JP2019075536A - パワーアンプモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を高めることが可能なパワーアンプモジュールを提供する。【解決手段】基板が、その上面内に、活性領域と素子分離領域とを含む。活性領域の上にコレクタ層、ベース層、及びエミッタ層が積層されている。コレクタ層、ベース層、及びエミッタ層を層間絶縁膜が覆う。パッドが、素子分離領域に熱的に結合する。層間絶縁膜の上にエミッタバンプが配置されている。エミッタバンプは、層間絶縁膜に設けられたビアホールを経由してエミッタ層に電気的に接続され、かつパッドにも電気的に接続されている。平面視において、エミッタ層のうちエミッタ電流が流れる領域であるエミッタ領域に、エミッタバンプが部分的に重なっている。【選択図】図１

Description

本発明は、パワーアンプモジュールに関し、特に、携帯電話等の送信システムに適したパワーアンプモジュールに関する。

パワーアンプモジュールの動作時にはトランジスタが自己発熱し、トランジスタの温度上昇と共にパワーアンプモジュールの性能が低下する。性能の低下を抑制するために、トランジスタの発熱源からパワーアンプモジュールの外に効率的に放熱することが望ましい。このトランジスタを含む半導体チップを、バンプを介してプリント基板に実装する構成では、トランジスタからバンプを経由してプリント基板に至る熱経路を通って放熱が行われる。

下記の特許文献１に、放熱経路を短くすることによって放熱特性を改善した半導体装置が開示されている。この半導体装置はＨＢＴを含み、ＨＢＴのエミッタ領域の上にエミッタ電極が配置されている。エミッタ電極の上に、１層目の層間絶縁膜を介してエミッタ用の配線が配置されている。エミッタ用の配線は、１層目の層間絶縁膜に設けられた開口を通してエミッタ電極に接続されている。エミッタ用の配線の上に、２層目の層間絶縁膜を介してエミッタ主電極端子が配置されている。エミッタ主電極端子は、２層目の層間絶縁膜に設けられた開口を通してエミッタ用の配線に接続されている。エミッタ主電極端子の上にバンプ電極が備えられている。

このＨＢＴにおいては、エミッタ層から、エミッタ電極、エミッタ用の配線、及びエミッタ主電極端子を経由してバンプ電極に至る熱経路が、ＨＢＴで発生した熱を逃がす放熱経路として機能する。エミッタ層、エミッタ電極、エミッタ用の配線、エミッタ主電極端子、及びバンプ電極が、この順番に基板の厚さ方向に積み重ねられているため、熱を基板の横方向に逃がす構成と比べて、放熱経路が短くなるという効果が得られる。

特開２００３−７７９３０号公報

特許文献１に開示されたＨＢＴにおいては、エミッタ、ベース、コレクタと、これらに対応するバンプ電極とを接続する放熱経路の断面積は、エミッタ、ベース、コレクタの面積によって制約を受ける。例えば、エミッタ電極とエミッタ用の配線を接続するために１層目の層間絶縁膜に設けられた開口の部分における放熱経路の断面積は、エミッタ電極より大きくすることができない。このように、放熱経路の断面積を無条件に大きくすることは困難である。このため、ＨＢＴからバンプ電極までの熱経路の熱抵抗を十分低くすることが困難である。

本発明の目的は、エミッタ、ベース、コレクタの面積の制約を受けることなく放熱経路の断面積を大きくすることによって、放熱効率を高めることが可能なパワーアンプモジュールを提供することである。

本発明の一観点によるパワーアンプモジュールは、
上面内に、導電性の活性領域と、前記活性領域に隣接する絶縁性の素子分離領域とを含む基板と、
前記活性領域の上に順番に積層されたコレクタ層、ベース層、及びエミッタ層と、
前記コレクタ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層を覆う層間絶縁膜と、
前記素子分離領域に熱的に結合するパッドと、
前記層間絶縁膜の上に配置され、前記層間絶縁膜に設けられたビアホールを経由して前記エミッタ層に電気的に接続され、かつ前記パッドにも電気的に接続されたエミッタバンプと
を有し、
平面視において、前記エミッタ層のうちエミッタ電流が流れる領域であるエミッタ領域に、前記エミッタバンプが部分的に重なっている。

パッドとエミッタバンプとが電気的に接続されているため、絶縁層を介して接続される構成と比べて、パッドからエミッタバンプまでの熱経路の熱抵抗が低くなる。このため、コレクタ層、ベース層、及びエミッタ層の発熱源で発生した熱を、基板を通ってパッドまで伝導させ、さらにパッドからエミッタバンプまで伝導させる放熱経路が形成される。この放熱経路が、エミッタ領域とエミッタバンプとが重なる領域に形成される放熱経路に加わる。このため、放熱経路の実質的な断面積が大きくなる。その結果、放熱効率を高めることができる。

図１Ａは、第１実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図である。 図２は、第２実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。 図３は、図２の一点鎖線３−３における断面図である。 図４は、第３実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。 図５Ａは、図４の一点鎖線５Ａ−５Ａにおける断面図であり、図５Ｂは、図４の一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。 図６は、図４の一点鎖線６−６における断面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、第３実施例の変形例によるパワーアンプモジュールの断面図である。 図８は、第４実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。 図９Ａは、図８の一点鎖線９Ａ−９Ａにおける断面図であり、図９Ｂは、図８の一点鎖線９Ｂ−９Ｂにおける断面図である。 図１０は、図８の一点鎖線１０−１０における断面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、第４実施例の変形例によるパワーアンプモジュールの断面図である。 図１２は、第５実施例によるパワーアンプモジュールの断面図である。 図１３は、第６実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。 図１４は、図６実施例によるパワーアンプの出力段の等価回路図である。 図１５は、第７実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。 図１６は、第８実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。

［第１実施例］
図１Ａ及び図１Ｂを参照して、第１実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。
図１Ａは、第１実施例によるパワーアンプモジュールに含まれるトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。図１Ａにおいて、１層目エミッタ配線Ｅ１及び１層目コレクタ配線Ｃ１にハッチングを付している。

一方向（図１Ａにおいて縦方向）に長い平面形状（例えば長方形状）を有するエミッタ電極Ｅ０を、幅方向に挟むように馬蹄形（Ｕ字形）の平面形状を有するベース電極Ｂ０が配置されている。例えば、ベース電極Ｂ０は、図１Ａにおいて、エミッタ電極Ｅ０の左右方向の両側、及び縦方向の下側に配置されている。ベース電極Ｂ０の両側に、それぞれコレクタ電極Ｃ０が配置されている。コレクタ電極Ｃ０の各々も、エミッタ電極Ｅ０の長手方向と平行な方向に長い平面形状（例えば長方形状）を有する。コレクタ電極Ｃ０、ベース電極Ｂ０、及びエミッタ電極Ｅ０は、活性領域２１の内側に配置されている。

平面視においてエミッタ電極Ｅ０とほぼ重なるように、１層目エミッタ配線Ｅ１が配置されている。コレクタ電極Ｃ０の各々にほぼ重なるように１層目コレクタ配線Ｃ１が配置されている。１層目コレクタ配線Ｃ１は、コレクタ電極Ｃ０の長手方向の端部よりも外側まで延長されており、延長された部分を相互に接続するコレクタ接続部分Ｃ１ａを含む。

エミッタ電極Ｅ０の幅方向（図１Ａにおいて横方向）に関して、一対のコレクタ電極Ｃ０より外側に、それぞれ放熱用のパッドＴ０が配置され、その上に熱伝導用の熱伝導膜Ｔ１が重ねて配置されている。放熱用のパッドＴ０は、コレクタ電極Ｃ０と同一の層内に配置され、熱伝導膜Ｔ１は、１層目コレクタ配線Ｃ１と同一の層内に配置される。

２層目エミッタ配線Ｅ２が、エミッタ層のうち実質的にエミッタ電流が流れる領域と部分的に重なるように配置されている。エミッタ層のうちエミッタ電流が流れる領域をエミッタ領域３６ということとする。２層目エミッタ配線Ｅ２とほぼ重なるように、エミッタバンプＥＢが配置されている。２層目エミッタ配線Ｅ２は、層間絶縁膜に設けられたビアホール内を経由して、その下の１層目エミッタ配線Ｅ１に電気的に接続されている。

ここで、２つの領域が「部分的に重なる」という構成は、平面視において一方の領域の一部分と他方の領域の一部分とが重なる構成、及び一方の領域の全体が他方の領域の一部分と重なる構成の両方を含む。エミッタ領域３６は、エミッタ電極Ｅ０が配置されている領域にほぼ一致する。図１Ａに示した例では、エミッタ領域３６の全域が２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢの一部分と重なっている。

２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢは、エミッタ電極Ｅ０の両側にそれぞれ配置されたコレクタ電極Ｃ０の上方を通過して放熱用のパッドＴ０及び熱伝導膜Ｔ１の上方まで伸展している。２層目エミッタ配線Ｅ２は、層間絶縁膜に設けられたビアホール内を経由して熱伝導膜Ｔ１に電気的に接続されている。

１層目コレクタ配線Ｃ１のコレクタ接続部分Ｃ１ａは、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢの外側に配置されている。コレクタ接続部分Ｃ１ａに重なるように２層目コレクタ配線Ｃ２が配置されている。２層目コレクタ配線Ｃ２は、層間絶縁膜に設けられたビアホール内を経由して１層目コレクタ配線Ｃ１に電気的に接続されている。２層目コレクタ配線Ｃ２にほぼ重なるように、コレクタバンプＣＢが配置されている。コレクタバンプＣＢは２層目コレクタ配線Ｃ２に電気的に接続されている。

図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図である。この断面図においては、電極及び配線のみならず、基板及び半導体層も示されている。第１実施例によるパワーアンプモジュールには、ヘテロ接合バイポーラトランジスタを（ＨＢＴ）が含まれる。

基板２０の上面に、導電性が付与された活性領域２１と絶縁性の素子分離領域２２とが画定されている。素子分離領域２２は活性領域２１に隣接し、活性領域２１を取り囲んでいる。基板２０は、例えば、半絶縁性の化合物半導体からなる下地基板と、下地基板の上に成長されたｎ型化合物半導体からなるエピタキシャル成長層とを含む。エピタキシャル成長層の一部に絶縁注入を行うことにより素子分離領域２２が形成される。ここで、「絶縁注入」とは、半導体を絶縁性に変化させるために行うイオン注入を意味する。絶縁注入されていない領域が活性領域２１に相当する。

基板２０の活性領域２１の一部の領域の上にコレクタ層３１、ベース層３２、及びエミッタ層３３が順番に積層されたメサ構造３０が形成されている。エミッタ層３３の一部の領域の上に、エミッタコンタクト層３４が配置されている。エミッタコンタクト層３４が配置されていない領域のエミッタ層３３は空乏化されている。エミッタ層３３とベース層３２との接合界面のうち、平面視においてエミッタコンタクト層３４と重なるエミッタ領域３６をエミッタ電流が流れる。エミッタ領域３６は、図１Ａに示すように、平面視においてエミッタ電極Ｅ０及びエミッタコンタクト層３４とほぼ一致する。ＨＢＴの動作時に、エミッタ領域３６、及びその直下のベース層３２及びコレクタ層３１が発熱源３７となる。

メサ構造３０の両側の活性領域２１の上に、それぞれコレクタ電極Ｃ０が配置されている。コレクタ電極Ｃ０は活性領域２１にオーミックに接続されている。エミッタコンタクト層３４の両側に、それぞれベース電極Ｂ０が配置されている。ベース電極Ｂ０は、エミッタ層３３に形成された開口内に配置され、ベース層３２にオーミックに接続されている。エミッタコンタクト層３４の上にエミッタ電極Ｅ０が配置されている。

活性領域２１の両側の素子分離領域２２に、それぞれ放熱用のパッドＴ０が配置されている。放熱用のパッドＴ０は、基板２０の上面の素子分離領域２２に直接接触し、熱的に結合している。コレクタ電極Ｃ０、ベース電極Ｂ０、エミッタ電極Ｅ０、及び放熱用のパッドＴ０は、金属膜、または金属多層膜で構成される。

メサ構造３０、エミッタコンタクト層３４、コレクタ電極Ｃ０、ベース電極Ｂ０、エミッタ電極Ｅ０、及び放熱用のパッドＴ０を、層間絶縁膜４０が覆っている。

エミッタ電極Ｅ０、コレクタ電極Ｃ０、及び放熱用のパッドＴ０の上に、それぞれ１層目エミッタ配線Ｅ１、１層目コレクタ配線Ｃ１、及び熱伝導膜Ｔ１が配置されている。１層目エミッタ配線Ｅ１、１層目コレクタ配線Ｃ１、熱伝導膜Ｔ１は、それぞれ層間絶縁膜４０に形成された開口内を経由してエミッタ電極Ｅ０、コレクタ電極Ｃ０、及び放熱用のパッドＴ０に電気的に接続されている。熱伝導膜Ｔ１がその下のパッドＴ０に、絶縁膜を介さず電気的に接続されることにより、両者の間の良好な熱伝達効率が確保される。

層間絶縁膜４０、１層目エミッタ配線Ｅ１、１層目コレクタ配線Ｃ１、及び熱伝導膜Ｔ１の上に、層間絶縁膜４１が配置されている。層間絶縁膜４１は、例えば絶縁性の樹脂で形成されており、その上面はほぼ平坦化されている。

層間絶縁膜４１の上に２層目エミッタ配線Ｅ２が配置されている。２層目エミッタ配線Ｅ２は、層間絶縁膜４１に形成された第１のビアホール４３内を経由して、１層目エミッタ配線Ｅ１に電気的に接続されている。さらに、２層目エミッタ配線Ｅ２は、層間絶縁膜４１に形成された第２のビアホール４４内を経由して熱伝導膜Ｔ１に電気的に接続されている。２層目のエミッタ配線Ｅ２は、熱伝導膜Ｔ１を介してパッドＴ０に熱的に結合する。

２層目エミッタ配線Ｅ２及び層間絶縁膜４１の上に、保護膜４２が配置されている。保護膜４２に、平面視において２層目エミッタ配線Ｅ２にほぼ重なる開口部が設けられている。この開口部内の２層目エミッタ配線Ｅ２の上に、エミッタバンプＥＢが配置されている。エミッタバンプＥＢは、例えば銅（Ｃｕ）からなるピラー５１と、その上面に配置されたハンダ５２とを含む。このような構造のバンプは、Ｃｕピラーバンプと呼ばれる。

次に、第１実施例によるパワーアンプモジュールが持つ優れた効果について説明する。
発熱源３７で発生した熱は、エミッタ電極Ｅ０、１層目エミッタ配線Ｅ１、第１のビアホール４３内の導体、２層目エミッタ配線Ｅ２で構成される第１の熱経路ＴＰ１を経由してエミッタバンプＥＢに伝達される。エミッタ領域（発熱源３７）に、エミッタバンプＥＢが部分的に重なっているため、第１の熱経路ＴＰ１は、発熱源３７とエミッタバンプＥＢとを厚さ方向に最短で接続する。このため、第１の熱経路ＴＰ１を介する放熱効率を高めることができる。また、平面視においてエミッタ領域の９０％以上の部分が、エミッタバンプＥＢと重なるような構成とすることが好ましい。この構成を採用することにより、第１の熱経路ＴＰ１の平断面の断面積を大きくして、第１の熱経路ＴＰ１を介する放熱効率を高めることができる。「平断面」とは、基板２０の上面に平行な仮想平面で切り取られた断面を意味する。

また、導体からなる放熱用のパッドＴ０、熱伝導膜Ｔ１、及び第２のビアホール４４内の導体の熱伝導率は、層間絶縁膜４１の熱伝導率より高い。このため、発熱源３７で発生した熱は、基板２０、放熱用のパッドＴ０、熱伝導膜Ｔ１、第２のビアホール４４内の導体、及び２層目エミッタ配線Ｅ２で構成される第２の熱経路ＴＰ２を経由してエミッタバンプＥＢまで伝達される。

第１の熱経路ＴＰ１に配置される第１のビアホール４３の平断面の面積は、エミッタ電極Ｅ０の面積によって制約を受ける。これに対し、第２のビアホール４４は素子分離領域２２の上に配置されるため、第２のビアホール４４の平断面の面積は、このような制約を受けない。同様に、パッドＴ０と熱伝導膜Ｔ１とを接続するために層間絶縁膜４０に設けられたビアホールの平断面の面積も、このような制約を受けない。このため、第２の熱経路ＴＰ２の断面を、第１の熱経路ＴＰ１の最小断面より広くすることが可能である。第２のビアホール４４の平断面、及びパッドＴ０と熱伝導膜Ｔ１とを接続するために層間絶縁膜４０に設けられたビアホールの平断面の面積を広くすることにより、第２の熱経路ＴＰ２を介した放熱効率を高めることができる。

さらに、平面視においてエミッタバンプＥＢが放熱用のパッドＴ０と部分的に重なるように配置されているため、第２の熱経路ＴＰ２を短くすることができる。これにより、第２の熱経路ＴＰ２を介した放熱効率をより高めることができる。

第１の熱経路ＴＰ１の平断面は、エミッタバンプＥＢとエミッタ層３３とを接続する電流路の平断面に相当する。放熱効率を高めるために、エミッタバンプＥＢと放熱用のパッドＴ０とを接続する導体部分の平断面の面積の最小値を、エミッタバンプＥＢとエミッタ層３３とを電気的に接続する電流路の平断面の面積の最小値よりも大きくすることが好ましい。第１実施例では、例えばエミッタバンプＥＢとエミッタ層３３とを接続する電流路の平断面の面積の最小値は、２層目エミッタ配線Ｅ２とエミッタ層３３との間に配置された層間絶縁膜４０、４１にそれぞれ設けられたビアホールのいずれかの位置において与えられる。エミッタバンプＥＢとパッドＴ０とを接続する導体部分の平断面の面積の最小値は、パッドＴ０と熱伝導膜Ｔ１とを接続するために層間絶縁膜４０に設けられたビアホールまたは層間絶縁膜４１に設けられた第２のビアホール４４とのいずれかにおいて与えられる。

さらに、第１実施例では、発熱源３７から第１の熱経路ＴＰ１と第２の熱経路ＴＰ２の２種類の熱経路を経由して放熱される。このため、いずれか一方の熱経路のみを利用する構成と比べて放熱効率を高めることができる。

［第２実施例］
次に、図２及び図３を参照して第２実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるパワーアンプモジュールと共通の構成については説明を省略する。

図２は、第２実施例によるパワーアンプモジュールに含まれるトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。図２に示された構成部分には、図１Ａに示した第１実施例によるパワーアンプモジュールの対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号が付されている。

第１実施例では、放熱用のパッドＴ０、熱伝導膜Ｔ１（図１Ａ）が、エミッタ領域を、その長手方向に対して直交する方向に延ばした仮想直線と交差する領域に配置されていた。第２実施例では、放熱用のパッドＴ０、熱伝導膜Ｔ１が、エミッタ領域３６を、その長手方向に延ばした仮想直線と交差する領域に配置されている。

図３は、図２の一点鎖線３−３における断面図である。エミッタ電極Ｅ０の左側の素子分離領域２２の上に、放熱用のパッドＴ０、熱伝導膜Ｔ１が配置されている。層間絶縁膜４１の上に配置された２層目エミッタ配線Ｅ２が、層間絶縁膜４１に設けられた第２のビアホール４４内を経由して熱伝導膜Ｔ１に電気的に接続されている。

エミッタ電極Ｅ０から見て放熱用のパッドＴ０及び熱伝導膜Ｔ１が配置された側とは反対側の素子分離領域２２の上に、層間絶縁膜４０を介して１層目コレクタ配線Ｃ１が配置されている。層間絶縁膜４１の上に２層目コレクタ配線Ｃ２が配置されている。２層目コレクタ配線Ｃ２は、層間絶縁膜４１に設けられた第３のビアホール４５内を経由して１層目コレクタ配線Ｃ１に電気的に接続されている。

２層目コレクタ配線Ｃ２の上に、コレクタバンプＣＢが配置されている。コレクタバンプＣＢは、エミッタバンプＥＢと同一の積層構造を有する。

次に、第２実施例によるパワーアンプモジュールの持つ優れた効果について説明する。第２実施例においても、第１実施例と同様の第１の熱経路ＴＰ１及び第２の熱経路ＴＰ２が形成される。このため、第１実施例と同様に、発熱源３７からの放熱効率を高めることができる。

さらに、第２実施例においては、エミッタ電極Ｅ０の幅方向に関して、メサ構造３０、放熱用のパッドＴ０、及び熱伝導膜Ｔ１が配置される領域の寸法が、第１実施例によるパワーアンプモジュールの対応する領域の寸法より小さい。この構成は、後に図１３を参照して説明する実施例のように、エミッタ電極Ｅ０の幅方向に複数のＨＢＴを配列する場合に有利である。

［第３実施例］
次に、図４から図６までの図面を参照して、第３実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。以下、第２実施例によるパワーアンプモジュール（図２、図３）と共通の構成については説明を省略する。

図４は、第３実施例によるパワーアンプモジュールに含まれるトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。図４に示された構成部分には、図２に示した第２実施例によるパワーアンプモジュールの対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号が付されている。第２実施例では、平面視においてコレクタ電極Ｃ０が活性領域２１の内側に配置されていた。第３実施例では、コレクタ電極Ｃ０が活性領域２１の外側まで伸展している。

エミッタ電極Ｅ０の両側に配置されたコレクタ電極Ｃ０は、エミッタ電極Ｅ０の幅方向に、活性領域２１の外側に向かって広がっている。さらに、コレクタ電極Ｃ０は、エミッタ電極Ｅ０の長手方向の一方の側に向かって、活性領域２１の外側まで延びている。コレクタ電極Ｃ０が延びる方向は、活性領域２１から見て放熱用のパッドＴ０及び熱伝導膜Ｔ１に向かう方向とは反対である。エミッタ電極Ｅ０の両側に配置されたコレクタ電極Ｃ０は、活性領域２１の外側において相互に連続している。１層目コレクタ配線Ｃ１は、コレクタ電極Ｃ０とほぼ重なる平面形状を有する。

図５Ａは、図４の一点鎖線５Ａ−５Ａにおける断面図である。コレクタ電極Ｃ０が、活性領域２１から右側に向かって、活性領域２１の外側まで延び、素子分離領域２２まで達している。コレクタ電極Ｃ０の上に配置された１層目コレクタ配線Ｃ１も、素子分離領域２２まで延びている。コレクタ電極Ｃ０は、活性領域２１及び素子分離領域２２の表面に直接接している。

層間絶縁膜４１の上に配置された２層目コレクタ配線Ｃ２が、層間絶縁膜４１に設けられた第３のビアホール４５内を経由して１層目コレクタ配線Ｃ１に電気的に接続されている。２層目コレクタ配線Ｃ２の上にコレクタバンプＣＢが配置されている。コレクタバンプＣＢは、平面視においてコレクタ電極Ｃ０と部分的に重なっている。

図５Ｂは、図４の一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。図５Ｂの断面図は、第２実施例によるパワーアンプモジュールの図３に示した断面図に対応する。第２実施例では、１層目コレクタ配線Ｃ１と素子分離領域２２との間に層間絶縁膜４０が配置されていた。第３実施例では、１層目コレクタ配線Ｃ１がコレクタ電極Ｃ０に直接接触し、コレクタ電極Ｃ０が素子分離領域２２に直接接触している。図５Ｂに示した断面においても、コレクタバンプＣＢは、平面視においてコレクタ電極Ｃ０と部分的に重なっている。

図６は、図４の一点鎖線６−６における断面図である。メサ構造３０の両側に配置されたコレクタ電極Ｃ０が、エミッタ電極Ｅ０の幅方向（図６において右方向及び左方向）に広がり、素子分離領域２２の上まで達している。コレクタ電極Ｃ０の上に１層目コレクタ配線Ｃ１が配置されている。

次に、第３実施例によるパワーアンプモジュールの持つ優れた効果について説明する。第３実施例においても、第２実施例と同様に、発熱源３７から第１の熱経路ＴＰ１（図５Ｂ、図６）及び第２の熱経路ＴＰ２（図５Ｂ）を経由して、効率的な放熱を行うことができる。

さらに、第３実施例では、基板２０、コレクタ電極Ｃ０、１層目コレクタ配線Ｃ１、第３のビアホール４５内の導体、及び２層目コレクタ配線Ｃ２によって、第３の熱経路ＴＰ３（図５Ａ、図５Ｂ、図６）が形成される。このため、さらに放熱効率を高めることができる。

発熱源３７で発生した熱は、図６に示すように、基板２０を横方向に伝達されて直近のコレクタ電極Ｃ０まで達する。その後、図５Ａに示すように、コレクタ電極Ｃ０及び１層目コレクタ配線Ｃ１を面内方向に伝達されて第３のビアホール４５まで達する。第３の熱経路ＴＰ３のうちエミッタ電極Ｅ０の長手方向に長い部分が、金属からなるコレクタ電極Ｃ０及び１層目コレクタ配線Ｃ１を含むため、効率的な熱伝達を行うことができる。

さらに、第３実施例においては、コレクタ電極Ｃ０が活性領域２１に隣接する素子分離領域２２まで伸展しているため、第３の熱経路ＴＰ３の平断面の面積を大きくすることができる。その結果、放熱効率をより高めることができる。

さらに、第３実施例においては、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢ（図５Ａ、図６）と、基板２０の上面に接しているコレクタ電極Ｃ０（図５Ａ、図６）とが、平面視において部分的に重なっている。両者の重なり部分においいて、コレクタ電極Ｃ０から１層目コレクタ配線Ｃ１及び層間絶縁膜４１を通って２層目エミッタ配線Ｅ２に向かう第４の熱経路ＴＰ４（図５Ａ）が形成される。層間絶縁膜４１の熱伝導率は金属に比べて低いが、２層目エミッタ配線Ｅ２とコレクタ電極Ｃ０との重なり部分の面積が大きい場合には、この第４の熱経路ＴＰ４も、発熱源３７（図６）で発生した熱の放熱経路として十分機能する。このため、放熱効率を高めることができる。

［第３実施例の変形例］
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、第３実施例の変形例によるパワーアンプモジュールについて説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、第３実施例の変形例によるパワーアンプモジュールの断面図であり、それぞれ第３実施例によるパワーアンプモジュールの図５Ａ及び図６の断面図に対応する。本変形例においては、２層目エミッタ配線Ｅ２とコレクタ電極Ｃ０とが平面視において重なる領域４１ａの層間絶縁膜４１の熱伝導率が、他の領域の層間絶縁膜４１の熱伝導率より高くなっている。重なり領域４１ａの層間絶縁膜４１に、熱伝導率の高い粒子を混入させることにより、この部分の熱伝導率を高めることができる。例えば、全域にポリイミド等の樹脂膜を形成した後、領域４１ａの樹脂膜を除去し、除去した領域に、樹脂膜より高い熱伝導率を持つ複数の粒子を含む絶縁材料を埋め込むことにより、このような層間絶縁膜４１を形成することができる。

本変形例では、コレクタ電極Ｃ０から１層目コレクタ配線Ｃ１及び層間絶縁膜４１を経由して２層目エミッタ配線Ｅ２に向かう第４の熱経路ＴＰ４の熱抵抗を下げることができる。その結果、第３の熱経路ＴＰ３を通ってコレクタ電極Ｃ０まで伝達された熱を、第４の熱経路ＴＰ４を通して効率的に放熱することができる。

第３実施例の上記変形例では、層間絶縁膜４１の一部分のみに高い熱伝導率を持つ材料を用いたが、層間絶縁膜４１の全体に高い熱伝導率を持つ材料を用いてもよい。例えば、層間絶縁膜４１の全体を、樹脂より高い熱伝導率を持つ無機材料からなる複数の粒子を含む絶縁材料で形成してもよい。

［第４実施例］
次に、図８から図１０までの図面を参照して、第４実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。以下、第３実施例によるパワーアンプモジュールと共通の構成については説明を省略する。

図８は、第４実施例によるパワーアンプモジュールに含まれるトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。図８に示された構成部分には、図４に示した第３実施例によるパワーアンプモジュールの対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号が付されている。

第３実施例では、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢ（図４）がエミッタ領域３６と部分的に重なっていた。これに対し、第４実施例では、２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢがエミッタ領域３６と部分的に重なっている。２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢはエミッタ領域３６と重なっていない。２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢは、エミッタ電極Ｅ０の両側に配置されたコレクタ電極Ｃ０とも部分的に重なっている。

エミッタ電極Ｅ０に重なって配置された１層目エミッタ配線Ｅ１は、平面視において２層目コレクタ配線Ｃ２の外側（図８において縦方向の下側）まで引き出されている。１層目エミッタ配線Ｅ１は、２層目コレクタ配線Ｃ２の外側において拡幅され、面積が大きくされている。この拡幅された領域に、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢが重なるように配置されている。さらに、この拡幅された領域に重なるように、放熱用のパッドＴ０も配置されている。

図９Ａは、図８の一点鎖線９Ａ−９Ａにおける断面図であり、第３実施例によるパワーアンプモジュールの図５Ａに示した断面図に対応する。第３実施例では、２層目エミッタ配線Ｅ２（図５Ａ）及びエミッタバンプＥＢ（図５Ａ）がコレクタ電極Ｃ０（図５）の上方まで広げられていた。第４実施例では、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢが、コレクタ電極Ｃ０と重なっていない。コレクタ電極Ｃ０及び１層目コレクタ配線Ｃ１の直上に２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢが配置されている。２層目コレクタ配線Ｃ２は、層間絶縁膜４１に設けられた第３のビアホール４５内を経由して１層目コレクタ配線Ｃ１に電気的に接続されている。

図９Ｂは、図８の一点鎖線９Ｂ−９Ｂにおける断面図であり、第３実施例によるパワーアンプモジュールの図５Ｂに示した断面図に対応する。第３実施例では、エミッタ電極Ｅ０（図５Ｂ）の真上に２層目エミッタ配線Ｅ２（図５Ｂ）が配置されていた。第４実施例では、エミッタ電極Ｅ０の上に配置された１層目エミッタ配線Ｅ１が図９Ｂの左側に向かって延び、素子分離領域２２の上に配置された放熱用のパッドＴ０まで達している。

層間絶縁膜４１の上に、平面視において放熱用のパッドＴ０と重なるように２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢが配置されている。２層目エミッタ配線Ｅ２は、層間絶縁膜４１に設けられた第１のビアホール４３内を経由して１層目エミッタ配線Ｅ１に電気的に接続されている。第２実施例によるパワーアンプモジュールの第２の熱経路ＴＰ２（図３）と同様に、発熱源３７からエミッタバンプＥＢに至る第２の熱経路ＴＰ２が形成される。さらに、発熱源３７からエミッタ電極Ｅ０、１層目エミッタ配線Ｅ１、第１のビアホール４３内の導体、及び２層目エミッタ配線Ｅ２を経由してエミッタバンプＥＢに至る第５の熱経路ＴＰ５が形成される。

素子分離領域２２の上に配置されたコレクタ電極Ｃ０と部分的に重なるように配置された２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢが、エミッタ電極Ｅ０の上方の領域まで広げられている。

図１０は、図８の一点鎖線１０−１０における断面図であり、第３実施例によるパワーアンプモジュールの図６に示した断面図に対応する。第３実施例では、エミッタ電極Ｅ０（図６）の真上に２層目エミッタ配線Ｅ２（図６）が配置されていた。第４実施例では、エミッタ電極Ｅ０の真上に、層間絶縁膜４１を介して２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢが配置されている。

２層目コレクタ配線Ｃ２は、メサ構造３０の両側に配置された１層目コレクタ配線Ｃ１に、層間絶縁膜４１に設けられた第３のビアホール４５内を経由して電気的に接続されている。

次に、第４実施例によるパワーアンプモジュールの持つ優れた効果について説明する。
第４実施例では、発熱源３７から基板２０、コレクタ電極Ｃ０、１層目コレクタ配線Ｃ１、第３のビアホール４５内の導体、及び２層目コレクタ配線Ｃ２を通ってコレクタバンプＣＢまで達する第３の熱経路ＴＰ３（図１０）が形成される。第３実施例では、発熱源３７で発生した熱が基板２０を伝達されてコレクタ電極Ｃ０（図６）に達した後、コレクタ電極Ｃ０（図５Ａ）及び１層目コレクタ配線Ｃ１（図５Ａ）を面内方向に伝達されてコレクタバンプＣＢまで達する。第４実施例では、発熱源３７の両側に配置されたコレクタ電極Ｃ０と、その真上に配置されたコレクタバンプＣＢとが、第３のビアホール４５内の導体を介して接続されている。このため、第３実施例の構成に比べて、第３の熱経路ＴＰ３が短くなる。その結果、発熱源３７からコレクタバンプＣＢを介した放熱効率を高めることができる。

さらに、第４実施例においては、第１実施例によるパワーアンプモジュール（図１Ｂ）と同様に放熱用のパッドＴ０（図９Ｂ）を含む第２の熱経路ＴＰ２も、放熱経路として利用される。このため、第１実施例の場合と同様に、放熱効率を高めることができる。

［第４実施例の変形例］
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、第４実施例の変形例について説明する。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、第４実施例の変形例によるパワーアンプモジュールの断面図であり、それぞれ第４実施例によるパワーアンプモジュールの図９Ｂ及び図１０の断面図に対応する。本変形例においては、１層目エミッタ配線Ｅ１と２層目コレクタ配線Ｃ２とが平面視において重なる領域４１ｂの層間絶縁膜４１の熱伝導率が、他の領域の層間絶縁膜４１の熱伝導率より高くなっている。

本変形例では、発熱源３７から、エミッタ電極Ｅ０、１層目エミッタ配線Ｅ１、領域４１ｂの層間絶縁膜４１、及び２層目コレクタ配線Ｃ２を通ってコレクタバンプＣＢに至る第６の熱経路ＴＰ６が形成される。これにより、第４実施例に比べて放熱効率をより高めることができる。

［第５実施例］
次に、図１２を参照して、第５実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。
図１２は、第５実施例によるパワーアンプモジュールの断面図である。第５実施例によるパワーアンプモジュールは、モジュール基板８０、及びモジュール基板８０に実装された半導体チップ６０を含む。半導体チップ６０は、第４実施例または第４実施例の変形例によるパワーアンプモジュールと同一の構成を有する。

モジュール基板８０は、一方の面（第１の面）８０ａに第１のランド８１及び第２のランド８２を有し、他方の面（第２の面）８０ｂに第３のランド８３を有している。第１のランド８１は、第１の面８０ａから第２の面８０ｂまで貫通する複数のビア導体８５を介して第３のランド８３に電気的に接続されている。モジュール基板８０は、さらに、内層に配置された内層導体８６を含む。内層導体８６は、ビア導体８５を介して第１のランド８１及び第３のランド８３に電気的に接続されている。内層導体８６は、例えばグランドプレーンとして機能する。平面視において、内層導体８６と第２のランド８２とは部分的に重なっている。内層導体８６と第２のランド８２との間の絶縁膜８７の熱伝導率は、モジュール基板８０の他の絶縁部分の熱伝導率より高い。

半導体チップ６０のエミッタバンプＥＢ及びコレクタバンプＣＢが、それぞれ第１のランド８１及び第２のランド８２にボンディングされている。第３のランド８３は、マザーボード等のプリント基板の、例えばグランド用のランドにボンディングされる。グランド用ランドは、プリント基板内の面積の大きなグランドプレーンに接続されている。このグランドプレーンがヒートシンクとして機能する。

次に、第５実施例によるパワーアンプモジュールの持つ優れた効果について説明する。
半導体チップ６０の発熱源３７で発生した熱が、第２の熱経路ＴＰ２（図９Ｂ）及び第５の熱経路ＴＰ５（図９Ｂ）を通ってエミッタバンプＥＢまで伝達される。エミッタバンプＥＢに伝達された熱は、さらに第１のランド８１、ビア導体８５、及び第３のランド８３を含む第７の熱経路ＴＰ７を経由してパワーアンプモジュールの外部に放熱される。

さらに、発熱源３７で発生した熱は、第３の熱経路ＴＰ３（図１２）を通ってコレクタバンプＣＢまで伝達される。コレクタバンプＣＢまで伝達された熱は、第２のランド８２、絶縁膜８７、内層導体８６、ビア導体８５、及び第３のランド８３を含む第８の熱経路ＴＰ８を通ってパワーアンプモジュールの外部に放熱される。

第２のランド８２と内層導体８６とが部分的に重なっているため、第８の熱経路ＴＰ８の熱抵抗を小さくすることができる。さらに、第２のランド８２と内層導体８６との間に配置された絶縁膜８７の熱伝導率を、モジュール基板８０の他の絶縁部分の熱伝導率より高くすることにより、第８の熱経路ＴＰ８の熱抵抗をより低下させることができる。これにより、半導体チップ６０の発熱源３７からパワーアンプモジュールの外部への放熱効率を高めることができる。第５実施例では、絶縁膜８７の全域の熱伝導率を他の絶縁部分の熱伝導率より高くしたが、絶縁膜８７のうち内層導体８６と第２のランド８２とが重なっている領域の少なくとも一部分の熱伝導率を、他の絶縁部分の熱伝導率より高くしてもよい。

第５実施例では、半導体チップ６０として第４実施例によるパワーアンプモジュールと同一の構成のものを用いたが、第１実施例から第３実施例までのいずれかの実施例、または変形例によるパワーアンプモジュールと同一の構成のものを用いてもよい。

［第６実施例］
次に、図１３及び図１４を参照して、第６実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。第６実施例によるパワーアンプモジュールは、第２実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタ（図２、図３）と同一の構造を持つトランジスタＱを含む。以下、トランジスタＱの詳細な構成については説明を省略する。

図１３は、第６実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。図１３において、トランジスタＱの各構成部分に、第２実施例によるパワーアンプモジュール（図２、図３）の対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号を付している。複数のＨＢＴユニット７０が並んで配置されている。ＨＢＴユニット７０の各々は、トランジスタＱ（図２）、バラスト抵抗Ｒ、及びＤＣカットキャパシタＣを含む。複数のＨＢＴユニット７０の配列する方向は、トランジスタＱのエミッタ電極Ｅ０の長手方向と直交する。

２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢは、複数のＨＢＴユニット７０の配列する方向に広がって、複数のトランジスタＱで共用される。このように、エミッタバンプＥＢは、複数のＨＢＴユニット７０のエミッタ電極Ｅ０と重なっている。エミッタバンプＥＢは、ＨＢＴユニット７０ごとに配置された複数の放熱用のパッドＴ０及び熱伝導膜Ｔ１とも重なっている。

１層目コレクタ配線Ｃ１は、櫛歯型の平面形状を有する。１層目コレクタ配線Ｃ１の櫛歯部分がエミッタ電極Ｅ０の両側に配置されている。２層目エミッタ配線Ｅ２の外側に配置されたコレクタ接続部分Ｃ１ａが、複数のＨＢＴユニット７０の配列する方向に延びて、複数のＨＢＴユニット７０の複数の櫛歯部分を相互に接続している。２層目コレクタ配線Ｃ２は、コレクタ接続部分Ｃ１ａと重なるように配置されている。

複数のトランジスタＱの各々に対応して、バラスト抵抗Ｒ及びＤＣカットキャパシタＣが配置されている。ベース電極Ｂ０に１層目ベース配線Ｂ１が接続されている。１層目ベース配線Ｂ１は、エミッタバンプＥＢが配置されていない領域まで引き出されており、バラスト抵抗Ｒを介して２層目バイアス配線Ｌ２に接続されている。さらに、１層目ベース配線Ｂ１は、ＤＣカットキャパシタＣの下部電極として機能する。１層目ベース配線Ｂ１と部分的に重なるように配置された２層目ベース配線Ｂ２が、ＤＣカットキャパシタＣの上部電極として機能する。例えば、２層目ベース配線Ｂ２の全域が、平面視において１層目ベース配線Ｂ１の内部に配置される。

図１４は、第６実施例によるパワーアンプの出力段の等価回路図である。複数のＨＢＴユニット７０が並列に接続されている。ＨＢＴユニット７０は、トランジスタＱ、バラスト抵抗Ｒ、及びＤＣカットキャパシタＣを含む。複数のＨＢＴユニット７０のトランジスタＱが並列に接続されている。トランジスタＱのコレクタにインダクタを介して電源電圧Ｖｃｃが印加される。トランジスタＱのコレクタが、高周波信号の出力端子ＲＦｏに接続されている。トランジスタＱのエミッタは接地される。

高周波信号がＤＣカットキャパシタＣを介してトランジスタＱのベースに入力される。バイアス電流が、バラスト抵抗Ｒを介してベースに与えられる。図１３及び図１４では、４つのＨＢＴユニット７０が並列に接続された例を示したが、並列に接続されるＨＢＴユニット７０の個数は４個に限定されない。一般的には、１０個以上４０個以下程度のＨＢＴユニット７０が並列に接続される。

次に、第６実施例によるパワーアンプの持つ優れた効果について説明する。
第６実施例によるパワーアンプには第２実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタと同一の構成を持つトランジスタＱが用いられている。このため、トランジスタＱの発熱源からの効率的な放熱を行うことができる。

さらに、第６実施例では、放熱用のパッドＴ０及び熱伝導膜Ｔ１が、エミッタ電極Ｅ０を長手方向に延長した延長線上に配置されている。このため、エミッタ電極Ｅ０の両側に放熱用のパッドＴ０及び熱伝導膜Ｔ１を配置する構成（図１Ａ）を採用する場合と比べて、エミッタ電極Ｅ０の幅方向に並んだ複数のＨＢＴユニット７０の合計の寸法を短くすることができる。

［第７実施例］
次に、図１５を参照して、第７実施例によるパワーアンプについて説明する。第７実施例によるパワーアンプは、第３実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタ（図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６）と同一の構造を持つトランジスタＱを含む。以下、トランジスタＱの詳細な構成については説明を省略する。

図１５は、第７実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。図１５において、トランジスタＱの各構成部分に、第３実施例によるパワーアンプモジュール（図４）の対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号を付している。第６実施例（図１３）と同様に、複数のＨＢＴユニット７０が並んで配置されている。ＨＢＴユニット７０の各々は、トランジスタＱ、バラスト抵抗Ｒ、及びＤＣカットキャパシタＣを含む。トランジスタＱ、バラスト抵抗Ｒ、及びＤＣカットキャパシタＣの接続構成は、第６実施例の場合と同様である。

コレクタ電極Ｃ０は櫛歯型の平面形状を有する。コレクタ電極Ｃ０の櫛歯部分がエミッタ電極Ｅ０の両側に配置されている。相互に隣り合う２つのＨＢＴユニット７０の隣り合う櫛歯部分は、連続して一体化されている。１層目コレクタ配線Ｃ１は、コレクタ電極Ｃ０とほぼ重なり、１層目コレクタ配線Ｃ１も櫛歯型の平面形状を有する。

第７実施例においても、第６実施例と同様に、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢが複数のＨＢＴユニット７０で共用されている。

次に、第７実施例によるパワーアンプモジュールの持つ優れた効果について説明する。
第７実施例によるパワーアンプモジュールには第３実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタと同一構造のトランジスタＱが用いられているため、トランジスタＱの発熱源からの効率的な放熱を行うことができる。

［第７実施例の変形例］
次に、第７実施例の変形例について説明する。
第７実施例では、ＨＢＴユニット７０を構成するトランジスタＱとして第３実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタと同一構造のものを用いた。その他の構成として、第３実施例の変形例によるパワーアンプモジュールのトランジスタ（図７Ａ、図７Ｂ）と同一の構造のものを用いてもよい。

［第８実施例］
次に、図１６を参照して、第８実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。第８実施例によるパワーアンプモジュールは、第４実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタ（図８、図９Ａ、図９Ｂ、図１０）と同一の構造を持つトランジスタＱを含む。以下、トランジスタＱの詳細な構成については説明を省略する。

図１６は、第８実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。図１６において、トランジスタＱの各構成部分に、第４実施例によるパワーアンプモジュール（図８）の対応する構成部分に付された参照符号と同一の参照符号を付している。第６実施例（図１３）と同様に、複数のＨＢＴユニット７０が並んで配置されている。ＨＢＴユニット７０の各々は、トランジスタＱ、バラスト抵抗Ｒ、及びＤＣカットキャパシタＣを含む。トランジスタＱ、バラスト抵抗Ｒ、及びＤＣカットキャパシタＣの接続構成は、第６実施例の場合と同様である。

コレクタ電極Ｃ０は櫛歯型の平面形状を有する。コレクタ電極Ｃ０の櫛歯部分がエミッタ電極Ｅ０の両側に配置されている。相互に隣り合う２つのＨＢＴユニット７０の隣り合う櫛歯部分は、連続して一体化されている。１層目コレクタ配線Ｃ１は、コレクタ電極Ｃ０とほぼ重なり、１層目コレクタ配線Ｃ１も櫛歯型の平面形状を有する。

２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢが複数のＨＢＴユニット７０で共用されている。２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢが、複数のＨＢＴユニット７０の配列する方向に延び、複数のＨＢＴユニット７０で共用されている。

次に、第８実施例によるパワーアンプモジュールの持つ優れた効果について説明する。
第８実施例によるパワーアンプモジュールには第４実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタと同一構造のトランジスタＱが用いられているため、トランジスタＱの発熱源からの効率的な放熱を行うことができる。

［第８実施例の変形例］
次に、第８実施例の変形例について説明する。
第８実施例では、ＨＢＴユニット７０を構成するトランジスタＱとして第４実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタと同一構造のものを用いた。その他の構成として、第４実施例の変形例によるパワーアンプモジュールのトランジスタ（図１１Ａ、図１１Ｂ）と同一の構造のものを用いてもよい。

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

２０ 基板
２１ 活性領域
２２ 素子分離領域
３０ メサ構造
３１ コレクタ層
３２ ベース層
３３ エミッタ層
３４ エミッタコンタクト層
３６ エミッタ領域
３７ 発熱源
４０、４１ 層間絶縁膜
４１ａ ２層目エミッタ配線とコレクタ電極とが平面視において重なる領域
４１ｂ １層目エミッタ配線と２層目コレクタ配線とが平面視において重なる領域
４２ 保護膜
４３ 第１のビアホール
４４ 第２のビアホール
４５ 第３のビアホール
５１ ピラー
５２ ハンダ
６０ 半導体チップ
７０ ＨＢＴユニット
８０ モジュール基板
８０ａ 第１の面
８０ｂ 第２の面
８１ 第１のランド
８２ 第２のランド
８３ 第３のランド
８５ ビア導体
８６ 内層導体
８７ 絶縁膜
Ｂ０ ベース電極
Ｂ１ １層目ベース配線
Ｂ２ ２層目ベース配線
Ｃ ＤＣカットキャパシタ
Ｃ０ コレクタ電極
Ｃ１ １層目コレクタ配線
Ｃ１ａ コレクタ接続部分
Ｃ２ ２層目コレクタ配線
ＣＢ コレクタバンプ
Ｅ０ エミッタ電極
Ｅ１ １層目エミッタ配線
Ｅ２ ２層目エミッタ配線
ＥＢ エミッタバンプ
Ｌ２ ２層目バイアス配線
Ｑ トランジスタ
Ｒ バラスト抵抗
Ｔ０ 放熱用のパッド
Ｔ１ 熱伝導膜
ＴＰ１ 第１の熱経路
ＴＰ２ 第２の熱経路
ＴＰ３ 第３の熱経路
ＴＰ４ 第４の熱経路
ＴＰ５ 第５の熱経路
ＴＰ６ 第６の熱経路
ＴＰ７ 第７の熱経路
ＴＰ８ 第８の熱経路

図１Ａは、第１実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図である。 図２は、第２実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。 図３は、図２の一点鎖線３−３における断面図である。 図４は、第３実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。 図５Ａは、図４の一点鎖線５Ａ−５Ａにおける断面図であり、図５Ｂは、図４の一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。 図６は、図４の一点鎖線６−６における断面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、第３実施例の変形例によるパワーアンプモジュールの断面図である。 図８は、第４実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタのエミッタ層、ベース層、及びコレクタ層にそれぞれ接続される金属からなるエミッタ電極、ベース電極、及びコレクタ電極と、これらの電極より上層の金属からなる配線の平面図である。 図９Ａは、図８の一点鎖線９Ａ−９Ａにおける断面図であり、図９Ｂは、図８の一点鎖線９Ｂ−９Ｂにおける断面図である。 図１０は、図８の一点鎖線１０−１０における断面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、第４実施例の変形例によるパワーアンプモジュールの断面図である。 図１２は、第５実施例によるパワーアンプモジュールの断面図である。 図１３は、第６実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。 図１４は、第６実施例によるパワーアンプの出力段の等価回路図である。 図１５は、第７実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。 図１６は、第８実施例によるパワーアンプモジュールの出力段アンプの主要部分の平面図である。

図９Ａは、図８の一点鎖線９Ａ−９Ａにおける断面図であり、第３実施例によるパワーアンプモジュールの図５Ａに示した断面図に対応する。第３実施例では、２層目エミッタ配線Ｅ２（図５Ａ）及びエミッタバンプＥＢ（図５Ａ）がコレクタ電極Ｃ０（図５Ａ）の上方まで広げられていた。第４実施例では、２層目エミッタ配線Ｅ２及びエミッタバンプＥＢが、コレクタ電極Ｃ０と重なっていない。コレクタ電極Ｃ０及び１層目コレクタ配線Ｃ１の直上に２層目コレクタ配線Ｃ２及びコレクタバンプＣＢが配置されている。２層目コレクタ配線Ｃ２は、層間絶縁膜４１に設けられた第３のビアホール４５内を経由して１層目コレクタ配線Ｃ１に電気的に接続されている。

［第７実施例］
次に、図１５を参照して、第７実施例によるパワーアンプモジュールについて説明する。第７実施例によるパワーアンプモジュールは、第３実施例によるパワーアンプモジュールのトランジスタ（図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６）と同一の構造を持つトランジスタＱを含む。以下、トランジスタＱの詳細な構成については説明を省略する。

Claims (15)

1. 上面内に、導電性の活性領域と、前記活性領域に隣接する絶縁性の素子分離領域とを含む基板と、
   前記活性領域の上に順番に積層されたコレクタ層、ベース層、及びエミッタ層と、
   前記コレクタ層、前記ベース層、及び前記エミッタ層を覆う層間絶縁膜と、
   前記素子分離領域に熱的に結合するパッドと、
   前記層間絶縁膜の上に配置され、前記層間絶縁膜に設けられたビアホールを経由して前記エミッタ層に電気的に接続され、かつ前記パッドにも電気的に接続されたエミッタバンプと
   を有し、
   平面視において、前記エミッタ層のうちエミッタ電流が流れる領域であるエミッタ領域に、前記エミッタバンプが部分的に重なっているパワーアンプモジュール。
2. 前記エミッタ領域が一方向に長い平面形状を有し、前記パッドが、前記エミッタ領域を長手方向に延長した延長線上に配置されている請求項１に記載のパワーアンプモジュール。
3. 前記エミッタバンプは、平面視において前記パッドと部分的に重なっており、前記層間絶縁膜に設けられた他のビアホールを経由して前記パッドに電気的に接続されている請求項１または２に記載のパワーアンプモジュール。
4. 平面視において、前記エミッタ領域の９０％以上の部分が前記エミッタバンプと重なっている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパワーアンプモジュール。
5. さらに、前記活性領域に電気的に接続され、前記層間絶縁膜で覆われたコレクタ電極を有し、
   平面視において、前記エミッタバンプと前記コレクタ電極とが部分的に重なっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパワーアンプモジュール。
6. 前記コレクタ電極が、前記活性領域に隣接する前記素子分離領域まで伸展している請求項５に記載のパワーアンプモジュール。
7. 前記エミッタバンプと前記コレクタ電極とが重なっている領域の前記層間絶縁膜の少なくとも一部分の熱伝導率が、他の領域の前記層間絶縁膜の熱伝導率より高い請求項５または６に記載のパワーアンプモジュール。
8. 前記エミッタバンプと前記エミッタ層とを接続する電流路の平断面の面積の最小値よりも、前記エミッタバンプと前記パッドとを接続する導体部分の平断面の面積の最小値の方が大きい請求項１乃至７のいずれか１項に記載のパワーアンプモジュール。
9. さらに、
   前記層間絶縁膜の上に配置され、前記コレクタ層に電気的に接続されたコレクタバンプと、
   前記基板を含むチップが実装されたモジュール基板と
   を有し、
   前記モジュール基板は、
   第１の面に配置され、前記エミッタバンプに電気的に接続された第１のランドと、
   前記第１の面に配置され、前記コレクタバンプに電気的に接続された第２のランドと、
   前記第１の面とは反対側の第２の面に配置された第３のランドと、
   前記第１の面から前記第２の面まで達し、前記第１のランドと前記第３のランドとを電気的に接続するビア導体と、
   内層に配置されて前記ビア導体に電気的に接続され、前記第２のランドと部分的に重なっている内層導体と
   を有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のパワーアンプモジュール。
10. 前記内層導体と前記第２のランドとが重なっている領域の前記内層導体と前記第２のランドとの間の絶縁膜の少なくとも一部分の熱伝導率が、前記モジュール基板の他の領域の絶縁部分の熱伝導率より高い請求項９に記載のパワーアンプモジュール。
11. 上面内に、導電性の活性領域と、前記活性領域に隣接する絶縁性の素子分離領域とを含む基板と、
    前記活性領域の上に順番に積層されたコレクタ層、ベース層、及びエミッタ層と、
    平面視において、前記活性領域と部分的に重なり、前記活性領域に電気的に接続されたコレクタ電極と、
    前記コレクタ層、前記ベース層、前記エミッタ層、及び前記コレクタ電極を覆う層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜の上に配置され、前記層間絶縁膜に設けられたビアホールを経由して前記コレクタ電極に電気的に接続されており、平面視において、前記エミッタ層のうちエミッタ電流が流れる領域であるエミッタ領域と部分的に重なっているコレクタバンプと
    を有するパワーアンプモジュール。
12. 前記エミッタ領域と前記コレクタバンプとが重なっている領域の前記層間絶縁膜の少なくとも一部分の熱伝導率が、他の領域の前記層間絶縁膜の熱伝導率より高い請求項１１に記載のパワーアンプモジュール。
13. さらに、
    前記素子分離領域に熱的に結合するパッドと、
    前記層間絶縁膜の上に配置され、前記エミッタ層に電気的に接続されており、平面視において前記パッドと部分的に重なるエミッタバンプと
    を有し、
    前記エミッタバンプは、前記層間絶縁膜に設けられた他のビアホールを経由して前記パッドに電気的に接続されている請求項１１または１２に記載のパワーアンプモジュール。
14. さらに、前記基板を含むチップが実装されたモジュール基板を有し、
    前記モジュール基板は、
    第１の面に配置され、前記エミッタバンプに電気的に接続された第１のランドと、
    前記第１の面に配置され、前記コレクタバンプに電気的に接続された第２のランドと、
    前記第１の面とは反対側の第２の面に配置された第３のランドと、
    前記第１の面から前記第２の面まで達し、前記第１のランドと前記第３のランドとを電気的に接続するビア導体と、
    内層に配置されて前記ビア導体に電気的に接続され、前記第２のランドと部分的に重なっている内層導体と
    を有する請求項１３に記載のパワーアンプモジュール。
15. 前記内層導体と前記第２のランドとが重なっている領域の前記内層導体と前記第２のランドとの間の絶縁膜の少なくとも一部分の熱伝導率が、前記モジュール基板の他の領域の絶縁部分の熱伝導率より高い請求項１４に記載のパワーアンプモジュール。

Images