JP2021052159A - Semiconductor device and amplifier module - Google Patents

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JP2021052159A JP2020024468A JP2020024468A JP2021052159A JP 2021052159 A JP2021052159 A JP 2021052159A JP 2020024468 A JP2020024468 A JP 2020024468A JP 2020024468 A JP2020024468 A JP 2020024468A JP 2021052159 A JP2021052159 A JP 2021052159A
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佐々木 健次
Kenji Sasaki
健次 佐々木
将夫 近藤
Masao Kondo
将夫 近藤
茂樹 小屋
Shigeki Koya
茂樹 小屋
新之助 高橋
Shinnosuke Takahashi
新之助 高橋
梅本 康成
Yasunari Umemoto
康成 梅本
大部 功
Isao Obe
功 大部
孝幸 筒井
Takayuki Tsutsui
孝幸 筒井
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

To provide a semiconductor device that can suppress the increase in parasitic inductance of a collector wire connected to a plurality of transistor cells.SOLUTION: A semiconductor device includes a collector region, a base region, and an emitter region, each provided to a substrate, and two cell lines including a plurality of transistor cells that are arranged in parallel to each other. A plurality of collector extraction wires are connected to the collector region of the plurality of transistor cells and are extracted in a direction intersecting with the direction where the plurality of transistor cells are arranged. A collector bundling wire connects the plurality of collector extraction wires to each other. A collector intermediate bundling wire disposed between the two cell lines in a plan view connects the plurality of collector extraction wires respectively extracted from the plurality of transistor cells belonging to one of the two cell lines.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体装置及び増幅器モジュールに関する。 The present invention relates to semiconductor devices and amplifier modules.

高周波電力増幅回路に、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)が用いられる。高出力を得るために、最終段増幅回路に相互に並列接続した複数のトランジスタセルが用いられる(例えば、下記の特許文献1)。特許文献1に開示された増幅回路の複数のトランジスタセルの各々は、平面視において一方向に長いエミッタ領域を有する。複数のトランジスタセルが、エミッタ領域の幅方向に並んでセル列を構成している。増幅回路は、相互に平行に配置された4本のセル列を含む。 Heterojunction bipolar transistors (HBTs) are used in high frequency power amplifier circuits. In order to obtain high output, a plurality of transistor cells connected in parallel to the final stage amplifier circuit are used (for example, Patent Document 1 below). Each of the plurality of transistor cells of the amplifier circuit disclosed in Patent Document 1 has an emitter region that is long in one direction in a plan view. A plurality of transistor cells are arranged in the width direction of the emitter region to form a cell row. The amplifier circuit includes four cell rows arranged parallel to each other.

4本のセル列のうち隣り合う2本のセル列の間にコレクタ配線が配置され、コレクタ配線が、両側のセル列の複数のトランジスタセルのコレクタに接続されている。4本のセル列の一方の端部の近傍にコレクタをモジュール基板等に接続するためのパッドが配置されている。 A collector wiring is arranged between two adjacent cell rows among the four cell rows, and the collector wiring is connected to the collectors of a plurality of transistor cells in the cell rows on both sides. A pad for connecting the collector to the module board or the like is arranged near one end of the four cell rows.

特開2018−142688号公報JP-A-2018-142688

増幅回路の性能向上のために、コレクタ配線の寄生インダクタンスの増加を抑制することが好ましい。複数のトランジスタセルを4列に配置し、4本のセル列の一方の端部の近傍にコレクタ用のパッドを配置すると、パッドから遠い側の端部に配置されたトランジスタセルまでのコレクタ配線の寄生インダクタンスが増加してしまう。 In order to improve the performance of the amplifier circuit, it is preferable to suppress the increase in the parasitic inductance of the collector wiring. When a plurality of transistor cells are arranged in four rows and a collector pad is arranged near one end of the four cell rows, the collector wiring to the transistor cell arranged at the end far from the pad is arranged. The parasitic inductance increases.

本発明の目的は、複数のトランジスタセルに接続されるコレクタ配線の寄生インダクタンスの増加を抑制することが可能な半導体装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、この半導体装置を含む増幅器モジュールを提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing an increase in parasitic inductance of collector wiring connected to a plurality of transistor cells. Yet another object of the present invention is to provide an amplifier module including this semiconductor device.

本発明の一観点によると、
基板と、
各々が前記基板に設けられたコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域を含み、相互に平行に配列した複数のトランジスタセルからなる2本のセル列と、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と交差する方向に引き出された複数のコレクタ引出配線と、
前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタまとめ配線と、
平面視において前記2本のセル列の間に配置され、前記2本のセル列のうち一方のセル列に属する前記複数のトランジスタセルからそれぞれ引き出された前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタ中間まとめ配線と
を有する半導体装置が提供される。
According to one aspect of the invention
With the board
Two cell rows, each containing a collector region, a base region, and an emitter region provided on the substrate, each consisting of a plurality of transistor cells arranged in parallel with each other.
A plurality of collector lead wirings connected to the collector regions of the plurality of transistor cells and drawn out in a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of transistor cells.
The collector collective wiring that connects the plurality of collector lead wiring to each other, and
The plurality of collector lead wires arranged between the two cell rows in a plan view and drawn from the plurality of transistor cells belonging to one of the two cell rows are connected to each other. A semiconductor device having a collector intermediate bundle wiring is provided.

本発明の他の観点によると、
半導体装置と、前記半導体装置を実装するモジュール基板とを備えており、
前記半導体装置は、
基板と、
各々が前記基板に設けられたコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域を含み、相互に平行に配列した複数のトランジスタセルからなる2本のセル列と、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と交差する方向に引き出された複数のコレクタ引出配線と、
前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタまとめ配線と、
平面視において前記2本のセル列の間に配置され、前記2本のセル列のうち一方のセル列に属する複数のトランジスタセルから引き出された前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタ中間まとめ配線と、
前記2本のセル列の各々に対して少なくとも1本設けられたエミッタバンプと
を有し、
前記モジュール基板は、
前記半導体装置の前記エミッタバンプに接続されるグランド導体と、
前記グランド導体から厚さ方向に延びて、前記グランド導体が設けられている面とは反対側の面まで達するビア導体と
を有する増幅器モジュールが提供される。
According to another aspect of the invention
It includes a semiconductor device and a module substrate on which the semiconductor device is mounted.
The semiconductor device is
With the board
Two cell rows, each containing a collector region, a base region, and an emitter region provided on the substrate, each consisting of a plurality of transistor cells arranged in parallel with each other.
A plurality of collector lead wirings connected to the collector regions of the plurality of transistor cells and drawn out in a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of transistor cells.
The collector collective wiring that connects the plurality of collector lead wiring to each other, and
A collector intermediate that is arranged between the two cell rows in a plan view and connects the plurality of collector lead wires drawn from a plurality of transistor cells belonging to one of the two cell rows to each other. Summary wiring and
It has at least one emitter bump for each of the two cell rows.
The module board is
A ground conductor connected to the emitter bump of the semiconductor device,
Provided is an amplifier module having a via conductor extending from the ground conductor in the thickness direction and reaching a surface opposite to the surface on which the ground conductor is provided.

本発明のさらに他の観点によると、
基板と、
各々が前記基板に設けられたコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域を含み、相互に平行に配列した複数のトランジスタセルからなる2本のセル列と、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交する方向に、前記2本のセル列のうち一方のセル列より外側まで引き出された複数のコレクタ引出配線と、
前記複数のトランジスタセルのベース領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交し、前記複数のコレクタ引出配線が引き出された方向とは反対の方向に、前記2本のセル列のうち他方のセル列の外側まで引き出された複数のベース引出配線と、
前記複数のベース引出配線及び前記複数のコレクタ引出配線よりも上の配線層に配置され、前記エミッタ領域に接続されたエミッタ配線と
を有し、
前記複数のトランジスタセルの配列方向に隣り合うベース引出配線とコレクタ引出配線のうち、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交する方向に関して同じ位置に配置されている部分が、平面視において前記エミッタ配線に包含されている半導体装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention.
With the board
Two cell rows, each containing a collector region, a base region, and an emitter region provided on the substrate, each consisting of a plurality of transistor cells arranged in parallel with each other.
A plurality of collector lead wirings that are connected to the collector regions of the plurality of transistor cells and are drawn out to the outside of one of the two cell rows in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells. When,
The two cell rows are connected to the base regions of the plurality of transistor cells, respectively, orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells, and in the direction opposite to the direction in which the plurality of collector extraction wires are drawn out. Multiple base lead-out wires pulled out to the outside of the other cell row,
It has a plurality of base lead-out wirings and an emitter wiring arranged in a wiring layer above the plurality of collector-leading wirings and connected to the emitter region.
Of the base lead-out wiring and collector lead-out wiring adjacent to each other in the arrangement direction of the plurality of transistor cells, the portion arranged at the same position in the direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells is the emitter wiring in a plan view. The semiconductor device included in the above is provided.

コレクタ中間まとめ配線を配置することにより、コレクタ配線の寄生インダクタンスを低減させることができる。また、コレクタ引出配線とベース引出配線とが並走している部分の上にエミッタ配線を配置することにより、寄生インダクタンスを低減させることができる。 By arranging the collector intermediate group wiring, the parasitic inductance of the collector wiring can be reduced. Further, by arranging the emitter wiring on the portion where the collector lead wiring and the base lead wiring run in parallel, the parasitic inductance can be reduced.

図1は、第1実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the first embodiment. 図2Aは、1つのトランジスタセルを拡大した平面図であり、図2Bは、図2Aの一点鎖線2B−2Bにおける断面図である。FIG. 2A is an enlarged plan view of one transistor cell, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 2B-2B of FIG. 2A. 図3は、第1実施例による半導体装置の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the first embodiment. 図4Aは、第1実施例による半導体装置のトランジスタセル、コレクタ引出配線、コレクタまとめ配線、コレクタ中間まとめ配線、コレクタバンプ及び入力容量素子の平面的な位置関係を示す図であり、図4B、図4C、図4Dは、比較例による半導体装置のトランジスタセル、コレクタ引出配線、コレクタまとめ配線、コレクタバンプ、及び入力容量素子の平面的な位置関係を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing a planar positional relationship between a transistor cell, a collector lead wiring, a collector collective wiring, a collector intermediate collective wiring, a collector bump, and an input capacitance element of the semiconductor device according to the first embodiment, and is a diagram of FIG. 4B. 4C and 4D are diagrams showing a planar positional relationship between a transistor cell, a collector lead wiring, a collector collective wiring, a collector bump, and an input capacitance element of a semiconductor device according to a comparative example. 図5は、図4Aから図4Dまでの半導体装置の評価地点A1からA6における寄生インダクタンスの計算結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the calculation results of the parasitic inductance at the evaluation points A1 to A6 of the semiconductor device from FIGS. 4A to 4D. 図6A及び図6Bは、それぞれモジュール基板に実装した状態で温度上昇のシミュレーションを行う対象となる第1実施例及び比較例による半導体装置のトランジスタセル、コレクタ引出配線、コレクタまとめ配線、入力容量素子、エミッタバンプ、及びコレクタバンプ等の平面的な位置関係を示す図である。6A and 6B show the transistor cell, collector lead wiring, collector collective wiring, and input capacitance element of the semiconductor device according to the first embodiment and the comparative example, which are the targets for simulating the temperature rise while mounted on the module substrate, respectively. It is a figure which shows the planar positional relationship of an emitter bump, a collector bump and the like. 図7Aは、第1実施例による半導体装置を実装するモジュール基板の導体パターン及びビア導体と、半導体装置のエミッタバンプとの位置関係を示す図であり、図7B及び図7Cは、それぞれ第1実施例による半導体装置(図1A)及び比較例による半導体装置(図6A)の温度上昇のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing the positional relationship between the conductor pattern and via conductor of the module substrate on which the semiconductor device is mounted according to the first embodiment and the emitter bump of the semiconductor device, and FIGS. 7B and 7C are the first embodiments, respectively. It is a figure which shows the simulation result of the temperature rise of the semiconductor device (FIG. 1A) by example, and the semiconductor device (FIG. 6A) by comparative example. 図8は、第2実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the second embodiment. 図9は、第2実施例による半導体装置の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the second embodiment. 図10は、第3実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the third embodiment. 図11は、第3実施例による半導体装置の等価回路図である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the third embodiment. 図12は、第4実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図13は、第4実施例による半導体装置の等価回路図である。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図14は、第5実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図15は、第5実施例による半導体装置の等価回路図である。FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図16は、第6実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the sixth embodiment. 図17は、第6実施例による半導体装置の等価回路図である。FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the sixth embodiment. 図18は、第7実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. 図19は、第8実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the eighth embodiment. 図20は、第9実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the ninth embodiment. 図21は、第10実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the tenth embodiment. 図22は、第10実施例による半導体装置の1つのトランジスタセルの断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view of one transistor cell of the semiconductor device according to the tenth embodiment. 図23は、第11実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the eleventh embodiment. 図24は、第12実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the twelfth embodiment. 図25Aは、第13実施例による増幅器モジュールのブロック図であり、図25Bは、第13実施例による増幅器モジュールのモジュール基板に実装された半導体装置の回路レイアウトを示す図である。FIG. 25A is a block diagram of the amplifier module according to the thirteenth embodiment, and FIG. 25B is a diagram showing a circuit layout of the semiconductor device mounted on the module board of the amplifier module according to the thirteenth embodiment. 図26は、第13実施例による増幅器モジュールのモジュール基板及び半導体装置の断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view of the module substrate of the amplifier module and the semiconductor device according to the thirteenth embodiment. 図27は、第14実施例による増幅器モジュールのブロック図である。FIG. 27 is a block diagram of the amplifier module according to the 14th embodiment. 図28Aは、第15実施例による半導体装置の等価回路図であり、図28Bは、複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、エミッタバンプ、コレクタバンプ、出力段バイアス回路のトランジスタQ3(図28A)の平面的な位置関係を示す図である。FIG. 28A is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment, and FIG. 28B is a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, an emitter bump, a collector bump, and a transistor Q3 of an output stage bias circuit (FIG. 28B). It is a figure which shows the planar positional relationship of FIG. 28A). 図29A及び図29Bは、第15実施例の変形例による半導体装置の等価回路図である。29A and 29B are equivalent circuit diagrams of the semiconductor device according to the modified example of the fifteenth embodiment. 図30は、第16実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment. 図31A、図31B、及び図31Cは、作製した3つの試料の1つのトランジスタセルにおけるコレクタ電極、ベース電極及びエミッタ電極の相対的な位置関係を示す図である。31A, 31B, and 31C are diagrams showing the relative positional relationship between the collector electrode, the base electrode, and the emitter electrode in one transistor cell of the three prepared samples. 図32は、試料A(図31A)、試料B(図31B)、及び試料C(図31C)のSOA境界の遷移電圧及び破壊境界の電圧の測定結果を示すグラフである。FIG. 32 is a graph showing the measurement results of the transition voltage at the SOA boundary and the voltage at the fracture boundary of Sample A (FIG. 31A), Sample B (FIG. 31B), and Sample C (FIG. 31C). 図33は、第17実施例による半導体装置の4個のトランジスタセルの平面的な配置を示す図である。FIG. 33 is a diagram showing a planar arrangement of four transistor cells of the semiconductor device according to the seventeenth embodiment. 図34は、第18実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 34 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the eighteenth embodiment. 図35Aは、図34の一点鎖線35A−35Aにおける断面図であり、図35Bは、図34の一点鎖線35B−35Bにおける断面の模式図である。35A is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 35A-35A of FIG. 34, and FIG. 35B is a schematic cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 35B-35B of FIG. 34. 図36は、第18実施例の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 36 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to a modification of the 18th embodiment. 図37は、第18実施例の他の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 37 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to another modification of the 18th embodiment. 図38は、第19実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 38 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the nineteenth embodiment. 図39は、図38の一点鎖線39−39における断面を示す模式図である。FIG. 39 is a schematic view showing a cross section of the alternate long and short dash line 39-39 of FIG. 38. 図40は、第19実施例の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to a modified example of the 19th embodiment. 図41は、第19実施例の他の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 41 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to another modification of the 19th embodiment. 図42は、第19実施例のさらに他の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 42 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to still another modification of the 19th embodiment. 図43は、第20実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 43 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the twentieth embodiment. 図44は、図43の一点鎖線44−44における断面を示す模式図である。FIG. 44 is a schematic view showing a cross section of the alternate long and short dash line 44-44 of FIG. 43. 図45は、第20実施例の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 45 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to a modified example of the twentieth embodiment. 図46は、第20実施例の他の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 46 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to another modification of the 20th embodiment. 図47は、第20実施例のさらに他の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル、入力容量素子、ベースバラスト抵抗素子、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。FIG. 47 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells, an input capacitance element, a base ballast resistance element, wiring, bumps, etc. constituting an amplifier circuit of a semiconductor device according to still another modification of the twentieth embodiment.

[第1実施例]
図1から図5までの図面を参照して、第1実施例による半導体装置について説明する。
図1は、第1実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。半導体からなる基板に相互に並列に接続された複数のトランジスタセル30が配置されている。
[First Example]
The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the first embodiment. A plurality of transistor cells 30 connected in parallel to each other are arranged on a substrate made of a semiconductor.

図2Aは、1つのトランジスタセル30を拡大した平面図である。図2Bは、図2Aの一点鎖線2B−2Bにおける断面図である。半絶縁性のGaAs等の半導体からなる基板50の上にn型GaAsからなるサブコレクタ層51が配置されている。基板50の表面は、GaAsの(100)面である。サブコレクタ層51は、基板50の全面に成長させたn型GaAs層の一部の領域にイオン注入を行って絶縁化された素子分離領域(図示を省略)に囲まれている。 FIG. 2A is an enlarged plan view of one transistor cell 30. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 2B-2B of FIG. 2A. A sub-collector layer 51 made of n-type GaAs is arranged on a substrate 50 made of a semi-insulating semiconductor such as GaAs. The surface of the substrate 50 is the (100) plane of GaAs. The sub-collector layer 51 is surrounded by an element separation region (not shown) that is insulated by implanting ions into a part of the n-type GaAs layer grown on the entire surface of the substrate 50.

サブコレクタ層51の一部の領域の上に、n型GaAs層からなるコレクタ領域30Cが配置され、その上にp型GaAs層からなるベース領域30Bが配置されている。ベース領域30Bの一部の領域の上にn型InGaP等からなるエミッタ領域30Eが配置されている。コレクタ領域30C、ベース領域30B、及びエミッタ領域30Eによってヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)であるトランジスタセル30が構成される。 A collector region 30C made of an n-type GaAs layer is arranged on a part of the sub-collector layer 51, and a base region 30B made of a p-type GaAs layer is arranged on the collector region 30C. An emitter region 30E made of n-type InGaP or the like is arranged on a part of the base region 30B. The collector region 30C, the base region 30B, and the emitter region 30E constitute a transistor cell 30 which is a heterojunction bipolar transistor (HBT).

エミッタ領域30Eは、基板50の[011]方向(図2Aにおいて縦方向)に長い平面形状を有する。複数のトランジスタセル30(図1)は、基板50の[01−1]方向(エミッタ領域30Eの幅方向)に配列している。複数のトランジスタセル30が配列する方向を、単に「配列方向」ということとする。 The emitter region 30E has a long planar shape in the [011] direction (longitudinal direction in FIG. 2A) of the substrate 50. The plurality of transistor cells 30 (FIG. 1) are arranged in the [01-1] direction (width direction of the emitter region 30E) of the substrate 50. The direction in which the plurality of transistor cells 30 are arranged is simply referred to as the "arrangement direction".

サブコレクタ層51の上に、コレクタ領域30Cを配列方向に挟むように一対のコレクタ電極40Cが配置されている。コレクタ電極40Cは、サブコレクタ層51を介してコレクタ領域30Cに電気的に接続されている。本明細書において特に断らないかぎり、「接続」とは電気的な接続を意味する。さらに、「接続」は、直接接触している形態と、他の導電部材を介して電気的に接続されている形態との両方を意味する。 A pair of collector electrodes 40C are arranged on the sub-collector layer 51 so as to sandwich the collector region 30C in the arrangement direction. The collector electrode 40C is electrically connected to the collector region 30C via the sub-collector layer 51. Unless otherwise noted herein, "connection" means electrical connection. Further, "connection" means both a form of direct contact and a form of being electrically connected via another conductive member.

ベース領域30Bの上に、エミッタ領域30Eを配列方向に挟むようにベース電極40Bが配置されている。ベース電極40Bはベース領域30Bにオーミックに接続される。エミッタ領域30Eの上にエミッタ電極40Eが配置されている。エミッタ電極40Eはエミッタ領域30Eにオーミックに接続される。ベース電極40Bは、平面視においてエミッタ領域30E及びエミッタ電極40EをU字状に三方向から囲んでいる。 The base electrode 40B is arranged on the base region 30B so as to sandwich the emitter region 30E in the arrangement direction. The base electrode 40B is ohmically connected to the base region 30B. The emitter electrode 40E is arranged on the emitter region 30E. The emitter electrode 40E is ohmically connected to the emitter region 30E. The base electrode 40B surrounds the emitter region 30E and the emitter electrode 40E in a U shape from three directions in a plan view.

なお、ベース領域30Bの上面の全域にn型InGaP層を配置し、その一部の領域の上にエミッタメサ層を配置してもよい。エミッタメサ層は、例えば、n型GaAs層と、その上に配置されたn型InGaAs層とを含む。ベース領域30Bの上面の全域を覆うn型InGaP層のうちエミッタメサ層で覆われていない領域は空乏化しており、レッジ層と呼ばれる。この構成では、エミッタメサ層、及びその直下のn型InGaP層がエミッタ領域30Eとして機能する。 The n-type InGaP layer may be arranged over the entire upper surface of the base region 30B, and the emitter mesa layer may be arranged on a part of the region. The emitter mesa layer includes, for example, an n-type GaAs layer and an n-type InGaAs layer arranged on the n-type GaAs layer. Of the n-type InGaP layer covering the entire upper surface of the base region 30B, the region not covered by the emitter mesa layer is depleted and is called a ledge layer. In this configuration, the emitter mesa layer and the n-type InGaP layer immediately below the emitter mesa layer function as the emitter region 30E.

サブコレクタ層51、トランジスタセル30、コレクタ電極40C、ベース電極40B、及びエミッタ電極40Eを覆うように絶縁膜(図示を省略)が配置されている。この絶縁膜の上に、コレクタ引出配線41C、ベース引出配線41B(図2A)、及びエミッタ配線41Eが配置されている。コレクタ引出配線41C、ベース引出配線41B、及びエミッタ配線41Eは、それぞれ絶縁膜に設けられた開口34、35、36を通ってコレクタ電極40C、ベース電極40B、及びエミッタ電極40Eに接続されている。図1及び図2Aにおいて、平面配置を理解しやすくするために、1層目の配線層に配置されているコレクタ引出配線41C、ベース引出配線41B、及びエミッタ配線41Eにハッチングを付している。 An insulating film (not shown) is arranged so as to cover the sub-collector layer 51, the transistor cell 30, the collector electrode 40C, the base electrode 40B, and the emitter electrode 40E. A collector lead wiring 41C, a base lead wire 41B (FIG. 2A), and an emitter wiring 41E are arranged on the insulating film. The collector lead-out wiring 41C, the base lead-out wiring 41B, and the emitter wiring 41E are connected to the collector electrode 40C, the base electrode 40B, and the emitter electrode 40E through openings 34, 35, and 36 provided in the insulating film, respectively. In FIGS. 1 and 2A, the collector lead wiring 41C, the base lead wiring 41B, and the emitter wiring 41E arranged in the first wiring layer are hatched so that the planar arrangement can be easily understood.

ベース引出配線41Bは、ベース電極40Bとの接続箇所から、配列方向に対して直交する方向に引き出されている。コレクタ引出配線41Cは、コレクタ電極40Cとの接続箇所から、ベース引出配線41Bとは反対方向に引き出されている。 The base lead-out wiring 41B is drawn out from the connection point with the base electrode 40B in a direction orthogonal to the arrangement direction. The collector lead-out wiring 41C is drawn out from the connection point with the collector electrode 40C in the direction opposite to that of the base lead-out wiring 41B.

コレクタ引出配線41C、ベース引出配線41B、及びエミッタ配線41Eを覆うように、2層目の絶縁膜(図示を省略)が配置されている。2層目の絶縁膜の上に2層目のエミッタ配線42E(図1、図2B)が配置されている。2層目のエミッタ配線42Eは、2層目の絶縁膜に設けられた開口44を通って1層目のエミッタ配線41Eに接続されている。2層目のエミッタ配線42Eが保護膜(図示を省略)で覆われている。保護膜に、エミッタ配線42Eの一部を露出させる開口が設けられている。この開口内に露出したエミッタ配線42Eの上にエミッタバンプ43Eが配置されている。 A second layer of insulating film (not shown) is arranged so as to cover the collector lead wiring 41C, the base lead wiring 41B, and the emitter wiring 41E. The second layer emitter wiring 42E (FIGS. 1 and 2B) is arranged on the second layer insulating film. The second-layer emitter wiring 42E is connected to the first-layer emitter wiring 41E through an opening 44 provided in the second-layer insulating film. The second layer emitter wiring 42E is covered with a protective film (not shown). The protective film is provided with an opening for exposing a part of the emitter wiring 42E. The emitter bump 43E is arranged on the emitter wiring 42E exposed in this opening.

図1に戻って、複数のトランジスタセル30等の平面配置について説明する。図1では、1層目の配線層と2層目の配線層との間の絶縁膜に設けられた開口を破線で示しており、他の絶縁膜や保護膜に設けられた開口は、煩雑さを避けるために図示を省略している。なお、開口44(図2B)は、1層目の配線層と2層目の配線層との間の絶縁膜に設けられているが、図1では図示を省略している。 Returning to FIG. 1, the planar arrangement of the plurality of transistor cells 30 and the like will be described. In FIG. 1, the openings provided in the insulating film between the first wiring layer and the second wiring layer are shown by broken lines, and the openings provided in the other insulating films and protective films are complicated. The illustration is omitted to avoid this. The opening 44 (FIG. 2B) is provided in the insulating film between the first wiring layer and the second wiring layer, but is not shown in FIG.

第1実施例による半導体装置は、相互に平行に配列した複数のトランジスタセル30からなる2本のセル列33を含む。セル列33の各々の複数のトランジスタセル30は、エミッタ電極40Eの幅方向([01−1]方向)に配列している。2本のセル列33を構成するトランジスタセル30の個数は同一である。一方のセル列33の複数のトランジスタセル30と、他方のセル列33の複数のトランジスタセル30とは、配列方向に交互に配置されている。なお、一方のセル列33の中央に位置する2つのトランジスタセル30の間には、他方のセル列33のトランジスタセル30が配置されておらず、交互配置の規則性が崩れているが、他の箇所では、交互配置の規則性が維持されている。交互配置の規則性が崩れている箇所に位置し、配列方向に直交する直線(以下、対称軸という。)に関して、一方の側の複数のトランジスタセル30の配置と、他方の側の複数のトランジスタセル30の配置とは、鏡面対称の関係を有する。 The semiconductor device according to the first embodiment includes two cell rows 33 composed of a plurality of transistor cells 30 arranged in parallel with each other. Each of the plurality of transistor cells 30 in the cell row 33 is arranged in the width direction ([01-1] direction) of the emitter electrode 40E. The number of transistor cells 30 constituting the two cell rows 33 is the same. The plurality of transistor cells 30 in one cell row 33 and the plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33 are arranged alternately in the arrangement direction. The transistor cells 30 of the other cell row 33 are not arranged between the two transistor cells 30 located in the center of one cell row 33, and the regularity of the alternate arrangement is broken. At this point, the regularity of alternating arrangement is maintained. Arrangement of a plurality of transistor cells 30 on one side and a plurality of transistors on the other side with respect to a straight line (hereinafter referred to as a symmetry axis) located at a place where the regularity of the alternating arrangement is broken and orthogonal to the arrangement direction. The arrangement of the cells 30 has a mirror-symmetrical relationship.

一方のセル列33(図1において下側のセル列33)から見て他方のセル列とは反対側に、配列方向に延びる1本のコレクタまとめ配線41CIが配置されている。例えば、コレクタまとめ配線41CIは、相互に並列に接続されている複数のトランジスタセル30からそれぞれ引き出されているコレクタ引出配線41Cのすべてに接続されている。コレクタまとめ配線41CIは、コレクタ引出配線41Cと同じ1層目の配線層に配置されている。コレクタまとめ配線41CIから遠い方のセル列33の複数のトランジスタセル30から引き出された複数のコレクタ引出配線41Cは、2本のセル列33の間の領域を横切り、さらに他方のセル列33のトランジスタセル30の間、または両端のトランジスタセル30より外側を通過してコレクタまとめ配線41CIまで到達している。 One collector group wiring 41CI extending in the arrangement direction is arranged on the side opposite to the other cell row when viewed from one cell row 33 (lower cell row 33 in FIG. 1). For example, the collector collective wiring 41CI is connected to all of the collector extraction wirings 41C drawn from the plurality of transistor cells 30 connected in parallel to each other. The collector group wiring 41CI is arranged in the same first layer as the collector lead wiring 41C. Multiple Transistors in Cell Row 33 Far from Collector Collective Wiring 41CI The plurality of Collector Lead Wiring 41Cs drawn from cell 30 cross the region between the two cell rows 33 and the transistors in the other cell row 33. It passes between the cells 30 or outside the transistor cells 30 at both ends to reach the collector collective wiring 41CI.

コレクタ引出配線41Cは、コレクタまとめ配線41CIに近い方のセル列33のトランジスタセル30の間を通過する部分において、コレクタ電極40Cと重なり、コレクタ電極40Cに接続されている。このように、コレクタまとめ配線41CIから遠い方のセル列33のトランジスタセル30から引き出されたコレクタ引出配線41Cは、コレクタまとめ配線41CIに近い方のセル列33のトランジスタセル30のコレクタ引出配線41Cと共用される。 The collector lead wiring 41C overlaps with the collector electrode 40C and is connected to the collector electrode 40C at a portion passing between the transistor cells 30 of the cell row 33 closer to the collector collective wiring 41CI. As described above, the collector lead wiring 41C drawn from the transistor cell 30 of the cell row 33 farther from the collector collective wiring 41CI is the collector lead wiring 41C of the transistor cell 30 of the cell row 33 closer to the collector collective wiring 41CI. Shared.

2層目のエミッタ配線42Eは、セル列33ごとに設けられ、トランジスタセル30と重なるように配置されている。2層目のエミッタ配線42Eは、1層目のエミッタ配線41Eを覆う絶縁膜に設けられた開口44(図2B)を通って1層目のエミッタ配線41Eに接続されている。また、2層目のエミッタ配線42Eは、対称軸の位置で配列方向に2本に分離されている。すなわち、合計で4本のエミッタ配線42Eが配置されている。4本のエミッタ配線42Eと重なるように、それぞれ4つのエミッタバンプ43Eが配置されている。このため、2本のセル列33の各々に対応するエミッタバンプ43Eも、配列方向に2本に分離されている。エミッタバンプ43Eは、エミッタ配線42Eを覆う保護膜に設けられた開口を通って、対応するエミッタ配線42Eに接続されている。 The second-layer emitter wiring 42E is provided for each cell row 33 and is arranged so as to overlap the transistor cell 30. The second-layer emitter wiring 42E is connected to the first-layer emitter wiring 41E through an opening 44 (FIG. 2B) provided in an insulating film covering the first-layer emitter wiring 41E. Further, the second layer emitter wiring 42E is separated into two in the arrangement direction at the position of the axis of symmetry. That is, a total of four emitter wirings 42E are arranged. Four emitter bumps 43E are arranged so as to overlap the four emitter wirings 42E. Therefore, the emitter bumps 43E corresponding to each of the two cell rows 33 are also separated into two in the arrangement direction. The emitter bump 43E is connected to the corresponding emitter wiring 42E through an opening provided in the protective film covering the emitter wiring 42E.

2本のセル列33の間に、配列方向に延びるコレクタ中間まとめ配線42CHが配置されている。コレクタ中間まとめ配線42CHは、エミッタ配線42Eと同じ2層目の配線層に配置されている。コレクタ中間まとめ配線42CHは、1層目の配線層と2層目の配線層との間に配置された絶縁膜に設けられた開口45を通って、複数のコレクタ引出配線41Cに接続されている。すなわち、複数のコレクタ引出配線41Cは、コレクタ中間まとめ配線42CHによって相互に接続されている。例えば、コレクタ中間まとめ配線42CHは、相互に並列に接続されている複数のトランジスタセル30の一部から引き出された複数のコレクタ引出配線41Cを、トランジスタセル30とコレクタまとめ配線41CIとの間において相互に接続している。 A collector intermediate group wiring 42CH extending in the arrangement direction is arranged between the two cell rows 33. The collector intermediate wiring 42CH is arranged in the same second wiring layer as the emitter wiring 42E. The collector intermediate group wiring 42CH is connected to a plurality of collector extraction wirings 41C through an opening 45 provided in an insulating film arranged between the first layer wiring layer and the second layer wiring layer. .. That is, the plurality of collector lead-out wirings 41C are connected to each other by the collector intermediate group wiring 42CH. For example, the collector intermediate wiring 42CH connects a plurality of collector extraction wirings 41C drawn from a part of a plurality of transistor cells 30 connected in parallel to each other between the transistor cells 30 and the collector wiring 41CI. Is connected to.

コレクタまとめ配線41CIと部分的に重なるように、2層目のコレクタ配線42Cが配置されている。2層目のコレクタ配線42Cは、コレクタまとめ配線41CIを覆う絶縁膜に設けられた開口46を通ってコレクタまとめ配線41CIに接続されている。2層目のコレクタ配線42Cは、セル列33から遠ざかる方向に張り出した部分を有する。この張り出した部分に、コレクタバンプ43Cが配置されている。コレクタバンプ43Cは、コレクタ配線42Cを覆う保護膜に設けられた開口を通ってコレクタ配線42Cに接続されている。 The second layer collector wiring 42C is arranged so as to partially overlap the collector collective wiring 41CI. The second layer collector wiring 42C is connected to the collector wiring 41CI through an opening 46 provided in the insulating film covering the collector wiring 41CI. The second layer collector wiring 42C has a portion protruding in a direction away from the cell row 33. A collector bump 43C is arranged in this overhanging portion. The collector bump 43C is connected to the collector wiring 42C through an opening provided in the protective film covering the collector wiring 42C.

2本のセル列33から見てコレクタまとめ配線41CIとは反対側に、複数の入力容量素子31が配置されている。入力容量素子31は、トランジスタセル30ごとに設けられている。複数の入力容量素子31は、複数のトランジスタセル30から引き出されたベース引出配線41Bと、絶縁膜を介してその上に配置された高周波入力配線42RFとで構成される。高周波入力配線42RFは、配列方向に長い平面形状を有し、複数の入力容量素子31で共有されている。ベース引出配線41Bは、高周波入力配線42RFと重なる領域において拡幅されており、必要な容量が確保される。 A plurality of input capacitance elements 31 are arranged on the side opposite to the collector collective wiring 41CI when viewed from the two cell rows 33. The input capacitance element 31 is provided for each transistor cell 30. The plurality of input capacitance elements 31 are composed of a base lead-out wiring 41B drawn from the plurality of transistor cells 30 and a high-frequency input wiring 42RF arranged on the base lead-out wiring 41B via an insulating film. The high-frequency input wiring 42RF has a long planar shape in the arrangement direction and is shared by a plurality of input capacitance elements 31. The base lead-out wiring 41B is widened in a region overlapping the high-frequency input wiring 42RF, and a required capacity is secured.

セル列33から見て入力容量素子31が並ぶ領域より遠い位置に、配列方向に延びるベース制御配線41BCが配置されている。複数のトランジスタセル30から引き出されたベース引出配線41Bは、高周波入力配線42RFとの交差箇所よりも先端において、ベースバラスト抵抗素子32を介してベース制御配線41BCに接続されている。ベース制御配線41BC及びベースバラスト抵抗素子32は、ベース引出配線41Bと同一の1層目の配線層に配置されている。 The base control wiring 41BC extending in the arrangement direction is arranged at a position far from the area where the input capacitance elements 31 are arranged when viewed from the cell row 33. The base lead-out wiring 41B drawn from the plurality of transistor cells 30 is connected to the base control wiring 41BC via the base ballast resistance element 32 at the tip of the intersection with the high-frequency input wiring 42RF. The base control wiring 41BC and the base ballast resistance element 32 are arranged in the same first wiring layer as the base lead wiring 41B.

図3は、第1実施例による半導体装置の等価回路図である。2本のセル列33の各々に8個のトランジスタセル30が含まれている。複数のトランジスタセル30のコレクタから引き出されたコレクタ引出配線41Cが1本のコレクタまとめ配線41CIに接続されている。コレクタまとめ配線41CIから遠い方のセル列33の複数のトランジスタセル30のコレクタから引き出された複数のコレクタ引出配線41Cが、コレクタ中間まとめ配線42CHにより相互に接続されている。 FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the first embodiment. Eight transistor cells 30 are included in each of the two cell rows 33. The collector lead wiring 41C drawn from the collectors of the plurality of transistor cells 30 is connected to one collector collective wiring 41CI. A plurality of collector drawing wires 41C drawn from the collectors of the plurality of transistor cells 30 in the cell row 33 farther from the collector collecting wiring 41CI are connected to each other by the collector intermediate collecting wiring 42CH.

4個のトランジスタセル30ごとに、トランジスタセル30のエミッタがエミッタ配線42Eに接続されている。4本のエミッタ配線42Eは、それぞれグランドに落とされるエミッタバンプ43Eに接続されている。 For every four transistor cells 30, the emitter of the transistor cell 30 is connected to the emitter wiring 42E. Each of the four emitter wires 42E is connected to an emitter bump 43E that is dropped to the ground.

複数のトランジスタセル30のベースが、それぞれベース引出配線41B、入力容量素子31を介して1本の高周波入力配線42RFに接続されている。さらに、複数のトランジスタセル30のベースが、それぞれベース引出配線41B、ベースバラスト抵抗素子32を介して1本のベース制御配線41BCに接続されている。 The bases of the plurality of transistor cells 30 are connected to one high-frequency input wiring 42RF via the base extraction wiring 41B and the input capacitance element 31, respectively. Further, the bases of the plurality of transistor cells 30 are connected to one base control wiring 41BC via the base lead-out wiring 41B and the base ballast resistance element 32, respectively.

ベース制御端子61からベース制御配線41BC、複数のベースバラスト抵抗素子32を介して、複数のトランジスタセル30のベースに、それぞれベースバイアス電圧及び電流が供給される。高周波入力端子62から複数の入力容量素子31を介して複数のトランジスタセル30のベースにそれぞれ高周波信号が入力される。コレクタバンプ43Cが、複数のトランジスタセル30のコレクタに直流電圧を印加するための端子、及び増幅された高周波信号を出力するための端子として機能する。ここで、「端子」には、外部の回路と接続するためのバンプのみならず、基板50(図2B)内の他の回路と接続するための接続点も含まれる。 A base bias voltage and a current are supplied from the base control terminal 61 to the bases of the plurality of transistor cells 30 via the base control wiring 41BC and the plurality of base ballast resistance elements 32, respectively. High-frequency signals are input from the high-frequency input terminal 62 to the bases of the plurality of transistor cells 30 via the plurality of input capacitance elements 31. The collector bump 43C functions as a terminal for applying a DC voltage to the collectors of the plurality of transistor cells 30 and a terminal for outputting an amplified high-frequency signal. Here, the "terminal" includes not only bumps for connecting to an external circuit but also connection points for connecting to other circuits in the substrate 50 (FIG. 2B).

次に、第1実施例の優れた効果について説明する。
第1実施例では、複数のトランジスタセル30の配列方向と直交する方向にコレクタ引出配線41Cを引き出し、2本のセル列33の間で、複数のコレクタ引出配線41Cをコレクタ中間まとめ配線42CHで相互に接続している。この構成により、コレクタバンプ43Cからトランジスタセル30までの寄生インダクタンスを小さくすることができる。以下、図4Aから図5までの図面を参照して、寄生インダクタンス低減効果が得られることを確認した評価結果について説明する。
Next, the excellent effect of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the collector lead-out wiring 41C is pulled out in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells 30, and a plurality of collector lead-out wires 41C are mutually connected by the collector intermediate group wiring 42CH between the two cell rows 33. Is connected to. With this configuration, the parasitic inductance from the collector bump 43C to the transistor cell 30 can be reduced. Hereinafter, the evaluation results confirmed that the parasitic inductance reduction effect can be obtained will be described with reference to the drawings from FIGS. 4A to 5.

図4Aは、第1実施例による半導体装置のトランジスタセル30、コレクタ引出配線41C、コレクタまとめ配線41CI、コレクタ中間まとめ配線42CH、コレクタバンプ43C及び入力容量素子31の平面的な位置関係を示す図である。1本のセル列33が18個のトランジスタセル30を含む。図4B、図4C、図4Dは、比較例による半導体装置のトランジスタセル30、コレクタ引出配線41C、コレクタまとめ配線41CI、コレクタバンプ43C、及び入力容量素子31の平面的な位置関係を示す図である。 FIG. 4A is a diagram showing a planar positional relationship between the transistor cell 30, the collector lead wiring 41C, the collector collective wiring 41CI, the collector intermediate collective wiring 42CH, the collector bump 43C, and the input capacitance element 31 of the semiconductor device according to the first embodiment. is there. One cell row 33 includes 18 transistor cells 30. 4B, 4C, and 4D are diagrams showing the planar positional relationship of the transistor cell 30, the collector lead wiring 41C, the collector collective wiring 41CI, the collector bump 43C, and the input capacitance element 31 of the semiconductor device according to a comparative example. ..

図4Bに示した比較例では、コレクタ中間まとめ配線42CH(図4A)が配置されていない。その他の構成は第1実施例(図4A)の構成と同一である。 In the comparative example shown in FIG. 4B, the collector intermediate group wiring 42CH (FIG. 4A) is not arranged. Other configurations are the same as those of the first embodiment (FIG. 4A).

図4Cに示した比較例では、36個のトランジスタセル30が1列に配置されている。1本のセル列の片側にコレクタまとめ配線41CIが配置され、反対側に複数の入力容量素子31が配置されている。平面視においてコレクタまとめ配線41CIにコレクタバンプ43Cが包含されている。 In the comparative example shown in FIG. 4C, 36 transistor cells 30 are arranged in a row. The collector group wiring 41CI is arranged on one side of one cell row, and a plurality of input capacitance elements 31 are arranged on the opposite side. In a plan view, the collector bump 43C is included in the collector collective wiring 41CI.

図4Dに示した比較例では、各々が9個のトランジスタセル30を含む4本のセル列が縦方向に配置されている。右側の2本のセル列の間、及び左側の2本のセル列の間に、それぞれコレクタまとめ配線41CIが配置され、2本のコレクタまとめ配線41CIの一方の端部同士が連結されている。この連結部分にコレクタバンプ43Cが配置されている。 In the comparative example shown in FIG. 4D, four cell rows, each containing nine transistor cells 30, are arranged in the vertical direction. A collector group wiring 41CI is arranged between the two cell rows on the right side and between the two cell rows on the left side, respectively, and one end of the two collector group wiring 41CIs is connected to each other. A collector bump 43C is arranged at this connecting portion.

図4Aから図4Dまでの第1実施例及び比較例のいずれにおいても、トランジスタセル30のピッチを同一にした。図4Aから図4Dまでの第1実施例及び比較例による半導体装置のコレクタバンプ43Cから評価地点A1、A2、A3、A4、A5、A6までのコレクタ配線の寄生インダクタンスをシミュレーションによって求めた。 In both the first embodiment and the comparative example from FIGS. 4A to 4D, the pitch of the transistor cells 30 was made the same. The parasitic inductance of the collector wiring from the collector bump 43C of the semiconductor device according to the first embodiment and the comparative example from FIGS. 4A to 4D to the evaluation points A1, A2, A3, A4, A5, and A6 was obtained by simulation.

図5は、評価地点A1からA6における寄生インダクタンスの計算結果を示すグラフである。横軸は、6個の評価地点を表し、縦軸は、最大の寄生インダクタンスを1とした正規化インダクタンスを表す。図5のグラフ中の丸記号、四角記号、五角形記号、及び三角記号は、それぞれ図4A、図4B、図4C、及び図4Dの半導体装置における正規化寄生インダクタンスを示す。 FIG. 5 is a graph showing the calculation results of the parasitic inductance at the evaluation points A1 to A6. The horizontal axis represents 6 evaluation points, and the vertical axis represents the normalized inductance with the maximum parasitic inductance as 1. The circles, squares, pentagons, and triangles in the graph of FIG. 5 indicate the normalized parasitic inductances in the semiconductor devices of FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D, respectively.

いずれの場合も、コレクタバンプ43Cに近い評価地点ほど、寄生インダクタンスが小さいことがわかる。図4Cに示した1列構成の半導体装置においては、セル列の端に位置する評価地点A1における寄生インダクタンスが大きい。また、図4Dに示した4列構成の半導体装置においては、コレクタバンプ43Cから最も遠い2つの評価地点A3、A6における寄生インダクタンスが大きい。全体として、図4A及び図4Bに示した2列構成の半導体装置において、寄生インダクタンスが小さいことがわかる。 In either case, it can be seen that the closer the evaluation point is to the collector bump 43C, the smaller the parasitic inductance. In the one-row semiconductor device shown in FIG. 4C, the parasitic inductance at the evaluation point A1 located at the end of the cell row is large. Further, in the semiconductor device having a four-row configuration shown in FIG. 4D, the parasitic inductance at the two evaluation points A3 and A6 farthest from the collector bump 43C is large. As a whole, it can be seen that the parasitic inductance is small in the two-row semiconductor device shown in FIGS. 4A and 4B.

さらに、図4Aに示した第1実施例による半導体装置における寄生インダクタンスが、図4Bに示した比較例による半導体装置における寄生インダクタンスより小さいことがわかる。これは、コレクタ中間まとめ配線42CHにより、複数のコレクタ引出配線41Cを相互に接続したことの効果である。このように、2本のセル列33の間で複数のコレクタ引出配線41Cを相互に接続することにより、コレクタバンプ43Cからトランジスタセル30までの寄生インダクタンスを低下させることができる。 Further, it can be seen that the parasitic inductance in the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 4A is smaller than the parasitic inductance in the semiconductor device according to the comparative example shown in FIG. 4B. This is an effect of connecting a plurality of collector lead wiring 41Cs to each other by the collector intermediate collective wiring 42CH. In this way, by connecting a plurality of collector lead wiring 41Cs to each other between the two cell rows 33, the parasitic inductance from the collector bump 43C to the transistor cell 30 can be reduced.

次に、チップ面積に関する優れた効果について説明する。
図4Aに示した第1実施例による半導体装置と、図4C及び図4Dに示した比較例による半導体装置とを比較すると、第1実施例による半導体装置の入力容量素子31の配列ピッチが、比較例による半導体装置の入力容量素子31の配列ピッチより狭いことがわかる。これは、第1実施例では、トランジスタセル30を2列に配置しているが、入力容量素子31は1列に配置していることに起因する。このため、複数のトランジスタセル30を同一ピッチで配置した場合、第1実施例では、比較例と比べて、基板上で増幅回路が占める領域の面積を小さくすることができる。
Next, the excellent effect on the chip area will be described.
Comparing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 4A with the semiconductor device according to the comparative example shown in FIGS. 4C and 4D, the arrangement pitches of the input capacitance elements 31 of the semiconductor device according to the first embodiment are compared. It can be seen that it is narrower than the arrangement pitch of the input capacitance elements 31 of the semiconductor device according to the example. This is because the transistor cells 30 are arranged in two rows in the first embodiment, but the input capacitance elements 31 are arranged in one row. Therefore, when a plurality of transistor cells 30 are arranged at the same pitch, the area occupied by the amplifier circuit on the substrate can be reduced in the first embodiment as compared with the comparative example.

なお、第1実施例では、エミッタバンプ43E(図1)が配列方向と直交する方向に並んでいる。配列方向と直交する方向に並ぶ2本のエミッタバンプ43Eには、同一の電位(グランド電位)が与えられる。設計ルール上、同一の電位が与えられる2つのエミッタバンプ43Eの間隔は、異なる電位が与えられるエミッタバンプ43Eとコレクタバンプ43Cとの間隔より狭くすることができる。このため、配列方向と直交する方向にエミッタバンプ43Eを並べても、配列方向と直交する方向に関する寸法の増加の影響は軽減される。 In the first embodiment, the emitter bumps 43E (FIG. 1) are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction. The same potential (ground potential) is given to the two emitter bumps 43E arranged in the direction orthogonal to the arrangement direction. According to the design rule, the distance between the two emitter bumps 43E to which the same potential is given can be made narrower than the distance between the emitter bump 43E and the collector bump 43C to which different potentials are given. Therefore, even if the emitter bumps 43E are arranged in the direction orthogonal to the arrangement direction, the influence of the increase in the dimensions in the direction orthogonal to the arrangement direction is reduced.

次に、図6Aから図7Cまでの図面を参照して、熱的な優れた効果について説明する。第1実施例及び比較例による半導体装置をモジュール基板に実装した状態で、同一の条件で動作させたときの半導体装置の温度の上昇をシミュレーションによって求めた。 Next, the excellent thermal effect will be described with reference to the drawings from FIGS. 6A to 7C. The temperature rise of the semiconductor device when the semiconductor devices according to the first embodiment and the comparative examples were mounted on the module substrate and operated under the same conditions was obtained by simulation.

図6A及び図6Bは、それぞれシミュレーション対象となる第1実施例及び比較例による半導体装置のトランジスタセル30、コレクタ引出配線41C、コレクタまとめ配線41CI、入力容量素子31、エミッタバンプ43E、及びコレクタバンプ43C等の平面的な位置関係を示す図である。図6Aに示した第1実施例による半導体装置は、図4Aに示したものと同一であり、トランジスタセル30は36個設けられている。エミッタバンプ43Eはセル列33ごとに配置されており、対称軸において長手方向に分離されている。 6A and 6B show the transistor cell 30, collector lead wiring 41C, collector collective wiring 41CI, input capacitance element 31, emitter bump 43E, and collector bump 43C of the semiconductor device according to the first embodiment and the comparative example to be simulated, respectively. It is a figure which shows the planar positional relationship such as. The semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 6A is the same as that shown in FIG. 4A, and 36 transistor cells 30 are provided. Emitter bumps 43E are arranged for each cell row 33 and are separated in the longitudinal direction on the axis of symmetry.

図6Bに示した比較例による半導体装置は、36個のトランジスタセル30が配列した1本のセル列33を含む。トランジスタセル30のピッチは、図6Aに示した第1実施例による半導体装置の1本のセル列33を構成するトランジスタセル30のピッチの半分である。1本のセル列33に対応して1本のエミッタバンプ43Eが配置されている。比較例による半導体装置の1本のセル列33の長さは、第1実施例による半導体装置の2本のセル列33(図6A)の各々の長さとほぼ等しい。 The semiconductor device according to the comparative example shown in FIG. 6B includes one cell row 33 in which 36 transistor cells 30 are arranged. The pitch of the transistor cells 30 is half the pitch of the transistor cells 30 constituting one cell row 33 of the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 6A. One emitter bump 43E is arranged corresponding to one cell row 33. The length of one cell row 33 of the semiconductor device according to the comparative example is substantially equal to the length of each of the two cell rows 33 (FIG. 6A) of the semiconductor device according to the first embodiment.

図7Aは、第1実施例による半導体装置を実装するモジュール基板の導体パターン及びビア導体と、半導体装置のエミッタバンプ43Eとの位置関係を示す図である。モジュール基板の導体パターン70が、平面視において4本のエミッタバンプ43Eを包含している。複数のトランジスタセル30の配列方向に並ぶ2本のエミッタバンプ43Eに対して、エミッタバンプ43Eの長手方向と同一の方向に長い3つのビア導体71がモジュール基板に設けられている。平面視において、配列方向と直交する幅方向に関して、3つのビア導体71と2本のエミッタバンプ43Eとがほぼ重なっている。モジュール基板の導体パターン72が、コレクタバンプ43Cを包含している。 FIG. 7A is a diagram showing a positional relationship between the conductor pattern and via conductor of the module substrate on which the semiconductor device is mounted according to the first embodiment and the emitter bump 43E of the semiconductor device. The conductor pattern 70 of the module substrate includes four emitter bumps 43E in a plan view. Three via conductors 71, which are long in the same direction as the longitudinal direction of the emitter bumps 43E, are provided on the module substrate with respect to the two emitter bumps 43E arranged in the arrangement direction of the plurality of transistor cells 30. In a plan view, the three via conductors 71 and the two emitter bumps 43E substantially overlap each other in the width direction orthogonal to the arrangement direction. The conductor pattern 72 of the module substrate includes the collector bump 43C.

比較例による半導体装置(図6B)のシミュレーションにおいても、第1実施例による半導体装置(図6A)を実装するモジュール基板と同一のものを用いた。比較例による半導体装置(図6B)は、エミッタバンプ43Eの幅方向に関して、1本のエミッタバンプ43Eが、モジュール基板の導体パターン72に近い方の3つのビア導体71と重なるようにパターン設計し、シミュレーションを行った。 In the simulation of the semiconductor device (FIG. 6B) according to the comparative example, the same module substrate as the module substrate on which the semiconductor device (FIG. 6A) according to the first embodiment is mounted was used. In the semiconductor device according to the comparative example (FIG. 6B), the pattern is designed so that one emitter bump 43E overlaps with the three via conductors 71 closer to the conductor pattern 72 of the module substrate in the width direction of the emitter bump 43E. A simulation was performed.

図7B及び図7Cは、それぞれ第1実施例による半導体装置(図6A)及び比較例による半導体装置(図6B)の温度上昇のシミュレーション結果を示す図である。なお、シミュレーション対象の半導体装置のトランジスタセル30の個数は、図1A、図6A及び図6Bに示した半導体装置のトランジスタセル30の個数とは異なっている。図7B及び図7Cに示した色の濃さが温度の高さに相当する。相対的に高温の領域を、相対的に濃く表している。比較例による半導体装置のトランジスタセル30の温度(図7C)が、第1実施例による半導体装置のトランジスタセル30の温度(図7B)より高くなっていることがわかる。 7B and 7C are diagrams showing simulation results of temperature rise of the semiconductor device (FIG. 6A) according to the first embodiment and the semiconductor device (FIG. 6B) according to the comparative example, respectively. The number of transistor cells 30 of the semiconductor device to be simulated is different from the number of transistor cells 30 of the semiconductor device shown in FIGS. 1A, 6A and 6B. The color depth shown in FIGS. 7B and 7C corresponds to the high temperature. The relatively hot region is represented relatively darkly. It can be seen that the temperature of the transistor cell 30 of the semiconductor device according to the comparative example (FIG. 7C) is higher than the temperature of the transistor cell 30 of the semiconductor device according to the first embodiment (FIG. 7B).

シミュレーション結果では、第1実施例による半導体装置の最高温度が53.47℃であったのに対し、比較例による半導体装置の最高温度は61.78℃であった。第1実施例による半導体装置及びモジュール基板の放熱経路の熱抵抗が14.2℃/Wであるのに対し、比較例による半導体装置及びモジュール基板の放熱経路の熱抵抗が18.4℃/Wである。このように、第1実施例の構成を採用することにより、比較例と比べて、トランジスタセル30からの放熱経路の熱抵抗を約23%低減させることができる。これは、第1実施例のようにセル列を2本にすることにより、トランジスタセル30の配列ピッチが2倍になったためである。 In the simulation results, the maximum temperature of the semiconductor device according to the first embodiment was 53.47 ° C., whereas the maximum temperature of the semiconductor device according to the comparative example was 61.78 ° C. The thermal resistance of the heat dissipation path of the semiconductor device and the module substrate according to the first embodiment is 14.2 ° C./W, whereas the thermal resistance of the heat dissipation path of the semiconductor device and the module substrate according to the comparative example is 18.4 ° C./W. Is. As described above, by adopting the configuration of the first embodiment, the thermal resistance of the heat dissipation path from the transistor cell 30 can be reduced by about 23% as compared with the comparative example. This is because the arrangement pitch of the transistor cells 30 is doubled by using two cell rows as in the first embodiment.

第1実施例では、トランジスタセル30からの放熱経路の熱抵抗が小さくなることにより、増幅回路の最大出力を向上させることができる。 In the first embodiment, the maximum output of the amplifier circuit can be improved by reducing the thermal resistance of the heat dissipation path from the transistor cell 30.

次に、エミッタバンプ43Eの平坦性に関する優れた効果について説明する。第1実施例では、2本のセル列33を設けている。このため、トランジスタセル30の個数及びピッチを同一にして1列に配置した構成と比べて、セル列33の1本当たりの長さが短くなる。このため、セル列33に対応して配置されるエミッタバンプ43Eの長さも短くなる。また、第1実施例では、セル列33に対応するエミッタバンプ43Eが配列方向に2本に分離されているため、エミッタバンプ43Eがさらに短くなる。その結果、エミッタバンプ43Eの表面平坦性を高めることができる。これにより、半導体装置をモジュール基板に実装する工程における歩留まりの低下を抑制することができる。 Next, an excellent effect on the flatness of the emitter bump 43E will be described. In the first embodiment, two cell rows 33 are provided. Therefore, the length of each of the cell rows 33 is shorter than that of the configuration in which the number and pitch of the transistor cells 30 are the same and arranged in one row. Therefore, the length of the emitter bump 43E arranged corresponding to the cell row 33 is also shortened. Further, in the first embodiment, since the emitter bumps 43E corresponding to the cell row 33 are separated into two in the arrangement direction, the emitter bumps 43E are further shortened. As a result, the surface flatness of the emitter bump 43E can be improved. As a result, it is possible to suppress a decrease in yield in the process of mounting the semiconductor device on the module substrate.

次に、第1実施例の変形例について説明する。
第1実施例では、8個のトランジスタセル30で1本のセル列33を構成しているが、1本のセル列33を構成するトランジスタセル30の個数は8個以外でもよい。例えば、図4Aに示したように、18個のトランジスタセル30で1本のセル列33を構成してもよい。また、第1実施例では、2本のセル列33を構成する複数のトランジスタセル30の配置を、配列方向の中心に位置する対称軸に関して鏡面対称としている。すなわち、対称軸の位置において複数のトランジスタセル30の交互配置の規則が崩れている。2本のセル列33を構成する複数のトランジスタセル30の配置は、必ずしも鏡面対称とする必要はなく、一方のセル列33の複数のトランジスタセル30と、他方のセル列33の複数のトランジスタセル30との交互配置の規則を、一方の端部から他方の端部までに亘って維持してもよい。
Next, a modified example of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, eight transistor cells 30 form one cell row 33, but the number of transistor cells 30 forming one cell row 33 may be other than eight. For example, as shown in FIG. 4A, 18 transistor cells 30 may form one cell row 33. Further, in the first embodiment, the arrangement of the plurality of transistor cells 30 constituting the two cell rows 33 is mirror-symmetrical with respect to the axis of symmetry located at the center in the arrangement direction. That is, the rule of alternating arrangement of the plurality of transistor cells 30 is broken at the position of the axis of symmetry. The arrangement of the plurality of transistor cells 30 constituting the two cell rows 33 does not necessarily have to be mirror-symmetrical, and the plurality of transistor cells 30 in one cell row 33 and the plurality of transistor cells in the other cell row 33 are arranged. The rules of alternating arrangement with 30 may be maintained from one end to the other.

第1実施例では、コレクタ及びベースにGaAsを用い、エミッタにInGaPを用いたが、その他の化合物半導体を用いてもよい。また、トランジスタセル30として通常のバイポーラトランジスタを用いてもよい。 In the first embodiment, GaAs is used for the collector and the base, and InGaP is used for the emitter, but other compound semiconductors may be used. Further, a normal bipolar transistor may be used as the transistor cell 30.

第1実施例では、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cを1層目の導体層に配置しているが、ベース引出配線41Bを1層目の導体層に配置し、コレクタ引出配線41Cを2層目の導体層に配置してもよい。ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとが相互に平行に配置されていると、両者が結合することにより入力信号と出力信号とが相互に干渉する。ベース引出配線41Bが配置される導体層と、コレクタ引出配線41Cが配置される導体層とを異ならせることにより、両者の結合を弱め、入力信号と出力信号との相互干渉を抑制することができる。 In the first embodiment, the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C are arranged in the first-layer conductor layer, but the base lead-out wiring 41B is arranged in the first-layer conductor layer and the collector lead-out wiring 41C is arranged in 2. It may be arranged in the conductor layer of the layer. When the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C are arranged in parallel with each other, the input signal and the output signal interfere with each other due to their coupling. By making the conductor layer in which the base lead-out wiring 41B is arranged different from the conductor layer in which the collector lead-out wiring 41C is arranged, the coupling between the two can be weakened and mutual interference between the input signal and the output signal can be suppressed. ..

[第2実施例]
次に、図8及び図9を参照して第2実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
[Second Example]
Next, the semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. Hereinafter, the description of the common configuration with the semiconductor device (FIGS. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 3) according to the first embodiment will be omitted.

図8は、第2実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第1実施例では、2層目のエミッタ配線42Eが、2本のセル列33の各々に対応して配置されるとともに、対称軸の一方の側と他方の側に分離されている。すなわち、2層目のエミッタ配線42Eは、4つの導体パターンに分離されている。これに対し第2実施例では、2層目のエミッタ配線42Eが1つの導体パターンで構成されている。 FIG. 8 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the second embodiment. In the first embodiment, the second layer emitter wiring 42E is arranged corresponding to each of the two cell rows 33, and is separated into one side and the other side of the axis of symmetry. That is, the second layer emitter wiring 42E is separated into four conductor patterns. On the other hand, in the second embodiment, the second layer emitter wiring 42E is composed of one conductor pattern.

具体的には、エミッタ配線42Eは、2本のセル列内接続部分42E1と、2つのセル列間接続部分42E2とを含む。2本のセル列内接続部分42E1は、それぞれ配列方向に長い平面形状を有し、2本のセル列33に対応して配置されており、対応するセル列33の複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30E(図2B)に接続されている。例えば、セル列内接続部分42E1は、1本のセル列33に含まれる複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eを相互に接続している。2つのセル列間接続部分42E2は、2本のセル列内接続部分42E1の対応する端部同士を接続する。2層目のエミッタ配線42Eは、平面視において閉じた環状の形状を有することとなる。環状のエミッタ配線42Eで囲まれた領域に、コレクタ中間まとめ配線42CHが配置されている。 Specifically, the emitter wiring 42E includes two in-cell row connecting portions 42E1 and two cell row-to-cell row connecting portions 42E2. Each of the two cell row connecting portions 42E1 has a long planar shape in the arrangement direction and is arranged corresponding to the two cell rows 33, and is an emitter of a plurality of transistor cells 30 of the corresponding cell row 33. It is connected to region 30E (FIG. 2B). For example, the connection portion 42E1 in the cell row connects the emitter regions 30E of a plurality of transistor cells 30 included in one cell row 33 to each other. The connection portion 42E2 between the two cell rows connects the corresponding ends of the connection portion 42E1 within the two cell rows. The second-layer emitter wiring 42E has a closed annular shape in a plan view. The collector intermediate group wiring 42CH is arranged in the region surrounded by the annular emitter wiring 42E.

図9は、第2実施例による半導体装置の等価回路図である。セル列33の各々の8個のトランジスタセル30のエミッタが、セル列内接続部分42E1により相互に接続されている。2本のセル列内接続部分42E1が、2本のセル列間接続部分42E2によって相互に接続されている。 FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the second embodiment. The emitters of each of the eight transistor cells 30 in the cell row 33 are connected to each other by the connection portion 42E1 in the cell row. The two cell row connection portions 42E1 are connected to each other by the two cell row connection portions 42E2.

次に、第2実施例の優れた効果について説明する。
第2実施例では、2本のセル列33のすべてのトランジスタセル30のエミッタを、2層目のエミッタ配線42Eで相互に接続しているため、トランジスタセル30のエミッタに接続されている配線の寄生抵抗、寄生インダクタンス等が小さくなる。その結果、増幅回路の性能が向上するという優れた効果が得られる。
Next, the excellent effect of the second embodiment will be described.
In the second embodiment, since the emitters of all the transistor cells 30 of the two cell rows 33 are connected to each other by the emitter wiring 42E of the second layer, the wiring connected to the emitter of the transistor cell 30 Parasitic resistance, parasitic inductance, etc. become smaller. As a result, an excellent effect of improving the performance of the amplifier circuit can be obtained.

次に、第2実施例の変形例について説明する。
第2実施例では、2層目のエミッタ配線42Eを閉じた環状の平面形状としているが、1か所において開いた平面形状としてもよい。例えば、2本のセル列内接続部分42E1の一方の端部同士をセル列間接続部分42E2で接続し、他方の端部同士は接続されない構成としてもよい。また、一方のセル列内接続部分42E1を、その中心(対称軸の位置)において2本に分離してもよい。この場合にも、2層目のエミッタ配線42Eは1つの導体パターンで構成されるため、第2実施例と同様の優れた効果が得られる。さらに、2層目のエミッタ配線42Eの形成にリフトオフ法を用いる場合、再現性よくエミッタ配線42Eを形成することができるという効果も得られる。
Next, a modified example of the second embodiment will be described.
In the second embodiment, the second layer emitter wiring 42E has a closed annular planar shape, but it may have an open planar shape at one place. For example, one end of the two cell row connection portions 42E1 may be connected to each other by the cell row connection portion 42E2, and the other end portions may not be connected to each other. Further, one of the connection portions 42E1 in the cell row may be separated into two at the center (position of the axis of symmetry). Also in this case, since the emitter wiring 42E of the second layer is composed of one conductor pattern, the same excellent effect as that of the second embodiment can be obtained. Further, when the lift-off method is used to form the emitter wiring 42E of the second layer, the effect that the emitter wiring 42E can be formed with good reproducibility can be obtained.

[第3実施例]
次に、図10及び図11を参照して、第3実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
[Third Example]
Next, the semiconductor device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Hereinafter, the description of the common configuration with the semiconductor device (FIGS. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 3) according to the first embodiment will be omitted.

図10は、第3実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第1実施例では、1つのトランジスタセル30に対して1つの入力容量素子31が接続されている。これに対し第3実施例では、入力容量素子31は、2本のセル列33のうち一方のセル列33の1つのトランジスタセル30と、他方のセル列33の1つのトランジスタセル30とからなる列間ペア37ごとに設けられている。また、ベースバラスト抵抗素子32も、列間ペア37ごとに設けられている。一方のセル列33の複数のトランジスタセル30に、一方の端部から通し番号を付与し、他方のセル列33の複数のトランジスタセル30に、同じ側の端部から通し番号を付与したとき、同一の通し番号を持つ2つのトランジスタセル30によって1つの列間ペア37が構成される。 FIG. 10 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the third embodiment. In the first embodiment, one input capacitance element 31 is connected to one transistor cell 30. On the other hand, in the third embodiment, the input capacitance element 31 includes one transistor cell 30 in one cell row 33 of the two cell rows 33 and one transistor cell 30 in the other cell row 33. It is provided for each row-to-row pair 37. Further, the base ballast resistance element 32 is also provided for each row-to-row pair 37. When a serial number is assigned to a plurality of transistor cells 30 in one cell row 33 from one end, and a serial number is assigned to a plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33 from the same end, they are the same. One row-to-row pair 37 is composed of two transistor cells 30 having serial numbers.

列間ペア37を構成する2つのトランジスタセル30からそれぞれ引き出された2本のベース引出配線41Bが拡幅され、拡幅された部分同士が一体化されている。この拡幅されて一体化された部分が、高周波入力配線42RFと重なり、入力容量素子31を構成している。 The two base lead-out wires 41B drawn out from the two transistor cells 30 forming the inter-row pair 37 are widened, and the widened portions are integrated with each other. This widened and integrated portion overlaps with the high frequency input wiring 42RF to form the input capacitance element 31.

図11は、第3実施例による半導体装置の等価回路図である。一方のセル列33の1つのトランジスタセル30と、他方のセル列33の1つのトランジスタセル30とにより、列間ペア37が構成される。1つの列間ペア37を構成する2つのトランジスタセル30のベースが、同一の入力容量素子31に接続されている。さらに、1つの列間ペア37を構成する2つのトランジスタセル30のベースが、同一のベースバラスト抵抗素子32に接続されている。 FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the third embodiment. One transistor cell 30 in one cell row 33 and one transistor cell 30 in the other cell row 33 form an inter-row pair 37. The bases of the two transistor cells 30 forming one row-to-row pair 37 are connected to the same input capacitance element 31. Further, the bases of the two transistor cells 30 forming one row-to-row pair 37 are connected to the same base ballast resistance element 32.

次に、第3実施例の優れた効果について説明する。
ベースバラスト抵抗素子32の抵抗値RBLは、以下の不等式を満たすように設定することが好ましい。

Figure 2021052159
ここで、βはトランジスタの電流増幅率であり、ICMAXは回路設計最大コレクタ電流であり、φはベースエミッタ間電圧VBEの温度計数であり、Rthは熱抵抗であり、VCEはコレクタエミッタ間電圧であり、kはボルツマン定数であり、Tは雰囲気温度であり、qは電荷素量である。熱抵抗Rthが小さくなると、数式(1)の右辺が小さくなり、ベースバラスト抵抗素子32の抵抗値RBLを小さくすることができる。 Next, the excellent effect of the third embodiment will be described.
The resistance value R BL of the base ballast resistance element 32 is preferably set so as to satisfy the following inequality.
Figure 2021052159
Here, β is the current amplification factor of the transistor, ICMAX is the circuit design maximum collector current, φ is the temperature count of the base-emitter voltage V BE , R th is the thermal resistance, and V CE is the collector. It is the voltage between emitters, k is the Boltzmann constant, T 0 is the ambient temperature, and q is the amount of charge element. When the thermal resistance Rth becomes small, the right side of the equation (1) becomes small, and the resistance value R BL of the base ballast resistance element 32 can be made small.

第3実施例では、1つのベースバラスト抵抗素子32に接続されている列間ペア37の2つのトランジスタセル30は、2本のセル列33に跨って配置されている。図6Bに示した1列配列の比較例において隣り合う2つのトランジスタセル30の間隔よりも、列間ペア37の2つのトランジスタセル30の間隔の方が広い。図7A、図7B、及び図7Cを参照して説明したように、列間ペア37を構成する2つのトランジスタセル30に対応する熱抵抗Rthは、1列に配列したトランジスタセル30(図6B)に対応する熱抵抗Rthより小さい。このため、第3実施例においては、ベースバラスト抵抗素子32の抵抗値RBLを小さくすることができる。その結果、増幅回路の性能向上を図ることができる。 In the third embodiment, the two transistor cells 30 of the row-to-row pair 37 connected to one base ballast resistance element 32 are arranged so as to straddle the two cell rows 33. In the one-row array comparative example shown in FIG. 6B, the distance between the two transistor cells 30 of the inter-row pair 37 is wider than the distance between the two adjacent transistor cells 30. As described with reference to FIGS. 7A, 7B, and 7C, the thermal resistance Rth corresponding to the two transistor cells 30 constituting the inter-row pair 37 is the transistor cells 30 arranged in one row (FIG. 6B). ) Is smaller than the thermal resistance Rth. Therefore, in the third embodiment, the resistance value R BL of the base ballast resistance element 32 can be reduced. As a result, the performance of the amplifier circuit can be improved.

[第4実施例]
次に、図12及び図13を参照して、第4実施例による半導体装置について説明する。以下、第3実施例による半導体装置(図10、図11)と共通の構成については説明を省略する。
[Fourth Example]
Next, the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor devices (FIGS. 10 and 11) according to the third embodiment will be omitted.

図12は、第4実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第3実施例では、列間ペア37(図10、図11)を構成する2つのトランジスタセル30に対して1つの入力容量素子31が設けられている。これに対し第4実施例では、2本のセル列33のすべてのトランジスタセル30に対して1つの入力容量素子31が設けられている。同様に、2本のセル列33のすべてのトランジスタセル30に対して1つのベースバラスト抵抗素子32が設けられている。 FIG. 12 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the fourth embodiment. In the third embodiment, one input capacitance element 31 is provided for each of the two transistor cells 30 forming the inter-row pair 37 (FIGS. 10 and 11). On the other hand, in the fourth embodiment, one input capacitance element 31 is provided for all the transistor cells 30 in the two cell rows 33. Similarly, one base ballast resistance element 32 is provided for all the transistor cells 30 in the two cell rows 33.

図13は、第4実施例による半導体装置の等価回路図である。2本のセル列33のすべてのトランジスタセル30のベースが、1つの入力容量素子31に接続されている。さらに、2本のセル列33のすべてのトランジスタセル30のベースが、1つのベースバラスト抵抗素子32に接続されている。 FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the fourth embodiment. The bases of all the transistor cells 30 of the two cell rows 33 are connected to one input capacitance element 31. Further, the bases of all the transistor cells 30 of the two cell rows 33 are connected to one base ballast resistance element 32.

次に、第4実施例の優れた効果について説明する。第4実施例では、すべてのトランジスタセル30に対して1つの入力容量素子31が設けられているため、入力容量素子31のレイアウト効率が向上する。その結果、チップサイズの縮小化が可能になり、コスト低減を図ることができる。 Next, the excellent effect of the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, since one input capacitance element 31 is provided for all the transistor cells 30, the layout efficiency of the input capacitance element 31 is improved. As a result, the chip size can be reduced and the cost can be reduced.

[第5実施例]
次に、図14及び図15を参照して第5実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
[Fifth Example]
Next, the semiconductor device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. Hereinafter, the description of the common configuration with the semiconductor device (FIGS. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 3) according to the first embodiment will be omitted.

図14は、第5実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第1実施例では、セル列33の各々に対応して配置された2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eが、対称軸の位置において2つに分離されている。これに対し、第5実施例では、セル列33の各々に対して1本のエミッタ配線42E及び1本のエミッタバンプ43Eが配置されている。 FIG. 14 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the fifth embodiment. In the first embodiment, the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E arranged corresponding to each of the cell rows 33 are separated into two at the position of the axis of symmetry. On the other hand, in the fifth embodiment, one emitter wiring 42E and one emitter bump 43E are arranged for each of the cell rows 33.

図15は、第5実施例による半導体装置の等価回路図である。セル列33の各々の複数のトランジスタセル30のエミッタが、1本のエミッタ配線42Eに接続されている。1本のエミッタ配線42Eに対して1つのエミッタバンプ43Eが接続されている。 FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the fifth embodiment. The emitters of each of the plurality of transistor cells 30 in the cell row 33 are connected to one emitter wiring 42E. One emitter bump 43E is connected to one emitter wiring 42E.

次に、第5実施例の優れた効果について説明する。第5実施例においても、第1実施例と同様に、コレクタ中間まとめ配線42CHを配置しているため、コレクタ配線の寄生インダクタンスを低減させることができる。また、第5実施例では、放熱経路となるエミッタバンプ43Eの経路断面が、第1実施例の場合より大きい。このため、熱抵抗をより低下させることができる。 Next, the excellent effect of the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment as well, as in the first embodiment, since the collector intermediate group wiring 42CH is arranged, the parasitic inductance of the collector wiring can be reduced. Further, in the fifth embodiment, the path cross section of the emitter bump 43E serving as the heat dissipation path is larger than that in the first embodiment. Therefore, the thermal resistance can be further reduced.

なお、図4Aと図4Cとを比較すると、トランジスタセル30の個数及びピッチを同一にした1列配置の半導体装置と比べて、セル列33の各々の長さが短くなることがわかる。このため、1列配列の半導体装置と比べてセル列33の各々の長さが短い。セル列33に対応して設けられているエミッタバンプ43Eの長さも短いため、1列配置の構成と比べてエミッタバンプ43Eの表面平坦性を高めることができる。 Comparing FIG. 4A and FIG. 4C, it can be seen that the length of each of the cell rows 33 is shorter than that of the semiconductor device arranged in one row in which the number and pitch of the transistor cells 30 are the same. Therefore, the length of each of the cell rows 33 is shorter than that of the semiconductor device arranged in a single row. Since the length of the emitter bump 43E provided corresponding to the cell row 33 is also short, the surface flatness of the emitter bump 43E can be improved as compared with the one-row arrangement configuration.

[第6実施例]
次に、図16及び図17を参照して第6実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
[Sixth Example]
Next, the semiconductor device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. Hereinafter, the description of the common configuration with the semiconductor device (FIGS. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 3) according to the first embodiment will be omitted.

図16は、第6実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第1実施例及び第6実施例においても、2本のセル列33の複数のトランジスタセル30の配置は、対称軸に関して鏡面対称とされている。このため、2本のセル列33の長さが異なる。 FIG. 16 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the sixth embodiment. Also in the first embodiment and the sixth embodiment, the arrangement of the plurality of transistor cells 30 in the two cell rows 33 is mirror-symmetrical with respect to the axis of symmetry. Therefore, the lengths of the two cell rows 33 are different.

第1実施例では、2本のセル列33の各々に対して配置された2層目のエミッタ配線42Eが、対称軸の位置で2つに分離された導体パターンで構成される。これに対し、第6実施例では、長い方のセル列33に対応して配置された2層目のエミッタ配線42Eは、対称軸の位置で2つに分離された2つの導体パターンで構成されているが、短い方のセル列33に対応して配置された2層目のエミッタ配線42Eは、セル列33の一端から他端まで繋がった1本の導体パターンで構成されている。エミッタバンプ43Eも、2層目のエミッタ配線42Eの導体パターンごとに配置されている。このように、長い方のセル列33に、配列方向に分離された複数のエミッタバンプ43Eが対応し、短い方のセル列33には、分離されていない1本のエミッタバンプ43Eが対応している。 In the first embodiment, the second layer emitter wiring 42E arranged for each of the two cell rows 33 is composed of a conductor pattern separated into two at the position of the axis of symmetry. On the other hand, in the sixth embodiment, the second layer emitter wiring 42E arranged corresponding to the longer cell row 33 is composed of two conductor patterns separated into two at the position of the axis of symmetry. However, the second layer emitter wiring 42E arranged corresponding to the shorter cell row 33 is composed of one conductor pattern connected from one end to the other end of the cell row 33. Emitter bumps 43E are also arranged for each conductor pattern of the second layer emitter wiring 42E. As described above, the longer cell row 33 corresponds to a plurality of emitter bumps 43E separated in the arrangement direction, and the shorter cell row 33 corresponds to one unseparated emitter bump 43E. There is.

図17は、第6実施例による半導体装置の等価回路図である。長い方のセル列33の8個のトランジスタセル30が、対称軸の位置で4個ずつの組に分割され、1つの組に属する4個のトランジスタセル30のエミッタが、1本のエミッタ配線42Eに接続されている。短い方のセル列33の8個のトランジスタセル30のエミッタは、1本のエミッタ配線42Eに接続されている。 FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the sixth embodiment. The eight transistor cells 30 of the longer cell row 33 are divided into four sets at the position of the axis of symmetry, and the emitters of the four transistor cells 30 belonging to one set are one emitter wiring 42E. It is connected to the. The emitters of the eight transistor cells 30 in the shorter cell row 33 are connected to one emitter wire 42E.

次に、第6実施例の優れた効果について説明する。第6実施例においても第1実施例と同様に、コレクタ中間まとめ配線42CHを配置しているため、コレクタ配線の寄生インダクタンスを低減させることができる。 Next, the excellent effect of the sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment as well, as in the first embodiment, since the collector intermediate group wiring 42CH is arranged, the parasitic inductance of the collector wiring can be reduced.

また、上述の第5実施例では、短い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eの長さが、長い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eの長さと同一である。すなわち、短い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eは、両端のトランジスタセル30の位置よりも外側まで延伸されている。これに対し第6実施例では、短い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eは、長い方のセル列33の長さに影響を受けることなく、セル列33の長さに対応した長さとなされている。このため、短い方のセル列33に対応するエミッタバンプ43Eの表面平坦性を高めることができる。 Further, in the fifth embodiment described above, the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E corresponding to the shorter cell row 33 have the length of the second layer emitter wiring corresponding to the longer cell row 33. It is the same as the length of 42E and the emitter bump 43E. That is, the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E corresponding to the shorter cell row 33 are extended to the outside from the positions of the transistor cells 30 at both ends. On the other hand, in the sixth embodiment, the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E corresponding to the shorter cell row 33 are not affected by the length of the longer cell row 33, and the cell row 33 It is said that the length corresponds to the length of. Therefore, the surface flatness of the emitter bump 43E corresponding to the shorter cell row 33 can be improved.

また、長い方のセル列33に対応するエミッタバンプ43Eは、対称軸の位置で2つの部分に分離されているため、分離後のエミッタバンプ43Eの各部分の長さは、セル列33の長さより短い。このため、長い方のセル列33に対応するエミッタバンプ43Eについても、表面平坦性を高めることができる。 Further, since the emitter bump 43E corresponding to the longer cell row 33 is separated into two parts at the position of the axis of symmetry, the length of each part of the emitter bump 43E after separation is the length of the cell row 33. Shorter than that. Therefore, the surface flatness of the emitter bump 43E corresponding to the longer cell row 33 can be improved.

[第7実施例]
次に、図18を参照して第7実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
[7th Example]
Next, the semiconductor device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the common configuration with the semiconductor device (FIGS. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 3) according to the first embodiment will be omitted.

図18は、第7実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第1実施例では、一方のセル列33の複数のトランジスタセル30と、他方のセル列33の複数のトランジスタセル30とが、配列方向に交互に配置されている。これに対し第7実施例では、同一のセル列33の相互に隣り合う2つのトランジスタセル30が基本単位となり、一方のセル列33の複数の基本単位と、他方のセル列33の複数の基本単位とが配列方向に交互に配置されている。なお、第7実施例においても、2本のセル列33の複数の基本単位は、対称軸に関して鏡面対称に配置されており、対称軸の位置で交互配置の規則性が崩れている。 FIG. 18 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. In the first embodiment, the plurality of transistor cells 30 in one cell row 33 and the plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33 are arranged alternately in the arrangement direction. On the other hand, in the seventh embodiment, two transistor cells 30 adjacent to each other in the same cell row 33 are basic units, and a plurality of basic units of one cell row 33 and a plurality of basic units of the other cell row 33 are used. Units and units are arranged alternately in the arrangement direction. Also in the seventh embodiment, the plurality of basic units of the two cell rows 33 are arranged mirror-symmetrically with respect to the axis of symmetry, and the regularity of the alternating arrangement is broken at the position of the axis of symmetry.

入力容量素子31は、2つのトランジスタセル30を含む基本単位ごとに設けられている。2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eの配置は、第1実施例の場合と同様である。 The input capacitance element 31 is provided for each basic unit including the two transistor cells 30. The arrangement of the emitter wiring 42E and the emitter bump 43E of the second layer is the same as in the case of the first embodiment.

次に、第7実施例の優れた効果について説明する。第7実施例においても第1実施例と同様に、コレクタ中間まとめ配線42CHを配置しているため、コレクタ配線の寄生インダクタンスを低減させることができる。 Next, the excellent effect of the seventh embodiment will be described. In the seventh embodiment as well, as in the first embodiment, since the collector intermediate group wiring 42CH is arranged, the parasitic inductance of the collector wiring can be reduced.

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、同一のセル列33の相互に隣り合う2つのトランジスタセル30を、交互配置の基本単位としている。その他に、同一のセル列33の連続する3個以上の複数のトランジスタセル30を、交互配置の基本単位としてもよい。 Next, a modified example of the seventh embodiment will be described. In the seventh embodiment, two transistor cells 30 adjacent to each other in the same cell row 33 are used as the basic unit of the alternate arrangement. In addition, three or more consecutive transistor cells 30 in the same cell row 33 may be used as the basic unit for alternating arrangement.

[第8実施例]
次に、図19を参照して第8実施例による半導体装置について説明する。以下、第7実施例による半導体装置(図18)と共通の構成については説明を省略する。
[8th Example]
Next, the semiconductor device according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIG. 18) according to the seventh embodiment will be omitted.

図19は、第8実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第7実施例では、長い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eと、短い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eとが、配列方向に関して同じ位置に配置されている。これに対し、第8実施例では、長い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eと、短い方のセル列33に対応する2層目のエミッタ配線42E及びエミッタバンプ43Eとが、配列方向にずれている。 FIG. 19 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the eighth embodiment. In the seventh embodiment, the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E corresponding to the longer cell row 33 and the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E corresponding to the shorter cell row 33 are , Are arranged at the same position with respect to the arrangement direction. On the other hand, in the eighth embodiment, the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E corresponding to the longer cell row 33 and the second layer emitter wiring 42E and the emitter corresponding to the shorter cell row 33 The bump 43E is displaced in the arrangement direction.

具体的には、同一のセル列33に属し、配列方向に連続する複数の基本単位を平面視において包含するように、1本のエミッタバンプ43Eが配置されている。1本のエミッタバンプ43Eに包含される基本単位の個数は、長い方のセル列33と短い方のセル列33とで同一である。エミッタバンプ43Eの両端は、エミッタバンプ43Eに包含されている両端の基本単位の位置に対応する。長い方のセル列33の複数の基本単位と、短い方のセル列33の複数の基本単位とが配列方向に交互配置されているため、長い方のセル列33に対応するエミッタバンプ43Eと、短い方のセル列33に対応するエミッタバンプ43Eとは、配列方向にずれて配置される。このずれ量は、配列方向に交互配置されている基本単位の配列ピッチとほぼ等しい。 Specifically, one emitter bump 43E is arranged so as to belong to the same cell row 33 and include a plurality of basic units continuous in the arrangement direction in a plan view. The number of basic units included in one emitter bump 43E is the same for the longer cell row 33 and the shorter cell row 33. Both ends of the emitter bump 43E correspond to the positions of the basic units of both ends included in the emitter bump 43E. Since the plurality of basic units of the longer cell row 33 and the plurality of basic units of the shorter cell row 33 are alternately arranged in the arrangement direction, the emitter bump 43E corresponding to the longer cell row 33 and the emitter bump 43E The emitter bump 43E corresponding to the shorter cell row 33 is arranged so as to be displaced in the arrangement direction. This amount of deviation is approximately equal to the arrangement pitch of the basic units alternately arranged in the arrangement direction.

例えば、2本のセル列33のうち一方のセル列に対応する1本のエミッタバンプ43Eが接続されるトランジスタセル30の個数と、他方のセル列33に対応する1本のエミッタバンプ43Eが接続されるトランジスタセル30の個数とが同一である。一方のエミッタバンプ43Eと他方のエミッタバンプ43Eとは、配列方向に関して重複する部分を含み、一方のエミッタバンプ43Eと他方のエミッタバンプ43Eとは、両者が重複する部分から相互に反対向きに延伸されている。 For example, the number of transistor cells 30 to which one emitter bump 43E corresponding to one cell row of the two cell rows 33 is connected and one emitter bump 43E corresponding to the other cell row 33 are connected. The number of transistor cells 30 to be formed is the same. One emitter bump 43E and the other emitter bump 43E include overlapping portions in the arrangement direction, and one emitter bump 43E and the other emitter bump 43E are extended in opposite directions from the overlapping portions. ing.

次に、第8実施例の優れた効果について説明する。
第8実施例では、エミッタバンプ43Eの両端を、エミッタバンプ43Eに包含されている両端の基本単位の位置に対応させているため、第7実施例の場合と比べてエミッタバンプ43Eが短くなる。このため、エミッタバンプ43Eの表面平坦性を高めることができる。
Next, the excellent effect of the eighth embodiment will be described.
In the eighth embodiment, since both ends of the emitter bump 43E correspond to the positions of the basic units of both ends included in the emitter bump 43E, the emitter bump 43E is shorter than that in the case of the seventh embodiment. Therefore, the surface flatness of the emitter bump 43E can be improved.

[第9実施例]
次に、図20を参照して第9実施例による半導体装置について説明する。以下、第7実施例による半導体装置(図18)と共通の構成については説明を省略する。
[9th Example]
Next, the semiconductor device according to the ninth embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIG. 18) according to the seventh embodiment will be omitted.

図20は、第9実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第7実施例(図18)では、1つの基本単位に属する2つのトランジスタセル30から、それぞれ配列方向と直交する方向にベース引出配線41Bが引き出され、1つの入力容量素子31まで達している。これに対して第9実施例では、基本単位に属する2つのトランジスタセル30から引き出されたベース引出配線41Bがトランジスタセル30の近傍で相互に接続された後、1本のベース引出配線41Bに束ねられて入力容量素子31まで延びている。 FIG. 20 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the ninth embodiment. In the seventh embodiment (FIG. 18), the base lead-out wiring 41B is drawn out from the two transistor cells 30 belonging to one basic unit in the direction orthogonal to the arrangement direction, and reaches one input capacitance element 31. On the other hand, in the ninth embodiment, the base lead-out wires 41B drawn from the two transistor cells 30 belonging to the basic unit are connected to each other in the vicinity of the transistor cells 30 and then bundled into one base lead-out wire 41B. It extends to the input capacitance element 31.

次に、第9実施例の優れた効果について説明する。第7実施例(図18)では、図18の下側のトランジスタセル30から上方に向かって引き出されたベース引出配線41Bと、上側のトランジスタセル30から下方に向かって引き出されたコレクタ引出配線41Cとが接近しているため、両者が結合しやすい。これに対して第9実施例では2つのトランジスタセル30から引き出されたベース引出配線41Bが1本に束ねられることにより、ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとの間隔が広がる。その結果、両者の結合が弱まる。これにより、ベース引出配線41Bを伝送される入力信号と、コレクタ引出配線41Cを伝送される出力信号との相互干渉を抑制することができる。 Next, the excellent effect of the ninth embodiment will be described. In the seventh embodiment (FIG. 18), the base lead-out wiring 41B drawn upward from the lower transistor cell 30 in FIG. 18 and the collector lead-out wiring 41C drawn downward from the upper transistor cell 30 Because they are close to each other, they are easy to combine. On the other hand, in the ninth embodiment, the base lead-out wiring 41B drawn from the two transistor cells 30 is bundled into one, so that the distance between the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C is widened. As a result, the bond between the two is weakened. As a result, mutual interference between the input signal transmitted through the base lead-out wiring 41B and the output signal transmitted through the collector lead-out wiring 41C can be suppressed.

[第10実施例]
次に、図21及び図22を参照して第10実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
[10th Example]
Next, the semiconductor device according to the tenth embodiment will be described with reference to FIGS. 21 and 22. Hereinafter, the description of the common configuration with the semiconductor device (FIGS. 1, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 3) according to the first embodiment will be omitted.

図21は、第10実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。図22は、第10実施例による半導体装置の1つのトランジスタセル30の断面図である。 FIG. 21 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the tenth embodiment. FIG. 22 is a cross-sectional view of one transistor cell 30 of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

第1実施例では、一方のセル列33の複数のトランジスタセル30と、他方のセル列33の複数のトランジスタセル30とが、配列方向に交互に配置されている。これに対し、第10実施例では、一方のセル列33の複数のトランジスタセル30と、他方のセル列33の複数のトランジスタセル30とが、配列方向に関して同じ位置に配置されている。また、第1実施例では、エミッタ電極40E及びベース電極40B(図2A、図2B)を配列方向に挟むように一対のコレクタ電極40C(図2A、図2B)が配置されている。これに対し、第10実施例では、エミッタ電極40E及びベース電極40Bから見て、配列方向の片側にのみコレクタ電極40Cが配置されている。第1実施例では、配列方向が、GaAsからなる基板50の[01−1]方向と平行であるが、第10実施例では、配列方向が、GaAsからなる基板50の[011]方向と平行である。エミッタ領域30E及びエミッタ電極40Eの長手方向は、[01−1]方向と平行である。 In the first embodiment, the plurality of transistor cells 30 in one cell row 33 and the plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33 are arranged alternately in the arrangement direction. On the other hand, in the tenth embodiment, the plurality of transistor cells 30 in one cell row 33 and the plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33 are arranged at the same positions in the arrangement direction. Further, in the first embodiment, a pair of collector electrodes 40C (FIGS. 2A and 2B) are arranged so as to sandwich the emitter electrode 40E and the base electrode 40B (FIGS. 2A and 2B) in the arrangement direction. On the other hand, in the tenth embodiment, the collector electrode 40C is arranged only on one side in the arrangement direction when viewed from the emitter electrode 40E and the base electrode 40B. In the first embodiment, the arrangement direction is parallel to the [01-1] direction of the substrate 50 made of GaAs, but in the tenth embodiment, the arrangement direction is parallel to the [011] direction of the substrate 50 made of GaAs. Is. The longitudinal direction of the emitter region 30E and the emitter electrode 40E is parallel to the [01-1] direction.

複数のトランジスタセル30のコレクタ電極40Cから1層目のコレクタ引出配線41Cが配列方向と直交する方向に引き出されている。1本のコレクタ引出配線41Cは、配列方向に関して同じ位置に配置されている2つのトランジスタセル30で共用される。 The collector lead wiring 41C of the first layer is drawn out from the collector electrodes 40C of the plurality of transistor cells 30 in a direction orthogonal to the arrangement direction. One collector lead wiring 41C is shared by two transistor cells 30 arranged at the same position in the arrangement direction.

複数のトランジスタセル30のベース電極40Bから、ベース引出配線41Bが、コレクタ引出配線41Cが配置された側とは反対側に、配列方向に引き出されている。ベース引出配線41Bは、ベース電極40Bから配列方向に引き出された後、コレクタまとめ配線41CIから遠ざかり、配列方向と直交する方向に延びる。ベース引出配線41Bの配列方向と直交する方向に延びる部分は、配列方向に関して同一の位置に配置された2つのトランジスタセル30で共用される。ベース引出配線41Bを共用している2つのトランジスタセル30に対して、1つの入力容量素子31が配置されている。 The base lead-out wiring 41B is drawn out from the base electrodes 40B of the plurality of transistor cells 30 in the arrangement direction on the side opposite to the side where the collector lead-out wiring 41C is arranged. The base lead-out wiring 41B is drawn out from the base electrode 40B in the arrangement direction, then moves away from the collector collective wiring 41CI and extends in a direction orthogonal to the arrangement direction. The portion of the base lead-out wiring 41B extending in the direction orthogonal to the arrangement direction is shared by the two transistor cells 30 arranged at the same position with respect to the arrangement direction. One input capacitance element 31 is arranged for two transistor cells 30 sharing the base lead-out wiring 41B.

ベース引出配線41Bは、ベース電極40Bから引き出されてコレクタ領域30C及びベース領域30B(図22)の縁に対応する段差を横切る。ベース引出配線41Bが横切るコレクタ領域30C及びベース領域30B(図22)の縁は、GaAsからなる基板50の[01−1]方向と平行である。この方向に延びる段差は、基板50の表面に対する傾斜角が90°未満の斜面で構成される。このため、ベース引出配線41Bの断線が生じにくい。 The base lead-out wiring 41B is drawn out from the base electrode 40B and crosses the step corresponding to the edge of the collector region 30C and the base region 30B (FIG. 22). The edges of the collector region 30C and the base region 30B (FIG. 22) that the base lead-out wiring 41B crosses are parallel to the [01-1] direction of the substrate 50 made of GaAs. The step extending in this direction is composed of a slope having an inclination angle of less than 90 ° with respect to the surface of the substrate 50. Therefore, the base lead-out wiring 41B is unlikely to be disconnected.

配列方向の中央の対称軸を境として一方の側に配置された複数のトランジスタセル30については、トランジスタセル30とコレクタ引出配線41Cとベース引出配線41Bとの配列方向に関する位置関係が同一である。また、トランジスタセル30とコレクタ引出配線41Cとベース引出配線41Bとの配列方向に関する位置関係は、対称軸の両側で鏡面対称である。 Regarding the plurality of transistor cells 30 arranged on one side with the central axis of symmetry in the arrangement direction as a boundary, the positional relationship between the transistor cell 30, the collector lead wiring 41C, and the base lead wiring 41B with respect to the arrangement direction is the same. Further, the positional relationship between the transistor cell 30, the collector lead-out wiring 41C, and the base lead-out wiring 41B with respect to the arrangement direction is mirror-symmetrical on both sides of the axis of symmetry.

次に、第10実施例の優れた効果について説明する。
第10実施例においても、コレクタ中間まとめ配線42CHを設けることにより、第1実施例と同様にコレクタ配線の寄生インダクタンスを低減することができる。
Next, the excellent effect of the tenth embodiment will be described.
Also in the tenth embodiment, by providing the collector intermediate collective wiring 42CH, the parasitic inductance of the collector wiring can be reduced as in the first embodiment.

[第11実施例]
次に、図23を参照して第11実施例による半導体装置について説明する。以下、第10実施例による半導体装置(図21、図22)と共通の構成については説明を省略する。
[11th Example]
Next, the semiconductor device according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIG. 23. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor devices (FIGS. 21 and 22) according to the tenth embodiment will be omitted.

図23は、第11実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第10実施例では、配列方向の中央を境として一方の側に配置された複数のトランジスタセル30については、トランジスタセル30とコレクタ引出配線41Cとベース引出配線41Bとの配列方向に関する位置関係が同一である。これに対し第11実施例では、配列方向に隣り合う2つのトランジスタセル30について、トランジスタセル30とコレクタ引出配線41Cとベース引出配線41Bとの配列方向に関する位置関係が鏡面対称である。1本のコレクタ引出配線41Cが、その両側のトランジスタセル30で共用されている。また、1本のコレクタ引出配線41Cは、第10実施例の場合と同様に、配列方向に関して同じ位置に配置されている2つのトランジスタセル30でも共用されている。このため、1本のコレクタ引出配線41Cは、合計で4個のトランジスタセル30で共用されることになる。 FIG. 23 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the eleventh embodiment. In the tenth embodiment, the plurality of transistor cells 30 arranged on one side with the center of the arrangement direction as a boundary have the same positional relationship with respect to the arrangement direction of the transistor cell 30, the collector lead wiring 41C, and the base lead wiring 41B. Is. On the other hand, in the eleventh embodiment, with respect to the two transistor cells 30 adjacent to each other in the arrangement direction, the positional relationship between the transistor cell 30, the collector lead wiring 41C, and the base drawer wiring 41B with respect to the arrangement direction is mirror-symmetrical. One collector lead wiring 41C is shared by the transistor cells 30 on both sides thereof. Further, one collector lead wiring 41C is also shared by two transistor cells 30 arranged at the same position in the arrangement direction as in the case of the tenth embodiment. Therefore, one collector lead wiring 41C is shared by a total of four transistor cells 30.

次に、第11実施例の優れた効果について説明する。
第11実施例においては、1本のコレクタ引出配線41Cを、両側の2つのトランジスタセル30で共用しているため、セル列33の長さを短くすることが可能になる。
Next, the excellent effect of the eleventh embodiment will be described.
In the eleventh embodiment, since one collector lead wiring 41C is shared by the two transistor cells 30 on both sides, the length of the cell row 33 can be shortened.

[第12実施例]
次に、図24を参照して第12実施例による半導体装置について説明する。以下、第11実施例による半導体装置(図23)と共通の構成については説明を省略する。
[12th Example]
Next, the semiconductor device according to the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. 24. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIG. 23) according to the eleventh embodiment will be omitted.

図24は、第12実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第11実施例では、1本のコレクタ引出配線41Cが両側の2つのトランジスタセル30で共用されている。これに対し第12実施例では、ベース引出配線41Bの、配列方向に直交する部分が、両側の2つのトランジスタセル30で共用されている。さらに、ベース引出配線41Bの、配列方向に直交する部分は、第11実施例と同様に、配列方向に関して同じ位置に配置されている2つのトランジスタセル30でも共用されている。このため、ベース引出配線41Bの、配列方向に直交する部分は、合計で4個のトランジスタセル30で共用されることになる。 FIG. 24 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the twelfth embodiment. In the eleventh embodiment, one collector lead wiring 41C is shared by the two transistor cells 30 on both sides. On the other hand, in the twelfth embodiment, the portion of the base lead-out wiring 41B orthogonal to the arrangement direction is shared by the two transistor cells 30 on both sides. Further, the portion of the base lead-out wiring 41B orthogonal to the arrangement direction is also shared by the two transistor cells 30 arranged at the same position with respect to the arrangement direction as in the eleventh embodiment. Therefore, the portion of the base lead-out wiring 41B orthogonal to the arrangement direction is shared by a total of four transistor cells 30.

その結果、ベース引出配線41Bを共用する4個のトランジスタセル30に対して、1個の入力容量素子31が設けられることとなる。 As a result, one input capacitance element 31 is provided for each of the four transistor cells 30 that share the base lead-out wiring 41B.

次に、第12実施例の優れた効果について説明する。
第12実施例においては、ベース引出配線41Bの、配列方向に直交する部分を、両側の2つのトランジスタセル30で共用しているため、セル列33の長さを短くすることが可能になる。
Next, the excellent effect of the twelfth embodiment will be described.
In the twelfth embodiment, since the portion of the base lead-out wiring 41B orthogonal to the arrangement direction is shared by the two transistor cells 30 on both sides, the length of the cell row 33 can be shortened.

次に、第12実施例の変形例について説明する。
第12実施例では、1本のコレクタ引出配線41Cを、配列方向に関して同じ位置に配置されている2つのトランジスタセル30で共用しているが、さらに、配列方向に隣り合う2つのトランジスタセル30で共用してもよい。この場合、1本のコレクタ引出配線41Cが、合計で4個のトランジスタセル30で共用されることになる。
Next, a modified example of the twelfth embodiment will be described.
In the twelfth embodiment, one collector lead wiring 41C is shared by two transistor cells 30 arranged at the same position in the arrangement direction, but further, two transistor cells 30 adjacent to each other in the arrangement direction share the same. It may be shared. In this case, one collector lead wiring 41C is shared by a total of four transistor cells 30.

[第13実施例]
次に、図25A、図25B、及び図26を参照して第13実施例による増幅器モジュールについて説明する。
[13th Example]
Next, the amplifier module according to the thirteenth embodiment will be described with reference to FIGS. 25A, 25B, and 26.

図25Aは、第13実施例による増幅器モジュールのブロック図である。第13実施例による増幅器モジュールは、モジュール基板80と、モジュール基板80に実装された半導体装置81とを含む。 FIG. 25A is a block diagram of the amplifier module according to the thirteenth embodiment. The amplifier module according to the thirteenth embodiment includes a module board 80 and a semiconductor device 81 mounted on the module board 80.

半導体装置81は、初段増幅回路82、段間整合回路85、出力段増幅回路83、初段バイアス回路87、及び出力段バイアス回路88を含む。モジュール基板80に、入力整合回路84、出力整合回路86、インダクタL1、L2が実装されている。出力段増幅回路83として、第1実施例から第12実施例までのいずれかの実施例による半導体装置の増幅回路が用いられる。 The semiconductor device 81 includes a first stage amplifier circuit 82, an interstage matching circuit 85, an output stage amplifier circuit 83, a first stage bias circuit 87, and an output stage bias circuit 88. An input matching circuit 84, an output matching circuit 86, and inductors L1 and L2 are mounted on the module board 80. As the output stage amplifier circuit 83, the amplifier circuit of the semiconductor device according to any one of the first to twelfth embodiments is used.

モジュール基板80の高周波信号入力端子RFin1から入力された高周波信号が、入力整合回路84を介して半導体装置81の高周波信号入力端子RFinに入力される。高周波信号入力端子RFinに入力された高周波信号が、初段増幅回路82で増幅され、段間整合回路85を介して出力段増幅回路83の高周波入力端子62(図3)に入力される。出力段増幅回路83で増幅された高周波信号が、高周波信号出力端子RFout(コレクタバンプ43C(図3)に相当)から出力される。高周波信号出力端子RFoutから出力された高周波信号が、モジュール基板80に実装された出力整合回路86を介してモジュール基板80の高周波信号出力端子RFout1から出力される。 The high-frequency signal input from the high-frequency signal input terminal RFin1 of the module substrate 80 is input to the high-frequency signal input terminal RFin of the semiconductor device 81 via the input matching circuit 84. The high-frequency signal input to the high-frequency signal input terminal RFin is amplified by the first-stage amplifier circuit 82 and input to the high-frequency input terminal 62 (FIG. 3) of the output stage amplifier circuit 83 via the interstage matching circuit 85. The high-frequency signal amplified by the output stage amplifier circuit 83 is output from the high-frequency signal output terminal RFout (corresponding to the collector bump 43C (FIG. 3)). The high-frequency signal output from the high-frequency signal output terminal RFout is output from the high-frequency signal output terminal RFout1 of the module board 80 via the output matching circuit 86 mounted on the module board 80.

バイアス電圧端子Vbattから初段バイアス回路87及び出力段バイアス回路88にバイアス用の電圧が印加される。バイアス制御端子Vbias1から入力される制御信号に基づいて、初段バイアス回路87が初段増幅回路82にバイス電圧及び電流を供給する。バイアス制御端子Vbias2から入力される制御信号に基づいて、出力段バイアス回路88が出力段増幅回路83のベース制御端子61(図3)にバイアス電圧及び電流を供給する。 A bias voltage is applied from the bias voltage terminal Vbatt to the first stage bias circuit 87 and the output stage bias circuit 88. The first-stage bias circuit 87 supplies the vise voltage and current to the first-stage amplifier circuit 82 based on the control signal input from the bias control terminal Vbias1. Based on the control signal input from the bias control terminal Vbias2, the output stage bias circuit 88 supplies the bias voltage and current to the base control terminal 61 (FIG. 3) of the output stage amplifier circuit 83.

インダクタL1を介して初段増幅回路82の電源端子Vcc1に直流電源電圧が印加される。インダクタL2を介して出力段増幅回路83の電源端子Vcc2(コレクタバンプ43C(図3)に相当)に直流電源電圧が印加される。 A DC power supply voltage is applied to the power supply terminal Vcc1 of the first-stage amplifier circuit 82 via the inductor L1. A DC power supply voltage is applied to the power supply terminal Vcc2 (corresponding to the collector bump 43C (FIG. 3)) of the output stage amplifier circuit 83 via the inductor L2.

図25Bは、第13実施例による増幅器モジュールのモジュール基板80(図25A)に実装された半導体装置81の回路レイアウトを示す図である。半導体装置81の、モジュール基板80に対向する面に、複数のバンプが配置されている。出力段増幅回路83のエミッタバンプ43E(図1、図3)はモジュール基板80のグランドに接続される。出力段増幅回路83のコレクタバンプ43C(図1)は、図25Aの電源端子Vcc2及び高周波信号出力端子RFoutに相当する。その他に、バイアス電圧端子Vbatt、バイアス制御端子Vbias1、Vbias2、電源端子Vcc1、高周波信号入力端子RFin、グランドGND等のバンプが設けられている。 FIG. 25B is a diagram showing a circuit layout of the semiconductor device 81 mounted on the module board 80 (FIG. 25A) of the amplifier module according to the thirteenth embodiment. A plurality of bumps are arranged on the surface of the semiconductor device 81 facing the module substrate 80. The emitter bump 43E (FIGS. 1 and 3) of the output stage amplifier circuit 83 is connected to the ground of the module substrate 80. The collector bump 43C (FIG. 1) of the output stage amplifier circuit 83 corresponds to the power supply terminal Vcc2 and the high frequency signal output terminal RFout in FIG. 25A. In addition, bumps such as a bias voltage terminal Vbatt, a bias control terminal Vbias1, Vbias2, a power supply terminal Vcc1, a high frequency signal input terminal RFin, and a ground GND are provided.

図26は、モジュール基板80及び半導体装置81の断面図である。半導体装置81に設けられたエミッタバンプ43Eが、モジュール基板80の第1面のグランド導体90にハンダ94により接続されている。モジュール基板80の第1面には、半導体装置81の他に複数の表面実装素子93が実装されている。複数のビア導体91が第1面のグランド導体90から厚さ方向に延び、第1面とは反対側の第2面に設けられたグランド導体92まで達する。エミッタバンプ43Eと複数のビア導体91とは、平面視において部分的に重なる。第2面のグランド導体92は、マザーボード等のグランドに接続される。マザーボード等のグランドは、ヒートシンクとしても機能する。 FIG. 26 is a cross-sectional view of the module substrate 80 and the semiconductor device 81. The emitter bump 43E provided on the semiconductor device 81 is connected to the ground conductor 90 on the first surface of the module substrate 80 by solder 94. In addition to the semiconductor device 81, a plurality of surface mount elements 93 are mounted on the first surface of the module substrate 80. A plurality of via conductors 91 extend from the ground conductor 90 on the first surface in the thickness direction and reach the ground conductor 92 provided on the second surface opposite to the first surface. The emitter bump 43E and the plurality of via conductors 91 partially overlap each other in a plan view. The ground conductor 92 on the second surface is connected to a ground such as a motherboard. The ground of the motherboard or the like also functions as a heat sink.

次に、第13実施例の優れた効果について説明する。
エミッタバンプ43E、ハンダ94、グランド導体90、複数のビア導体91、及びグランド導体92が、出力段増幅回路83の複数のトランジスタセル30で発生した熱をマザーボード等のグランドに伝導させる放熱経路となる。エミッタバンプ43Eと複数のビア導体91とを平面視において重ねて配置しているため、放熱経路の熱抵抗が低くなる。その結果、トランジスタセル30の温度上昇を抑制することができる。
Next, the excellent effect of the thirteenth embodiment will be described.
The emitter bump 43E, the solder 94, the ground conductor 90, the plurality of via conductors 91, and the ground conductor 92 serve as a heat dissipation path for conducting the heat generated in the plurality of transistor cells 30 of the output stage amplifier circuit 83 to the ground of the motherboard or the like. .. Since the emitter bump 43E and the plurality of via conductors 91 are arranged so as to overlap each other in a plan view, the thermal resistance of the heat dissipation path is lowered. As a result, the temperature rise of the transistor cell 30 can be suppressed.

また、出力段増幅回路83に、第1実施例から第12実施例までのいずれかの実施例による半導体装置の増幅回路が用いられているため、第1実施例から第12実施例までのいずれかの実施例で得られる優れた効果と同一の効果が得られる。 Further, since the amplifier circuit of the semiconductor device according to any one of the first to twelfth embodiments is used for the output stage amplifier circuit 83, any of the first to twelfth embodiments. The same effect as the excellent effect obtained in the above embodiment can be obtained.

[第14実施例]
次に、図27を参照して第14実施例による増幅器モジュールについて説明する。以下、第13実施例による増幅器モジュール(図25A、図25B、図26)と共通の構成については説明を省略する。
[14th Example]
Next, the amplifier module according to the 14th embodiment will be described with reference to FIG. 27. Hereinafter, the description of the configuration common to the amplifier modules (FIGS. 25A, 25B, 26) according to the thirteenth embodiment will be omitted.

図27は、第14実施例による増幅器モジュールのブロック図である。第13実施例による増幅器モジュールは、モジュール基板80と、モジュール基板80に実装された半導体装置81とを含む。第13実施例では、出力段増幅回路83が相互に並列接続された複数のトランジスタセル30で構成されているが、第14実施例では、出力段増幅回路83が、スタックされた第1増幅回路83Aと第2増幅回路83Bとで構成される。第1増幅回路83A及び第2増幅回路83Bには、第1実施例から第12実施例までのいずれかの実施例による半導体装置の増幅回路が用いられる。 FIG. 27 is a block diagram of the amplifier module according to the 14th embodiment. The amplifier module according to the thirteenth embodiment includes a module board 80 and a semiconductor device 81 mounted on the module board 80. In the thirteenth embodiment, the output stage amplifier circuit 83 is composed of a plurality of transistor cells 30 in which the output stage amplifier circuits 83 are connected in parallel to each other. However, in the fourteenth embodiment, the output stage amplifier circuit 83 is stacked in the first amplifier circuit. It is composed of 83A and a second amplifier circuit 83B. In the first amplifier circuit 83A and the second amplifier circuit 83B, the amplifier circuit of the semiconductor device according to any one of the first to twelfth embodiments is used.

第1増幅回路83Aのトランジスタと第2増幅回路83BのトランジスタとがキャパシタCを介してカスコード接続されている。キャパシタCは、第1増幅回路83Aのトランジスタのエミッタと第2増幅回路83Bのトランジスタのコレクタとを交流的に接続し、直流的に切り離す。 The transistor of the first amplifier circuit 83A and the transistor of the second amplifier circuit 83B are cascode-connected via the capacitor C. The capacitor C connects the emitter of the transistor of the first amplifier circuit 83A and the collector of the transistor of the second amplifier circuit 83B in an alternating current manner, and disconnects them in a direct current manner.

初段増幅回路82で増幅された高周波信号が段間整合回路85を介して第2増幅回路83Bに入力される。出力段バイアス回路89が、バイアス制御端子Vbias3から入力される制御信号に基づいて第2増幅回路83Bのトランジスタにバイアス電圧及び電流を供給する。インダクタL4を介して第2増幅回路83Bの電源端子Vc(トランジスタのコレクタに相当)に直流電源電圧が印加される。 The high frequency signal amplified by the first stage amplifier circuit 82 is input to the second amplifier circuit 83B via the interstage matching circuit 85. The output stage bias circuit 89 supplies the bias voltage and current to the transistor of the second amplifier circuit 83B based on the control signal input from the bias control terminal Vbias3. A DC power supply voltage is applied to the power supply terminal Vc (corresponding to the collector of the transistor) of the second amplifier circuit 83B via the inductor L4.

インダクタL2を介して第1増幅回路83Aの電源端子Vcc2(トランジスタのコレクタに相当)に直流電源電圧が印加される。第1増幅回路83Aの接地端子Ve(エミッタバンプ43E(図3)に相当)がインダクタL3を介してグランドに接続される。バイアス制御端子Vbias2から入力される制御信号に基づいて、出力段バイアス回路88が第1増幅回路83Aのトランジスタにバイアス電圧及び電流を供給する。 A DC power supply voltage is applied to the power supply terminal Vcc2 (corresponding to the collector of the transistor) of the first amplifier circuit 83A via the inductor L2. The ground terminal Ve (corresponding to the emitter bump 43E (FIG. 3)) of the first amplifier circuit 83A is connected to the ground via the inductor L3. The output stage bias circuit 88 supplies the bias voltage and the current to the transistor of the first amplifier circuit 83A based on the control signal input from the bias control terminal Vbias2.

第1増幅回路83A及び第2増幅回路83Bで増幅された高周波信号が、高周波信号出力端子RFout(第1増幅回路83Aのトランジスタのコレクタ端子)から出力される。高周波信号出力端子RFoutから出力された高周波信号が、モジュール基板80に実装された出力整合回路86を介してモジュール基板80の高周波信号出力端子RFout1から出力される。 The high-frequency signal amplified by the first amplifier circuit 83A and the second amplifier circuit 83B is output from the high-frequency signal output terminal RFout (collector terminal of the transistor of the first amplifier circuit 83A). The high-frequency signal output from the high-frequency signal output terminal RFout is output from the high-frequency signal output terminal RFout1 of the module board 80 via the output matching circuit 86 mounted on the module board 80.

次に、第14実施例の優れた効果について説明する。
第14実施例では、トランジスタをカスコード接続することにより、最大出力電力の増大を図ることができる。さらに、第1増幅回路83A及び第2増幅回路83Bに、第1実施例から第12実施例までのいずれかの実施例による半導体装置の増幅回路を用いるため、第1実施例から第12実施例までのいずれかの実施例で得られる効果と同一の優れた効果が得られる。
Next, the excellent effect of the 14th embodiment will be described.
In the 14th embodiment, the maximum output power can be increased by cascode-connecting the transistors. Further, since the amplifier circuit of the semiconductor device according to any one of the first to twelfth embodiments is used for the first amplifier circuit 83A and the second amplifier circuit 83B, the first to twelfth embodiments are used. The same excellent effect as that obtained in any of the above examples can be obtained.

[第15実施例]
次に、図28A及び図28Bを参照して第15実施例による半導体装置について説明する。以下、第1実施例による半導体装置と共通の構成については説明を省略する。
[15th Example]
Next, the semiconductor device according to the fifteenth embodiment will be described with reference to FIGS. 28A and 28B. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device according to the first embodiment will be omitted.

図28Aは、第15実施例による半導体装置の等価回路図である。複数のトランジスタセル30が相互に並列に接続されている。複数のトランジスタセル30の各々のコレクタ及びエミッタが、それぞれコレクタバンプ43C及びエミッタバンプ43Eに接続されている。複数のトランジスタセル30のベースが、それぞれ入力容量素子31を介して高周波入力配線42RFに接続されている。さらに、複数のトランジスタセル30のベースは、それぞれベースバラスト抵抗素子32を介して出力段バイアス回路88に接続されている。 FIG. 28A is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment. A plurality of transistor cells 30 are connected to each other in parallel. Each collector and emitter of the plurality of transistor cells 30 is connected to the collector bump 43C and the emitter bump 43E, respectively. The bases of the plurality of transistor cells 30 are connected to the high frequency input wiring 42RF via the input capacitance element 31, respectively. Further, the bases of the plurality of transistor cells 30 are connected to the output stage bias circuit 88 via the base ballast resistance element 32, respectively.

出力段バイアス回路88は、トランジスタセル30にベースバイアス電圧及び電流を与えるエミッタフォロワトランジスタとして動作するトランジスタQ2を含む。トランジスタQ2には、例えばHBTが用いられる。トランジスタQ2のエミッタが、抵抗素子R2を介してベースバラスト抵抗素子32に接続されている。トランジスタQ2のコレクタが、バイアス電圧端子Vbattに接続されている。 The output stage bias circuit 88 includes a transistor Q2 that operates as an emitter follower transistor that applies a base bias voltage and a current to the transistor cell 30. For the transistor Q2, for example, an HBT is used. The emitter of the transistor Q2 is connected to the base ballast resistance element 32 via the resistance element R2. The collector of the transistor Q2 is connected to the bias voltage terminal Vbatt.

トランジスタQ3とトランジスタQ4とが直列に接続されて温度特性補償回路S1を構成する。トランジスタQ3、Q4には、例えばHBTが用いられる。トランジスタQ3、Q4の各々は、ダイオード接続されておりダイオードとして機能する。具体的には、トランジスタQ3、Q4の各々において、コレクタとベースとが短絡されている。トランジスタQ4のベースとトランジスタQ2のベースとが接続されており、カレントミラーが構成されている。 The transistor Q3 and the transistor Q4 are connected in series to form the temperature characteristic compensation circuit S1. For the transistors Q3 and Q4, for example, HBTs are used. Each of the transistors Q3 and Q4 is diode-connected and functions as a diode. Specifically, in each of the transistors Q3 and Q4, the collector and the base are short-circuited. The base of the transistor Q4 and the base of the transistor Q2 are connected to form a current mirror.

バイアス制御端子Vbias2が、抵抗素子R7及び温度特性補償回路S1を介してグランドに接続されている。バイアス制御端子Vbias2に印加された電圧が、抵抗素子R7と温度特性補償回路S1とで分圧されてトランジスタQ2のベースに印加される。トランジスタQ2のベースは、バイパス容量素子C1を介してグランドに接続されている。 The bias control terminal Vbias2 is connected to the ground via the resistance element R7 and the temperature characteristic compensation circuit S1. The voltage applied to the bias control terminal Vbias2 is divided by the resistance element R7 and the temperature characteristic compensation circuit S1 and applied to the base of the transistor Q2. The base of the transistor Q2 is connected to the ground via the bypass capacitance element C1.

図28Bは、複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、エミッタバンプ43E、コレクタバンプ43C、出力段バイアス回路88のトランジスタQ3の平面的な位置関係を示す図である。トランジスタQ3は、複数のトランジスタセル30からなるセル列33を、その端部から配列方向に延長した延長線上の端部近傍領域95、またはセル列33の内部領域96に配置される。 FIG. 28B is a diagram showing a planar positional relationship between a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, an emitter bump 43E, a collector bump 43C, and a transistor Q3 of the output stage bias circuit 88. The transistor Q3 is arranged in a cell row 33 composed of a plurality of transistor cells 30 in a region near the end portion 95 on an extension line extending from the end portion in the arrangement direction or an internal region 96 of the cell row 33.

次に、出力段バイアス回路88の動作について説明する。トランジスタQ3がセル列33の端部近傍領域95または内部領域96に配置されているため、トランジスタQ3がトランジスタセル30から熱影響を受ける。トランジスタセル30の温度が上昇すると、トランジスタQ3の温度も上昇する。その結果、トランジスタQ2のベースに印加されるバイアス電圧が低下する。トランジスタQ2のベースに印加されるバイアス電圧が低下すると、トランジスタセル30のベースに供給されるバイアス電圧及び電流も低下する。 Next, the operation of the output stage bias circuit 88 will be described. Since the transistor Q3 is arranged in the region near the end of the cell row 33 or the internal region 96, the transistor Q3 is thermally affected by the transistor cell 30. When the temperature of the transistor cell 30 rises, the temperature of the transistor Q3 also rises. As a result, the bias voltage applied to the base of the transistor Q2 decreases. When the bias voltage applied to the base of the transistor Q2 decreases, the bias voltage and current supplied to the base of the transistor cell 30 also decrease.

このように、トランジスタセル30の温度が上昇すると、温度特性補償回路S1は、トランジスタセル30のベースに供給するバイアス電圧及び電流を低下させる。その結果、トランジスタセル30のコレクタ電流が低下する。従って、トランジスタセル30の温度上昇に伴ってコレクタ電流が増加すると、温度特性補償回路S1はコレクタ電流の増加を抑制させる。 As described above, when the temperature of the transistor cell 30 rises, the temperature characteristic compensation circuit S1 lowers the bias voltage and the current supplied to the base of the transistor cell 30. As a result, the collector current of the transistor cell 30 decreases. Therefore, when the collector current increases as the temperature of the transistor cell 30 rises, the temperature characteristic compensation circuit S1 suppresses the increase in the collector current.

次に、第15実施例の優れた効果について説明する。
第15実施例では、温度特性補償回路S1のトランジスタQ3を、複数のトランジスタセル30のセル列33の端部近傍領域95または内部領域96に配置しているため、トランジスタQ3がトランジスタセル30の温度上昇の影響を受けやすい。その結果、トランジスタセル30の温度が上昇したときのトランジスタ特性の変動を十分補償することができる。
Next, the excellent effect of the fifteenth embodiment will be described.
In the fifteenth embodiment, since the transistor Q3 of the temperature characteristic compensation circuit S1 is arranged in the region near the end of the cell row 33 of the plurality of transistor cells 30 or the internal region 96, the transistor Q3 is the temperature of the transistor cell 30. Susceptible to rise. As a result, fluctuations in transistor characteristics when the temperature of the transistor cell 30 rises can be sufficiently compensated.

トランジスタQ3を、セル列33の延長線上の端部近傍領域95またはセル列33の内部領域96に配置すると、出力段増幅回路83の、配列方向に直交する方向の寸法はほとんど増大しない。トランジスタQ3を端部近傍領域95に配置する場合には、短い方のセル列33の延長線上に配置するとよい。このように配置すると、出力段増幅回路83とトランジスタQ3とを含む領域の、配列方向に関する寸法の増大を抑制することができる。 When the transistor Q3 is arranged in the end vicinity region 95 on the extension line of the cell row 33 or the internal region 96 of the cell row 33, the dimensions of the output stage amplifier circuit 83 in the direction orthogonal to the arrangement direction are hardly increased. When the transistor Q3 is arranged in the region near the end portion 95, it is preferable to arrange the transistor Q3 on the extension line of the shorter cell row 33. With this arrangement, it is possible to suppress an increase in the size of the region including the output stage amplifier circuit 83 and the transistor Q3 in the arrangement direction.

温度補償効果を高めるために、トランジスタQ3から最近接のトランジスタセル30までの中心間距離を、複数のトランジスタセル30のピッチ以下にすることが好ましい。 In order to enhance the temperature compensation effect, it is preferable that the center-to-center distance from the transistor Q3 to the nearest transistor cell 30 is set to be equal to or less than the pitch of the plurality of transistor cells 30.

次に、第15実施例の変形例について説明する。
第15実施例では、トランジスタQ3をセル列33の端部近傍領域95または内部領域96に配置しているが、トランジスタQ3に代えてトランジスタQ4を端部近傍領域95または内部領域96に配置してもよい。さらに、トランジスタQ3とトランジスタQ4との両方を、端部近傍領域95または内部領域96に配置してもよい。
Next, a modified example of the fifteenth embodiment will be described.
In the fifteenth embodiment, the transistor Q3 is arranged in the end vicinity region 95 or the internal region 96 of the cell row 33, but instead of the transistor Q3, the transistor Q4 is arranged in the end vicinity region 95 or the internal region 96. May be good. Further, both the transistor Q3 and the transistor Q4 may be arranged in the end vicinity region 95 or the internal region 96.

次に、図29A及び図29Bを参照して、第15実施例の他の変形例について説明する。
図29A及び図29Bは、第15実施例の変形例による半導体装置の等価回路図である。これらの変形例では、出力段バイアス回路88の構成が第15実施例による半導体装置の出力段バイアス回路88の構成と異なっている。図29Aに示した変形例においても、トランジスタQ3とトランジスタQ4との直列接続回路が温度特性補償回路S1として機能する。図29Bに示した変形例では、トランジスタQ3が温度特性補償回路S1として機能する。
Next, another modification of the fifteenth embodiment will be described with reference to FIGS. 29A and 29B.
29A and 29B are equivalent circuit diagrams of the semiconductor device according to the modified example of the fifteenth embodiment. In these modifications, the configuration of the output stage bias circuit 88 is different from the configuration of the output stage bias circuit 88 of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment. Also in the modification shown in FIG. 29A, the series connection circuit of the transistor Q3 and the transistor Q4 functions as the temperature characteristic compensation circuit S1. In the modified example shown in FIG. 29B, the transistor Q3 functions as the temperature characteristic compensation circuit S1.

図29Aに示した変形例では、トランジスタQ3及びトランジスタQ4の少なくとも一方が、セル列33の端部近傍領域95または内部領域96(図28B)に配置される。図29Bに示した変形例では、セル列33の端部近傍領域95または内部領域96(図28B)に配置される。これらの変形例においても、第15実施例と同様の優れた効果が得られる。 In the modification shown in FIG. 29A, at least one of the transistor Q3 and the transistor Q4 is arranged in the end vicinity region 95 or the internal region 96 (FIG. 28B) of the cell row 33. In the modified example shown in FIG. 29B, the cells are arranged in the end vicinity region 95 or the internal region 96 (FIG. 28B) of the cell row 33. In these modified examples, the same excellent effects as those in the 15th embodiment can be obtained.

[第16実施例]
次に、図30乃至図32を参照して第16実施例による半導体装置について説明する。以下、第11実施例による半導体装置(図23)と共通の構成については説明を省略する。
[16th Example]
Next, the semiconductor device according to the sixteenth embodiment will be described with reference to FIGS. 30 to 32. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIG. 23) according to the eleventh embodiment will be omitted.

図30は、第16実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。1つのトランジスタセル30に着目すると、第11実施例では、トランジスタセル30の配列方向に関してエミッタ電極40E(図23)の両側にベース電極40Bが配置されている。これに対して第16実施例では、1つのトランジスタセル30に着目すると、配列方向に関してエミッタ電極40Eの片側のみにベース電極40Bが配置されている。 FIG. 30 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment. Focusing on one transistor cell 30, in the eleventh embodiment, the base electrodes 40B are arranged on both sides of the emitter electrode 40E (FIG. 23) with respect to the arrangement direction of the transistor cell 30. On the other hand, in the 16th embodiment, focusing on one transistor cell 30, the base electrode 40B is arranged only on one side of the emitter electrode 40E in the arrangement direction.

1つのトランジスタセル30において、コレクタ電極40C、エミッタ電極40E、及びベース電極40Bが、配列方向にこの順番に、または逆順に並んでいる。また、1つのサブコレクタ層51内に2つのトランジスタセル30が配置されている。 In one transistor cell 30, the collector electrode 40C, the emitter electrode 40E, and the base electrode 40B are arranged in this order or in the reverse order in the arrangement direction. Further, two transistor cells 30 are arranged in one sub-collector layer 51.

配列方向に隣り合う2つのトランジスタセル30の一方のトランジスタセル30と他方のトランジスタセル30とでは、コレクタ電極40C、ベース電極40B、及びエミッタ電極40Eの並び順が逆である。1つのサブコレクタ層51内配置された2つのトランジスタセル30においては、配列方向の最も外側に一対のベース電極40Bが配置され、その内側に一対のエミッタ電極40Eが配置され、その内側に1つのコレクタ電極40Cが配置されている。コレクタ電極40Cは、2つのトランジスタセル30で共用されている。 In one transistor cell 30 and the other transistor cell 30 of the two transistor cells 30 adjacent to each other in the arrangement direction, the arrangement order of the collector electrode 40C, the base electrode 40B, and the emitter electrode 40E is reversed. In the two transistor cells 30 arranged in one sub-collector layer 51, a pair of base electrodes 40B are arranged on the outermost side in the arrangement direction, a pair of emitter electrodes 40E are arranged on the inner side thereof, and one emitter electrode 40E is arranged on the inner side thereof. The collector electrode 40C is arranged. The collector electrode 40C is shared by the two transistor cells 30.

第11実施例では、配列方向に対して直交する方向に並ぶ2つのトランジスタセル30(図23)のベース電極40Bが1つの入力容量素子31及びベースバラスト抵抗素子32に接続されている。これに対して第16実施例では、トランジスタセル30ごとに入力容量素子31及びベースバラスト抵抗素子32が接続されている。 In the eleventh embodiment, the base electrodes 40B of the two transistor cells 30 (FIG. 23) arranged in the direction orthogonal to the arrangement direction are connected to one input capacitance element 31 and the base ballast resistance element 32. On the other hand, in the 16th embodiment, the input capacitance element 31 and the base ballast resistance element 32 are connected to each transistor cell 30.

次に、図31A乃至図32を参照して、第16実施例の優れた効果について説明する。コレクタ電極40C、ベース電極40B及びエミッタ電極40Eの相対的な位置関係が異なる3種類の試料を作製し、これらの試料のSOA境界の遷移電圧及び破壊境界の電圧を測定した。ここで、SOAは、トランジスタが自己損傷なく安定した動作を行うことが可能なコレクタ電圧及びコレクタ電流の範囲を意味する。遷移電圧は、コレクタ電圧とコレクタ電流との関係を示すグラフにおいて、コレクタ電圧を増加させていったときにSOAの境界であるSOAラインが急激に低下するときのコレクタ電圧と定義される。破壊境界は、トランジスタが破壊(ショート状態またはオープン状態)に至らないコレクタ電圧及びコレクタ電流の範囲の境界を意味する。 Next, the excellent effect of the 16th embodiment will be described with reference to FIGS. 31A to 32. Three types of samples having different relative positional relationships between the collector electrode 40C, the base electrode 40B, and the emitter electrode 40E were prepared, and the transition voltage at the SOA boundary and the voltage at the fracture boundary of these samples were measured. Here, SOA means a range of collector voltage and collector current in which a transistor can perform stable operation without self-damage. The transition voltage is defined as the collector voltage when the SOA line, which is the boundary of the SOA, drops sharply when the collector voltage is increased in the graph showing the relationship between the collector voltage and the collector current. The break boundary means the boundary of the collector voltage and collector current ranges in which the transistor does not break (short-circuit or open state).

図31A、図31B、及び図31Cは、作製した3つの試料の1つのトランジスタセル30におけるコレクタ電極40C、ベース電極40B及びエミッタ電極40Eの相対的な位置関係を示す図である。 31A, 31B, and 31C are diagrams showing the relative positional relationship between the collector electrode 40C, the base electrode 40B, and the emitter electrode 40E in the transistor cell 30 of one of the three prepared samples.

図31Aに示した試料(以下、試料Aという。)においては、配列方向に関してエミッタ電極40Eの両側にそれぞれベース電極40Bが配置されており、さらにその両側にそれぞれコレクタ電極40Cが配置されている。この配置は、例えば、第1実施例による半導体装置(図1)における配置と同様である。図31Bに示した試料(以下、試料Bという。)においては、配列方向に関してベース電極40Bの両側にそれぞれエミッタ電極40Eが配置されており、さらにその両側にそれぞれコレクタ電極40Cが配置されている。図31Cに示した試料(以下、試料Cという。)においては、コレクタ電極40C、エミッタ電極40E、及びベース電極40Bが配列方向にこの順番に並んでいる。 In the sample shown in FIG. 31A (hereinafter referred to as sample A), the base electrodes 40B are arranged on both sides of the emitter electrode 40E in the arrangement direction, and the collector electrodes 40C are arranged on both sides thereof. This arrangement is, for example, the same as the arrangement in the semiconductor device (FIG. 1) according to the first embodiment. In the sample shown in FIG. 31B (hereinafter referred to as sample B), emitter electrodes 40E are arranged on both sides of the base electrode 40B in the arrangement direction, and collector electrodes 40C are arranged on both sides thereof. In the sample shown in FIG. 31C (hereinafter referred to as sample C), the collector electrode 40C, the emitter electrode 40E, and the base electrode 40B are arranged in this order in the arrangement direction.

図32は、試料A、試料B、及び試料CのSOA境界の遷移電圧及び破壊境界の電圧の測定結果を示すグラフである。横軸はSOA境界の遷移電圧を単位「V」で表し、縦軸は破壊境界の電圧を単位「V」で表す。 FIG. 32 is a graph showing the measurement results of the transition voltage at the SOA boundary and the voltage at the fracture boundary of Sample A, Sample B, and Sample C. The horizontal axis represents the transition voltage at the SOA boundary in the unit "V", and the vertical axis represents the voltage at the fracture boundary in the unit "V".

SOA境界の遷移電圧及び破壊境界の電圧のいずれも、試料Cが試料A、試料Bより高くなっている。以下、この理由について説明する。試料A及び試料Bにおいては、コレクタ電極40Cからエミッタ電極40Eに向かう動作電流が、図において右向き及び左向きの両方向に流れる。特に、試料Bにおいては、2つのエミッタ電極40Eの間に、左側のコレクタ電極40Cから右側のエミッタ電極40Eに向かう電流と、右側のコレクタ電極40Cから左側のエミッタ電極40Eに向かう電流とが重畳される。右向きの動作電流と左向きの動作電流とのバランスが崩れると、発熱量の左右のバランスが崩れる。発熱量のバランスが崩れて温度差が生じると、相対的に高温の領域にますます動作電流が集中する。 Both the transition voltage at the SOA boundary and the voltage at the fracture boundary are higher in sample C than in sample A and sample B. The reason for this will be described below. In the sample A and the sample B, the operating current from the collector electrode 40C to the emitter electrode 40E flows in both the right direction and the left direction in the figure. In particular, in sample B, a current from the collector electrode 40C on the left side toward the emitter electrode 40E on the right side and a current from the collector electrode 40C on the right side toward the emitter electrode 40E on the left side are superimposed between the two emitter electrodes 40E. To. When the balance between the right-pointing operating current and the left-pointing operating current is lost, the left-right balance of the calorific value is lost. When the calorific value is out of balance and a temperature difference occurs, the operating current is concentrated more and more in the relatively high temperature region.

試料Cにおいては、図31Cにおいて右向きの動作電流しか流れないため、双方向に流れる動作電流のバランスを保つ必要がなく、動作電流のバランスの崩れが生じない。このため、発熱量の左右のバランスの崩れも生じない。その結果、試料Cは、試料A及び試料Bと比べて、SOAが拡大され、かつ破壊耐圧が高くなると考えられる。 In the sample C, since only the operating current flowing to the right in FIG. 31C flows, it is not necessary to maintain the balance of the operating currents flowing in both directions, and the balance of the operating currents does not become unbalanced. Therefore, the left-right balance of the calorific value is not lost. As a result, it is considered that the SOA of the sample C is expanded and the breakdown pressure resistance is higher than that of the sample A and the sample B.

また、試料Aではエミッタ電極40Eの両側にベース電極40Bが配置されているのに対し、試料B及び試料Cでは、エミッタ電極40Eの片側のみにベース電極40Bが配置されている。図32に示した結果から、試料Aよりも試料B及び試料Cの方が、破壊境界の電圧が高くなっていることがわかる。従って、破壊境界の電圧を高くするために、ベース電極40Bをエミッタ電極40Eの片側のみに配置する構成を採用することが好ましい。 Further, in the sample A, the base electrodes 40B are arranged on both sides of the emitter electrode 40E, whereas in the sample B and the sample C, the base electrodes 40B are arranged only on one side of the emitter electrode 40E. From the results shown in FIG. 32, it can be seen that the voltage at the fracture boundary is higher in the sample B and the sample C than in the sample A. Therefore, in order to increase the voltage at the fracture boundary, it is preferable to adopt a configuration in which the base electrode 40B is arranged on only one side of the emitter electrode 40E.

第16実施例では、ベース電極40Bがエミッタ電極40Eの片側のみに配置されているため、試料Cと同様に、試料A及び試料Bの構成と比べてSOAが拡大され、かつ破壊耐圧が高くなるという優れた効果が得られる。 In the 16th embodiment, since the base electrode 40B is arranged only on one side of the emitter electrode 40E, the SOA is expanded and the fracture withstand voltage is high as compared with the configurations of the sample A and the sample B as in the sample C. An excellent effect can be obtained.

さらに、第16実施例では1つのコレクタ電極40Cを2つのトランジスタセル30で共用しているため、コレクタ電極40Cをトランジスタセル30ごとに配置する構成と比べてチップサイズの縮小化を図ることができる。 Further, in the 16th embodiment, since one collector electrode 40C is shared by the two transistor cells 30, the chip size can be reduced as compared with the configuration in which the collector electrodes 40C are arranged for each transistor cell 30. ..

次に、第16実施例の変形例について説明する。
第16実施例では、コレクタ電極40C、エミッタ電極40E、及びベース電極40Bが、配列方向にこの順番に、またはその逆順に並んでいる。すなわち、エミッタ電極40Eがコレクタ電極40Cとベース電極40Bとの間に配置されている。その他に、コレクタ電極40C、ベース電極40B、及びエミッタ電極40Eが、配列方向にこの順番に、またはその逆順に並ぶ構成としてもよい。すなわち、ベース電極40Bをコレクタ電極40Cとエミッタ電極40Eとの間に配置してもよい。
Next, a modified example of the 16th embodiment will be described.
In the 16th embodiment, the collector electrode 40C, the emitter electrode 40E, and the base electrode 40B are arranged in this order in the arrangement direction or in the reverse order. That is, the emitter electrode 40E is arranged between the collector electrode 40C and the base electrode 40B. In addition, the collector electrode 40C, the base electrode 40B, and the emitter electrode 40E may be arranged in this order in the arrangement direction or in the reverse order. That is, the base electrode 40B may be arranged between the collector electrode 40C and the emitter electrode 40E.

また、第16実施例では、トランジスタセル30ごとに入力容量素子31及びベースバラスト抵抗素子32を接続しているが、第11実施例(図23)のように、配列方向と直交する方向に並ぶ2つのトランジスタセル30に対して1つの入力容量素子31及びベースバラスト抵抗素子32を接続してもよい。 Further, in the 16th embodiment, the input capacitance element 31 and the base ballast resistance element 32 are connected to each transistor cell 30, but they are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction as in the 11th embodiment (FIG. 23). One input capacitance element 31 and a base ballast resistance element 32 may be connected to two transistor cells 30.

[第17実施例]
次に、図33を参照して第17実施例による半導体装置について説明する。以下、第16実施例による半導体装置(図30)と共通の構成については説明を省略する。
[17th Example]
Next, the semiconductor device according to the 17th embodiment will be described with reference to FIG. 33. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIG. 30) according to the 16th embodiment will be omitted.

図33は、第17実施例による半導体装置の4個のトランジスタセルの平面的な配置を示す図である。第16実施例の場合と同様に、トランジスタセル30の各々において、コレクタ電極40C、エミッタ電極40E、及びベース電極40Bが、配列方向にこの順番に、または逆順に並んでいる。1つのサブコレクタ層51内に2つのトランジスタセル30が配置されている。この2つのトランジスタセル30は、配列方向に関して中央に配置された1つのコレクタ電極40Cを共用している。 FIG. 33 is a diagram showing a planar arrangement of four transistor cells of the semiconductor device according to the seventeenth embodiment. Similar to the case of the 16th embodiment, in each of the transistor cells 30, the collector electrode 40C, the emitter electrode 40E, and the base electrode 40B are arranged in this order or in the reverse order in the arrangement direction. Two transistor cells 30 are arranged in one sub-collector layer 51. The two transistor cells 30 share one collector electrode 40C arranged in the center in the arrangement direction.

コレクタ電極40Cから、配列方向と直交する方向にコレクタ引出配線41Cが引き出されている。ベース電極40Bから、配列方向と直交する方向にベース引出配線41Bが引き出されている。1層目のエミッタ配線41Eが、平面視においてエミッタ電極40Eとほぼ重なるように配置されている。図33において、コレクタ電極40C、エミッタ電極40E、及びベース電極40Bに、相対的に高密度の右上がりのハッチングを付し、コレクタ引出配線41C、ベース引出配線41B、及びエミッタ配線41Eに、相対的に低密度の右下がりのハッチングを付している。 The collector lead-out wiring 41C is drawn out from the collector electrode 40C in a direction orthogonal to the arrangement direction. The base lead-out wiring 41B is drawn out from the base electrode 40B in a direction orthogonal to the arrangement direction. The emitter wiring 41E of the first layer is arranged so as to substantially overlap the emitter electrode 40E in a plan view. In FIG. 33, the collector electrode 40C, the emitter electrode 40E, and the base electrode 40B are hatched with relatively high density upward to the right, and are relative to the collector lead wiring 41C, the base lead wiring 41B, and the emitter wiring 41E. Has a low-density downward-sloping hatch.

1つのサブコレクタ層51内に配置された2つのエミッタ電極40Eの間隔LE1と、配列方向に隣り合う2つのサブコレクタ層51内にそれぞれ配置されたエミッタ電極40Eの間隔LE2とは等しい。言い換えると、エミッタ電極40Eは、配列方向に等間隔で配置されている。間隔LE1及び間隔LE2は、例えば10μm以上25μm以下である。 The distance LE1 between the two emitter electrodes 40E arranged in one sub-collector layer 51 and the distance LE2 between the emitter electrodes 40E arranged in the two adjacent sub-collector layers 51 in the arrangement direction are equal to each other. In other words, the emitter electrodes 40E are arranged at equal intervals in the arrangement direction. The interval LE1 and the interval LE2 are, for example, 10 μm or more and 25 μm or less.

例えば、隣り合うサブコレクタ層51にそれぞれ配置された2つのエミッタ電極40Eの間にはコレクタ電極40Cが配置されないため、間隔LE2を間隔LE1より狭くすることが可能である。第17実施例では、間隔LE2を狭くすることなく、間隔LE1とほぼ等しくしている。 For example, since the collector electrode 40C is not arranged between the two emitter electrodes 40E arranged in the adjacent sub-collector layers 51, the interval LE2 can be made narrower than the interval LE1. In the 17th embodiment, the interval LE2 is not narrowed and is substantially equal to the interval LE1.

次に、第17実施例の優れた効果について説明する。
トランジスタセル30の動作時には、平面視において主としてエミッタ電極40Eが配置された領域で発熱が生じる。第17実施例では、エミッタ電極40Eが配列方向に等間隔で配置されているため、発熱領域が特定の箇所に局在化する構成と比べて、トランジスタセル30間の温度差を縮小することができる。また、間隔LE2を間隔LE1より狭くした構成と比べて、全体として発熱領域の分布密度が低くなるため、トランジスタセル30の温度上昇を抑制することができる。その結果、温度上昇に起因する利得の低下を抑制することができる。
Next, the excellent effect of the 17th embodiment will be described.
During the operation of the transistor cell 30, heat is generated mainly in the region where the emitter electrode 40E is arranged in a plan view. In the 17th embodiment, since the emitter electrodes 40E are arranged at equal intervals in the arrangement direction, the temperature difference between the transistor cells 30 can be reduced as compared with the configuration in which the heat generating region is localized at a specific location. it can. Further, as compared with the configuration in which the interval LE2 is narrower than the interval LE1, the distribution density of the heat generation region is lower as a whole, so that the temperature rise of the transistor cell 30 can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in gain due to an increase in temperature.

次に、第17実施例の変形例について説明する。
第17実施例では、間隔LE2を間隔LE1とほぼ等しくしているが、両者が異なっていてもその差が小さければ、両者が等しい場合とほぼ同等の効果が得られる。例えば、間隔LE1と間隔LE2とのうち小さい方を大きい方の1/2以上にするとよい。
Next, a modified example of the 17th embodiment will be described.
In the 17th embodiment, the interval LE2 is made substantially equal to the interval LE1, but even if the two are different, if the difference is small, almost the same effect as when the two are equal can be obtained. For example, the smaller of the interval LE1 and the interval LE2 may be halved or more of the larger one.

[第18実施例]
次に、図34、図35A、及び図5Bを参照して、第18実施例による半導体装置について説明する。以下、図1から図3までの図面に示した第1実施例による半導体装置と共通の構成については説明を省略する。
[18th Example]
Next, the semiconductor device according to the 18th embodiment will be described with reference to FIGS. 34, 35A, and 5B. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device according to the first embodiment shown in the drawings of FIGS. 1 to 3 will be omitted.

図34は、第18実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。図35Aは、図34の一点鎖線35A−35Aにおける断面図である。第1実施例(図2B)においては、2層目のエミッタ配線42Eの上にエミッタバンプ43Eが直接配置されている。これに対して第18実施例では、図35Aに示すように、2層目のエミッタ配線42Eとエミッタバンプ43Eとの間に、3層目のエミッタ配線47Eが配置されている。 FIG. 34 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the eighteenth embodiment. FIG. 35A is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 35A-35A of FIG. 34. In the first embodiment (FIG. 2B), the emitter bump 43E is directly arranged on the emitter wiring 42E of the second layer. On the other hand, in the eighteenth embodiment, as shown in FIG. 35A, the third layer emitter wiring 47E is arranged between the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E.

3層目のエミッタ配線47Eは、図34に示すように、トランジスタセル30の配列方向(図34において左右方向)に関して、セル列33の一方の端のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eから他方の端のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eまでの範囲に亘って配置されている。さらに、トランジスタセル30の配列方向と直交する方向(図34において上下方向)に関して、一方のセル列33のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eから他方のセル列33のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eまでの範囲に亘って配置されている。 As shown in FIG. 34, the emitter wiring 47E of the third layer has the emitter region 30E to the other end of the transistor cell 30 at one end of the cell row 33 with respect to the arrangement direction of the transistor cells 30 (horizontal direction in FIG. 34). It is arranged over the range up to the emitter region 30E of the transistor cell 30 of the above. Further, with respect to the direction orthogonal to the arrangement direction of the transistor cells 30 (vertical direction in FIG. 34), from the emitter region 30E of the transistor cell 30 of one cell row 33 to the emitter region 30E of the transistor cell 30 of the other cell row 33. It is arranged over a range.

エミッタバンプ43Eは、第1実施例(図1)と同様に、セル列33ごとに2個配置されている。複数のトランジスタセル30のそれぞれのエミッタ領域30Eは、平面視においていずれかのエミッタバンプ43Eに包含されている。 Two emitter bumps 43E are arranged for each cell row 33, as in the first embodiment (FIG. 1). Each emitter region 30E of the plurality of transistor cells 30 is included in any of the emitter bumps 43E in a plan view.

第1実施例(図1)と同様に、複数のコレクタ引出配線41Cが、複数のトランジスタセル30から、配列方向と直交する方向(図34において上下方向)に、2本のセル列33のうち一方のセル列33(図34において下側のセル列33)より外側まで引き出されている。複数のベース引出配線41Bが、複数のトランジスタセル30から、配列方向と直交、複数のコレクタ引出配線41Cが引き出された方向とは反対の方向(図34において上方向)方向に、2本のセル列33のうち他方のセル列33(図34において上側のセル列33)より外側まで引き出されている。 Similar to the first embodiment (FIG. 1), the plurality of collector lead wiring 41Cs are included in the two cell rows 33 in the direction orthogonal to the arrangement direction (vertical direction in FIG. 34) from the plurality of transistor cells 30. It is pulled out from one cell row 33 (lower cell row 33 in FIG. 34) to the outside. Two cells in a direction (upward in FIG. 34) in which the plurality of base lead-out wires 41B are orthogonal to the arrangement direction from the plurality of transistor cells 30 and the direction in which the plurality of collector lead-out wires 41C are drawn out. It is pulled out from the other cell row 33 (upper cell row 33 in FIG. 34) of the row 33.

一方のセル列33(図34において下側のセル列33)から他方のセル列33(上側のセル列33)に向かって引き出されたベース引出配線41Bの両側または片側に、コレクタ引出配線41Cが配置されている。複数のトランジスタセル30の配列方向に隣り合うベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの各々の一部分が、配列方向と直交する方向に関して同じ位置に配置されており、両者が並走している。両者が並走している部分を、並走部分100ということとする。ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの並走部分100は、平面視において3層目のエミッタ配線47Eに包含されている。 Collector lead-out wiring 41C is provided on both sides or one side of the base lead-out wiring 41B drawn from one cell row 33 (lower cell row 33 in FIG. 34) toward the other cell row 33 (upper cell row 33). Have been placed. A part of each of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C adjacent to each other in the arrangement direction of the plurality of transistor cells 30 is arranged at the same position in the direction orthogonal to the arrangement direction, and both run in parallel. The portion in which both run in parallel is referred to as a parallel running portion 100. The parallel running portion 100 of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C is included in the emitter wiring 47E of the third layer in a plan view.

次に、第18実施例の優れた効果について説明する。第18実施例においても第1実施例と同様に、コレクタバンプ43Cからトランジスタセル30までの寄生インダクタンスを低減させる効果、基板上で増幅回路が占める領域の面積を低減させる効果、及びトランジスタセル30からの放熱経路の熱抵抗を低減させる効果が得られる。 Next, the excellent effect of the 18th embodiment will be described. In the 18th embodiment as well, as in the 1st embodiment, the effect of reducing the parasitic inductance from the collector bump 43C to the transistor cell 30, the effect of reducing the area occupied by the amplifier circuit on the substrate, and the effect of reducing the area occupied by the amplifier circuit, and the transistor cell 30 The effect of reducing the thermal resistance of the heat dissipation path of the above can be obtained.

次に、図35Bを参照して、第18実施例の他の優れた効果について説明する。
図35Bは、図34の一点鎖線35B−35Bにおける断面の模式図である。基板50と3層目のエミッタ配線47Eとの間に、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cが配置されている。3層目のエミッタ配線47Eはグランドに接続される。
Next, with reference to FIG. 35B, other excellent effects of the 18th embodiment will be described.
FIG. 35B is a schematic cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 35B-35B of FIG. 34. The base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C are arranged between the substrate 50 and the emitter wiring 47E of the third layer. The third layer emitter wiring 47E is connected to the ground.

ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの近傍に配置された3層目のエミッタ配線47Eは、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cを流れる高周波電流によって発生する磁界を遮蔽する機能を持つ。このため、ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとの間で生じる得る磁気的な相互作用を軽減することができる。さらに、磁界の遮蔽効果により、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの各々の寄生インダクタンスを低減させることができる。 The third layer emitter wiring 47E arranged in the vicinity of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C has a function of shielding the magnetic field generated by the high-frequency current flowing through the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C. Therefore, it is possible to reduce the magnetic interaction that may occur between the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C. Further, the magnetic field shielding effect can reduce the parasitic inductance of each of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C.

次に、図36及び図37を参照して第18実施例の変形例について説明する。
図36及び図37は、第18実施例の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。
Next, a modification of the 18th embodiment will be described with reference to FIGS. 36 and 37.
36 and 37 are views showing the planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the modified example of the 18th embodiment. Is.

第18実施例(図34)では、セル列33ごとに2つのエミッタバンプ43Eが配置されており、2本のセル列33に対して合計4つのエミッタバンプ43Eが配置されている。これに対して図36に示した変形例では、トランジスタセル30の配列方向に2つのエミッタバンプ43Eが配置されており、エミッタバンプ43Eの各々が、1つのセル列33の複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eから他方のセル列33の複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eまでの範囲に亘って連続して配置されている。図37に示した変形例では、2本のセル列33に対して1つのエミッタバンプ43Eが配置されている。いずれの変形例においても、複数のトランジスタセル30のそれぞれのエミッタ電極40Eは、平面視においていずれかのエミッタバンプ43Eに包含されている。 In the eighteenth embodiment (FIG. 34), two emitter bumps 43E are arranged for each cell row 33, and a total of four emitter bumps 43E are arranged for the two cell rows 33. On the other hand, in the modified example shown in FIG. 36, two emitter bumps 43E are arranged in the arrangement direction of the transistor cells 30, and each of the emitter bumps 43E is a plurality of transistor cells 30 in one cell row 33. It is continuously arranged over the range from the emitter region 30E to the emitter region 30E of the plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33. In the modified example shown in FIG. 37, one emitter bump 43E is arranged for two cell rows 33. In each modification, each emitter electrode 40E of the plurality of transistor cells 30 is included in any of the emitter bumps 43E in a plan view.

図36及び図37に示した変形例のように、第18実施例(図34)に対してエミッタバンプ43Eの個数及び配置を変更してもよい。 As in the modified examples shown in FIGS. 36 and 37, the number and arrangement of the emitter bumps 43E may be changed with respect to the 18th embodiment (FIG. 34).

[第19実施例]
次に、図38及び図39を参照して第19実施例による半導体装置について説明する。以下、第18実施例による半導体装置(図34、図35A)と共通の構成については説明を省略する。
[19th Example]
Next, the semiconductor device according to the 19th embodiment will be described with reference to FIGS. 38 and 39. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIGS. 34 and 35A) according to the 18th embodiment will be omitted.

図38は、第19実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第18実施例(図34)では、第1実施例(図1)と同様に、コレクタ中間まとめ配線42CHが配置されているが、第19実施例では、コレクタ中間まとめ配線が配置されていない。 FIG. 38 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the 19th embodiment. In the 18th embodiment (FIG. 34), the collector intermediate grouping wiring 42CH is arranged as in the first embodiment (FIG. 1), but in the 19th embodiment, the collector intermediate grouping wiring is not arranged.

第1実施例及び第18実施例においてコレクタ中間まとめ配線42CHが配置されていた領域に、第19実施例では2層目のエミッタ配線42Eが配置されている。より具体的には、2層目のエミッタ配線42Eが、一方のセル列33から他方のセル列33までの範囲に亘って連続して配置されている。エミッタバンプ43Eと2層目のエミッタ配線42Eとの間には、第18実施例(図35A)と同様に、3層目のエミッタ配線47Eが配置されている。 In the 19th embodiment, the second layer emitter wiring 42E is arranged in the region where the collector intermediate group wiring 42CH is arranged in the first embodiment and the 18th embodiment. More specifically, the second layer emitter wiring 42E is continuously arranged over the range from one cell row 33 to the other cell row 33. A third layer emitter wiring 47E is arranged between the emitter bump 43E and the second layer emitter wiring 42E as in the eighteenth embodiment (FIG. 35A).

次に、第19実施例の優れた効果について説明する。
第19実施例では、コレクタ中間まとめ配線42CH(図1、図34)が配置されていないため、コレクタ中間まとめ配線42CHを配置することによって得られる効果、すなわちコレクタバンプ43Cからトランジスタセル30までの寄生インダクタンスを低減させる効果は得られない。ただし、第19実施例においても第1実施例と同様に、基板上で増幅回路が占める領域の面積を低減させる効果、及びトランジスタセル30からの放熱経路の熱抵抗を低減させる効果が得られる。
Next, the excellent effect of the 19th embodiment will be described.
In the 19th embodiment, since the collector intermediate group wiring 42CH (FIGS. 1 and 34) is not arranged, the effect obtained by arranging the collector intermediate group wiring 42CH, that is, the parasitism from the collector bump 43C to the transistor cell 30 The effect of reducing the inductance cannot be obtained. However, in the 19th embodiment as well, as in the 1st embodiment, the effect of reducing the area occupied by the amplifier circuit on the substrate and the effect of reducing the thermal resistance of the heat dissipation path from the transistor cell 30 can be obtained.

次に、図39を参照して、第19実施例の他の優れた効果について説明する。
図39は、図38の一点鎖線39−39における断面を示す模式図である。第18実施例(図35B)では、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの上に、3層目のエミッタ配線47Eが配置されている。これに対して第19実施例では、図39に示すように、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの上に、2層目のエミッタ配線42E及び3層目のエミッタ配線47Eの両方が配置されている。
Next, with reference to FIG. 39, other excellent effects of the 19th embodiment will be described.
FIG. 39 is a schematic view showing a cross section of the alternate long and short dash line 39-39 of FIG. 38. In the eighteenth embodiment (FIG. 35B), the third layer emitter wiring 47E is arranged on the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C. On the other hand, in the 19th embodiment, as shown in FIG. 39, both the second layer emitter wiring 42E and the third layer emitter wiring 47E are arranged on the base leader wiring 41B and the collector leader wiring 41C. ing.

このため、第18実施例(図35B)と比べて、第19実施例の方が、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cからグランド導体(2層目のエミッタ配線42E)までの距離が短くなる。その結果、グランド導体による磁界の遮蔽効果がより強く現れる。これにより、ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとの間で生じる得る磁気的な相互作用を軽減する効果、及びベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの寄生インダクタンスが低減するという効果が、第18実施例と比べて大きくなる。 Therefore, the distance from the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C to the ground conductor (emitter wiring 42E of the second layer) is shorter in the 19th embodiment than in the 18th embodiment (FIG. 35B). .. As a result, the effect of shielding the magnetic field by the ground conductor appears more strongly. As a result, the effect of reducing the magnetic interaction that may occur between the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C, and the effect of reducing the parasitic inductance of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C are achieved. It will be larger than the examples.

次に、図40、図41及び図42を参照して第19実施例の変形例について説明する。
図40、図41及び図42は、第19実施例の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。
Next, a modified example of the 19th embodiment will be described with reference to FIGS. 40, 41 and 42.
40, 41, and 42 show a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. that constitute an amplifier circuit of a semiconductor device according to a modification of the 19th embodiment. It is a figure which shows.

第19実施例(図38)では、セル列33ごとに2つのエミッタバンプ43Eが配置されており、2本のセル列33に対して合計4つのエミッタバンプ43Eが配置されている。これに対して図40に示した変形例では、トランジスタセル30の配列方向に2つのエミッタバンプ43Eが配置されており、エミッタバンプ43Eの各々が、1つのセル列33の複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eから他方のセル列33の複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eまでの範囲に亘って連続して配置されている。図41に示した変形例では、2本のセル列33に対して1つのエミッタバンプ43Eが配置されている。いずれの変形例においても、複数のトランジスタセル30のそれぞれのエミッタ領域30Eは、平面視においていずれかのエミッタバンプ43Eに包含されている。 In the 19th embodiment (FIG. 38), two emitter bumps 43E are arranged for each cell row 33, and a total of four emitter bumps 43E are arranged for the two cell rows 33. On the other hand, in the modified example shown in FIG. 40, two emitter bumps 43E are arranged in the arrangement direction of the transistor cells 30, and each of the emitter bumps 43E is a plurality of transistor cells 30 in one cell row 33. It is continuously arranged over the range from the emitter region 30E to the emitter region 30E of the plurality of transistor cells 30 in the other cell row 33. In the modified example shown in FIG. 41, one emitter bump 43E is arranged for two cell rows 33. In each modification, each emitter region 30E of the plurality of transistor cells 30 is included in any of the emitter bumps 43E in a plan view.

第19実施例では、トランジスタセル30の配列方向に直交する方向に関して、2つのエミッタバンプ43Eの間にプロセスルールに基づく最小間隔を確保する必要がある。セル列33の間隔は、エミッタバンプ43Eの間隔に応じて設定されるため、セル列33の最小間隔も、エミッタバンプ43Eを形成する工程のプロセスルールに基づく最小間隔によって制約を受ける。 In the 19th embodiment, it is necessary to secure the minimum distance based on the process rule between the two emitter bumps 43E in the direction orthogonal to the arrangement direction of the transistor cells 30. Since the spacing of the cell rows 33 is set according to the spacing of the emitter bumps 43E, the minimum spacing of the cell rows 33 is also constrained by the minimum spacing based on the process rules of the process of forming the emitter bumps 43E.

これに対して図40、図41に示した変形例では、トランジスタセル30の配列方向と直交する方向に複数のエミッタバンプ43Eが並んでいないため、第19実施例(図38)と比べて2本のセル列33の間隔を狭めることができる。2本のセル列33の間隔を狭めると、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの並走部分100が短くなる。このため、ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとの間で生じる得る磁気的な相互作用を軽減する効果、及びベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの寄生インダクタンスが低減するという効果が、第18実施例と比べて大きくなる。 On the other hand, in the modified examples shown in FIGS. 40 and 41, since the plurality of emitter bumps 43E are not arranged in the direction orthogonal to the arrangement direction of the transistor cells 30, 2 compared to the 19th embodiment (FIG. 38). The spacing between the cell rows 33 of the book can be narrowed. When the distance between the two cell rows 33 is narrowed, the parallel running portion 100 of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C becomes shorter. Therefore, the effect of reducing the magnetic interaction that may occur between the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C and the effect of reducing the parasitic inductance of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C are the eighteenth. It will be larger than the examples.

図42に示した変形例では、平面視において、複数のトランジスタセル30のエミッタ領域30Eの各々の一部の領域がエミッタバンプ43Eの外側にはみ出している。この位置関係を採用することにより、半導体装置をモジュール基板等にフリップチップボンディングする際にエミッタバンプ43Eに発生する応力の影響が、トランジスタセル30に及びにくくなるという効果が得られる。 In the modified example shown in FIG. 42, in a plan view, a part of each of the emitter regions 30E of the plurality of transistor cells 30 protrudes to the outside of the emitter bump 43E. By adopting this positional relationship, it is possible to obtain the effect that the influence of the stress generated on the emitter bump 43E when flip-chip bonding the semiconductor device to the module substrate or the like is less likely to reach the transistor cell 30.

なお、図42に示した変形例では、図41及び図42の変形例に比べて、トランジスタセル30で発生した熱の放熱経路の断面積が小さくなる。このため、熱抵抗を低減させるという観点では、図40及び図41に示した変形例の方が、図42に示した変形例より有利である。 In the modified example shown in FIG. 42, the cross-sectional area of the heat dissipation path of the heat generated in the transistor cell 30 is smaller than that in the modified examples of FIGS. 41 and 42. Therefore, from the viewpoint of reducing the thermal resistance, the modified example shown in FIGS. 40 and 41 is more advantageous than the modified example shown in FIG. 42.

[第20実施例]
次に、図43及び図44を参照して第20実施例による半導体装置について説明する。以下、第19実施例による半導体装置(図38)と共通の構成については説明を省略する。
[20th Example]
Next, the semiconductor device according to the twentieth embodiment will be described with reference to FIGS. 43 and 44. Hereinafter, the description of the configuration common to the semiconductor device (FIG. 38) according to the 19th embodiment will be omitted.

図43は、第20実施例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。第19実施例(図38)では、第18実施例(図35A)と同様に、2層目のエミッタ配線42Eとエミッタバンプ43Eとの間に、3層目のエミッタ配線47Eが配置されている。これに対して第20実施例では、第1実施例(図2B)と同様に、3層目のエミッタ配線が配置されておらず、2層目のエミッタ配線42Eにエミッタバンプ43Eが直接接触している。 FIG. 43 is a diagram showing a planar arrangement of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, etc. constituting the amplifier circuit of the semiconductor device according to the twentieth embodiment. In the 19th embodiment (FIG. 38), as in the 18th embodiment (FIG. 35A), the third layer emitter wiring 47E is arranged between the second layer emitter wiring 42E and the emitter bump 43E. .. On the other hand, in the 20th embodiment, as in the 1st embodiment (FIG. 2B), the emitter wiring of the third layer is not arranged, and the emitter bump 43E directly contacts the emitter wiring 42E of the second layer. ing.

図44は、図43の一点鎖線44−44における断面を示す模式図である。第20実施例においても、第19実施例(図39)と同様に、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの上に2層目のエミッタ配線42Eが配置されている。なお、3層目のエミッタ配線47E(図39)は配置されていない。 FIG. 44 is a schematic view showing a cross section of the alternate long and short dash line 44-44 of FIG. 43. In the 20th embodiment as well, the second layer emitter wiring 42E is arranged on the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C as in the 19th embodiment (FIG. 39). The third layer emitter wiring 47E (FIG. 39) is not arranged.

次に、第20実施例の優れた効果について説明する。
第20実施例においても、第19実施例と同様に、基板上で増幅回路が占める領域の面積を低減させる効果、及びトランジスタセル30からの放熱経路の熱抵抗を低減させる効果が得られる。さらに、図44に示したように、ベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの上に2層目のエミッタ配線42Eが配置されているため、第19実施例(図39)と同様に、ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとの間で生じる得る磁気的な相互作用を軽減する効果、及びベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの寄生インダクタンスが低減するという効果が、第18実施例と比べて大きくなる。
Next, the excellent effect of the twentieth embodiment will be described.
In the 20th embodiment as well, as in the 19th embodiment, the effect of reducing the area occupied by the amplifier circuit on the substrate and the effect of reducing the thermal resistance of the heat dissipation path from the transistor cell 30 can be obtained. Further, as shown in FIG. 44, since the second layer emitter wiring 42E is arranged on the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C, the base drawer is similarly formed in the 19th embodiment (FIG. 39). The effect of reducing the magnetic interaction that may occur between the wiring 41B and the collector lead wiring 41C and the effect of reducing the parasitic inductance of the base lead wiring 41B and the collector lead wiring 41C are compared with those of the 18th embodiment. growing.

次に、図45、図46及び図47を参照して第20実施例の変形例について説明する。
図45、図46及び図47は、第20実施例の変形例による半導体装置の増幅回路を構成する複数のトランジスタセル30、入力容量素子31、ベースバラスト抵抗素子32、配線、バンプ等の平面配置を示す図である。
Next, a modified example of the twentieth embodiment will be described with reference to FIGS. 45, 46, and 47.
45, 46, and 47 show planar arrangements of a plurality of transistor cells 30, an input capacitance element 31, a base ballast resistance element 32, wiring, bumps, and the like that constitute an amplifier circuit of a semiconductor device according to a modified example of the twentieth embodiment. It is a figure which shows.

図45、図46、及び図47に示した変形例では、エミッタバンプ43Eの配置が、それぞれ図40、図41、及び図42に示した第19実施例の変形例による半導体装置のエミッタバンプ43Eの配置と同一である。図45、図46、図47に示した変形例では、第20実施例(図43)と比べて、2本のセル列33の間隔が狭くなっている。このため、図40、図41、及び図42に示した第19実施例の変形例と同様に、ベース引出配線41Bとコレクタ引出配線41Cとの間で生じる得る磁気的な相互作用を軽減する効果、及びベース引出配線41B及びコレクタ引出配線41Cの寄生インダクタンスが低減するという効果が、第20実施例と比べて大きくなる。 In the modified examples shown in FIGS. 45, 46, and 47, the arrangement of the emitter bumps 43E is the emitter bump 43E of the semiconductor device according to the modified example of the 19th embodiment shown in FIGS. 40, 41, and 42, respectively. Is the same as the arrangement of. In the modified examples shown in FIGS. 45, 46, and 47, the distance between the two cell rows 33 is narrower than that in the 20th embodiment (FIG. 43). Therefore, the effect of reducing the magnetic interaction that may occur between the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C is similar to the modification of the 19th embodiment shown in FIGS. 40, 41, and 42. The effect of reducing the parasitic inductance of the base lead-out wiring 41B and the collector lead-out wiring 41C is greater than that of the 20th embodiment.

また、トランジスタセル30に加わる応力の観点では、図47に示した変形例が有利であり、放熱の観点では、図45、図46に示した変形例が有利である。 Further, from the viewpoint of the stress applied to the transistor cell 30, the modified example shown in FIG. 47 is advantageous, and from the viewpoint of heat dissipation, the modified example shown in FIGS. 45 and 46 is advantageous.

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。 It goes without saying that each of the above embodiments is exemplary and the configurations shown in different examples can be partially replaced or combined. Similar effects and effects due to the same configuration of a plurality of examples will not be mentioned sequentially for each example. Furthermore, the present invention is not limited to the above-mentioned examples. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.

30 トランジスタセル
30B ベース領域
30C コレクタ領域
30E エミッタ領域
31 入力容量素子
32 ベースバラスト抵抗素子
33 セル列
34、35、36 開口
37 列間ペア
40B ベース電極
40C コレクタ電極
40E エミッタ電極
41B ベース引出配線
41BC ベース制御配線
41C コレクタ引出配線
41CI コレクタまとめ配線
41E 1層目のエミッタ配線
42C 2層目のコレクタ配線
42CH コレクタ中間まとめ配線
42E 2層目のエミッタ配線
42E1 セル列内接続部分
42E2 セル列間接続部分
42RF 高周波入力配線
43C コレクタバンプ
43E エミッタバンプ
44、45、46 開口
47E 3層目のエミッタ配線
50 基板
51 サブコレクタ層
61 ベース制御端子
62 高周波入力端子
70 モジュール基板の導体パターン
71 モジュール基板のビア導体
72 モジュール基板の導体パターン
80 モジュール基板
81 半導体装置
82 初段段増幅回路
83 出力段増幅回路
83A 第1増幅回路
83B 第2増幅回路
84 入力整合回路
85 段間整合回路
86 出力整合回路
87 初段バイアス回路
88、89 出力段バイアス回路
90 グランド導体
91 ビア導体
92 グランド導体
93 表面実装素子
94 ハンダ
95 セル列の端部近傍領域
96 セル列の内部領域
100 並走領域
30 Transistor cell 30B Base area 30C Collector area 30E Emitter area 31 Input capacitance element 32 Base ballast resistance element 33 Cell rows 34, 35, 36 Opening 37 Row-to-row pair 40B Base electrode 40C Collector electrode 40E Emitter electrode 41B Base lead wiring 41BC Base control Wiring 41C Collector lead wiring 41CI Collector collective wiring 41E 1st layer emitter wiring 42C 2nd layer collector wiring 42CH Collector intermediate collective wiring 42E 2nd layer emitter wiring 42E1 Cell row connection part 42E2 Cell row connection part 42RF High frequency input Wiring 43C Collector bump 43E Emitter bump 44, 45, 46 Opening 47E Third layer emitter wiring 50 Board 51 Sub-collector layer 61 Base control terminal 62 High frequency input terminal 70 Module board conductor pattern 71 Module board via conductor 72 Module board Conductor pattern 80 Module board 81 Semiconductor device 82 First stage amplifier circuit 83 Output stage amplifier circuit 83A First stage amplifier circuit 83B Second amplification circuit 84 Input matching circuit 85 Interstage matching circuit 86 Output matching circuit 87 First stage bias circuit 88, 89 Output stage Bias circuit 90 Ground conductor 91 Via conductor 92 Ground conductor 93 Surface mount element 94 Solder 95 Area near the end of the cell row 96 Internal area of the cell row 100 Parallel running area

Claims (26)

基板と、
各々が前記基板に設けられたコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域を含み、相互に平行に配列した複数のトランジスタセルからなる2本のセル列と、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と交差する方向に引き出された複数のコレクタ引出配線と、
前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタまとめ配線と、
平面視において前記2本のセル列の間に配置され、前記2本のセル列のうち一方のセル列に属する前記複数のトランジスタセルからそれぞれ引き出された前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタ中間まとめ配線と
を有する半導体装置。
With the board
Two cell rows, each containing a collector region, a base region, and an emitter region provided on the substrate, each consisting of a plurality of transistor cells arranged in parallel with each other.
A plurality of collector lead wirings connected to the collector regions of the plurality of transistor cells and drawn out in a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of transistor cells.
The collector collective wiring that connects the plurality of collector lead wiring to each other, and
The plurality of collector lead wires arranged between the two cell rows in a plan view and drawn from the plurality of transistor cells belonging to one of the two cell rows are connected to each other. A semiconductor device having a collector intermediate wiring.
前記コレクタ中間まとめ配線が配置された層と同一の層に配置されたエミッタ配線を、さらに有し、
前記エミッタ配線は、前記2本のセル列のそれぞれに対応して配置されたセル列内接続部分と、前記セル列内接続部分を相互に接続するセル列間接続部分とを含み、前記セル列内接続部分は、対応するセル列の複数のトランジスタセルのエミッタ領域に接続されている請求項1に記載の半導体装置。
It further has an emitter wiring arranged in the same layer as the layer in which the collector intermediate collective wiring is arranged.
The emitter wiring includes a cell row connecting portion arranged corresponding to each of the two cell rows and a cell row connecting portion connecting the cell row connecting portions to each other, and the cell row The semiconductor device according to claim 1, wherein the internal connection portion is connected to the emitter region of a plurality of transistor cells in the corresponding cell row.
さらに、前記2本のセル列の各々に対して、平面視においてそれぞれ対応するセル列の前記複数のトランジスタセルと部分的に重なる少なくとも1本のエミッタバンプを有し、前記少なくとも1本のエミッタバンプは、対応するセル列の前記複数のトランジスタセルのエミッタ領域に接続されている請求項1または2に記載の半導体装置。 Further, each of the two cell rows has at least one emitter bump that partially overlaps with the plurality of transistor cells in the corresponding cell row in plan view, and the at least one emitter bump. The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein is connected to the emitter region of the plurality of transistor cells in the corresponding cell row. 前記2本のセル列のうち、少なくとも一方のセル列に対応する少なくとも1本のエミッタバンプは、前記配列方向に分離された複数のエミッタバンプで構成されている請求項3に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3, wherein at least one emitter bump corresponding to at least one of the two cell rows is composed of a plurality of emitter bumps separated in the arrangement direction. 前記2本のセル列のうち一方のセル列に対応する1本のエミッタバンプが接続されるトランジスタセルの個数と、他方のセル列に対応する1本のエミッタバンプが接続されるトランジスタセルの個数とは同一であり、一方のエミッタバンプと他方のエミッタバンプとは、前記配列方向に関して重複する部分を含み、一方のエミッタバンプと他方のエミッタバンプとは、両者が重複する部分から相互に反対向きに延伸されている請求項3または4に記載の半導体装置。 The number of transistor cells to which one emitter bump corresponding to one of the two cell rows is connected and the number of transistor cells to which one emitter bump corresponding to the other cell row is connected. One emitter bump and the other emitter bump include overlapping portions in the arrangement direction, and one emitter bump and the other emitter bump are oriented in opposite directions from the overlapping portion. The semiconductor device according to claim 3 or 4, which is stretched to. 前記2本のセル列の長さが異なっており、長い方のセル列に対応して、前記配列方向に分離された複数のエミッタバンプが配置されており、短い方のセル列に対応して、分離されていない1本のエミッタバンプが配置されている請求項4に記載の半導体装置。 The two cell rows have different lengths, and a plurality of emitter bumps separated in the arrangement direction are arranged corresponding to the longer cell row, and correspond to the shorter cell row. The semiconductor device according to claim 4, wherein one emitter bump that is not separated is arranged. 前記コレクタまとめ配線は、平面視において前記2本のセル列のうち一方のセル列から見て他方のセル列とは反対側に配置されており、
前記2本のセル列のうち前記コレクタまとめ配線から遠い方のセル列の前記複数のトランジスタセルから引き出された前記複数のコレクタ引出配線は、前記2本のセル列の間の領域を横切って前記コレクタまとめ配線に接続されるとともに、前記コレクタ中間まとめ配線で相互に接続されている請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。
The collector group wiring is arranged on the side opposite to the other cell row when viewed from one of the two cell rows in a plan view.
The plurality of collector extraction wires drawn from the plurality of transistor cells in the cell row farther from the collector group wiring among the two cell rows cross the region between the two cell rows. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, which is connected to the collector collective wiring and is connected to each other by the collector intermediate collective wiring.
さらに、前記2本のセル列から見て前記コレクタまとめ配線とは反対側に配置され、前記複数のトランジスタセルのベース領域に接続された少なくとも1つの入力容量素子を有する請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor according to claim 7, further comprising at least one input capacitance element arranged on the side opposite to the collector collective wiring when viewed from the two cell rows and connected to the base region of the plurality of transistor cells. apparatus. 前記入力容量素子は、前記複数のトランジスタセルの各々に対応して設けられて、前記配列方向に1列に配置されている請求項8に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, wherein the input capacitance elements are provided corresponding to each of the plurality of transistor cells and are arranged in a row in the arrangement direction. 前記入力容量素子は、前記2本のセル列のうち一方のセル列の1つのトランジスタセルと、他方のセル列の1つのトランジスタセルとからなる列間ペアごとに設けられて、前記配列方向に1列に配置されている請求項8に記載の半導体装置。 The input capacitance element is provided for each row-to-row pair consisting of one transistor cell in one cell row of the two cell rows and one transistor cell in the other cell row, and is provided in the arrangement direction. The semiconductor device according to claim 8, which is arranged in one row. 前記入力容量素子は、前記2本のセル列のすべてのトランジスタセルに対して1つ設けられている請求項8に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8, wherein the input capacitance element is provided once for all the transistor cells in the two cell rows. 前記2本のセル列のうち一方のセル列の前記複数のトランジスタセルの少なくとも一部と、他方のセル列の前記複数のトランジスタセルの少なくとも一部とは、同一のセル列の前記複数のトランジスタセルからなる基本単位ごとに前記配列方向に交互に配列しており、
前記基本単位ごとに前記入力容量素子が配置されており、複数の前記入力容量素子は前記配列方向に1列に配置されている請求項8に記載の半導体装置。
At least a part of the plurality of transistor cells in one of the two cell rows and at least a part of the plurality of transistor cells in the other cell row are the plurality of transistors in the same cell row. Each basic unit consisting of cells is arranged alternately in the above-mentioned arrangement direction.
The semiconductor device according to claim 8, wherein the input capacitance elements are arranged for each of the basic units, and the plurality of input capacitance elements are arranged in a row in the arrangement direction.
前記2本のセル列のうち一方のセル列の前記複数のトランジスタセルの少なくとも一部と、他方のセル列の前記複数のトランジスタセルの少なくとも一部とは、1個または同一のセル列の前記複数のトランジスタセルからなる基本単位ごとに前記配列方向に交互に配列しており、
前記コレクタまとめ配線から遠い方のセル列の前記複数のトランジスタセルから引き出された前記複数のコレクタ引出配線は、前記コレクタまとめ配線に近い方のセル列のトランジスタセルの間、または両端のトランジスタセルより外側を通って前記コレクタまとめ配線に接続されている請求項7または8に記載の半導体装置。
At least a part of the plurality of transistor cells in one of the two cell rows and at least a part of the plurality of transistor cells in the other cell row are said to be one or the same cell row. Each basic unit consisting of a plurality of transistor cells is alternately arranged in the above-mentioned arrangement direction.
The plurality of collector extraction wires drawn from the plurality of transistor cells in the cell row farther from the collector bundle wiring are between the transistor cells in the cell row closer to the collector bundle wiring or from the transistor cells at both ends. The semiconductor device according to claim 7 or 8, which is connected to the collector collective wiring through the outside.
前記2本のセル列のうち一方のセル列の前記複数のトランジスタセルは、前記配列方向に関して前記2本のセル列のうち他方のセル列の前記複数のトランジスタセルと同一の位置に配置されており、
前記複数のコレクタ引出配線の各々は、前記配列方向に関して同一の位置に配置されている2つのトランジスタセルで共用されている請求項7に記載の半導体装置。
The plurality of transistor cells in one of the two cell rows are arranged at the same positions as the plurality of transistor cells in the other cell row of the two cell rows in the arrangement direction. Ori,
The semiconductor device according to claim 7, wherein each of the plurality of collector lead wires is shared by two transistor cells arranged at the same position with respect to the arrangement direction.
前記複数のコレクタ引出配線の各々は、前記配列方向に隣り合う2つのトランジスタセルの間に配置され、両側のトランジスタセルで共用されている請求項14に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 14, wherein each of the plurality of collector lead wires is arranged between two transistor cells adjacent to each other in the arrangement direction and shared by the transistor cells on both sides. さらに、前記複数のトランジスタセルのベース領域に接続され、トランジスタセルから、前記コレクタ引出配線が配置された側とは反対側に引き出された後、前記配列方向と直交する方向に延びるベース引出配線を有し、
前記ベース引出配線の前記配列方向と直交する方向に延びる部分は、前記配列方向に関して同一の位置に配置されたトランジスタセルで共用されている請求項14または15に記載の半導体装置。
Further, a base lead-out wiring that is connected to the base region of the plurality of transistor cells, is drawn out from the transistor cell to the side opposite to the side on which the collector lead-out wiring is arranged, and then extends in a direction orthogonal to the arrangement direction. Have and
The semiconductor device according to claim 14 or 15, wherein a portion of the base lead-out wiring extending in a direction orthogonal to the arrangement direction is shared by transistor cells arranged at the same position with respect to the arrangement direction.
前記配列方向に隣り合う2つのトランジスタセルにおいて、トランジスタセル、対応する前記コレクタ引出配線、及び対応する前記ベース引出配線の前記配列方向の位置関係が鏡面対称であり、
前記ベース引出配線の前記配列方向と直交する方向に延びる部分は、両側のトランジスタセルで共用されている請求項16に記載の半導体装置。
In the two transistor cells adjacent to each other in the arrangement direction, the positional relationship between the transistor cell, the corresponding collector lead wiring, and the corresponding base lead out wiring in the arrangement direction is mirror-symmetrical.
The semiconductor device according to claim 16, wherein a portion of the base lead-out wiring extending in a direction orthogonal to the arrangement direction is shared by transistor cells on both sides.
前記複数のトランジスタセルの各々のコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域にそれぞれ接続されたコレクタ電極、ベース電極、及びエミッタ電極を、さらに有し、
前記複数のトランジスタセルの各々において、コレクタ電極、ベース電極、及びエミッタ電極は、前記配列方向に、コレクタ電極、ベース電極、エミッタ電極の順番、またはコレクタ電極、エミッタ電極、ベース電極の順番に配置されており、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ電極は前記コレクタ引出配線に接続されている請求項1乃至17のいずれか1項に記載の半導体装置。
Further, a collector electrode, a base electrode, and an emitter electrode connected to each of the collector region, the base region, and the emitter region of the plurality of transistor cells are provided.
In each of the plurality of transistor cells, the collector electrode, the base electrode, and the emitter electrode are arranged in the order of the collector electrode, the base electrode, the emitter electrode, or the collector electrode, the emitter electrode, and the base electrode in the arrangement direction. And
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 17, wherein the collector electrodes of the plurality of transistor cells are connected to the collector lead wiring.
前記配列方向に隣り合う前記2つのトランジスタセルにおいて、コレクタ電極、ベース電極、及びエミッタ電極の並び順が逆であり、前記配列方向に隣り合う前記2つのトランジスタセルのうちコレクタ電極がエミッタ電極及びベース電極より内側に位置する2つのトランジスタセルで、コレクタ電極が共用されている請求項18に記載の半導体装置。 In the two transistor cells adjacent to each other in the arrangement direction, the arrangement order of the collector electrode, the base electrode, and the emitter electrode is reversed, and the collector electrode of the two transistor cells adjacent to each other in the arrangement direction is the emitter electrode and the base. The semiconductor device according to claim 18, wherein a collector electrode is shared by two transistor cells located inside the electrodes. 配列方向に隣り合う前記2つのトランジスタセルにおいて、間にコレクタ電極が配置されている2つのエミッタ電極の間隔、及び間にコレクタ電極が配置されていない2つのエミッタ電極の間隔のうち、小さい方が大きい方の1/2以上である請求項19に記載の半導体装置。 In the two transistor cells adjacent to each other in the arrangement direction, the smaller of the distance between the two emitter electrodes having the collector electrode arranged between them and the distance between the two emitter electrodes having no collector electrode arranged between them is the smaller one. The semiconductor device according to claim 19, which is ½ or more of the larger one. 前記複数のトランジスタセルのエミッタ電極は、前記配列方向に等間隔で配置されている請求項19に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 19, wherein the emitter electrodes of the plurality of transistor cells are arranged at equal intervals in the arrangement direction. 半導体装置と、前記半導体装置を実装するモジュール基板とを備えており、
前記半導体装置は、
基板と、
各々が前記基板に設けられたコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域を含み、相互に平行に配列した複数のトランジスタセルからなる2本のセル列と、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と交差する方向に引き出された複数のコレクタ引出配線と、
前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタまとめ配線と、
平面視において前記2本のセル列の間に配置され、前記2本のセル列のうち一方のセル列に属する複数のトランジスタセルから引き出された前記複数のコレクタ引出配線を相互に接続するコレクタ中間まとめ配線と、
前記2本のセル列の各々に対して少なくとも1本設けられたエミッタバンプと
を有し、
前記モジュール基板は、
前記半導体装置の前記エミッタバンプに接続されるグランド導体と、
前記グランド導体から厚さ方向に延びて、前記グランド導体が設けられている面とは反対側の面まで達するビア導体と
を有する増幅器モジュール。
It includes a semiconductor device and a module substrate on which the semiconductor device is mounted.
The semiconductor device is
With the board
Two cell rows, each containing a collector region, a base region, and an emitter region provided on the substrate, each consisting of a plurality of transistor cells arranged in parallel with each other.
A plurality of collector lead wirings connected to the collector regions of the plurality of transistor cells and drawn out in a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of transistor cells.
The collector collective wiring that connects the plurality of collector lead wiring to each other, and
A collector intermediate that is arranged between the two cell rows in a plan view and connects the plurality of collector lead wires drawn from a plurality of transistor cells belonging to one of the two cell rows to each other. Summary wiring and
It has at least one emitter bump for each of the two cell rows.
The module board is
A ground conductor connected to the emitter bump of the semiconductor device,
An amplifier module having a via conductor extending from the ground conductor in the thickness direction and reaching a surface opposite to the surface on which the ground conductor is provided.
基板と、
各々が前記基板に設けられたコレクタ領域、ベース領域、及びエミッタ領域を含み、相互に平行に配列した複数のトランジスタセルからなる2本のセル列と、
前記複数のトランジスタセルのコレクタ領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交する方向に、前記2本のセル列のうち一方のセル列より外側まで引き出された複数のコレクタ引出配線と、
前記複数のトランジスタセルのベース領域にそれぞれ接続され、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交し、前記複数のコレクタ引出配線が引き出された方向とは反対の方向に、前記2本のセル列のうち他方のセル列の外側まで引き出された複数のベース引出配線と、
前記複数のベース引出配線及び前記複数のコレクタ引出配線よりも上の配線層に配置され、前記エミッタ領域に接続されたエミッタ配線と
を有し、
前記複数のトランジスタセルの配列方向に隣り合うベース引出配線とコレクタ引出配線のうち、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交する方向に関して同じ位置に配置されている部分が、平面視において前記エミッタ配線に包含されている半導体装置。
With the board
Two cell rows, each containing a collector region, a base region, and an emitter region provided on the substrate, each consisting of a plurality of transistor cells arranged in parallel with each other.
A plurality of collector lead wirings that are connected to the collector regions of the plurality of transistor cells and are drawn out to the outside of one of the two cell rows in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells. When,
The two cell rows are connected to the base regions of the plurality of transistor cells, respectively, orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells, and in the direction opposite to the direction in which the plurality of collector extraction wires are drawn out. Multiple base lead-out wires pulled out to the outside of the other cell row,
It has a plurality of base lead-out wirings and an emitter wiring arranged in a wiring layer above the plurality of collector-leading wirings and connected to the emitter region.
Of the base lead-out wiring and collector lead-out wiring adjacent to each other in the arrangement direction of the plurality of transistor cells, the portion arranged at the same position in the direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells is the emitter wiring in a plan view. Semiconductor devices included in.
前記複数のトランジスタセルのエミッタ領域は、平面視において前記エミッタ配線に包含されている請求項23に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 23, wherein the emitter regions of the plurality of transistor cells are included in the emitter wiring in a plan view. さらに、前記エミッタ配線の上に配置された少なくとも1つのエミッタバンプを有し、
前記エミッタバンプは、前記複数のトランジスタセルの配列方向と直交する方向に関して、一方のセル列のトランジスタセルのエミッタ領域から他方のセル列のトランジスタセルのエミッタ領域までの範囲に亘って配置されている請求項23または24に記載の半導体装置。
Further, it has at least one emitter bump arranged on the emitter wiring.
The emitter bumps are arranged over a range from the emitter region of the transistor cells in one cell row to the emitter region of the transistor cells in the other cell row with respect to the direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of transistor cells. The semiconductor device according to claim 23 or 24.
さらに、平面視において前記2本のセル列の間に配置され、前記2本のセル列のうち一方のセル列の前記複数のトランジスタセルからそれぞれ引き出され、前記2本のセル列の間を通過する複数の前記コレクタ引出配線を相互に接続するコレクタ中間まとめ配線を有し、
前記エミッタ配線は、前記コレクタ中間まとめ配線より上の配線層に配置されている請求項23乃至25のいずれか1項に記載の半導体装置。
Further, it is arranged between the two cell rows in a plan view, is drawn from the plurality of transistor cells in one of the two cell rows, and passes between the two cell rows. It has a collector intermediate group wiring that connects a plurality of the collector lead wirings to each other.
The semiconductor device according to any one of claims 23 to 25, wherein the emitter wiring is arranged in a wiring layer above the collector intermediate group wiring.
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