【专利解密】仕芯半导体通过堆叠管芯，改良射频电路新方法

【爱集微点评】仕芯半导体的射频专利，通过将硅基管芯和III–V半导体管芯集成在一起以形成具有明确接地定义的小型封装，使其能够处理毫米波频率上的高功率射频信号。

集微网消息，近日国家级专精特新企业名单公布，仕芯半导体深耕射频领域五年，入选了第四批国家级专精特新“小巨人”企业。

射频(RF)或微波/毫米波频率电路通常包括介电材料，其在高射频频率下将产生过多的介电热功率损耗。但是，对于硅基工艺，集成有穿透衬底通孔的背面接地(GND)平面是非常困难和昂贵的。由于器件的击穿电压相较于硅基工艺更高，采用III-V族半导体的射频电路能够输出高功率信号。然而，III-V族半导体工艺很难集成数字逻辑电路和基本模拟电路。所以，基于III-V族半导体的电路的集成水平有限。

为此，仕芯半导体于2022年3月29日申请了一项名为“堆叠管芯射频电路及其封装方法”的发明专利（申请号: 202210320285.1），申请人为成都仕芯半导体有限公司。

图1 两个堆叠管芯的第一布局俯视图

图1为两个堆叠管芯的第一布局俯视图，堆叠结构100包括通过一个或多个凸块柱耦合在一起的第一管芯110和第二管芯120。其中，多个凸块柱用于第一管芯和第二管芯之间的机械连接和电连接。凸块柱包括用于射频信号传输的射频凸块柱130、以及用于GND连接的接地凸块柱132和134。

第一管芯110包括保护环115，可以电连接至一个或多个第一管芯接地凸块焊盘（如116和118）。第二管芯120包括背面接地层122、以及一个或多个穿透衬底接地通孔（如127和129），以为第二管芯120提供明确定义的接地参考。当第一管芯110和第二管芯120堆叠在一起时，第一管芯接地凸块焊盘通过对应的接地凸块柱（132和134）和第二管芯接地凸块焊盘（126和128）电连接至对应的穿透衬底接地通孔（127和129），从而将保护环115接地以及为第一管芯提供明确定义的接地参考。

其中，保护环115由贯穿薄膜层211（如氧化物或SiN）、低介电常数（低k）介电层212和半导体层213的堆叠的后道工序（BEOL）金属结构构成，为横向环绕包围第一管芯110的开口环或闭合环。

两个堆叠管芯的第一布局提供了小型化的射频应用，尤其是当需要或者优选小尺寸时。这类堆叠结构为两个管芯和跨管芯连接结构提供了明确定义的接地参考以使堆叠管芯之间的射频信号传输损耗减少或最小化。这些优点都有利于射频信号处理，特别是毫米波频率上的射频信号。

简而言之，仕芯半导体的射频专利，通过将硅基管芯和III–V半导体管芯集成在一起以形成具有明确接地定义的小型封装，使其能够处理毫米波频率上的高功率射频信号。

从成立至今，仕芯半导体可谓硕果累累，已荣获高新技术企业认定、入围成都市准独角兽企业名单、被认定为“成都市企业技术中心”、入围第十六届“中国芯”芯火新锐产品奖等等，而此次国家级的荣誉则是对仕芯半导体的更大认可，也是仕芯半导体“用户至上、技术创新、严谨高效、持续改进”质量方针的成果体现。

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（校对/赵月）