(57)【要約】【課題】有機基板の基材が例えばガラスエポキシ製で、半導体チップが例えばシリコン製やガリウム砒素製であった場合に、両者の熱膨張係数が違うために、基板反りが発生する場合がある。このような基板反りによって、有機基板上に形成されたアンテナの形状も変化し、その結果、アンテナの特性が所望値からずれてしまう場合がある。【解決手段】半導体チップを実装した基板上にアンテナを設け、樹脂で覆う。樹脂は、半導体チップおよび基盤の接合に起因する反りと、アンテナの変形とを抑えるに十分な硬度を有する。半導体装置の製造後に、調整用ビアの接続関係を変更することで、アンテナの特性を変更可能とする。【選択図】図２Ａ
2013187740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップを実装する基板と、
前記基板に形成されて、前記半導体チップが出力する信号を放射するアンテナと、
前記アンテナを覆う樹脂と
を具備し、
前記基板は、
他の基板に実装するための実装部
を具備する
半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記実装部は、
前記他の基板とハンダ接続するボールランド
を具備する
半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記樹脂は、前記半導体チップと、前記基板と、前記アンテナの少なくとも一部とを封止することで、前記半導体チップおよび前記基板の接合に起因する反りと、前記アンテナの変形とを抑える
半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記樹脂は、
重量比で８５％以上の金属酸化物
を含んでいる
半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記基板は、
前記基板の厚さ方向に形成されて、前記基板に形成された回路に接続されたビア
をさらに具備し、
前記ビアは、
前記基板の、前記実装部と同じ面に形成されて、接続関係を製造後に変更することで前記回路の特性が変化するビアランド
を具備する
半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
前記ビアは、
前記アンテナに接続されて、前記ビアランドの接続関係を製造後に変更することで前記アンテナの特性が変化する調整用ビア
を含む
半導体装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体装置において、
前記基板は、
接地されたグランドプレーン
をさらに具備し、
前記ビアは、
前記アンテナと、前記グランドプレーンとを短絡する接地用ビア
を含む
半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置において、
前記アンテナは、
前記半導体チップが前記アンテナの放射パターンを妨げないように、前記基板のコーナー部分に配置されている
半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置において、
前記アンテナは、面状アンテナを含む
半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置において、
前記アンテナは、線状アンテナを含む
半導体装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体装置において、
前記アンテナは、複数である
半導体装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体チップのパッドと、前記基板のパッドとを接続するボンディングワイヤ
をさらに具備する
半導体装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体装置において、
前記基板は、
前記半導体チップをフリップチップ接続する他の実装部
をさらに具備する
半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置において、
前記半導体チップに重ねて配置された他の半導体チップと、
前記他の半導体チップのパッドと、前記基板のパッドとを接続するボンディングワイヤと
をさらに具備する
半導体装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体チップおよび前記基板を保護するシールド
をさらに具備し、
前記アンテナの少なくとも一部が前記シールドから露出している
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特に、アンテナを含む半導体装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
磁界結合アンテナを用いた無線通信システムが知られている。このような無線通信システムでは、磁界結合アンテナを有する移動体端末などを、同様の移動体端末または固定型端末などに、密着またはそれに近い距離で向かい合わせることで、非接触型の通信を可能としている。このような無線通信システムでは、基本的に、磁界結合アンテナの形状によって通信可能な距離や方向が強く制限されてしまう。
【０００３】
具体的には、磁界結合アンテナとして平面状のループアンテナが使われるのが一般的であるので、ループアンテナの指向性に合わせて、基本的にはこの平面に垂直な方向で無線通信が行われる。また、ループアンテナによる無線通信で用いられる磁界の強さは、ループアンテナの面積に比例するので、移動体端末などの、通信方向に直行する平面のサイズを確保する必要がある。さらに、磁界結合アンテナによる無線通信で用いられる磁界の強さは、距離の３乗に逆比例するので、基本的には非常に短い距離で無線通信が行われる。
【０００４】
このような制限を受けずに、高速かつ正確な伝送を可能とする無線通信システムのニーズがある。特に、ギガヘルツ帯などの高周波帯域を用いる場合は、所望のアンテナ特性を備えたアンテナを得られることが重要となる。
【０００５】
このようなニーズに応えるために、有機基材上に形成された導体パターンとしてのアンテナと、この有機基板上に形成されたアンテナ制御回路とを、同じ半導体チップに搭載した半導体装置がある。このような半導体装置では、アンテナと、アンテナ制御回路とを一体化することで、無線通信システムの全体的な小型化を可能としている。
【０００６】
図１は、特許文献１（特開平８−５６１１３号公報）に開示されたミリ波用検波器１００の構成を示す断面図である。図１のミリ波用検波器１００の構成について説明する。このミリ波用検波器１００は、第１の半導体基板１０１と、接地用導体膜１０２と、誘電体膜１０３と、平面アンテナ１０４と、第２の半導体基板１０５と、バンプ１０６と、マイクロストリップ線路１０７とを具備している。第２の半導体基板１０５は、信号検波回路または信号発生回路を具備している。
【０００７】
図１のミリ波用検波器１００の構成要素の接続関係について説明する。第１の半導体基板１０１と、接地用導体膜１０２と、誘電体膜１０３とは、下からこの順番に積層されている。平面アンテナ１０４と、マイクロストリップ線路１０７とは、誘電体膜１０３の上に設けられている。第２の半導体基板１０５は、バンプ１０６を介して、マイクロストリップ線路１０７との上に接続されている。第２の半導体基板１０５と、平面アンテナ１０４とは、マイクロストリップ線路１０７を介して接続されている。
【０００８】
図１のミリ波用検波器１００の動作について説明する。マイクロストリップ線路１０７は、平面アンテナ１０４への給電を行う。信号検波回路は、平面アンテナ１０４で受信する信号を検波する。信号発生回路は、平面アンテナ１０４で送信する信号を発生する。
【０００９】
上記に関連して、特許文献２（特開２００２−２９０１４１号公報）には、表面実装型アンテナに係る記載が開示されている。この表面実装型アンテナは、基体と、放射電極と、ＧＮＤ電極と、給電電極と、短絡電極と、抵抗素子とを有することを特徴としている。ここで、基体は、誘電体または磁性体によって構成されている。放射電極は、基体の１つの面に設けられている。ＧＮＤ電極と、１つの面と対向する対向面に設けられている。給電電極は、放射電極に接続されている。短絡電極は、放射電極とＧＮＤ電極とを短絡する。抵抗素子は、一端が放射電極に接続され、他端がＧＮＤ電極に接続されている。
【００１０】
また、特許文献３（特開２００５−２２９４９９号公報）には、マルチバンドアンテナ装置に係る記載が開示されている。このマルチバンドアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、アンテナ切替手段と、共振動作調整手段と、バンド選択手段とを備えたことを特徴としている。ここで、複数のアンテナ素子は、複数の周波数バンドに対応している。アンテナ切替手段は、アンテナ装置の入出力ポートと複数のアンテナ素子との接続を選択された周波数バンドに対応するように切り替える。共振動作調整手段は、複数のアンテナ素子の各々に接続され、各アンテナ素子の共振動作を調整する。バンド選択手段は、選択された周波数バンドに対応して共振動作調整手段およびアンテナ切替手段を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−５６１１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２９０１４１号公報
【特許文献３】特開２００５−２２９４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本願の発明者は、上記のような半導体装置において、有機基板の基材が例えばガラスエポキシ製で、半導体チップが例えばシリコン製やガリウム砒素製であった場合に、両者の熱膨張係数が違うために、基板反りが発生する場合があることを見出した。本願の発明者は、さらに、このような基板反りによって、有機基板上に形成されたアンテナの形状も変化し、その結果、アンテナの特性が所望値からずれてしまう場合があることを見出した。
【００１３】
特に、このような半導体装置を、基板下面に形成された外部端子を介してマザーボードなどの外部基板に接続する場合は、さらなる注意が必要となる。このような外部基板との熱膨張係数の差や、外部基板自信に生じる基板反りによって、半導体装置に形成されたアンテナの特性が所望値からさらにずれてしまう場合があるからである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１５】
本発明による半導体装置は、半導体チップ（２１０など）と、基板（２２０）と、アンテナ（２３２など）と、樹脂（２７０など）とを具備する。ここで、基板（２２０）は、半導体チップ（２１０など）を実装する。アンテナ（２３２など）は、基板（２２０）に形成されて、半導体チップ（２１０など）が出力する信号を放射する。樹脂（２７０など）は、アンテナ（２３２など）を覆う。基板（２２０９は、他の基板（６２０）に実装するための実装部（２３９）を具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体装置によれば、樹脂で形成された誘電体層を用いた積層基板の表面側の導体層に、半導体チップを実装し、また、パッチアンテナを形成する。このパッチアンテナと、誘電体層と、グランドプレーンとを積層して設ける。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、特許文献に開示されたミリ波用検波器の構成を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す、図２Ａにおける断線２Ｂ−２Ｂによる断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の第１の実施形態によるパッチアンテナおよび半導体チップの位置関係を部分的に示し、このパッチアンテナに給電して得られる電圧定在波分布の一例を示す図群である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の第１の実施形態による半導体装置にシールドを用いた場合の構成を示す、断線２Ｂ−２Ｂによる断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す、図３Ａにおける断線３Ｂ−３Ｂによる断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す、図４Ａにおける断線４Ｂ−４Ｂによる断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第１の構成を示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第１の構成を示す、図５Ａの断線５Ｂ−５Ｂによる断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第２の構成を部分的に示す平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第２の構成を部分的に示す、図５Ｃにおける断線５Ｄ−５Ｄによる断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の第４の実施形態による積層基板２２０の第２の構成を示す、図５Ｃの断線５Ｄ−５Ｄによる断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の第４の実施形態の第２の構成によるパッチアンテナおよび半導体チップの位置関係を部分的に示し、このパッチアンテナに給電して得られる電圧定在波分布の一例を示す図群である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の第５の実施形態によるシステムボードの構成を部分的に示す平面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の第５の実施形態による半導体装置およびシステムボードの構成を示す、図６Ａおよび図６Ｂにおける断線６Ｃ−６Ｃによる断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の第４の実施形態による積層基板２２０およびシステムボード６２０の断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す、図７Ａにおける断線７Ｂ−７Ｂによる断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の第６の実施形態による積層基板２２０の構成を示す、図７Ａの断線７Ｂ−７Ｂによる断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す、図８Ａにおける断線８Ｂ−８Ｂによる断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第７の実施形態による積層基板２２０の構成を示す、図８Ａの断線８Ｂ−８Ｂによる断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第８の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第８の実施形態による半導体装置の構成を示す、図９Ａにおける断線９Ｂ−９Ｂによる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付図面を参照して、本発明による半導体装置を実施するための形態を以下に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図２Ａは、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図２Ｂは、本発明の第１の実施形態による半導体装置の構成を示す、図２Ａにおける断線２Ｂ−２Ｂによる断面図である。図２Ａに示した断線２Ｂ−２Ｂの点２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃおよび２Ｂｄは、図２Ｂに示した断面図の分割線２Ｂａ、２Ｂｂ、２Ｂｃおよび２Ｂｄにそれぞれ対応する。なお、図２Ａの平面図では、後述するモールド樹脂２７０を省略し、かつ、後述するソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００２０】
図２Ａおよび図２Ｂに示す半導体装置の構成要素について説明する。本実施形態による半導体装置は、半導体チップ２１０と、積層基板２２０と、ボンディングワイヤ２５０と、モールド樹脂２７０とを具備している。半導体チップ２１０は、信号用パッド２１１と、グランド用パッド２１２とを具備している。
【００２１】
積層基板２２０は、導体層２３０Ａおよび２３０Ｂと、絶縁体層２４０Ａと、ビア２４１と、ボールランド２３９と、ソルダレジスト２６０とを具備している。ここでは、積層基板２２０が、２枚の導体層２３０Ａおよび２３０Ｂと、１枚の絶縁体層２４０Ａとを具備している場合について説明する。第１の導体層２３０Ａは、リード線２３６と、ランド２３７と、給電点２３３と、パッチアンテナ２３２と、めっき線２３４、２３８と、ソルダレジスト２６０とを具備している。第２の導体層２３０Ｂは、各種の配線２３５と、ボールランド２３９と、ソルダレジスト２６０とを具備している。
【００２２】
ここで、絶縁体層２４０Ａは、ＦＲ４などの樹脂２４３で形成されているものとする。一般的に、モールド樹脂（２７０）は、ＦＲ４やソルダレジスト（２６０）とは違い、例えば二酸化シリコンなどの金属酸化物を、フィラーとして、重量比で８５％以上含んでいるという特徴を有している。このようなモールド樹脂２７０は、十分な硬度を有しており、例えば、半導体チップ２１０と、積層基板２２０と、パッチアンテナ２３２の少なくとも一部とを覆うことで、半導体チップ２１０および積層基板２２０の接合に起因する反りや、アンテナの変形などを抑えることが出来る。また、モールド樹脂２７０は、積層基板２２０より厚い場合などの、十分な厚さで形成されることで、より大きな変形抵抗を有することも出来る。
【００２３】
なお、これらの構成要素のそれぞれにおける総数や特徴などは、あくまでも一例であって、本発明を限定するものではない。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂに示す半導体装置２００の構成要素の接続関係および位置関係について説明する。第１の導体層２３０Ａと、絶縁体層２４０Ａと、第２の導体層２３０Ｂとは、上からこの順番に積層されている。
【００２５】
第１の導体層２３０Ａの表面は、一部に設けられた開口部２６１などを除いて、ソルダレジスト２６０によって覆われている。また、第２の導体層２３０Ｂの表面も、ボールランド２３９の接続部分などを除いて、ソルダレジスト２６０によって覆われている。ソルダレジスト２６０はさらに、ビア２４１の内部に充填されていても良い。
【００２６】
第１の導体層２３０Ａにおいて、一部のリード線２３６における一方の端部は、ソルダレジスト２６０の開口部２６１から露出している。これらリード線２３６の露出部分と、半導体チップ２１０における信号用パッド２１１またはグランド用パッド２１２とは、ボンディングワイヤ２５０を介して接続されている。
【００２７】
ビア２４１は、積層基板２２０をその厚さ方向に部分的または完全に貫通して形成されている。ビア２４１のそれぞれは、絶縁体層２４０Ａを跨いで第１および第２の導体層２３０Ａおよび２３０Ｂを電気的に接続するために、両端がこれら第１および第２の導体層２３０Ａおよび２３０Ｂにそれぞれ接続されている。
【００２８】
半導体チップ２１０は、第１の導体層２３０Ａに実装されている。半導体チップ２１０の信号用パッド２１１は、ボンディングワイヤ２５０およびリード線２３６を介して、パッチアンテナ２３２の給電点２３３に電気的に接続されている。半導体チップ２１０のグランド用パッド２１２は、別のボンディングワイヤ２５０、別のリード線２３６およびビア２４１を介して、配線２３５に電気的に接続されている。
【００２９】
パッチアンテナ２３２は、第１の導体層２３０Ａのコーナー部分に配置されていることが望ましい。これは、多数のリード線２３６が半導体チップ２１０の周囲に形成された第１の導体層２３０Ａにおいて、ある程度まとまった面積を確保しやすいからである。また、パッチアンテナ２３２は、その放射パターンの方向が、半導体チップ２１０を避ける方向、例えば半導体チップ２１０に向かって直交する方向となるように配置されていることが望ましい。これは、半導体チップ２１０の存在が、パッチアンテナ２３２からの放射を妨げないためである。例えば、図２Ａに示したように、パッチアンテナ２３２が長方形で、半導体チップ２１０および積層基板２２０が正方形で、半導体チップ２１０が積層基板２２０の中心に配置されていた場合は、積層基板２２０の対角線でパッチアンテナ２３２の長方形が線対称となるような位置関係が好ましい。
【００３０】
パッチアンテナ２３２は、比較的大きな面積を有するので、積層基板２２０のコーナー部分に配置した場合は、パッチアンテナ２３２に直接繋がっためっき線２３４を設ける必要性があるものと考えられる。このとき、パッチアンテナ２３２の形状に伴う特性の計算のし易さを考慮して、めっき線２３４を、例えばパッチアンテナ２３２のコーナー部分などに配置することが望ましい。
【００３１】
ここで、パッチアンテナ２３２の直上およびその周辺の領域については、ソルダレジスト２６０を省略し、モールド樹脂２７０がパッチアンテナ２３２を直接保護する構成であっても良い。このような構成への変更は、ソルダレジスト２６０を形成する際に用いるマスクの形状を適宜に変更するだけで可能となる。その結果、パッチアンテナ２３２のアンテナ特性に係る製造ばらつきを抑える効果が得られる。これは、ソルダレジストの膜厚は製造ばらつきが大きい一方で、モールド樹脂の厚さは一意的に決定するからである。いずれの場合も、空気よりも大きな誘電率を有するモールド樹脂２７０やソルダレジスト２６０などでパッチアンテナ２３２を覆うことにより、いわゆる波長の短縮効果が得られる。すなわち、パッチアンテナ２３２の周囲における実効誘電率が、パッチアンテナ２３２が空気に露出した場合よりも大きくなるので、実効波長が短くなり、パッチアンテナ２３２のサイズダウンが可能となる。
【００３２】
図２Ａおよび図２Ｂに示す半導体装置の動作について説明する。図２Ｃは、本発明の第１の実施形態によるパッチアンテナ２３２および半導体チップ２１０の位置関係を部分的に示し、このパッチアンテナ２３２に給電して得られる電圧定在波分布の一例を示す図群である。図２Ｃには、図２Ａに示した半導体チップ２１０、その信号用パッド２１１、ボンディングワイヤ２５０、リード線２３６、給電点２３３、パッチアンテナ２３２、めっき線２３４、第１の磁流２９１、第２の磁流２９２および積層基板２２０の位置関係が示されている。図２Ｃにはさらに、パッチアンテナ２３２の幅方向に分布する電圧定在波振幅を表すグラフ２９０が示されている。
【００３３】
図２Ａ〜図２Ｃのように配置されたパッチアンテナ２３２に給電することで、図２Ｃに示したような磁流および電圧定在波分布が得られる。図２Ｃにおける第１および第２の磁流２９１および２９２は、長方形であるパッチアンテナ２３２における、半導体チップ２１０に向かう方向に伸びる２辺に沿って現れている。また、図２Ｃのグラフ２９０における電圧定在波振幅は、磁流２９１、２９２が現れている２辺で最高値となり、その中間領域で最低値となっている。これは、半導体チップ２１０に妨げられない方向の放射パターンが得られることを意味する。
【００３４】
本実施形態による半導体装置を複数用意して、図２Ｃの放射パターンに適した位置関係でこれらの半導体装置を配置することで、パッチアンテナ２３２を介して半導体装置同士で無線通信を行っても良い。
【００３５】
なお、第２の導体層２３０Ｂのうち、パッチアンテナ２３２の裏側に当たる部分には、グランドプレーンが形成されていることが望ましい。また、パッチアンテナ２３２の代わりに、第１の導体層２３０Ａに形成可能なあらゆる形状のアンテナ、例えばダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、ループアンテナ、ログペリアンテナ、なども使用可能である。この場合、第２の導体層２３０Ｂのうち、このようなアンテナの裏側に当たる部分には、グランドプレーンに限らず、上記の各種アンテナを形成するために必要な配線が形成されても良いし、絶縁体層２４０Ａを貫通してこのようなアンテナおよび配線を適宜に接続するビアが設けられても良い。
【００３６】
また、モールド樹脂２７０の代わりに、半導体チップ２１０を保護するシールドを用いても良い。図２Ｄは、本発明の第１の実施形態による半導体装置にシールドを用いた場合の構成を示す、断線２Ｂ−２Ｂによる断面図である。図２Ｄに示した半導体装置は、図２Ｂに示した半導体装置において、モールド樹脂２７０をシールド２８０に置き換えたものに等しい。ただし、パッチアンテナ２３２がシールドによって完全に覆われることは望ましくないので、パッチアンテナ２３２の部分はモールド樹脂２７０などによって十分に保護するものとする。さらに、シールド２８０と、第１の導体層２３０Ａとの間の空間を、モールド樹脂２７０などで充填しても良い。なお、図２Ｄに示した半導体装置におけるその他の構成要素は、図２Ｂの場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００３７】
（第２の実施形態）
図３Ａは、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図３Ｂは、本発明の第２の実施形態による半導体装置の構成を示す、図３Ａにおける断線３Ｂ−３Ｂによる断面図である。図３Ａに示した断線３Ｂ−３Ｂの点３Ｂａ、３Ｂｂ、３Ｂｃおよび３Ｂｄは、図３Ｂに示した断面図の分割線３Ｂａ、３Ｂｂ、３Ｂｃおよび３Ｂｄにそれぞれ対応する。なお、図３Ａでは、後述するモールド樹脂３７０と、ソルダレジスト２６０の層とを透過している。
【００３８】
図３Ａおよび図３Ｂに示した本実施形態による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。
【００３９】
まず、本実施形態による半導体装置は、例えば、オーバー・モールド・パッド・アレイ・キャリア（Ｏｖｅｒ  Ｍｏｌｄｅｄ  Ｐａｄ  Ａｒｒａｙ  Ｃａｒｒｉｅｒ、以下「ＯＭＰＡＣ」）などのように、周辺領域がモールド樹脂で封止されない手法で作製される。このとき、半導体チップ２１０を封止するために、図２Ａに示した直方形のモールド樹脂２７０の代わりに、本実施形態では一例として、底面の各辺にテーパーを有する八角錐体状のモールド樹脂３７０を用いている。その結果、パッチアンテナ２３２の一部が、モールド樹脂３７０による封止領域からはみ出している。
【００４０】
次に、積層基板２２０の層数が変更されている。本実施形態による積層基板２２０は、第１〜第４の導体層２３０Ａ〜２３０Ｄと、第１〜第３の絶縁体層２４０Ａ〜２４０Ｃとを有している。本実施形態による積層基板２２０において、第１の導体層２３０Ａと、第１の絶縁体層２４０Ａと、第２の導体層２３０Ｂと、第２の絶縁体層２４０Ｂと、第３の導体層２３０Ｃと、第３の絶縁体層２４０Ｃと、第４の導体層２３０Ｄとは、この順番に積層されている。
【００４１】
ここで、本実施形態による第１の導体層２３０Ａは、本発明の第１の実施形態による第１の導体層２３０Ａと同様に構成されている。本実施形態による第２の導体層２３０Ｂには、主にグランドプレーン２３１が形成されている。本実施系板による第３の導体層２３０Ｃには、主に配線２３５が形成されている。本実施形態による第４の導体層２３０Ｄは、本発明の第１の実施形態による第２の導体層２３０Ｂと同様に構成されている。本実施形態によるビア２４１は、その両端が第１および第４の導体層２３０Ａおよび２３０Ｄにそれぞれ接続されて、積層基板２２０の全体を貫通している。
【００４２】
なお、上記の変更は、必ずしも全てを組み合わせる必要は無く、一部の変更だけを本発明の第１の実施形態による半導体装置に加えても良い。また、本実施形態による半導体装置におけるその他の構成は、本発明の第１の実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００４３】
ＯＭＰＡＣの場合、半導体装置においてモールド樹脂３７０で封止されない周辺領域は、およそ１ｍｍ〜２ｍｍの幅を有する。ただし、この周辺領域も、モールド樹脂３７０で封止された中心領域と同様に、ソルダレジスト２６０では保護される。したがって、金属であるパッチアンテナ２３２の一部または全体は、必ずしもモールド樹脂３７０で封止されていなくても構わない。
【００４４】
なお、本実施形態による半導体装置において、パッチアンテナ２３２は、モールド樹脂３７０に封止された部分と、モールド樹脂３７０からはみ出た部分とを有することになる。したがって、パッチアンテナ２３２の周囲の誘電率が不均一になってしまうが、製造前の設計や、または、他の実施形態として後述する製造後の調整などを適宜に行うことで、誘電率の不均一性に伴う問題は回避される。それよりも、特にミリ波などの高周波帯域では、パッチアンテナ２３２を形成するために１ｍｍ〜２ｍｍの幅を有する周辺領域を余計に使えることが、積層基板２２０内部の配線配置の設計自由度の向上や、アンテナ特性の調整などにおいて、半導体装置全体としてより大きなメリットとなることが期待される。
【００４５】
さらに、モールド樹脂３７０およびソルダレジスト２６０の形状を適宜に変更することで、パッチアンテナ２３２を露出させた状態にすることも可能である。この場合は、パッチアンテナ２３２のアンテナ特性がモールド樹脂３７０およびソルダレジスト２６０の影響を受けにくくなり、半導体装置の無線通信に係る設計がより容易になる効果が期待される。
【００４６】
（第３の実施形態）
図４Ａは、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図４Ｂは、本発明の第３の実施形態による半導体装置の構成を示す、図４Ａにおける断線４Ｂ−４Ｂによる断面図である。図４Ａに示した断線４Ｂ−４Ｂの点４Ｂａ、４Ｂｂ、４Ｂｃおよび４Ｂｄは、図４Ｂに示した断面図の分割線４Ｂａ、４Ｂｂ、４Ｂｃおよび４Ｂｄにそれぞれ対応する。なお、図３Ａの場合と同様に、図４Ａでも、モールド樹脂３７０およびソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００４７】
図４Ａおよび図４Ｂに示した本実施形態による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、図２Ａに示したパッチアンテナ２３２の形状を、その特性を計算しやすい標準な形状である長方形から、図４Ａに示したモールドゲート４３２として使用可能な形状に変更する。言い換えれば、本実施形態では、半導体装置の製造時に形成されるモールドゲート４３２を、製造後はパッチアンテナ４３２として活用する。なお、モールドゲート４２３の先端部分は、めっきゲート４３４として、積層基板２２０の端部に配置されている。
【００４８】
本実施形態による半導体装置では、モールドゲート４３２およびパッチアンテナ４３２を兼用することで、第１の導体層２３０Ａにおける回路面積を節約することが可能となっている。
【００４９】
本実施形態によるパッチアンテナ４３２の形状は、モールドゲートとしての特徴を有している。すなわち、図４Ａの例では、パッチアンテナ４３２の、半導体装置の縁との接触部分の幅が広い。また、パッチアンテナ４３２の先端部分が、半導体装置の縁に対して、直角に接している。モールドゲート４３２の形状には、めっきゲート４３４から給電点２３３に至る曲線が含まれている。このような曲線からは、パッチアンテナ４３２の指向性を拡げるなどの効果を得られる場合がある。
【００５０】
なお、本実施形態による半導体装置におけるその他の構成は、本発明の第１の実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００５１】
（第４の実施形態）
図５Ａは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第１の構成を示す平面図である。図５Ｂは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第１の構成を示す、図５Ａの断線５Ｂ−５Ｂによる断面図である。図５Ａに示した断線５Ｂ−５Ｂの点５Ｂａ、５Ｂｂ、５Ｂｃおよび５Ｂｄは、図５Ｂに示した断面図の分割線５Ｂａ、５Ｂｂ、５Ｂｃおよび５Ｂｄにそれぞれ対応する。なお、図５Ａの平面図でも、図２Ａの平面図の場合と同様に、モールド樹脂２７０を省略し、かつ、ソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００５２】
本実施形態の第１の構成による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、まず、積層基板２２０の構成を本発明の第２の実施形態の場合と同様とする。次に、パッチアンテナ２３２と、第３または第４の導体層２３０Ｃまたは２３０Ｄにおける配線２３５とを電気的に接続する調整用ビア５４１〜５４３を追加する。さらに、パッチアンテナ２３２の特性に変化を与えるインピーダンス素子５８１、５８２を追加する。
【００５３】
第３の導体層において、調整用ビア５４１〜５４３の端部を他の配線２３５に接続することで、パッチアンテナ２３２の特性を様々に調整することが可能となる。なお図５Ｂでは、隣接する二つの調整ビア間をインピーダンス素子で接続する例を示しているが、それに限らず、例えば全てあるいは一部の調整ビアのそれぞれについて、インピーダンス素子を介して導体層２３０Ｄの共通グランドパターンに接続してもよい。ここで、調整用ビア５４１〜５４３の端部と、他の配線２３５との接続部に、単なる短絡用配線のみならず、抵抗、容量やインダクタンスなどのインピーダンス素子５８１、５８２を追加することで、パッチアンテナ２３２の特性を様々な方向に調整することが可能になる。そのためには、パッチアンテナ２３２の複数の場所に、多数の調整用ビア５４１〜５４３を予め設けておき、調整時にはどの調整用ビア５４１〜５４３をどのインピーダンス素子５８１、５８２を介してどの配線２３５に接続するかを適宜に選択することが望ましい。
【００５４】
ここで、配線２３５やインピーダンス素子５８１、５８２の追加を、すなわちパッチアンテナ２３２の特性の調整を、製造後の半導体装置に対して、かつ、これを分解することなく行うことが可能であることに注目されたい。
【００５５】
図５Ｃは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第２の構成を部分的に示す平面図である。図５Ｄは、本発明の第４の実施形態による半導体装置の第２の構成を部分的に示す、図５Ｃにおける断線５Ｄ−５Ｄによる断面図である。図５Ｅは、本発明の第４の実施形態による積層基板２２０の第２の構成を示す、図５Ｃの断線５Ｄ−５Ｄによる断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。図５Ｃに示した断線５Ｄ−５Ｄの点５Ｄａ、５Ｄｂ、５Ｄｃおよび％Ｄｄは、図５Ｄおよび図５Ｅに示した断面図の分割線５Ｄａ、５Ｄｂ、５Ｄｃおよび５Ｄｄにそれぞれ対応する。なお、図５Ｃの平面図でも、図２Ａの平面図の場合と同様に、モールド樹脂２７０を省略し、かつ、ソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００５６】
本実施形態の第２の構成による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、まず、積層基板２２０の構成を本発明の第２の実施形態の場合と同様とする。次に、パッチアンテナ２３２と、第２の導体層２３０Ｂにおけるグランドプレーン２３１とを電気的に接続する接地用ビア５４４〜５４６を追加する。さらに、パッチアンテナ２３２と、第３または第４の導体層２３０Ｃまたは２３０Ｄにおける配線２３５などとを電気的に接続する調整用ビア５４７、５４８を追加しても良い。
【００５７】
図５Ｃ〜図５Ｅに示した、本実施形態の第２の構成の半導体装置では、長方形であるパッチアンテナ２３２における一辺を、この一辺に沿って配列された複数の接地用ビア５４４〜５４６を介して、グランドプレーン２３１に接地している。
【００５８】
図５Ｃ〜図５Ｅに示す半導体装置の動作について説明する。図５Ｆは、本発明の第４の実施形態の第２の構成によるパッチアンテナ２３２および半導体チップ２１０の位置関係を部分的に示し、このパッチアンテナ２３２に給電して得られる電圧定在波分布の一例を示す図群である。図５Ｆには、図５Ｃに示した半導体チップ２１０、その信号用パッド２１１、ボンディングワイヤ２５０、リード線２３６、給電点２３３、パッチアンテナ２３２、グランド用ビア６４１〜６４３、めっき線２３４、磁流２９１および積層基板２２０の位置関係が示されている。図５Ｆにはさらに、パッチアンテナ２３２の幅方向に分布する電圧定在波振幅を表すグラフ５９０が示されている。
【００５９】
図５Ｃ〜図５Ｆのように配置されたパッチアンテナ２３２に給電することで、図５Ｆに示したような電圧定在波分布が得られる。図５Ｆにおける磁流５９１は、長方形であるパッチアンテナ２３２における、半導体チップ２１０に向かう方向に伸びる２辺のうちの一方に沿って現れている。なお、これら２辺のうちの他方に沿って、接地用ビア５４４〜５４６が接続されている。また、図５Ｆのグラフ５９０における電圧定在波振幅は、磁流５９１が現れている辺で最高値となり、接地用ビア５４４〜５４６が接続された辺で最低値となっている。これは、半導体チップ２１０に妨げられない方向の放射パターンが得られることのみならず、本実施形態の半導体装置によれば、パッチアンテナの面積は同じでも、図２Ｃに示した本発明の第１の実施形態の場合とは異なる周波数特性を得ることが可能となることを意味する。
【００６０】
なお、図５Ａおよび図５Ｂに示した本実施形態の第１の構成の場合も、調整用ビア５４１、５４２を他のビアや配線を介して接地することが、半導体装置の製造後でも実施可能である。すなわち、本実施形態の半導体装置によれば、半導体装置の製造後に、パッチアンテナ２３２の特性をさらに大幅に変化させる調整を行うことが可能となっている。
【００６１】
（第５の実施形態）
図６Ａは、本発明の第５の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図６Ｂは、本発明の第５の実施形態によるシステムボード６２０の構成を部分的に示す平面図である。図６Ｃは、本発明の第５の実施形態による半導体装置およびシステムボードの構成を示す、図６Ａおよび図６Ｂにおける断線６Ｃ−６Ｃによる断面図である。図６Ｄは、本発明の第４の実施形態による積層基板２２０およびシステムボード６２０の断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。図６Ａおよび図６Ｂに示した断線６Ｃ−６Ｃの点６Ｃａ、６Ｃｂ、６Ｃｃおよび６Ｃｄは、図６Ｃおよび図６Ｄに示した断面図の分割線６Ｃａ、６Ｃｂ、６Ｃｃおよび６Ｃｄにそれぞれ対応する。なお、図２Ａの平面図と同様に、図６Ａの平面図でも、モールド樹脂２７０を省略し、かつ、ソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００６２】
図６Ａ、図６Ｃおよび図６Ｄに示した本実施形態による半導体装置は、図５Ａおよび図５Ｂに示した本発明の第４の実施形態の第１の構成による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、本実施形態による半導体装置において、調整用ビア５４１〜５４３における第４の導体層２３０Ｄ側の端部が、ボールランド２３９に接続されている。本実施形態による半導体装置におけるその他の構成は、図５Ａおよび図５Ｂに示した本発明の第４の実施形態における第１の構成の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００６３】
図６Ｂ〜図６Ｄに示した本実施形態によるシステムボード６２０の構成要素について説明する。システムボード６２０は、第１の導体層６３０Ａと、誘電体層６４０と、第２の導体層６３０Ｂと、ビア６４１Ａ〜６４１Ｄとを具備している。システムボード６２０における第１の導体層６３０Ａには、本実施形態による半導体装置のボールランド２３９の配置に対応して形成されたビア６４１Ａ〜６４１Ｄの接続端部を含む配線が設けられている。システムボードにおける第２の導体層６３０Ｂには、ビア６４１Ａ〜６４１Ｄの接続端部を含む配線が、本発明の第４の実施形態による半導体装置における第４の導体層２３０Ｄと同様に設けられている。なお、ここでは、システムボード６２０が、２枚の導体層６３０Ａ、６３０Ｂと、１枚の誘電体層６４０とを具備している場合について説明する。ただし、これらの構成要素における総数や特徴などはあくまでも一例であって、本発明を限定しない。
【００６４】
本実施形態によるシステムボード６２０の構成要素の接続関係および位置関係について説明する。第１の導体層６３０Ａと、誘電体層６４０と、第２の導体層６３０Ｂとは、上からこの順番に積層されている。ビア６４１Ａ〜６４１Ｄは、誘電体層６４０を貫通して、第１の導体層６３０Ａにおける接続端部と、第２の導体層６３０Ｂにおける接続端部とを電気的に接続している。
【００６５】
本実施形態による半導体装置およびシステムボード６２０の接続について説明する。本実施形態において、半導体装置は、システムボード６２０上に搭載されている。すなわち、半導体装置の第４の導体層６３０Ｄにおけるボールランド２３９と、システムボード６２０における第１の導体層６３０Ａにおける配線とが、電気的に接続されている。したがって、パッチアンテナ２３２に接続された調整用ビア５４１〜５４３は、半導体装置におけるボールランド２３９と、システムボード６２０における第１の導体層６３０Ａおよびビア６４１Ａ〜６４１Ｄとを介して、システムボード６２０における第２の導体層６３０Ｂの配線に電気的に接続されている。
【００６６】
このとき、システムボード６２０における第２の導体層６３０Ｂにおいて、短絡用の配線や、抵抗素子、可変抵抗素子、容量素子、可変容量素子、インダクタンスなど各種のデバイスを適宜に追加接続することで、半導体装置における調整用ビア５４１〜５４３の端部や配線などを間接的に接続することが出来る。反対に、調整用ビア５４１〜５４３の間に予め設けられていた配線を切断することで、その接続関係を解除しても良い。図６Ｃおよび図６Ｄの例では、システムボード６２０は、２つのインピーダンス素子６８１および６８２をさらに具備している。第１のインピーダンス素子６８１の両端は、２つのビア６４１Ｃおよび６４１Ｄにおける第２の導体層６３０Ｂ側の端部にそれぞれ接続されている。第２のインピーダンス素子６８２の両端は、２つのビア６４１Ａおよび６４１Ｂにおける第２の導体層６３０Ｂ側の端部にそれぞれ接続されている。その結果、図５Ｂに示した、本発明の第４の実施形態における第１の構成の場合と同様の効果が得られる。なお図６Ｃおよび図６Ｄでは、隣接する二つの調整ビア間をインピーダンス素子で接続する例を示しているが、それに限らず、例えば全てあるいは一部の調整ビアのそれぞれについて、インピーダンス素子を介して導体層６３０Ｂの共通グランドパターンに接続してもよい。
【００６７】
本実施形態によれば、配線やインピーダンス素子６８１、６８２などの追加を、すなわちパッチアンテナ２３２の特性の調整を、半導体装置がシステムボード６２０に搭載された後の状態でも行うことが可能であることに注目されたい。
【００６８】
（第６の実施形態）
図７Ａは、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図７Ｂは、本発明の第６の実施形態による半導体装置の構成を示す、図７Ａにおける断線７Ｂ−７Ｂによる断面図である。図７Ｃは、本発明の第６の実施形態による積層基板２２０の構成を示す、図７Ａの断線７Ｂ−７Ｂによる断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。図７Ａに示した断線７Ｂ−７Ｂの点７Ｂａ、７Ｂｂ、７Ｂｃおよび７Ｂｄは、図７Ｂおよび図７Ｃに示した断面図の分割線７Ｂａ、７Ｂｂ、７Ｂｃおよび７Ｂｄにそれぞれ対応する。なお、図２Ａの平面図と同様に、図７Ａの平面図でも、モールド樹脂２７０を省略し、かつ、ソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００６９】
図７Ａ〜図７Ｃに示した本実施形態による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、まず、積層基板２２０の構成を本発明の第２の実施形態の場合と同様とする。次に、本発明の第１の実施形態などのボンディング接続を行う半導体チップ２１０の代わりに、本実施形態では、フリップチップ接続を行う半導体チップ７１０を用いる。また、この変更に伴い、積層基板２２０の第１の導体層６３０Ａにおける配線を、フリップチップ実装用に変更する。
【００７０】
本実施形態による半導体チップ７１０は、その素子形成面に、銅からなる柱状の導体であるカッパーフィラー７３７と、その先端に設けられた接合ハンダ７３９を具備している。半導体チップ７１０は、この接合ハンダ７３９を用いて、積層基板２２０にフリップチップ実装されている。
【００７１】
本実施形態による半導体装置におけるその他の構成は、本発明の第１の実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００７２】
本発明の第１の実施形態などでは、半導体チップ２１０と、積層基板上のパッチアンテナ２３２とを接続するボンディングワイヤ２５０が、隣接する他のボンディングワイヤ２５０などとの間で干渉し、クロストークノイズが発生する恐れがある。本実施形態の半導体装置によれば、このようなクロストークノイズの影響を軽減することが出来る。
【００７３】
（第７の実施形態）
図８Ａは、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図８Ｂは、本発明の第７の実施形態による半導体装置の構成を示す、図８Ａにおける断線８Ｂ−８Ｂによる断面図である。図８Ｃは、本発明の第７の実施形態による積層基板２２０の構成を示す、図８Ａの断線８Ｂ−８Ｂによる断面図を厚さ方向に拡大した拡大図である。図８Ａに示した断線８Ｂ−８Ｂの点８Ｂａ、８Ｂｂ、８Ｂｃおよび８Ｂｄは、図８Ｂおよび図８Ｃに示した断面図の分割線８Ｂａ、８Ｂｂ、８Ｂｃおよび８Ｂｄにそれぞれ対応する。図８Ａ〜図８Ｃに示した本実施形態による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、まず、積層基板２２０の構成を本発明の第２の実施形態の場合と同様とする。次に、本実施形態による半導体装置は、パッチアンテナと信号の送受信を行う第１の半導体チップ２１０の他に、別の第２の半導体チップ７１０をさらに具備している。
【００７４】
ここでは、半導体装置が２つの半導体チップ２１０および７１０を有し、第２の半導体チップ７１０の上に第２の半導体チップ２１０が実装されている場合について説明する。ただし、半導体チップ２１０、７１０の数や種類、これらの位置関係などはあくまでも一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。さらに、第１および第２の半導体チップ２１０および７１０の組み合わせは、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）用半導体チップおよびロジック演算用半導体チップであっても良いし、アナログ信号用半導体チップおよびデジタル信号用半導体チップであっても良いし、シリコン製半導体チップおよびガリウム砒素製半導体チップであっても良いし、両方ともがボンディング接続するタイプであっても良い。
【００７５】
図８Ａ〜図８Ｃに示した、本実施形態による半導体装置のうち、第２の半導体チップ７１０と、積層基板２２０のフリップチップ接続に係る部分とに係る構成は、図７Ａおよび図７Ｂに示した、本発明の第６の実施形態の場合と同様である。図８Ａ〜図８Ｃに示した、本実施形態による半導体装置のうち、その他の部分に係る構成は、図２Ａおよび図２Ｂに示した、本発明の第１の実施形態の場合と同様である。したがって、図８Ａ〜図８Ｃに示した、本実施形態による半導体装置の構成に係るさらなる詳細な説明を省略する。
【００７６】
図８Ａ〜図８Ｃに示した例では、第１の半導体チップ２１０を第２の半導体チップ７１０に乗せる際、その中央付近に配置している。これは、半導体装置全体としての歪みによる影響の低減を優先的に考慮した結果であるが、この選択は本発明を限定しない。例えば、ボンディングワイヤ２５０の節約を優先して、第１の半導体チップ２１０を第２の半導体チップ７１０の一方の端部に寄せて配置しても構わない。
【００７７】
なお、一般的に、半導体チップと、パッチアンテナとの間の経路は、ノイズ軽減などの観点からも短い方が良いので、パッチアンテナ２３２に接続された第１の半導体チップ２１０を、第２の半導体チップ７１０の下に配置しても良い。図８Ａ〜図８Ｃに示した例のように、第１の半導体チップ２１０を第２の半導体チップ７１０の上に配置した場合、第１の半導体チップ２１０が下に配置された場合と比較して、ボンディングワイヤ２５０がより長くなってしまう。しかし、このとき、インピーダンスをあえて増加させる方向にパッチアンテナ２３２の特性を調整することも可能である。
【００７８】
さらに別の第３の半導体チップをも積層して具備する半導体装置の場合は、第１の半導体チップ２１０が第２および第３の半導体チップの間に配置されていても良い。これらの場合は、クロストークノイズなどの影響を抑えるために、第１の半導体チップ２１０と、パッチアンテナ２３２との接続を仲介するボンディングワイヤ２５０が、第２または第３の半導体チップに接続された他のボンディングワイヤとは異なるプロファイルを有することが望ましい。例えば第１の半導体チップ２１０と、パッチアンテナ２３２との接続を仲介するボンディングワイヤ２５０を、他のボンディングワイヤに比して最も長くし、該ボンディングワイヤ２５０と積層基板２２０との距離が最大の点におけるボンディングワイヤ２５０から積層基板２２０までの距離を、他のボンディングワイヤより高くする。この場合、該ボンディングワイヤ２５０と他のボンディングワイヤとのループプロファイルの違いによりクロストークノイズなどの影響を抑えることが可能となる。逆の場合も同様であり該ボンディングワイヤ２５０を最短とし積層基板２２０までの距離を最小としても同様の効果を得られる。
【００７９】
ここまで、同一の半導体装置に含まれる複数の半導体チップを上下方向に積層する場合について説明したが、これら複数の半導体チップの一部または全てを積層基板の平面方向に並べて配置しても良い。
【００８０】
（第８の実施形態）
図９Ａは、本発明の第８の実施形態による半導体装置の構成を示す平面図である。図９Ｂは、本発明の第８の実施形態による半導体装置の構成を示す、図９Ａにおける断線９Ｂ−９Ｂによる断面図である。図９Ａに示した断線９Ｂ−９Ｂの点９Ｂａ、９Ｂｂ、９Ｂｃおよび９Ｂｄは、図９Ｂに示した断面図の分割線９Ｂａ、９Ｂｂ、９Ｂｃおよび９Ｂｄにそれぞれ対応する。なお、図２Ａの平面図と同様に、図９Ａでも、モールド樹脂２７０を省略し、かつ、ソルダレジスト２６０の層を透過している。
【００８１】
図９Ａおよび図９Ｂに示した本発明の第８の実施形態による半導体装置は、図２Ａおよび図２Ｂに示した本発明の第１の実施形態による半導体装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、まず、積層基板２２０の構成を本発明の第２の実施形態の場合と同様とする。次に、本実施形態による半導体装置は、第２のパッチアンテナ９３２と、第２の給電点９３３と、第２のめっき線９３４とをさらに具備している。第２のパッチアンテナ９３２は、第１のパッチアンテナ２３２の場合と同様に、第２の給電点９３３、他のリード線２３６、他のボンディングワイヤ２５０および他の信号用パッド２１１を介して、半導体チップ２１０に接続されている。半導体チップ２１０が、第１および第２のパッチアンテナ２３２および９３２に、独立に、または連動して給電することで、第１および第２のパッチアンテナ２３２および９３２は、独立に、または連動して無線信号を放射することが出来る。
【００８２】
本実施形態による半導体装置におけるその他の構成は、本発明の第１の実施形態の場合と同様であるので、さらなる詳細な説明を省略する。
【００８３】
ここではパッチアンテナの数を２つとしたが、これはあくまでも一例であって、本発明を限定するものではなく、パッチアンテナの数がさらに多くても構わない。また、複数のパッチアンテナは、それぞれ独立に動作しても良いし、連動したアダプティブ・アレイ・アンテナとして動作しても良い。
【００８４】
上記に説明した本発明の各実施形態による半導体装置における特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  ミリ波用検波器
１０１  第１の半導体基板
１０２  接地用導体膜
１０３  誘電体膜
１０４  平面アンテナ
１０５  第２の半導体基板
１０６  バンプ
１０７  マイクロストリップ線路
２１０  半導体チップ
２１１  信号用パッド
２１２  グランド用パッド
２２０  積層基板
２３０Ａ〜２３０Ｄ  導体層
２３１  グランドプレーン
２３２  パッチアンテナ
２３３  給電点
２３４  めっき線
２３５  配線
２３６  リード線
２３７  ランド
２３８  めっき線
２３９  ボールランド
２４０Ａ〜２４０Ｃ  誘電体層
２４１  ビア
２４２  調整用ビア
２４３  樹脂
２５０  ボンディングワイヤ
２６０  ソルダレジスト
２６１  開口部
２７０  モールド樹脂
２９０  グラフ
２９１、２９２  磁流
３７０  モールド樹脂
４３２  モールドゲート兼パッチアンテナ
４３４  めっきゲート
５４１〜５４３  調整用ビア
５４４〜５４６  接地用ビア
５４７、５４８  調整用ビア
５８１、５８２  インピーダンス素子
５９０  グラフ
５９１  磁流
６２０  システムボード
６３０Ａ、６３０Ｂ  導体層
６３９  ボールランド
６４０  誘電体層
６４１Ａ〜６４１Ｄ  ビア
６４３  樹脂
６６０  ソルダレジスト
６８１、６８２  インピーダンス素子
７１０  （第２の）半導体チップ
７３７  カッパーフィラー
７３９  接合ハンダ
９３２  （第２の）パッチアンテナ
９３３  （第２の）給電点
９３４  （第２の）めっき線
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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