特許ウォッチ

公開番号2024162797
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023078703
出願日2023-05-11
発明の名称半導体デバイス、通信装置および撮像システム
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H01L 21/822 20060101AFI20241114BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】デバイスの温度上昇の抑制に有利な技術を提供する。
【解決手段】電磁波を発振または受信するための半導体素子およびアンテナが配された第1半導体基板を含む第1構造体と、前記半導体素子を制御するための制御回路が配された第2半導体基板を含む第2構造体と、前記第1構造体に接合された第1接合面および前記第2構造体に接合された第2接合面を有する第3構造体と、が積層された半導体デバイスであって、前記第1構造体には、前記半導体素子に電気的に接続され、かつ、前記第1接合面に達する第1導体プラグが配され、前記第3構造体は、互いに積層された基材層と導体層とを含み、前記第3構造体は、前記第1構造体および前記第2構造体よりも熱伝導率が高い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電磁波を発振または受信するための半導体素子およびアンテナが配された第１半導体基板を含む第１構造体と、前記半導体素子を制御するための制御回路が配された第２半導体基板を含む第２構造体と、前記第１構造体に接合された第１接合面および前記第２構造体に接合された第２接合面を有する第３構造体と、が積層された半導体デバイスであって、
前記第１構造体には、前記半導体素子に電気的に接続され、かつ、前記第１接合面に達する第１導体プラグが配され、
前記第３構造体は、互いに積層された基材層と導体層とを含み、
前記第３構造体は、前記第１構造体および前記第２構造体よりも熱伝導率が高いことを特徴とする半導体デバイス。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記電磁波が、テラヘルツ波を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項３】
前記第３構造体の厚さが、前記第１半導体基板の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項４】
前記第３構造体の厚さが、１００μｍ以上かつ１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項５】
前記基材層は、セラミックを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項６】
前記基材層は、窒化アルミニウムおよびグラファイトのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項７】
前記第３構造体の熱伝導率が、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項８】
前記基材層が、前記第１構造体と前記導体層との間に配された第１基材層と、前記導体層と前記第２構造体との間に配された第２基材層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
【請求項９】
前記第１導体プラグが、前記第１基材層を貫通し、前記導体層に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
前記第１構造体は、前記半導体素子および前記アンテナをそれぞれ含む複数のアクティブアンテナが配されたアクティブアンテナアレイを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス。
（【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、半導体デバイス、通信装置および撮像システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ミリ波やテラヘルツ帯などの高周波領域では利用する波長に応じてアンテナのサイズが小さくなり、周辺回路などもアンテナサイズに応じて高密度化される。さらに、伝送線路による損失が大きくなることから、アンテナ回路と制御回路とを積層し伝送線路を短縮して損失を低減しつつ、小型のパッケージに集約したモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）が広く開発されている。特許文献１には、ＣＭＯＳ－ＩＣとパッチアンテナとを重ねて配置することによって、小型化を実現したミリ波無線装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－０９７５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高周波化が進むにつれて回路の高密度化や損失の増加によって、消費電力や発熱量が増加する。発熱量の増加によるデバイス温度の上昇は、デバイスの動作安定性の低下や素子寿命の低下の原因になりうる。
【０００５】
本発明は、デバイスの温度上昇の抑制に有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る半導体デバイスは、電磁波を発振または受信するための半導体素子およびアンテナが配された第１半導体基板を含む第１構造体と、前記半導体素子を制御するための制御回路が配された第２半導体基板を含む第２構造体と、前記第１構造体に接合された第１接合面および前記第２構造体に接合された第２接合面を有する第３構造体と、が積層された半導体デバイスであって、前記第１構造体には、前記半導体素子に電気的に接続され、かつ、前記第１接合面に達する第１導体プラグが配され、前記第３構造体は、互いに積層された基材層と導体層とを含み、前記第３構造体は、前記第１構造体および前記第２構造体よりも熱伝導率が高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、デバイスの温度上昇の抑制に有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態の半導体デバイスの構成例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの構成例を示す平面図。
図１の半導体デバイスの画素の構成例を示す図。
図１の半導体デバイスの実装例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの変形例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの変形例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの変形例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの変形例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの変形例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの変形例を示す断面図。
図１の半導体デバイスの構成例を示す平面図。
図１の半導体デバイスを用いた撮像システムの構成例を示す図。
図１の半導体デバイスを用いた通信装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
図１（ａ）～図１３を参照して、本開示の実施形態による半導体デバイスについて説明する。以下の説明において、本実施形態の半導体デバイス１００を、主にテラヘルツ波を放射する発振装置として用いる場合について説明を行う。しかしながら、これに限られることはなく、半導体デバイス１００は、テラヘルツ波を受信する検出装置として用いることも可能である。ここで、テラヘルツ波とは、１０ＧＨｚ以上１００ＴＨｚ以下の周波数範囲内の電磁波を示す。また、テラヘルツ波は、３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数範囲内の電磁波を示していてもよい。しかしながら、これに限られることはなく、半導体デバイス１００は、他の周波数の電磁波の発振（放射）や受信（検出）に用いられてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許