(57)【要約】【課題】  半導体チップの形成後に、容量、およびインダクタンスを可変し、インピーダンスを容易に調整する。【解決手段】  電力増幅モジュールの整合回路５には、コンデンサ６，７が設けられており、コンデンサ６の他方の接続部には、ワイヤボンディングパッド８が接続され、コンデンサ７の他方の接続部には、ボールボンディングパッド９の一方の電極が接続されている。ボールボンディングパッド９にバンプをボンディングする／しないによって、コンデンサ６，７の容量値を任意に可変する。【選択図】  図３
2005223473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅器を有する高周波電力増幅モジュールであって、
配線基板と、
前記配線基板上に配置され、前記電力増幅器を構成する能動素子を含む半導体チップと、
前記電力増幅器と電気的に接続され、前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路とを有し、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体チップ内に、ボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有することを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記電力増幅器の動作周波数は８００ＭＨｚ以上であり、前記高周波電力増幅モジュールは、携帯電話に搭載されることを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記高周波電力増幅モジュールは、ＷＣＤＭＡの携帯電話に搭載され、
前記ボールボンディングにより、ＵＭＴＳ帯とＰＣＳ帯との切り替えを行うことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項１記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記インピーダンス整合回路は、静電容量値を可変することによりインピーダンス整合を行うことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項５】
請求項１項記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記インピーダンス整合回路は、インピーダンス値を可変することによりインピーダンス整合を行うことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項６】
請求項１記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路は、
第１の形状からなる第１のパッドと、
前記第１のパッドと異なる第２の形状からなる第２のパッドとを有し、
前記第２のパッドは、ボールボンディング用のパッドからなることを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記第１の形状は、略正方形状からなり、
前記第２の形状は、略長方形状からなり、
前記第２のパッドは、前記第２の形状が２以上設けられていることを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項８】
電力増幅器を有する高周波電力増幅モジュールであって、
配線基板と、
前記配線基板上に配置され、前記電力増幅器を構成する能動素子を含む第１の半導体チップと、
前記電力増幅器と電気的に接続されたインピーダンス整合回路を含む第２の半導体チップとを有し、
前記第２の半導体チップは、集積化された受動部品から構成され、前記第２の半導体チップ内に、ボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有することを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項９】
請求項８記載の高周波電力増幅モジュールにおいて、
前記高周波電力増幅モジュールは、ＷＣＤＭＡの携帯電話に搭載され、
前記ボールボンディングにより、ＵＭＴＳ帯とＰＣＳ帯との切り替えを行うことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【請求項１０】
配線基板と、
前記配線基板上に配置され、コイル、静電容量、または抵抗の少なくとも１つを含む受動素子とが形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路とを有し、
前記インピーダンス整合回路は、前記半導体チップ内に、ボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体集積回路装置において、
前記電力増幅器の動作周波数は８００ＭＨｚ以上であり、前記高周波電力増幅モジュールは、携帯電話に搭載されることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の半導体集積回路装置において、
前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路は、
第１の形状からなる第１のパッドと、
前記第１のパッドと異なる第２の形状からなる第２のパッドとを有し、
前記第２のパッドは、ボールボンディング用のパッドからなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】
高周波電力増幅モジュールの製造方法であって、以下の工程を有する：
配線基板上に配置され、電力増幅器を構成する能動素子を含む半導体チップと、
前記電力増幅器と電気的に接続され、かつ前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路と、
前記半導体チップ内に、前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドと、
を有するモジュールを準備する工程；
前記ボンディングパッドへのボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス整合をする工程。
【請求項１４】
請求項１３記載の高周波電力増幅モジュールの製造方法において、
前記インピーダンス整合回路は、静電容量値又はインピーダンス値を可変することによりインピーダンス整合を行うことを特徴とする高周波電力増幅モジュールの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の高周波電力増幅モジュールの製造方法において、
前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路は、
第１の形状からなる第１のパッドと、
前記第１のパッドと異なる第２の形状からなる第２のパッドとを有し、
前記第２のパッドは、ボールボンディング用のパッドからなり、
前記ボールボンディングによって、前記第１のパッドと前記第２のパッドが接続されることを特徴とする高周波電力増幅モジュールの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の高周波電力増幅モジュールの製造方法において、
前記第１の形状は、略正方形状からなり、
前記第２の形状は、略長方形状からなり、
前記第２のパッドは、前記第２の形状が２以上設けられていることを特徴とする高周波電力増幅モジュールの製造方法。
【請求項１７】
半導体集積回路装置の製造方法であって、以下の工程を有する：
配線基板上に配置され、電力増幅器を構成する能動素子を含む第１の半導体チップと、
集積化された受動部品から構成され、前記電力増幅器と電気的に接続されたインピーダンス整合回路を含む第２の半導体チップと、
ボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドと、
を有するモジュールを準備する工程；
前記ボンディングパッドへのボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス整合をする工程。
【請求項１８】
半導体集積回路装置の製造方法であって、以下の工程を有する：
配線基板上に配置され、コイル、静電容量、または抵抗の少なくとも１つを含む受動素子とが形成された半導体チップと、
前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路と、
ボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドと、
を有するモジュールを準備する工程；
前記ボンディングパッドへのボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス整合をする工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置におけるインピーダンス整合技術に関し、特に、高周波信号におけるインピーダンスの調整技術に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信の１つとして、携帯電話が広く普及しており、その機能に対しても多様性が求められている。たとえば、携帯電話に用いられる高周波電力増幅モジュールでは、小型化の要求が非常に強く、それを実現するために、ＧＳＭ／ＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳなどの異なる周波数帯域の通信方式を１チップに有しているものが広く用いられている。
【０００３】
このような電力増幅モジュールでは、増幅段を構成するトランジスタの製造ばらつきなどによるしきい値電圧のばらつきを調整するためのバイアス回路を備えたものがある。このバイス回路においては、複数の抵抗素子と、複数の直列配列されたボンディング部とからなり、隣接するボンディング部を電気的接続体によって接続することによって抵抗値を任意に調整するものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
また、この種の半導体集積回路装置においては、伝送路のインピーダンスを調整する技術として、伝送路上の任意の位置にコンデンサを選択的にボンディングワイヤによって接続することにより、伝送路の入出力インピーダンスを調整するものがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１１４１５号公報
【特許文献２】特開平０９−２３２３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような半導体集積回路装置におけるインピーダンス整合技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【０００６】
すなわち、上記特許文献１に記載されたバイアス調整技術においては、抵抗値のみの調整となってしまい、たとえば、コイルやコンデンサなどのインピーダンス整合ができず、調整の選択杯が狭くなってしまうという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載されたインピーダンスの調整技術においては、定数を選択するために多くのワイヤボンディングが必要となってしまい、そのためにボンディングパッド数も多数になり、半導体チップの実装面積が大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、ボンディングワイヤの本数により、インダクタンスの値が変化してしまい、高周波特性の調整が困難となってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、半導体チップの形成後に、容量、およびインダクタンスを可変し、インピーダンスを容易に調整することができる技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
本発明は、電力増幅器を有する高周波電力増幅モジュールであって、配線基板と、該配線基板上に配置され、電力増幅器を構成する能動素子を含む半導体チップと、該電力増幅器と電気的に接続され、半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路とを有し、該インピーダンス整合回路は、半導体チップ内に、ボールボンディングによってインピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有するものである。
【００１３】
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００１４】
本発明の半導体集積回路装置は、配線基板と、該配線基板上に配置され、コイル、静電容量、または抵抗の少なくとも１つを含む受動素子とが形成された半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路とを有し、該インピーダンス整合回路は、半導体チップ内に、ボールボンディングによってインピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
（１）高周波電力増幅モジュールの高周波特性を大幅に向上させることができる。
【００１７】
（２）半導体チップの選別歩留まりを向上させることができ、製造コストを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電力増幅モジュールにおける半導体チップの一例を示すレイアウト図、図２は、図１の電力増幅モジュールに設けられた増幅器の一例を示す回路図、図３は、図１の電力増幅モジュールに設けられた整合回路の回路図、図４は、図１の電力増幅モジュールに設けられたボールボンディングパッドの一例を示す断面図、図５は、図１の電力増幅モジュールに設けられたボールボンディングパッドの他の例を示す断面図、図６は、図４のボールボンディングパッドにバンプが搭載された際の断面図、図７は、図３の整合回路における半導体チップのレイアウト図、図８は、図７の整合回路に設けられたワイヤボンディングパッド、ならびにコンデンサの断面図、図９は、図７の整合回路による静電容量値の選択例を示す説明図、図１０は、図７の整合回路による静電容量値の選択の他の例を示す説明図、図１１は、図１の電力増幅モジュールに設けられた整合回路の他の例を示す回路図、図１２〜１４は、図１１の整合回路による静電容量値の選択例を示す説明図である。
【００２０】
本実施の形態において、電力増幅モジュール（高周波電力増幅モジュール、半導体集積回路装置）１は、たとえば、携帯電話などの通信システムにおける送信に必要な電力増幅を行い、主に、主にＵＭＴＳ帯（〜１．９ＧＨｚ）とＰＣＳ帯（〜１．８ＧＨｚ）に対応する。
【００２１】
電力増幅モジュール１は、図１に示すように、半導体チップ２の上方に、高周波電力増幅部３が設けられており、該高周波電力増幅部３の右下方には、出力コントロール部４が設けられている。高周波電力増幅部３の左下方には、整合回路（インピーダンス整合回路）５が設けられている。
【００２２】
高周波増幅部３において、右側には、ドライバ段の増幅器３ａが設けられており、該増幅器３ａの左側には、パワー段の増幅器３ｂが設けられている。そして、これら増幅器３ａ，３ｂが直列接続された構成からなる。
【００２３】
増幅器３ａが信号入力部となり、後段の増幅器３ｂの出力部が高周波増幅部３の信号出力部となる。増幅器３ａは初段の増幅器から出力された信号を増幅し、増幅器３ｂは、該増幅器３ａから出力された信号を増幅する。
【００２４】
出力コントロール部４は、高周波電力増幅部３に制御信号を出力し、該高周波電力増幅部３における出力信号のレベルコントロールを行う。また、出力コントロール部４は、バイアスコントロール回路を含み、高周波電力増幅部３が温度やデバイスの製造ばらつきなどによって電力増幅率や出力電力などが変化した際のバイアス補正制御を行う制御信号を出力する。
【００２５】
高周波電力増幅部３は、出力コントロール部４の制御に基づいて、電力を増幅する。整合回路５は、インピーダンス整合を最適にして整合をとり、伝搬する高調波信号をトラップする回路を構成する部分である。
【００２６】
図２は、高周波電力増幅部３における増幅器３ａ（，３ｂ）の回路構成を示す説明図である。
【００２７】
増幅器３ａ（，３ｂ）は、トランジスタＨＢＴ、コンデンサＣ、および抵抗Ｒから構成されている。トランジスタＨＢＴは、ヘテロ接合バイポーラトランジスタによって構成されており、複数個のトランジスタが並列接続された、いわゆるマルチフィンガトランジスタから構成されている。
【００２８】
図３は、整合回路５における回路図である。
【００２９】
整合回路５は、コンデンサ６，７、ワイヤボンディングパッド（第１のパッド）８、およびボールボンディングパッド（第２のパッド）９から構成されている。コンデンサ６は、たとえば、４ｐＦ程度の静電容量値を有し、コンデンサ７は、２ｐＦ程度の静電容量値を有している。
【００３０】
ワイヤボンディングパッド８は、たとえば、正方形状からなり、ボンディングワイヤが接続される電極である。ボールボンディングパッド９は、長方形状の電極が２つ設けられた構成からなる。
【００３１】
コンデンサ６，７の一方の接続部は、配線１５（図９）を介して信号ライン側の信号線に共通接続されている。コンデンサ６の他方の接続部には、ワイヤボンディングパッド８が接続されており、コンデンサ７の他方の接続部には、ボールボンディングパッド９の一方の電極が接続されている。
【００３２】
ボールボンディングパッド９の他方の電極には、配線１６（図９）を介してワイヤボンディングパッド８が接続されている。ワイヤボンディングパッド８は、ボンディングワイヤによりグランド（基準電位）線に接続される。
【００３３】
また、ボールボンディングパッド９の構成について説明する。
【００３４】
図４は、電極間絶縁膜が導体の上にある場合のボールボンディングパッド９の断面図である。
【００３５】
ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）などからなる半導体基板１０の主面上に、ＳｉＯ２  （酸化シリコン）などの絶縁膜１１が形成されている。その絶縁膜１１の上面に、下方から上方にかけて、Ａｕ（金）を主構成要素とする単層または多層膜により形成したボールボンディングパッド９が形成されている。そして、ボールボンディングパッド９を形成する２つの電極間には、ＳｉＯ２  などにより、絶縁膜１２が形成されており、各々の電極は絶縁されている。
【００３６】
図５は、電極間絶縁膜が導体の下にある場合のボールボンディングパッド９の断面図である。
【００３７】
ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）などからなる半導体基板１０の主面上に、ＳｉＯ２  （酸化シリコン）などの絶縁膜１１が形成されている。その絶縁膜１１の上面に、下方から上方にかけて、Ａｕ（金）を主構成要素とする単層または多層膜により形成したボールボンディングパッド９が形成されている。
【００３８】
そして、ボールボンディングパッド９を形成する２つの電極の下部には、ＳｉＯ２  などによる絶縁膜１２が形成されており、各々の電極は絶縁されている。また、２つの電極の上部は、絶縁膜１２から露出している。ボールボンディングパッド９の開口部以外には、たとえば、ポリイミドなどによって保護膜となる絶縁膜１３が形成されている。
【００３９】
図６は、図４に示すボールボンディングパッド９にバンプ１４が搭載された際の断面図である。
【００４０】
ボールボンディングパッド９における２つの電極は、たとえば、９μｍの間隔で配置されている。ボールボンディングパッド９の大きさは、約７１μｍ□程度であり、絶縁膜１２を除いた開口部は約６５μｍ程度となっている。
【００４１】
また、バンプ１４は、たとえば、φ５８μｍ程度の金ボールからなり、ボールボンディングパッド９の２つの電極にボンディングすることによって、該電極間が導通して電気的に接続されるという機能を有する。
【００４２】
図７は、半導体チップ２における整合回路５のレイアウト構成を示した説明図である。
【００４３】
整合回路５は、図示するように、上方に、コンデンサ６がレイアウトされており、その左下方には、ワイヤボンディングパッド８が位置している。ワイヤボンディングパッド８の右側には、ボールボンディングパッド９がレイアウトされており、該ボールボンディングパッド９の右側には、コンデンサ７がレイアウトされている。
【００４４】
図８は、ワイヤボンディングパッド８、ならびにコンデンサ７の断面図である。
【００４５】
ワイヤボンディングパッド８は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）などからなる半導体基板１０の主面上に、ＳｉＯ２  の絶縁膜１１を介して第１の配線層に形成された配線８ａ、および第２の配線層に形成された配線８ｂによって構成されている。
【００４６】
コンデンサ７は、ＳｉＯ２  の絶縁膜１１を介して形成された第１の配線層の配線７ａに、ＳｉＮ（窒化シリコン）などから容量膜７ｂを形成し、該容量膜７ｂの上方に第２の配線層に形成された配線７ｃを形成した構成からなる。
【００４７】
次に、本実施の形態における整合回路５の静電容量の調整技術について説明する。
【００４８】
まず、４ｐＦの静電容量値を選択する場合、図９に示すように、ワイヤボンディングパッド８と半導体チップ２を搭載する電力増幅モジュール１の配線基板ＰＷＢなどに設けられたボンディングポストＢＰとをボンディングワイヤＷを介して接続する。
【００４９】
これにより、コンデンサ６が接続されることになり、４ｐＦの静電容量が選択されたことになる。配線１５から伝搬する高周波信号は、コンデンサ６、およびボンディングワイヤＷを介して半導体チップ２外に伝搬する。
【００５０】
また、６ｐＦの静電容量値を選択する際には、図１０に示すように、ボールボンディングパッド９にバンプ１４をボンディングするとともに、ワイヤボンディングパッド８と電力増幅モジュール１に設けられたボンディングポストＢＰとをボンディングワイヤＷによって接続する。
【００５１】
これにより、コンデンサ６，７が並列接続されることになり、６ｐＦの静電容量が選択されたことになる。配線１５から伝搬する高周波信号は、コンデンサ６，７、およびボンディングワイヤＷを介して半導体チップ２外に伝搬する。
【００５２】
整合回路５においては、ボンディングワイヤＷの寄生インダクタンスが回路の高周波特性を決める要因の１つであるので、ボンディングワイヤＷの本数を増加させることなく、つまり寄生インダクタンス値を変えることなく、静電容量の定数を任意に選択することが可能となる。
【００５３】
それにより、本実施の形態１によれば、電力増幅モジュール１における高周波特性を大幅に向上させることができる。
【００５４】
また、半導体チップ２を形成した後に、バンプ１４によって静電容量の定数の変更が可能となるので、半導体チップの選別歩留まりを向上させることが可能となり、製造コストを小さくすることができる。
【００５５】
さらに、前記実施の形態１では、２つの静電容量値を任意に選択して調整する技術について記載したが、たとえば、図１１に示すように、３つ（またはそれ以上）の静電容量値を任意に選択して調整するようにしてもよい。
【００５６】
整合回路５は、図１１に示すように、コンデンサ６，７、２つのワイヤボンディングパッド８，８１、およびボールボンディングパッド９から構成されている。コンデンサ６は４ｐＦの静電容量値を有し、コンデンサ７は、２ｐＦの静電容量値を有している。
【００５７】
２つのワイヤボンディングパッド８，８１は、正方形状からなり、ボンディングワイヤが接続される電極である。ボールボンディングパッド９は、長方形状の電極が２つ設けられた構成からなる。
【００５８】
コンデンサ６，７の一方の接続部は、信号ライン側の信号線に共通接続されている。コンデンサ６の他方の接続部には、ワイヤボンディングパッド８が接続されており、コンデンサ７の他方の接続部には、ボールボンディングパッド９の他方の電極が接続されている。
【００５９】
ボールボンディングパッド９の一方の電極には、配線１５ａを介してワイヤボンディングパッド８が接続されている。ワイヤボンディングパッド８は、グランド（基準電位）線に接続される。
【００６０】
また、ボールボンディングパッド９の他方の電極には、コンデンサ７の他方の接続部、およびワイヤボンディングパッド（第１のパッド）８１  が配線１６ａを介してそれぞれ接続されている。
【００６１】
まず、６ｐＦの静電容量値を選択する場合、図１２に示すように、ワイヤボンディングパッド８と半導体チップ２を搭載する電力増幅モジュール１の配線基板ＰＷＢなどに設けられたボンディングポストＢＰとをボンディングワイヤＷを介して接続するとともに、ボールボンディングパッド９にバンプ１４をボンディングする。
【００６２】
これにより、コンデンサ６、７が並列接続されることになり、６ｐＦの静電容量が選択されたことになる。
【００６３】
また、４ｐＦの静電容量値を選択する際には、図１３に示すように、ワイヤボンディングパッド８と半導体チップ２を搭載する電力増幅モジュール１の配線基板ＰＷＢなどに設けられたボンディングポストＢＰとをボンディングワイヤＷを介して接続する。
【００６４】
これにより、コンデンサ６のみが接続されることになり、４ｐＦの静電容量が選択されたことになる。
【００６５】
さらに、２ｐＦの静電容量値を選択する際には、図１４に示すように、ワイヤボンディングパッド８１  と半導体チップ２を搭載する電力増幅モジュール１の配線基板ＰＷＢなどに設けられたボンディングポストＢＰとをボンディングワイヤＷを介して接続する。
【００６６】
これにより、コンデンサ７のみが接続されることになり、２ｐＦの静電容量が選択されたことになる。
【００６７】
それにより、静電容量の定数の選択肢を多くできるので、高周波特性をより大幅に向上させることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
図１５は、本発明の実施の形態２による電力増幅モジュール（高周波電力増幅モジュール、半導体集積回路装置）のブロック図、図１６は、図１５の電力増幅モジュール基板のレイアウト図、図１７は、図１５の電力増幅モジュールに設けられた出力整合回路の回路図、図１８は、図１７の整合回路による静電容量値の選択例を示す説明図である。
【００６９】
本実施の形態２において、携帯電話などの通信システムにおける送信に必要な電力増幅を行う電力増幅モジュール（高周波電力増幅モジュール）１ａは、図１５に示すように、高周波電力増幅部１７、複数の整合回路１８、複数のコンデンサ１９、複数のコイルまたは伝送線路２０、および出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１から構成されている。
【００７０】
高周波電力増幅部１７は、コントロール部２２、複数の電力増幅用トランジスタ２３、整合回路２４、およびコンデンサやコイルなどの複数の受動電子部品などから構成されている。そして、これら高周波電力増幅部１７、整合回路１８、コンデンサ１９、コイルまたは伝送線路２０、ならびに出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１が１モジュールで形成されている。
【００７１】
コントロール部２２は、電力増幅用トランジスタ２３に制御信号を出力し、該電力増幅用トランジスタ２３における出力信号のレベルコントロールを行う。また、コントロール部２２は、バイアスコントロール回路を含み、電力増幅用トランジスタ２３が温度やデバイスの製造ばらつきなどによって電力増幅率や出力電力などが変化した際のバイアス補正制御を行う制御信号を出力する。
【００７２】
電力増幅用トランジスタ２３は、コントロール部２２の制御に基づいて、電力を増幅する。図１５において、コントロール部２２の上方に設けられた電力増幅用トランジスタ２３は、低周波帯（ＵＳ-ＧＳＭ帯／〜８５０ＭＨｚ、Ｅ-ＧＳＭ帯／〜９００ＭＨｚ）の電波を増幅し、コントロール部２２の下方に設けられた電力増幅用トランジスタ２３は、高周波帯（ＤＣＳ帯／〜１．８ＧＨｚ、ＰＣＳ帯／〜１．９ＧＨｚ）の電波を増幅する。
【００７３】
整合回路１８、出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１、および整合回路２４は、接続される外部回路とのインピーダンス整合を最適にし、入出力特性を満足するように整合をとる回路である。また、出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１は、３つの静電容量調整部２１ａ〜２１ｃから構成されている。
【００７４】
図１６は、電力増幅モジュール１ａのレイアウト図である。
【００７５】
図１６において、モジュール配線基板２５の中央部、およびその左側に設けられたチップ実装領域には、半導体チップ２６，および受動素子集積回路装置２７がそれぞれ実装されており、その他の領域には、コンデンサやコイルなどの複数の受動電子部品がレイアウトされている。
【００７６】
半導体チップ２６には、高周波電力増幅部１７が形成されており、受動素子集積回路装置２７には、出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１が形成されている。そして、半導体チップ２６，受動素子集積回路装置２７、ならびに出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１は、ボンディングワイヤＷを介してそれぞれ接続されている。
【００７７】
図１７は、出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１に設けられた静電容量調整部２１ａ〜２１ｃの構成図である。
【００７８】
静電容量調整部２１ａは、コンデンサ２８，２９、ボールボンディングパッド（第２のパッド）３０、およびワイヤボンディングパッド（第１のパッド）３１から構成されている。静電容量調整部２１ｂは、コンデンサ３２，３３、ボールボンディングパッド（第２のパッド）３４、ならびにワイヤボンディングパッド（第１のパッド）３５からなる。静電容量調整部２１ｃは、コンデンサ３６，３７、およびボールボンディングパッド（第２のパッド）３８から構成されている。
【００７９】
ボールボンディングパッド３０，３４，３８は、長方形状の電極が２つ設けられた構成からなる。コンデンサ２８の一方の接続部には、高周波電力増幅部１７の出力部、ボールボンディングパッド３０の一方の電極、およびワイヤボンディングパッド３１が接続されている。ワイヤボンディングパッド３１は、ボンディングワイヤＷ（図１８）を介してコイルまたは伝送線路２０の一方の接続部に接続される。
【００８０】
コンデンサ２９の一方の接続部には、ボールボンディングパッド３０の他方の電極が接続されており、コンデンサ２８，２９の他方の接続部には、グランド（基準電位）がそれぞれ接続されている。
【００８１】
ワイヤボンディングパッド３５には、コンデンサ３２の一方の接続部、およびボールボンディングパッド３４の一方の電極がそれぞれ接続されており、該ワイヤボンディングパッド３５は、ボンディングワイヤＷ（図１８）を介してコイルまたは伝送線路２０の他方の接続部が接続される。このコイルまたは伝送線路２０は、たとえば、モジュール配線基板２５に形成されたプリント配線などによって形成されている。
【００８２】
ボールボンディングパッド３４の他方の電極には、コンデンサ３３の一方の接続部が接続されており、コンデンサ３２，３３の他方の接続部には、グランドがそれぞれ接続されている。
【００８３】
コンデンサ３６，３７の一方の接続部には、ワイヤボンディングパッド３５がそれぞれ接続されており、コンデンサ３６の他方の接続部には、ボールボンディングパッド３８の一方の電極が接続されている。
【００８４】
コンデンサ３７の他方の接続部には、ボールボンディングパッド３８の他方の電極が接続されている。そして、コンデンサ３６の他方の接続部が接続されたボールボンディングパッド３８の一方の電極が電力増幅モジュール１ａにおける低周波帯の電波の出力部となる。
【００８５】
図１８は、図１７に示したコイルまたは伝送線路２０、および出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１におけるレイアウトの模式図である。
【００８６】
図１８において、上方には、モジュール配線基板２５に形成されたコイルまたは伝送線路２０が位置している。このコイルまたは伝送線路２０は、たとえば、配線をＷ字状に折り曲げて形成している。
【００８７】
コイルまたは伝送線路２０の下方には、受動素子集積回路装置２７が配置されている。この受動素子集積回路装置２７の上方において、左から右にかけて、ワイヤボンディングパッド３１、ボールボンディングパッド３０、ボールボンディングパッド３４、ならびにワイヤボンディングパッド３５が配置されている。ワイヤボンディングパッド３１，３５は、正方形状からなり、ボールボンディングパッド３０，３４，３８は、前述したように長方形状の電極が２つ設けられた構成からなる。
【００８８】
ワイヤボンディングパッド３１の下方には、コンデンサ２８が配置されており、ボールボンディングパッド３０の下方には、コンデンサ２９が配置されている。ボールボンディングパッド３４の下方には、コンデンサ３３が配置されており、ワイヤボンディングパッド３５の下方には、コンデンサ３２が配置されている。
【００８９】
コンデンサ３２の右側には、コンデンサ３６が配置されており、該コンデンサ３６の下方には、コンデンサ３７が配置されている。コンデンサ３６の右側には、上方から下方にかけて、電力増幅モジュール１ａの出力部となる４つのワイヤボンディングパッドＢＰ、およびボールボンディングパッド３８がそれぞれ設けられている。
【００９０】
ワイヤボンディングパッド３１とコンデンサ２８の一方の接続部、およびボールボンディングパッド３０の一方の電極は、受動素子集積回路装置２７に形成された配線３９によって接続されている。
【００９１】
ボールボンディングパッド３０の他方の電極とコンデンサ２９の一方の接続部とは、配線４０を介して接続されている。コンデンサ２８，２９の他方の接続部は、配線４１、ビアホール４２を介してたとえば、受動素子集積回路装置２７の裏面に形成されたグランド配線層に接続されている。
【００９２】
ワイヤボンディングパッド３５とボールボンディングパッド３４の他方の電極、コンデンサ３２，３６，３７の一方の接続部は、配線４３を介してそれぞれ接続されている。ボールボンディングパッド３４の一方の電極とコンデンサ３３の一方の接続部とは、配線４４を介して接続されている。
【００９３】
コンデンサ３２，３３の他方の接続部は、配線４５、ビアホール４２を介してグランド配線層に接続されている。コンデンサ３６の他方の接続部には、配線４６を介して４つのワイヤボンディングパッドＢＰ、およびボールボンディングパッド３８の一方の電極にそれぞれ接続されている。ボールボンディングパッド３８の他方の電極は、配線４７を介してコンデンサ３７の他方の接続部に接続されている。
【００９４】
次に、本実施の形態２における出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１の高周波特性の調整技術について説明する。
【００９５】
まず、ワイヤボンディングパッド３１，３５とコイルまたは伝送線路２０とは、それぞれボンディングワイヤＷを介してそれぞれ接続されるので、ボンディングワイヤＷによるボンディング位置を調整することによって、コイルまたは伝送線路２０の長さ、すなわち伝送線路の配線長を任意に可変することによってインダクタンス値を任意に選択することができ、高周波特性を最適に変化させることができる。
【００９６】
また、出力整合回路を構成する受動素子を含んだ集積回路装置２１は、ボールボンディングパッド３０，３４，３８にバンプ４８をそれぞれボンディングするか否かよって静電容量値を任意に調整することが可能である。よって、この場合、８通りの選択が可能となる。
【００９７】
図１８においては、ボールボンディングパッド３４にバンプ４８がボンディングされており、その他のボールボンディングパッド３０，３８には、バンプ４８がボンディングされていない。
【００９８】
よって、この場合、コイルまたは伝送線路２０の入力側においては、コンデンサ２８のみが接続されているので、該コンデンサ２８の静電容量値が選択されている。コイルまたは伝送線路２０の出力側では、ボールボンディングパッド３４にバンプ４８がボンディングされることにより、コンデンサ３２，３３が並列接続されることにより、該コンデンサ３２，３３の合成静電容量値が選択される。
【００９９】
また、コイルまたは伝送線路２０と出力部との間に直列接続されるコンデンサにおいては、ボールボンディングパッド３８にバンプ４８がボンディングされていないので、コンデンサ３６の静電容量値が選択されることになる。
【０１００】
よって、ボールボンディングパッド３０，３４，３８にバンプ４８をボンディングした際には、コンデンサ２８，２９、コンデンサ３２，３３、およびコンデンサ３６，３７が並列接続された構成となり、ボールボンディングパッド３０，３４，３８にバンプ４８をボンディングしない際には、コンデンサ２８、コンデンサ３２、ならびにコンデンサ３６が接続された構成となる。
【０１０１】
それにより、本実施の形態２においては、インダクタンス値、および静電容量値をそれぞれ独立して、任意に選択することが可能となるので、電力増幅モジュール１ａにおける高周波特性をより一層大幅に向上させることができる。
【０１０２】
また、半導体チップ２を形成した後に、静電容量、およびインダクタンスの定数の変更が可能となるので、同じ半導体チップで異なる周波数（たとえば、ＵＳ-ＧＳＭ帯とＥ-ＧＳＭ帯）向けに対応することが可能となり、製造コストを小さくすることができる。
【０１０３】
さらに、インダクタンス値、および静電容量値をそれぞれ独立して、より高周波特性をより向上させることになり、半導体チップの選別歩留まりを向上させることが可能となる。
【０１０４】
また、本実施の形態２では、コイルまたは伝送線路２０のインダクタンス値をボンディングワイヤＷのボンディング位置によって調整する場合について記載したが、たとえば、図１９に示すように、バンプ４８によってインダクタンス値を調整するようにしてもよい。
【０１０５】
この場合、図１９に示すように、コイルまたは伝送線路２０は、Ｕ字状の形成された配線からなる。Ｕ字状の配線間の距離は、バンプ４８が該配線間にボンディングした際に導通する程度の距離となっている。
【０１０６】
そして、Ｕ字状の配線間の任意の位置にバンプ４８をボンディングすることによって、配線長を調整し、任意のインダクタンス値を選択する。たとえば、図１９の左側に示すようにバンプ４８をボンディングしない場合には配線長が最も大きくなり、インダクタンス値が大きくなる。
【０１０７】
逆に、図１９の右側に示すように、配線長が短くなるようにバンプ４８をボンディングすれば配線長も短くなり、それに比例してインダクタンス値が小さくなる。このように、バンプ４８のボンディング位置を調整することによって、高周波特性を調整することができる。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１０９】
前記実施の形態１においては、静電容量値を調整する整合回路５（図１）を半導体チップ２（図１）に形成した例について記載したが、たとえば、半導体チップ２がフリップチップ接続される場合には、図２０に示すように、フリップチップ接続用のバンプ４９を用いてボールボンディングパッド９を接続するようにしてもよい。
【０１１０】
この場合、ボールボンディングパッド９と対向するモジュール配線基板側に形成されたボンディングポストＢＢＰは、どこにも導通せずに絶縁されている。たとえば、６ｐＦの静電容量値を選択する際には、図２０（ｂ）に示すように、ワイヤボンディングパッド８とボールボンディングパッド９とにそれぞれバンプ４９をボンディングしてフリップチップ接続を行う。４ｐＦの静電容量値を選択する際には、図２０（ｃ）に示すように、ワイヤボンディングパッド８のみにバンプ４９をボンディングしてフリップチップ接続を行う。
【０１１１】
本実施の形態において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０１１２】
電力増幅モジュール（高周波電力増幅モジュール、半導体集積回路装置）であって、配線基板と、該配線基板上に配置され、電力増幅器を構成する能動素子を含む半導体チップと、該電力増幅器と電気的に接続され、半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路とを有し、該インピーダンス整合回路は、半導体チップ内に、ボールボンディングによってインピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有するものである。
【０１１３】
また、配線基板と、該配線基板上に配置され、コイル、静電容量、または抵抗の少なくとも１つを含む受動素子とが形成された半導体チップと、該半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路とを有し、該インピーダンス整合回路は、半導体チップ内に、ボールボンディングによってインピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドを有するものである。
【０１１４】
電力増幅モジュール（高周波電力増幅モジュール、半導体集積回路装置）の製造方法であって、以下の工程を有する：
配線基板上に配置され、電力増幅器を構成する能動素子を含む半導体チップと、
前記電力増幅器と電気的に接続され、かつ前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路と、
前記半導体チップ内に、前記インピーダンス整合回路のインピーダンス値を可変するボンディングパッドと、
を有するモジュールを準備する工程；
前記ボンディングパッドへのボールボンディングによって前記インピーダンス整合回路のインピーダンス整合をする工程。
【０１１５】
また、前記インピーダンス整合回路は、静電容量値又はインピーダンス値を可変することによりインピーダンス整合を行う。
【０１１６】
また、前記半導体チップ上に形成されたインピーダンス整合回路は、
第１の形状からなる第１のパッドと、
前記第１のパッドと異なる第２の形状からなる第２のパッドとを有し、
前記第２のパッドは、ボールボンディング用のパッドからなり、
前記ボールボンディングによって、前記第１のパッドと前記第２のパッドが接続される。
【０１１７】
また、前記第１の形状は、略正方形状からなり、
前記第２の形状は、略長方形状からなり、
前記第２のパッドは、前記第２の形状が２以上設けられている。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の高周波電力増幅におけるインピーダンスの調整は、半導体チップ形成後における高周波特性の最適化技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態１による電力増幅モジュールにおける半導体チップの一例を示すレイアウト図である。
【図２】図１の電力増幅モジュールに設けられた増幅器の一例を示す回路図である。
【図３】図１の電力増幅モジュールに設けられた整合回路の回路図である。
【図４】図１の電力増幅モジュールに設けられたボールボンディングパッドの一例を示す断面図である。
【図５】図１の電力増幅モジュールに設けられたボールボンディングパッドの他の例を示す断面図である。
【図６】図４のボールボンディングパッドにバンプが搭載された際の断面図である。
【図７】図３の整合回路における半導体チップのレイアウト図である。
【図８】図７の整合回路に設けられたワイヤボンディングパッド、ならびにコンデンサの断面図である。
【図９】図７の整合回路による静電容量値の選択例を示す説明図である。
【図１０】図７の整合回路による静電容量値の選択の他の例を示す説明図である。
【図１１】図１の電力増幅モジュールに設けられた整合回路の他の例を示す回路図である。
【図１２】図１１の整合回路による静電容量値の選択例を示す説明図である。
【図１３】図１１の整合回路による静電容量値の選択の他の例を示す説明図である。
【図１４】図１１の整合回路による静電容量値の選択の他の例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による電力増幅モジュールのブロック図である。
【図１６】図１５の電力増幅モジュールにおけるモジュール配線基板のレイアウト図である。
【図１７】図１５の電力増幅モジュールに設けられた出力整合回路の回路図である。
【図１８】図１７の整合回路による静電容量値の選択例を示す説明図である。
【図１９】本発明の他の実施の形態による電力増幅モジュールに設けられた出力制御回路におけるインダクタンス値の調整の他の例を示す説明図である。
【図２０】本発明の他の実施の形態による整合回路による静電容量値の選択の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１ａ  電力増幅モジュール（高周波電力増幅モジュール、半導体集積回路装置）
２  半導体チップ
３  高周波電力増幅部
３ａ，３ｂ  増幅器
４  出力コントロール部
５  整合回路（インピーダンス整合回路）
６  コンデンサ
７  コンデンサ
７ａ  配線
７ｂ  容量膜
７ｃ  配線
８  ワイヤボンディングパッド（第１のパッド）
８１    ワイヤボンディングパッド（第１のパッド）
８ａ，８ｂ  配線
９  ボールボンディングパッド（第２のパッド）
１０  半導体基板
１１  絶縁膜
１２  絶縁膜
１３  絶縁膜
１４  バンプ
１５  配線
１６，１６ａ  配線
１７  高周波電力増幅部
１８  整合回路
１９  コンデンサ
２０  コイルまたは伝送線路
２１  集積回路装置
２１ａ〜２１ｃ  静電容量調整部
２２  コントロール部
２３  電力増幅用トランジスタ
２４  整合回路
２５  モジュール配線基板
２６  半導体チップ
２７  受動素子集積回路装置
２８，２９  コンデンサ
３０  ボールボンディングパッド（第２のパッド）
３１  ワイヤボンディングパッド（第１のパッド）
３２，３３  コンデンサ
３４  ボールボンディングパッド（第２のパッド）
３５  ワイヤボンディングパッド（第１のパッド）
３６，３７  コンデンサ
３８  ボールボンディングパッド（第２のパッド）
３９〜４１  配線
４２  ビアホール
４３〜４７  配線
４８  バンプ
４９  バンプ
ＰＷＢ  配線基板
ＢＰ  ボンディングポスト
Ｗ  ボンディングワイヤ
ＢＢＰ  ボンディングポスト
【図１】
2005223473.tif 000003
【図２】
2005223473.tif 000004
【図３】
2005223473.tif 000005
【図４】
2005223473.tif 000006
【図５】
2005223473.tif 000007
【図６】
2005223473.tif 000008
【図７】
2005223473.tif 000009
【図８】
2005223473.tif 000010
【図９】
2005223473.tif 000011
【図１０】
2005223473.tif 000012
【図１１】
2005223473.tif 000013
【図１２】
2005223473.tif 000014
【図１３】
2005223473.tif 000015
【図１４】
2005223473.tif 000016
【図１５】
2005223473.tif 000017
【図１６】
2005223473.tif 000018
【図１７】
2005223473.tif 000019
【図１８】
2005223473.tif 000020
【図１９】
2005223473.tif 000021
【図２０】
2005223473.tif 000022