形成具有LC滤波器和IPD滤波器的RF FEM的半导体器件和方法技术

本发明专利技术涉及形成具有LC滤波器和IPD滤波器的RFFEM的半导体器件和方法。半导体器件具有基板和在基板上形成的RFFEM。RFFEM包括具有耦合用于接收发射信号的输入的LC低通滤波器。Tx/Rx开关具有耦合到LC滤波器的输出的第一端子。双工器具有耦合到Tx/Rx开关的第二端子的第一端子和用于提供RF信号的第二端子。IPD带通滤波器具有耦合到Tx/Rx开关的第三端子的输入和提供接收信号的输出。LC滤波器包括盘绕以展现电感和互感属性的导电迹线以及耦合到导电迹线的电容器。IPD滤波器包括盘绕以展现电感和互感属性的导电迹线和耦合到导电迹线的电容器。RFFEM基板可以堆叠在包含RF收发器的半导体封装上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体器件，且更具体而言，涉及一种使用IPD工艺在基板上形成具有LC滤波器和IPD滤波器的RF FEM的半导体器件和方法。
技术介绍
常常在现代电子产品中发现半导体器件。半导体器件在电部件的数目和密度中变化。分立的半导体器件一般包含一种类型的电部件，例如发光二极管(LED)、小信号晶体管、 电阻器、电容器、电感器、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)。集成半导体器件典型地包含几百个到数以百万的电部件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、 电荷耦合器件(CXD )、太阳能电池以及数字微镜器件(DMD )。半导体器件执行各种的功能，诸如高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光转变为电力以及产生用于电视显示的视觉投影。在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机以及消费产品的领域中发现半导体器件。还在军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备中发现半导体器件。半导体器件利用半导体材料的电属性。半导体材料的原子结构允许通过施加电场或基础电流或通过掺杂工艺而操纵其导电性。掺杂向半导体材料引入杂质以操纵和控制半导体器件的导电性。半导体器件包含有源和无源电结构。包括双极和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂水平和施加电场或基础电流，晶体管要么促进要么限制电流的流动。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构创建为执行各种电功能所必须的电压和电流之间的关系。无源和有源结构电连接以形成电路，这使得半导体器件能够执行高速计算和其他有用功能。半导体器件一般使用两个复杂的制造工艺来制造，S卩，前端制造和和后端制造，每一个可能涉及成百个步骤。前端制造涉及在半导体晶片的表面上形成多个管芯。每个管芯典型地相同且包含通过电连接有源和无源部件而形成的电路。后端制造涉及从完成的晶片分割(singulate )各个管芯且封装管芯以提供结构支撑和环境隔离。半导体制造的一个目的是生产较小的半导体器件。较小的器件典型地消耗较少的功率、具有较高的性能且可以更高效地生产。另外，较小的半导体器件具有较小的占位面积，这对于较小的终端产品而言是希望的。较小的管芯尺寸可以通过前端工艺中的改进来获得，该前端工艺中的改进导致管芯具有较小、较高密度的有源和无源部件。后端工艺可以通过电互联和封装材料中的改进而导致具有较小占位面积的半导体器件封装。半导体制造的另一目的是生产较高性能的半导体器件。器件性能中的增加可以通过形成能够以较高速度操作的有源部件来实现。在诸如射频(RF)无线通信的高频应用中， 集成无源器件(IPD)通常被包含在半导体器件中。IPD的示例包括电阻器、电容器和电感器。典型的RF系统要求在一个或更多半导体封装中的多个IPD以执行必要的电功能。在无线RF系统中，RF前端模块(FEM)耦合到用于发射和接收RF信号的天线。RF FEM分离且过滤发射RF信号和接收RF信号以避免RF信号之间的冲突和串扰 (cross-over)。分离的发射RF信号和接收RF信号被路由到RF收发器或者从RF收发器接收以用于解调和转换为基带信号以用于进一步信号处理。RF系统可以是蜂窝电话、PDA或其他无线通信器件的一部分。图1示出耦合到天线12的常规RF FEM 10的框图。RF FEM 10具有发射部和接收部。在发射部中，来自RF收发器的发射RF信号被路由到功率放大器14的输入以增加信号功率和放大。功率放大器14的输出耦合到检测发射信号功率级的RF耦合器15。发射RF 信号通过LC滤波器16过滤且路由到TX/RX开关18，该开关18在发射RF信号和接收RF信号之间切换。当被TX/RX开关18选择时，发射RF信号被路由到双工器20，该双工器20执行从两个端口到一个端口的频率复用以通过天线12发射。在接收部中，来自天线12的接收RF信号通过双工器20处理以用于从一个端口到两个端口的解复用。当被TX/RX开关18选择时，接收RF信号被路由到表面声波(SAW)滤波器22。SAW滤波器22使用压电晶体或陶瓷将电信号转换成机械波。机械波通过压电结构延迟以通过拒绝带外信号而提供窄带通响应。过滤的波被转换回电信号且作为接收RF信号路由到RF收发器。图2示出用于实现RF FEM 10的常规半导体封装23。基板M是具有多个内部电介质层沈和诸如银或铜的导电层观的多层低温共烧陶瓷(LTCC)叠层。LTCC基板M包括在多层基板内的诸如电阻器30、电容器32和电感器34的内部无源部件以及嵌入式RF电路 36。TX/RX开关管芯38和分立电阻器40安装到LTCC基板M的顶表面且电连接到导电层 28。SAW滤波器管芯42安装到LTCC基板M且电连接到导电层28。SAW滤波器42由于其机械特征而相对较大，但是可以放置在LTCC基板M中形成的凹陷中以试图减小半导体封装23的高度。作为具有SAW滤波器管芯42的实现的半导体封装23，RF FEM 10代表相对笨重和复杂的结构且涉及高的制作成本。由于较小封装和较低成本的要求驱动着市场，需要附加的工作来改善RF FEM设计。
技术实现思路
对于没有笨重SAW滤波器的RF FEM存在需求。因此，在一个实施例中，本专利技术是一种制作半导体器件的方法，其包含以下步骤提供基板，以及在基板上形成RF FEM0该RF FEM包括形成LC低通滤波器，该LC低通滤波器具有耦合用于接收发射信号的输入；形成 Tx/Rx开关，该Tx/Rx开关具有耦合到LC低通滤波器的输出的第一端子；形成双工器，该双工器具有耦合到Tx/Rx开关的第二端子的第一端子和用于提供RF信号的第二端子；以及形成IPD带通滤波器，该IPD带通滤波器具有耦合到Tx/Rx开关的第三端子以用于接收接收信号的输入和提供过滤的接收信号的输出。在另一实施例中，本专利技术是一种制作半导体器件的方法，其包含以下步骤提供基板，以及在基板上形成RF FEM0 RF FEM包括形成LC滤波器，该LC滤波器具有耦合用于接收发射信号的输入和提供过滤的发射信号的输出；以及形成IPD滤波器，该IPD滤波器具有耦合用于接收接收信号的输入和提供过滤的接收信号的输出。在另一实施例中，本专利技术是一种制作半导体器件的方法，其包含以下步骤提供基板，在基板上形成LC滤波器，以及在基板上形成IPD滤波器。该LC滤波器具有耦合用于接收发射信号的输入和提供过滤的发射信号的输出。该IPD滤波器具有耦合用于接收接收信号的输入和提供过滤的接收信号的输出。在另一实施例中，本专利技术是一种半导体器件，其包含基板和在基板上形成的LC滤波器。该LC滤波器具有耦合用于接收发射信号的输入和提供过滤的发射信号的输出。IPD 滤波器在基板上形成。该IPD滤波器具有耦合用于接收接收信号的输入和提供过滤的接收信号的输出。附图说明图1说明具有SAW滤波器的常规RF FEM的框图2说明实现图1的具有SAW滤波器的RF FEM的常规LTCC基板； 图3说明具有安装到其表面的不同类型封装的PCB ； 图说明安装到PCB的代表性半导体封装的进一步细节； 图5说明用在无线通信器件中的RF系统； 图6说明图5的RF系统中的RF FEM的框图； 图7说明具有有源表面的半导体基板；图8说明具有在半导体基板的有源表面上形成的IPD的半导体封装； 图9说明具有LC滤波器和I本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种制作半导体器件的方法，包含：提供基板；以及在基板上形成射频前端模块（ＲＦ　ＦＥＭ），该ＲＦ　ＦＥＭ包括：（ａ）　形成电感器电容器（ＬＣ）低通滤波器，该ＬＣ低通滤波器具有耦合用于接收发射信号的输入；（ｂ）　形成发射／接收（Ｔｘ／Ｒｘ）开关，该Ｔｘ／Ｒｘ开关具有耦合到ＬＣ低通滤波器的输出的第一端子；（ｃ）　形成双工器，该双工器具有耦合到Ｔｘ／Ｒｘ开关的第二端子的第一端子和用于提供ＲＦ信号的第二端子；以及（ｄ）　形成集成无源器件（ＩＰＤ）带通滤波器，该ＩＰＤ带通滤波器具有耦合到Ｔｘ／Ｒｘ开关的第三端子以用于接收接收信号的输入和提供过滤的接收信号的输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金炫泰，李镕泽，金光，安秉勋，刘凯，
申请(专利权)人：新科金朋有限公司，
类型：发明
国别省市：SG