を満たすことが困難である。
【0007】
本発明の目的は、放熱特性を高めることが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一観点によると、
第1面を有し、単体半導体からなる半導体領域を含む第1部材と、
前記第1部材の前記第1面に面接触して接合され、化合物半導体系の高周波増幅回路を含む第2部材と、
前記第2部材から、前記第1部材の側とは反対側に突出する導体突起と
を備え、
前記第1部材は、温度を検出する測温素子を内部に含む半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【0009】
第2部材の高周波増幅回路から、第1部材と第2部材との接合界面を通過して第1部材に至る伝熱経路と、第2部材から導体突起を介して、半導体装置が実装されたモジュール基板に至る伝熱経路との2つの経路が形成される。このため、高周波増幅回路からの放熱特性を高めることができる。第1部材の内部に測温素子が含まれており、第2部材と第1部材とが面接触しているため、高周波増幅回路が設けられている第2部材の温度が、測温素子による温度の検出値に反映されやすいという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、第1実施例による半導体装置のブロック図である。
図2は、第1実施例による半導体装置の概略断面図である。
図3Aは、第1実施例による半導体装置のパワー段増幅回路を構成する複数のセルの各々の等価回路図であり、図3Bは、第2部材に形成されたパワー段増幅回路を構成する1つのセルの概略断面図である。
図4Aから図4Fまでの図面は、製造途中段階における半導体装置の断面図である。
図5Aから図5Cまでの図面は、製造途中段階における半導体装置の断面図であり、図5Dは、完成した半導体装置の断面図である。
図6は、第2実施例による半導体装置の一部の構成要素の平面視における位置関係を示す図である。
図7Aは、第3実施例による半導体装置の一部の構成要素の平面視における位置関係を示す図であり、図7Bは、複数のトランジスタ及び測温素子の平面視における配置を示す図である。
図8は、第4実施例による半導体装置のブロック図である。
図9は、第4実施例による半導体装置のパワー段増幅回路のトランジスタの出力の温度依存性と、温度に応じて変化させるバイアス電流の大きさを示すグラフである。
図10は、第5実施例による半導体装置の一部の機能を示すブロック図である。
図11は、第5実施例による半導体装置の入力端子からドライバ段増幅回路までの高周波信号の減衰率と、測温素子による温度の検出値との関係を示すグラフである。
図12は、第6実施例による半導体装置の一部の機能を示すブロック図である。
図13は、第7実施例による半導体装置のブロック図である。
図14は、第8実施例による半導体装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)

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