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集成電路的制作方法

文檔序號:12838013閱讀:225來源:國知局
集成電路的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種集成電路,特別涉及具有適合在高頻帶進(jìn)行利用的多級放大器的集成電路。
背景技術(shù)
:通常,在級聯(lián)連接有多個放大級的多級放大器中,有時經(jīng)由用于將放大級接地的接地面(groundplane)產(chǎn)生信號的反饋。有時由于該反饋而產(chǎn)生振蕩,多級放大器的動作變得不穩(wěn)定。在專利文獻(xiàn)1中,作為抑制因反饋引起的振蕩的方法,公開了針對每個放大元件而將芯片裝載圖案進(jìn)行分離的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-156242號公報。對于專利文獻(xiàn)1公開的方法,需要將分離的芯片裝載圖案用導(dǎo)線進(jìn)行連接。在該結(jié)構(gòu)中,在高頻帶時導(dǎo)線的電感對特性影響很大。因此,有時難以使電路穩(wěn)定地動作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的,其目的在于得到一種集成電路,該集成電路具有多級放大器,能夠抑制經(jīng)由接地面的反饋。本發(fā)明涉及的集成電路具有:第1放大級;第2放大級;第1信號線路,其將所述第1放大級的輸出和所述第2放大級的輸入連接;第1接地面,其與所述第1放大級連接;第2接地面,其與所述第2放大級連接;以及至少1個接地線,其將所述第1接地面和所述第2接地面連接,所述接地線的中心線的長度為10μm~1mm,所述接地線的寬度的總和小于或等于所述第1接地面的寬度的3分之1,將所述中心線的長度除以所述寬度的總和得到的值即圖案比大于或等于1。發(fā)明的效果在本發(fā)明涉及的集成電路處,第1接地面與第1放大級連接,第2接地面與第2放大級連接。因此,具有針對每個放大級將接地面進(jìn)行分離的構(gòu)造。就多級放大器而言,如果各放大器和接地面之間的電抗成分作用于1個接地面,則動作變得不穩(wěn)定。因此,通過將與各放大級連接的接地面進(jìn)行分離,從而能夠使動作穩(wěn)定化。并且,通過對接地面之間的阻抗成分進(jìn)行調(diào)整,從而即使在將接地面之間通過接地線進(jìn)行連接的結(jié)構(gòu)中,也能夠使多級放大器的動作穩(wěn)定化。在本發(fā)明中,接地面之間的電感成分由接地線的長度以及寬度決定。在接地線的中心線的長度為10μm~1mm,寬度的總和小于或等于第1接地面的寬度的3分之1,將中心線的長度除以寬度的總和得到的值即圖案比大于或等于1的情況下,能夠使多級放大器穩(wěn)定地動作。在該結(jié)構(gòu)中,能夠抑制經(jīng)由接地面的反饋,而不將芯片裝載圖案進(jìn)行分離。附圖說明圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的俯視圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的俯視圖。圖3a是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的剖視圖。圖3b是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的安裝時的剖視圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的剖視圖。圖5是對比例涉及的集成電路的安裝時的剖視圖。圖6a是對比例涉及的集成電路的俯視圖。圖6b是對比例涉及的集成電路的等效電路圖。圖7是表示對比例涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖8是表示對比例涉及的集成電路的增益的圖。圖9是表示對比例涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。圖10a是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的俯視圖。圖10b是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的等效電路圖。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的增益的圖。圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的增益的圖。圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。圖17是對比例涉及的集成電路的俯視圖。圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖19是本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例涉及的集成電路的俯視圖。圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例涉及的集成電路的俯視圖。圖21是本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例涉及的集成電路的俯視圖。圖22a是本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的集成電路的俯視圖。圖22b是本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的集成電路的等效電路圖。圖23a是本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的集成電路的俯視圖。圖23b是本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的集成電路的等效電路圖。圖24是本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的集成電路的剖視圖。圖25a是本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的俯視圖。圖25b是本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的等效電路圖。圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖27是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的增益的圖。圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。標(biāo)號的說明100、200、300、400、500、600、700集成電路,40a第1放大級,40b第2放大級,42a第1信號線路,20a第1接地面,20b第2接地面,30a第1接地線(groundline),10半導(dǎo)體基板,50a、50b電介質(zhì)膜,652a第1微帶線路,46a第1螺旋電感器,730a第1電阻元件。具體實(shí)施方式參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的集成電路進(jìn)行說明。對相同或者相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號,有時省略重復(fù)說明。實(shí)施方式1.圖1以及圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的俯視圖。如圖1所示,本實(shí)施方式涉及的集成電路100具有輸入焊盤32。輸入焊盤32與第1放大級40a的輸入連接。第1放大級40a的輸入與第1輸入匹配電路28a的輸入連接。第1輸入匹配電路28a的輸出被輸入至作為放大元件的第1晶體管12a。第1晶體管12a的輸出與第1輸出匹配電路36a連接。第1輸出匹配電路36a的輸出與第1放大級40a的輸出連接。第1放大級40a的輸出與第1信號線路42a連接。第1放大級40a具有第1輸入匹配電路28a、第1晶體管12a以及第1輸出匹配電路36a。第1放大級40a的輸出經(jīng)由第1信號線路42a與第2放大級40b的輸入連接。第2放大級40b呈與第1放大級40a相同的構(gòu)造。第2放大級40b具有第2輸入匹配電路28b、第2晶體管12b以及第1輸出匹配電路36b。第2放大級40b的輸出經(jīng)由第2信號線路42b與第3放大級40c的輸入連接。第3放大級40c也呈與第1放大級40a相同的構(gòu)造。第3放大級40c具有第3輸入匹配電路28c、第3晶體管12c以及第3輸出匹配電路36c。第3放大級40c的輸出與輸出焊盤34連接。第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c是單相輸入以及單相輸出的放大級。第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c構(gòu)成具有3級放大級的多級放大器。這里,集成電路100也可以具有級數(shù)為3以外的多級放大器,放大級只要大于或等于2級即可,可以為任意級。另外,第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c也可以具有將晶體管2級連接的共源共柵連接來取代第1~第3晶體管12a~12c。另外,第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c也可以分別為多級放大器。第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c配置于半導(dǎo)體基板10的表面。另外,用于將第1放大級40a接地的第1接地面20a與第1放大級40a連接。第1接地面20a以與第1放大級40a重疊的方式配置于第1放大級40a的上部。同樣地,第2接地面20b與第2放大級40b連接。另外,第3接地面20c與第3放大級40c連接。第1接地面20a和第2接地面20b之間由第1接地線30a連接。另外,第2接地面20b和第3接地面20c之間由第2接地線30b連接。另外,集成電路100具有焊料凸塊18。焊料凸塊18也稱為焊球。焊料凸塊18具有在安裝時進(jìn)行集成電路100和外部之間的信號的輸入輸出的功能。另外,焊料凸塊18具有在安裝時將第1接地面20a、第2接地面20b以及第3接地面20c與安裝基板的接地部連接的功能。圖2是未圖示出焊料凸塊18的情況下的集成電路100的俯視圖。圖3a是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的剖視圖。集成電路100具有半導(dǎo)體電路形成層22。半導(dǎo)體電路形成層22包含上述的半導(dǎo)體基板10、第1放大級40a、第2放大級40b、第3放大級40c、第1信號線路42a以及第2信號線路42b。在半導(dǎo)體電路形成層22的表面,配置第1接地面20a、第2接地面20b、第3接地面20c、第1接地線30a以及第2接地線30b。在第1接地面20a、第2接地面20b以及第3接地面20c的表面分別配置焊料凸塊18a、18b、18c。這里,在圖3a以及圖3b中,僅圖示出焊料凸塊18中的用于接地的焊料凸塊18a、18b、18c。另外,在第1接地面20a的表面配置輸入焊盤32。在第3接地面20c的表面配置輸出焊盤34。在片上測定(on-wafertest)時從輸入焊盤32以及輸出焊盤34進(jìn)行信號的輸入輸出,實(shí)施測定。圖3a是使探針頭24、26與輸入焊盤32以及輸出焊盤34接觸的狀態(tài)。此時,在集成電路100和探針頭24、26所具有的信號部之間進(jìn)行信號的輸入輸出。圖3b是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的安裝時的剖視圖。在圖3b中,集成電路100安裝于安裝基板82。在安裝時,焊料凸塊18a、18b、18c與安裝基板82所具有的接地部80連接。安裝方法為倒裝芯片安裝。在安裝時,經(jīng)由焊料凸塊18a、18b、18c將第1接地面20a、第2接地面20b以及第3接地面20c共同接地至安裝基板82的接地部80。這里,在圖3a以及圖3b中,針對1個接地面連接有1個焊料凸塊。與此相對,也可以是各接地面與多個焊料凸塊連接。圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的剖視圖。集成電路100是芯片級封裝型的mmic(monolithicmicrowaveintegratedcircuit)。集成電路100具有半導(dǎo)體基板10。半導(dǎo)體基板10由gaas形成。在半導(dǎo)體基板10的表面形成3層的多層配線構(gòu)造。此外,圖4是通過將集成電路100沿著對第1接地線30a以及第2接地線30b進(jìn)行連結(jié)的線切斷而得到的剖視圖。在多層配線構(gòu)造中,在配置于半導(dǎo)體基板10的表面處的最下層配置晶體管12。這里,在剖視圖中,圖示出集成電路100所具有的第1~第3晶體管12a~12c中的一部分。另外,在最下層配置將晶體管12之間連接的信號線路42。另外,在最下層還形成未圖示的mim(metal-insulator-metal)電容器以及螺旋電感器。在配置于最下層的表面處的中間層配置用于對晶體管12供給電源的電源配線43。在配置于中間層的表面處的最上層配置接地面層120。接地面層120具有第1~第3接地面20a~20c、第1接地線30a以及第2接地線30b。信號線路42以及電源配線43構(gòu)成配線層14。在多層配線構(gòu)造的層間以及最上層的表面配置電介質(zhì)膜50a、50b、50c。配置于最下層的晶體管12、信號線路42、未圖示的mim電容器以及螺旋電感器由電介質(zhì)膜50a覆蓋。電源配線43由電介質(zhì)膜50b覆蓋。接地面層120由電介質(zhì)膜50c覆蓋。電介質(zhì)膜50a、50b、50c的材料為聚酰亞胺等電介質(zhì)。此外,在圖3a、圖3b中,為了方便,省略了在接地面層120的表面配置的電介質(zhì)膜50c。電介質(zhì)膜50c具有多個開口。該開口使接地面層120所具有的第1~第3接地面20a~20c露出。在電介質(zhì)膜50c的表面以將開口填埋的方式配置凸塊下金屬16。凸塊下金屬16在開口處與第1~第3接地面20a~20c接觸。在凸塊下金屬16的表面設(shè)置有焊料凸塊18。因此,第1~第3接地面20a~20c分別經(jīng)由凸塊下金屬16與焊料凸塊18連接。這里,在圖4中圖示出凸塊下金屬16以及焊料凸塊18中的一部分。集成電路100具有將接地面層120和晶體管12連接的連接構(gòu)造17。在集成電路100處,電介質(zhì)膜50a、50b具有開口。開口使晶體管12露出。通過由接地面層120將開口掩埋,從而形成了連接構(gòu)造17。這里,在圖4中為了方便僅圖示出1個連接構(gòu)造17,但集成電路100具有第1連接構(gòu)造、第2連接構(gòu)造以及第3連接構(gòu)造這3個連接構(gòu)造。在多層配線構(gòu)造中,第1放大級40a和第1接地面20a通過第1連接構(gòu)造而連接。同樣地,第2放大級40b和第2接地面20b通過第2連接構(gòu)造而連接。另外,第3放大級40c和第3接地面20c通過第3連接構(gòu)造而連接。由此,將焊料凸塊18、接地面層120以及晶體管12連接。半導(dǎo)體基板10、最下層以及中間層形成半導(dǎo)體電路形成層22。在圖4所示的多層配線構(gòu)造中,第1~第3接地面20a~20c、第1接地線30a以及第2接地線30b配置于相同層。由此,接地面和接地線能夠由一張金屬層通過圖案比的調(diào)整而形成。集成電路100是芯片級封裝型的mmic,以預(yù)定的間距配置有焊料凸塊。這里,本發(fā)明涉及的集成電路100并不限定于芯片級封裝。集成電路100還能夠適用于對焊料凸塊18的位置沒有限制的倒裝芯片安裝的封裝。另外,在圖4中示出了3層的多層配線構(gòu)造,但在集成電路100處,多層配線構(gòu)造也可以為3層以外的層數(shù)。下面,說明集成電路100的動作。這里,對片上測定時的動作進(jìn)行說明。首先,從探針頭24的信號部向輸入焊盤32輸入高頻信號。該高頻信號通過第1放大級40a而放大。因此,與輸入至輸入焊盤32的信號相比功率得到了放大的信號從第1放大級40a輸出。然后,從第1放大級40a輸出的信號經(jīng)由第1信號線路42a輸入至第2放大級40b。通過第2放大級40b進(jìn)一步將信號的功率放大。下面,同樣地,通過第3放大級40c將信號的功率進(jìn)一步放大。由此,向第1放大級40a輸入的輸入信號的高頻信號功率隨著到達(dá)后級而逐漸變大。被放大至輸出功率水平的信號從輸出焊盤34輸出。該輸出信號由探針頭26進(jìn)行測定。在本實(shí)施方式中,各放大級經(jīng)由獨(dú)立的接地面而接地。另外,接地面之間通過接地線而連接。與此相對,作為將多級放大器接地的方法,想到在各放大級形成共同的接地面的方法。但是,對于共同的接地面與多個放大級連接的構(gòu)造,有可能由于經(jīng)由接地面的反饋而產(chǎn)生振蕩。對于該現(xiàn)象,使用圖5~6進(jìn)行說明。圖5是對比例涉及的集成電路的安裝時的剖視圖。對比例涉及的集成電路800在接地面820未被分離這點(diǎn)與集成電路100不同。在圖5中,集成電路800安裝于安裝基板82。與圖3b同樣地,集成電路800通過多個焊料凸塊18a、18b、18c而在安裝基板82的預(yù)定的部位進(jìn)行倒裝芯片安裝。其結(jié)果,焊料凸塊18a、18b、18c與安裝基板82所具有的接地部80連接。因此,接地面820和接地部80被共同地接地。圖6a是對比例涉及的集成電路的俯視圖。在對比例涉及的集成電路800處,第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c與共同的接地面820連接。這里,為了方便,第1放大級40a、第2放大級40b以及第3放大級40c以三角形表示。在以下的圖中也同樣地表示。圖6b是對比例涉及的集成電路的等效電路圖。在對比例涉及的集成電路800的等效電路中,第1放大級40a與電感器l1的一端連接。電感器l1的另一端在接地面820處接地。同樣地,第2放大級40b與電感器l2的一端連接。電感器l2的另一端在接地面820處接地。第3放大級40c與電感器l3的一端連接。電感器l3的另一端在接地面820處接地。電感器l1表示第1放大級40a和接地面820之間的電感成分即第1電感44a。同樣地,電感器l2表示第2放大級40b和接地面820之間的電感成分即第2電感44b。另外,電感器l3表示第3放大級40c和接地面820之間的電感成分即第3電感44c。接地面820與全部的放大級共同地連接。因此,在等效電路中,電感器l1、l2、l3的一端被短路。由此,集成電路800的各放大級與共同的接地部連接。另外,各放大級經(jīng)由電感與接地部連接。就上述構(gòu)造的多級放大器而言,有時動作變得不穩(wěn)定。對于該現(xiàn)象,使用簡化后的模型進(jìn)行說明。將放大器的模型的s參數(shù)定義為下式。這里,放大器與集成電路800的各放大級相對應(yīng)。【算式1】此時,放大器的z參數(shù)如下式?!舅闶?】其中,式(2)通過zo(50ω)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。另外,向接地部加載了電抗jx后的z參數(shù)zind如下式。這里,電抗jx通過zo進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化?!舅闶?】據(jù)此,使用z參數(shù)zind而如下式那樣求出穩(wěn)定系數(shù)k?!舅闶?】k=(2re(zind11)re(zind22)-re(zind12zind21))/|zind12zind21|(4)這里,如果向式(4)代入式(3),則穩(wěn)定系數(shù)k能夠由增益g和電抗x表示。這里,穩(wěn)定系數(shù)k根據(jù)增益g的相位條件的不同而表現(xiàn)出不同的行為。穩(wěn)定系數(shù)k在增益g為負(fù)的純虛數(shù)的情況下變得最不穩(wěn)定。該負(fù)的純虛數(shù)由g=﹣ja表示。a為正的實(shí)數(shù)。如果使用增益g=﹣ja,則穩(wěn)定系數(shù)k如下式?!舅闶?】k=1/x(a-x/2)-1(5)≈1/xa-1(6)通常,在微米波以及毫米波段的放大電路的情況下,a>>x成立。因此,式(5)能夠近似為式(6)。式(6)表示出的是,相對于增益g=﹣ja的放大器,電抗成分越大則穩(wěn)定系數(shù)k越減小,不穩(wěn)定性越增大。這里,在穩(wěn)定系數(shù)大于1的情況下,放大器的動作被視為穩(wěn)定。根據(jù)式(6),穩(wěn)定系數(shù)k變得小于或等于1的電抗的條件式如下式?!舅闶?】x≥1/2a(7)這里,對穩(wěn)定系數(shù)k進(jìn)行了說明,如果電抗x變大,則產(chǎn)生反射增益(|s11|>1)。由于反射增益(|s11|>1)的產(chǎn)生,放大器的動作也變得不穩(wěn)定。這里,加載于接地面的電抗成分是在具有通孔即通路孔工藝的背面工藝中因通路孔的電感引起的。另外,在表面工藝中,導(dǎo)線以及焊料凸塊的電感是電抗的主要成分。由此,能夠使用頻率f以及電感l(wèi)表示為x=2πfl/zo。因此,式(6)的穩(wěn)定系數(shù)k變得小于或等于1的電感的條件如下式?!舅闶?】l≥50/4πfa(8)對式(8)所表示的現(xiàn)象進(jìn)行說明。假設(shè)具有20db的增益g的放大器帶有電感l(wèi)。在將該放大器串聯(lián)地連接2個的情況下,總增益成為40db。另外,電感成為l/2。這里,根據(jù)式(8),在總增益為40db的情況下,為了得到與總增益為20db的情況相同的穩(wěn)定系數(shù)k,必須使電感為1/10。但是,通常,電感僅減少至1/2。因此,根據(jù)式(8)可知,如果將放大器串聯(lián)連接2個,則與放大器為1個的情況相比,動作變得不穩(wěn)定。因此,在總增益高的多個放大器具有1個接地面的構(gòu)造中,動作變得不穩(wěn)定。由此,在如集成電路800那樣級聯(lián)連接的多個放大級與1個接地面連接的構(gòu)造中,動作變得不穩(wěn)定。其原因在于,各放大級和接地面之間的電抗成分共同地發(fā)揮作用。此時,有時產(chǎn)生因反饋引起的振蕩。下面,說明針對圖6b所示的等效電路的模擬結(jié)果。表1示出在模擬中使用的各電感的設(shè)定值。在表1中,電感器l1~l3的電感的單位由ph表示。另外,集成電路的總增益為40db、頻率為77ghz。并且,放大器的模型使用式(1),增益g的相位條件為負(fù)的純虛數(shù)。下面的實(shí)施例中的模擬也是同樣的。【表1】電感器l1l2l3ph6.96.96.9圖7~9表示針對集成電路800的反射系數(shù)s11、增益g以及穩(wěn)定系數(shù)k的模擬結(jié)果。圖7是表示對比例涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖8是表示對比例涉及的集成電路的增益的圖。圖9是表示對比例涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。如圖7所示,在頻率f為77ghz附近產(chǎn)生了反射增益。另外,如圖8所示,增益g變得陡峭。并且,如圖9所示,隨著頻率f的增加,穩(wěn)定系數(shù)k減少,在20ghz附近穩(wěn)定系數(shù)k變得小于或等于1。這里,如果向式(6)代入?yún)?shù)值a=100以及l(fā)=2.3ph,求出穩(wěn)定系數(shù)k,則在頻率f大于或等于大約20ghz的情況下,穩(wěn)定系數(shù)k變得小于或等于1。因此,在式(6)中也得到與模擬結(jié)果相同的結(jié)果。由此,在1個接地面820與全部的放大級共同地連接的集成電路中,穩(wěn)定系數(shù)k減少,產(chǎn)生反射增益|s11|。因此,集成電路的動作變得不穩(wěn)定。其原因在于,由于作用于共同的接地面820的電感成分而在多個放大級引起經(jīng)由接地面820的反饋。這里,在差動放大電路中,從高頻信號來看,接地部成為虛擬接地部。因此,高頻信號的特性不易由于加載于接地部的阻抗而受到影響。因此,經(jīng)由接地面的反饋在差動放大電路中影響小。與此相對,在單相輸入以及單相輸出的放大電路中,高頻信號的特性由于加載于接地部的阻抗而大幅受到影響。因此,是經(jīng)由接地面的反饋在單相輸入以及單相輸出的放大電路中成為問題的現(xiàn)象。并且,是將在毫米波段進(jìn)行動作的放大級搭載于同一芯片之上的集成電路中的總增益大于或等于30db的情況下容易產(chǎn)生的現(xiàn)象。下面,說明針對本實(shí)施方式涉及的集成電路100的模擬結(jié)果。圖10a是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的俯視圖。圖10b是本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的等效電路圖。如圖10b所示,在集成電路100的等效電路中,第1放大級40a與電感器l1的一端連接。電感器l1的另一端在第1接地面20a處接地。同樣地,第2放大級40b與電感器l2的一端連接。電感器l2的另一端在第2接地面20b處接地。第3放大級40c與電感器l3的一端連接。電感器l3的另一端在第3接地面20c處接地。電感器l1在等效電路中表示第1放大級40a和第1接地面20a之間的電感成分即第1電感44a。同樣地,電感器l2表示第2放大級40b和第2接地面20b之間的電感成分即第2電感44b。另外,電感器l3表示第3放大級40c和第3接地面20c之間的電感成分即第3電感44c。在本實(shí)施方式中,與各放大級連接的接地面被分離開。并且,接地面之間通過接地線而連接。因此,在集成電路100的等效電路中,電感器l1、l2、l3的一端通過具有有限的阻抗的接地線而連接。電感器l1和電感器l2的一端通過第1接地線30a而連接。電感器l2和電感器l3的一端通過第2接地線30b而連接。這里,在等效電路中,第1接地線30a以及第2接地線30b標(biāo)記為電感器l4以及l(fā)5。下面,對接地線的阻抗進(jìn)行說明。如圖6b所示,在共同的接地面的情況下,將接地面之間視為短路。因此,接地線的阻抗成為0ω。另外,作為對信號的反饋進(jìn)行抑制的其他方法,想到針對每個放大元件將芯片裝載圖案進(jìn)行分離的構(gòu)造。在該構(gòu)造中,接地面之間視為開路。此時,接地線的阻抗成為∞ω。這里,在針對每個放大元件將芯片裝載圖案進(jìn)行分離的構(gòu)造中,能夠抑制因反饋引起的振蕩。另一方面,需要將芯片裝載圖案之間通過導(dǎo)線進(jìn)行連接。在微米波以及毫米波段,由于導(dǎo)線的電感而使得特性大幅受到影響。因此,在該構(gòu)造中,難以使放大元件的動作穩(wěn)定化。另外,如果頻率變高,則各個放大器的尺寸變小。在將芯片裝載圖案進(jìn)行分離的構(gòu)造中,為了進(jìn)行圖案的分離而需要空間。因此,雖然放大器小型化,但另一方面,有時集成電路整體的小型化會受到阻礙。由此,在接地線的阻抗為0ω的情況下產(chǎn)生反饋,在接地線的阻抗為∞ω的情況下能夠抑制反饋。因此可知,多級放大器的動作穩(wěn)定化的條件和變得不穩(wěn)定的條件的邊界存在于接地線的阻抗為0ω和∞ω之間。即,通過將接地面之間經(jīng)由在使用頻率時具有充分高的阻抗的電感成分進(jìn)行連接,從而能夠使多級放大器穩(wěn)定地動作。此時,能夠抑制由反饋引起的振蕩,而不將芯片裝載圖案進(jìn)行分離。下面,研究為了使集成電路100穩(wěn)定地動作,第1接地線30a以及第2接地線30b應(yīng)當(dāng)滿足的條件。在本實(shí)施方式中,為了使各接地線的阻抗?jié)M足多級放大器的動作穩(wěn)定化的條件,對各接地線的形狀進(jìn)行調(diào)整。1根接地線的電感成分由接地線的長度lg和寬度w決定。通常,倒裝芯片安裝型的毫米波段mmic的尺寸為幾mm左右。因此,將各放大級連接的信號線路的長度為幾μm~幾mm左右。以此為前提,為了求出適于第1接地線30a以及第2接地線30b的尺寸,進(jìn)行了針對反射系數(shù)s11、增益g以及穩(wěn)定系數(shù)k的模擬。在模擬中,使用了圖10b所示的等效電路。圖11~13表示針對集成電路100的反射系數(shù)s11、增益g以及穩(wěn)定系數(shù)k的模擬結(jié)果。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的增益的圖。圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。在圖11~13中,將第1接地線30a以及第2接地線30b的寬度w固定為10μm,使長度lg在1μm~10mm的范圍變化。如圖11所示,在長度lg大于或等于10μm的情況下,反射系數(shù)s11小。另外,如圖12所示可知,增益g在長度lg大于或等于1mm的情況下,77ghz的增益下降10db左右。并且,如圖13所示,對于穩(wěn)定系數(shù)k,在長度lg=10μm的情況下,77ghz的穩(wěn)定系數(shù)k大于或等于1。這里,對于長度lg大于或等于100μm的情況,由于穩(wěn)定系數(shù)k顯然大于或等于1,因此省略。圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的增益的圖。圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。圖14~16中,將第1接地線30a以及第2接地線30b的長度lg固定為1mm,使寬度w在10μm~10mm的范圍變化。如圖14所示,與寬度w小于或等于1mm的情況相比,寬度w大于或等于10mm的情況下的反射系數(shù)大。另外,如圖15所示,在寬度w小于或等于10μm的情況下,77ghz處的增益g下降10db左右。并且,如圖16所示,與寬度w小于或等于1mm的情況相比,寬度w大于或等于10mm的情況下的穩(wěn)定系數(shù)k小。根據(jù)上面的模擬可知,在第1接地線30a以及第2接地線30b的圖案比lg/w大于或等于1且長度lg為10μm~1mm的情況下,集成電路100能夠使動作穩(wěn)定化。這里,圖案比lg/w是將長度lg除以寬度w得到的值。另外,用于使集成電路100的動作穩(wěn)定化的寬度w的下限值成為1μm。在圖11~16所示的模擬結(jié)果中,假定第1~第3接地面20a~20c的面積無限大。但是,實(shí)際的第1~第3接地面20a~20c具有有限的尺寸。圖17是對比例涉及的集成電路的俯視圖。在圖17所示的集成電路900處,第1接地線930a具有與第1接地面920a以及第2接地面920b的寬度s同等的寬度w。在上述構(gòu)造中,相對于兩側(cè)的接地面,接地線不能視作線。此時,即使接地線滿足圖11~16所示的條件,也得不到本發(fā)明的效果。這里,說明相對于與接地線相鄰的接地面而將接地線視作線所需的條件。圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。在本實(shí)施方式中,通過實(shí)驗來驗證相對于與接地線相鄰的接地面而將接地線視作線所需的條件。在圖18中,實(shí)線表示針對本實(shí)施方式涉及的集成電路100的反射系數(shù)s11的評價結(jié)果。這里,將第1接地線30a以及第2接地線30b的寬度w相對于相對的接地面的寬度s設(shè)定為3分之1。相對的接地面是指,各接地線的兩端的接地面中的輸入側(cè)的接地面。因此,第1接地線30a的寬度w設(shè)定為第1接地面20a的寬度s的3分之1。另外,第2接地線30b的寬度w設(shè)定為第2接地面20b的寬度s的3分之1。評價是在q帶(33~50ghz)的頻帶進(jìn)行的。另外,在圖18中,虛線表示針對對比例涉及的集成電路800的反射系數(shù)s11的評價結(jié)果。在圖18所示的評價結(jié)果中,與對比例相比,本實(shí)施方式的頻率特性的反射系數(shù)s11小。因此,可知本實(shí)施方式的頻率特性穩(wěn)定。根據(jù)評價結(jié)果可知,在接地線的寬度w小于或等于接地面的寬度s的3分之1的情況下,得到本實(shí)施方式所實(shí)現(xiàn)的效果。此時,相對于兩側(cè)的接地面,接地線被視作線。這里,在實(shí)際的布局中,接地線有可能不是直線狀的。在該情況下,接地線的長度lg成為將接地線的兩端連接的接地線的中心線的長度。圖19是本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例涉及的集成電路的俯視圖。在集成電路100處,第1接地面20a以及第2接地面20b具有恒定的寬度s。與此相對,如圖19所示的集成電路200那樣,接地面的寬度也可以不是恒定的。在圖19所示的集成電路200處,第1接地面220a在邊緣部具有凹凸。這樣,在接地面的寬度不恒定的情況下,接地面的寬度s被定義為與接地線的引出方向垂直的方向的最大尺寸。在圖19所示的例子中,由箭頭221所示的寬度成為接地面的寬度s。圖20是本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例涉及的集成電路的俯視圖。在集成電路100處,在第1接地面20a以及第2接地面20b之間連接有1根接地線。與此相對,將接地面之間連接的接地線也可以不是1根。在圖20所示的集成電路400處,在接地面之間連接2根接地線。第1接地面420a和第2接地面420b通過2根接地線430a、430b連接。同樣地,第2接地面420b和第3接地面420c通過2根接地線430c、430d連接。在圖20中,示出了將接地面之間連接的接地線為2根的構(gòu)造,但也可以是大于或等于2根。在該構(gòu)造中,具有針對低頻時的接地面的變動的耐受性變強(qiáng)的效果。低頻時的接地面的變動例如是電位差的變動。如圖20所示,在將接地面之間連接的接地線為多個的情況下,在等效電路中被視作為將電感器并聯(lián)連接。此時,將通過模擬而設(shè)定的接地線的寬度w置換為寬度的總和wa。寬度的總和是對與連續(xù)的2個放大級連接的接地面之間進(jìn)行連接的全部的接地線的寬度之和。在集成電路400處,將第1接地面420a和第2接地面420b連接的接地線的寬度的總和wa是接地線430a、430b的寬度w之和。因此,在對接地面之間進(jìn)行連接的接地線為多個的情況下,在圖案比lg/wa大于或等于1、長度lg為10μm~1mm、寬度的總和wa小于或等于接地面的寬度s的3分之1的情況下,能夠使多級放大器的動作穩(wěn)定化。這里,圖案比lg/wa是將接地線的長度lg除以寬度的總和wa得到的值。在本實(shí)施方式中,獨(dú)立的接地面分別與各放大級連接,接地面之間由接地線連接。與此相對,也可以是集成電路所具有的放大級中的大于或等于2個放大級與共同的接地面連接。對于與共同的接地面連接的放大級,根據(jù)布局的限制,既可以是連續(xù)的放大級,也可以是不連續(xù)的放大級。圖21是本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例涉及的集成電路的俯視圖。在本實(shí)施方式中,通過接地線而連接的2個接地面是與連續(xù)的放大級連接的接地面。與此相對,也可以如圖21所示,使得與不連續(xù)的放大級連接的接地面之間通過接地線而連接。在圖21所示的變形例中,集成電路300具有第1~第6放大級40a~40f。第1~第6接地面320a~320f分別與第1~第6放大級40a~40f連接。不連續(xù)的放大級即第1放大級40a和第6放大級40f通過第6接地線330f而連接。在該構(gòu)造中,與沒有第6接地線330f的情況相比,電路動作穩(wěn)定化的效果減弱,但能夠得到本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的效果。此外,圖20以及圖21所示的變形對于其他實(shí)施方式也同樣能夠適用。由此,對于本實(shí)施方式涉及的集成電路100、200、300、400,通過對將接地面之間連接的接地線的電感進(jìn)行調(diào)整,從而能夠穩(wěn)定地放大高頻輸出信號。這里,在接地線的長度lg為10μm~1mm、寬度的總和wa小于或等于相對的接地面的寬度s的3分之1、圖案比lg/wa大于或等于1的情況下,能夠使集成電路的動作穩(wěn)定化,而不會使增益下降。在本實(shí)施方式中,將接地面進(jìn)行分離,將接地面之間通過接地線進(jìn)行連接。在該結(jié)構(gòu)中,相比于全部的放大級與1個接地面連接的結(jié)構(gòu),與1個接地面連接的放大級的增益小。因此,抑制了經(jīng)由接地面的反饋的產(chǎn)生。因此,能夠穩(wěn)定地放大高頻輸出信號。另外,對于在半導(dǎo)體基板之上制作的集成電路,通常來說,有時會實(shí)施晶片狀態(tài)下的檢查即晶片測試。這里,對于在gaas類的半導(dǎo)體基板之上制作的單相輸入以及單相輸出的放大電路的晶片測試,通常使用通用的gsg(gnd-signal-gnd)探針。在晶片測試時,使gsg探針與輸入輸出焊盤接觸,進(jìn)行測定。對于使增益高的多個放大級與1個接地面連接的集成電路,有可能由于探針頭所具有的gnd針的電感成分而使電路動作變得不穩(wěn)定。另外,在倒裝芯片安裝時,有可能由于焊球7所具有的電感成分而使動作變得不穩(wěn)定。與此相對,在本實(shí)施方式中,通過對接地線的電感進(jìn)行調(diào)整,從而能夠抑制由于加載于接地部的電感成分引起的動作的不穩(wěn)定化。因此,能夠抑制因與接地部連接的探針頭或者焊球的電感成分引起的動作的不穩(wěn)定化。因此,能夠使晶片測試時以及安裝時的動作穩(wěn)定化。在本實(shí)施方式中,形成有實(shí)心狀的接地面。與此相對,也可以具備在接地面設(shè)置有開口或者狹縫的構(gòu)造。在通過向接地面設(shè)置開口或者狹縫,從而形成被視作接地線的構(gòu)造的情況下,能夠得到本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的效果。但是,通過開口或者狹縫形成的構(gòu)造需要滿足相對于接地面使圖18所示的接地線被視作線所需的條件。另外,在si工序中,通常來說,有時會使用通過網(wǎng)構(gòu)造的接地部將多個放大級整體覆蓋的構(gòu)造。對于這樣的網(wǎng)構(gòu)造的接地部,在放大級彼此的連接部分處使接地部細(xì)到被視作線的情況下,也能夠得到本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的效果。但是,本發(fā)明不包含下述構(gòu)造,即,俯視觀察時以夾著信號線路的方式在接地面設(shè)置2個開口,開口的寬度為信號波長的1/4,從2個開口之間通過的信號和繞過開口的信號相互抵消,由此抑制信號的反饋。如上所述,經(jīng)由接地面的反饋在具有單相輸入以及單相輸出的放大級的多級放大器中特別成為問題。這里,單相輸入的放大級是指,向放大級輸入的輸入信號的數(shù)量是一個。另外,單相輸出的放大級是指,來自放大級的輸出信號的數(shù)量是一個。在本實(shí)施方式中,在第1~第3放大級40a~40c處,信號被輸入至第1~第3晶體管12a~12c的柵極,被從漏極輸出。因此,第1~第3放大級40a~40c成為單相輸入以及單相輸出。因此,在本實(shí)施方式中,有效地實(shí)現(xiàn)通過具有接地線而產(chǎn)生的動作穩(wěn)定化的效果。本實(shí)施方式涉及的集成電路100、200、300、400是下述電路,即,將使信號放大的多個放大級進(jìn)行級聯(lián)連接,集成于同一芯片。這里,本實(shí)施方式還能夠應(yīng)用于這種多級放大器以外的情況。本實(shí)施方式能夠應(yīng)用于搭載有多個對來自前級的輸入信號進(jìn)行處理而輸出至下一級的功能電路的、具有大的總增益的電路。在該情況下,將單獨(dú)的接地面分別與每個功能電路連接。接地面之間與本實(shí)施方式同樣地是通過接地線進(jìn)行連接的。實(shí)施方式2.圖22a是本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的集成電路的俯視圖。本實(shí)施方式涉及的集成電路500構(gòu)成為,接地面之間通過螺旋電感進(jìn)行連接而并非通過接地線進(jìn)行連接。第1接地面520a與第1放大級40a連接。第2接地面520b與第2放大級40b連接。第3接地面520c與第3放大級40c連接。第1接地面520a和第2接地面520b之間通過第1螺旋電感器46a進(jìn)行連接。第2接地面520b和第3接地面520c之間通過第2螺旋電感46b進(jìn)行連接。圖22b是本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的集成電路的等效電路圖。第1螺旋電感器46a以及第2螺旋電感46b滿足實(shí)施方式1所示的針對接地線的條件。因此,對于各螺旋電感器,在長度lg為10μm~1mm、寬度的總和wa小于或等于接地面的寬度s的3分之1、圖案比lg/wa大于或等于1的情況下,能夠使集成電路500的動作穩(wěn)定化。第1螺旋電感器46a以及第2螺旋電感46b與第1~第3接地面520a~520c配置在相同層。另外,各螺旋電感器以及接地面是將1個金屬層進(jìn)行圖案化而制作的。這里,從各螺旋電感器的中央處的端部進(jìn)行的配線的引出是使用其他層的金屬配線實(shí)施的。對于實(shí)施方式1所示的集成電路100,在使用頻率低的情況下,為了使動作穩(wěn)定,有時電感器l4、l5需要具有大的電感值。此時,需要使接地線的長度lg變長。因此,芯片尺寸變大。在本實(shí)施方式中,由螺旋電感器構(gòu)成電感器l4以及l(fā)5。因此,能夠縮短接地面之間的間隔。因此,能夠?qū)⒓呻娐?00小型化。實(shí)施方式3.圖23a是本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的集成電路的俯視圖。圖23b是本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的集成電路的等效電路圖。關(guān)于本實(shí)施方式涉及的集成電路600,接地線配置為與信號線路重疊。第1接地線630a配置為與第1信號線路42a重疊。第2接地線630b配置為與第2信號線路42b重疊。圖24是本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的集成電路的剖視圖。與集成電路100同樣地,集成電路600具有在配線層614和接地面層620之間夾著電介質(zhì)膜50a、50b的構(gòu)造。接地面層620具有第1~第3接地面620a~620c、第1接地線630a以及第2接地線630b。配線層614包含第1信號線路42a以及第2信號線路42b。在該構(gòu)造中,在以與信號線路重疊的方式配置接地線的部位形成微帶線路52。在圖23a以及圖23b中,通過第1接地線630a、第1信號線路42a和其間的電介質(zhì)膜而形成第1微帶線路652a。同樣地,通過第2接地線630b、第2信號線路42b和其間的電介質(zhì)膜而形成第2微帶線路652b。在本實(shí)施方式中,通過形成第1微帶線路652a以及第2微帶線路652b,從而能夠確定第1信號線路42a以及第2信號線路42b的特性阻抗。在實(shí)施方式1中,各信號線路具有大的電感成分。因此,各信號線路成為高阻抗。此時,如果信號線路長度變長,則難以取得放大級之間的匹配。與此相對,在本實(shí)施方式中,各信號線路成為具有特性阻抗的傳送線路。因此,即使信號線路長度大也易于進(jìn)行放大級之間的匹配設(shè)計。因此,能夠提高布局的自由度。實(shí)施方式4.圖25a是本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的俯視圖。在本實(shí)施方式中,取代接地線,將接地面之間通過電阻元件連接。第1接地面720a和第2接地面720b之間通過第1電阻元件730a而連接。第2接地面720b和第3接地面720c之間通過第2電阻元件730b而連接。圖25b是本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的等效電路圖。在實(shí)施方式1中,通過經(jīng)由在使用頻率時具有充分高的阻抗的接地線將接地面之間連接,從而能夠使多級放大器穩(wěn)定地動作。在本實(shí)施方式中,取代接地線而使用在使用頻率時具有充分高的阻抗的電阻元件,使動作穩(wěn)定化。為了得到使集成電路700的動作穩(wěn)定化而電阻元件應(yīng)當(dāng)滿足的條件,使用圖25b所示的等效電路進(jìn)行了模擬。圖26~28表示針對集成電路700的反射系數(shù)s11、增益g以及穩(wěn)定系數(shù)k的模擬結(jié)果。圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的反射系數(shù)s11的圖。圖27是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的增益的圖。圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的集成電路的穩(wěn)定系數(shù)k的圖。如圖26~28所示,在第1電阻元件730a以及第2電阻元件730b的電阻值大于或等于10ω的情況下,抑制了反射增益,穩(wěn)定系數(shù)k大于或等于1。因此,在第1電阻元件730a以及第2電阻元件730b的電阻值大于或等于10ω的情況下,能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電路動作。另外,通過將電阻元件用于接地面之間的連接,從而與通過接地線進(jìn)行連接的情況相比,能夠?qū)崿F(xiàn)集成電路700的小型化。當(dāng)前第1頁12
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