JP2021125874A - Power amplification circuit and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力増幅回路及び半導体デバイスに関する。 The present invention relates to power amplifier circuits and semiconductor devices.
移動体通信における無線周波数(Radio Frequency:RF)信号の増幅に電力増幅回路が用いられる。半導体基板上に形成されるバイポーラトランジスタによって電力増幅を行う電力増幅回路では、増幅時にトランジスタが発熱することによって、トランジスタの特性が変化する。特許文献1に開示される電力増幅回路は、複数のトランジスタを熱結合させることによって、トランジスタの接合温度の上昇が引き起こす効率劣化を防ぐ。
A power amplifier circuit is used to amplify a radio frequency (RF) signal in mobile communication. In a power amplifier circuit that amplifies power by a bipolar transistor formed on a semiconductor substrate, the characteristics of the transistor change due to heat generated by the transistor during amplification. The power amplifier circuit disclosed in
特許文献1に開示される電力増幅回路では、電力増幅用トランジスタと、電力増幅用トランジスタにバイアス電流を供給するバイアス回路の電位生成用トランジスタとが金属電極層によって熱的に結合される。
In the power amplification circuit disclosed in
電力増幅回路を有する半導体チップはフリップチップ接続によって基板に実装される場合がある。フリップチップ接続では、電力増幅回路にバンプが設けられる。半導体チップはバンプを通じて基板に実装される。特許文献1に開示される電力増幅回路を有する半導体チップをフリップチップ実装する場合、バンプを通じた基板側への熱伝導が、金属電極層を通じたトランジスタ間の熱伝導に影響を及ぼし、十分な熱結合を実現できない。
A semiconductor chip having a power amplifier circuit may be mounted on a substrate by a flip chip connection. In the flip chip connection, bumps are provided in the power amplifier circuit. The semiconductor chip is mounted on the substrate through bumps. When a semiconductor chip having a power amplifier circuit disclosed in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電力増幅回路におけるトランジスタ間の熱結合を強くすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to strengthen the thermal coupling between transistors in a power amplifier circuit.
本発明の一側面に係る電力増幅回路は、半導体基板上に形成される第1のトランジスタと、半導体基板上に形成され、制御電流の一部である第1電流がベースに供給され、第1電流に基づくバイアス電流を第1のトランジスタに供給する第2のトランジスタと、半導体基板上に形成され、制御電流の一部である第2電流が供給され、第2電流に基づく第3電流を出力する電流出力素子であって、温度上昇に伴い第2電流が増加する電流出力素子と、第1のトランジスタが配置される第1配置領域の少なくとも一部及び第1配置領域と電流出力素子が配置される第2配置領域との間の領域に重なるように設けられ、第1のトランジスタのエミッタと電気的に接続され、半導体基板に対向して積層される複数の金属層を有する配線部と、を有し、複数の金属層のうち少なくとも一つの金属層は、半導体基板の平面視において少なくとも一部の第1配置領域から第2配置領域に重なるように延伸される。 In the power amplification circuit according to one aspect of the present invention, the first transistor formed on the semiconductor substrate and the first current formed on the semiconductor substrate and which is a part of the control current are supplied to the base, and the first one. A second transistor that supplies a bias current based on the current to the first transistor, a second current that is formed on the semiconductor substrate and is a part of the control current is supplied, and a third current based on the second current is output. A current output element in which the second current increases as the temperature rises, and at least a part of the first arrangement region in which the first transistor is arranged, the first arrangement region, and the current output element are arranged. A wiring portion having a plurality of metal layers which are provided so as to overlap the region between the second arrangement region and which are electrically connected to the emitter of the first transistor and are laminated so as to face the semiconductor substrate. At least one of the plurality of metal layers is stretched so as to overlap at least a part of the first arrangement region to the second arrangement region in the plan view of the semiconductor substrate.
本発明によれば、電力増幅回路におけるトランジスタ間の熱結合を強くすることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to strengthen the thermal coupling between transistors in a power amplifier circuit.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を極力省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted as much as possible.
第1実施形態に係る電力増幅回路10について説明する。図1には、電力増幅回路10の回路図が示される。電力増幅回路10は、トランジスタ101〜10n,111,112,113、キャパシタ114,131、抵抗素子115,121、インダクタ141及び整合回路151を有する。トランジスタ101〜10n,111,112,113は、一例として、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)等のトランジスタである。
The
トランジスタ101〜10nは、半導体基板(不図示)上の配置領域A1に設けられる。
The
トランジスタ101〜10nの各トランジスタは、ベースがキャパシタ131及び抵抗素子121に接続され、コレクタが整合回路151に接続され、エミッタが接地に接続される。トランジスタ101〜10nの各トランジスタのコレクタにはインダクタ141を通じて電源電圧Vccが供給される。
In each of the
トランジスタ101〜10nの各トランジスタ(第1トランジスタ)は、入力端161から入力される信号RFinを増幅する。トランジスタ101〜10nの各トランジスタは、後述するトランジスタ111(第2トランジスタ)によって出力されるバイアス電流Ibに基づいて、各トランジスタのベースに入力される信号を増幅する。各トランジスタによって増幅された信号は、整合回路151を通じて信号RFoutとして出力される。
Each transistor (first transistor) of the
トランジスタ111,112,113、キャパシタ114及び抵抗素子115は、半導体基板上の配置領域A3に設けられる。
The
トランジスタ111(第2トランジスタ)は、ベースが抵抗素子115に接続され、コレクタが電源に接続され、エミッタが抵抗素子121に接続される。トランジスタ111は、制御入力端181から供給され抵抗素子115を流れる制御電流Icに基づいてベースに供給される電流I1によって、オン状態とオフ状態が切り替わる。トランジスタ111は、オン状態となると、バイアス電流Ibを出力する。
In the transistor 111 (second transistor), the base is connected to the
トランジスタ112(電流出力素子)は、ダイオード接続されたトランジスタであり、コレクタがトランジスタ113のエミッタに接続され、エミッタが接地に接続される。トランジスタ112のコレクタには電流I2が供給される。トランジスタ112は、電流I2に基づいて、エミッタから電流I3を出力する。トランジスタ112は、半導体基板上の配置領域A2に設けられる。
The transistor 112 (current output element) is a diode-connected transistor, the collector is connected to the emitter of the
トランジスタ113は、ダイオード接続されたトランジスタであり、コレクタが抵抗素子115及びトランジスタ111のベースに接続され、エミッタがトランジスタ112のコレクタに接続される。トランジスタ113は、制御電流Icに基づいてコレクタに流れる電流I4に基づき、トランジスタ112のコレクタに電流I2を出力する。
The
キャパシタ114は、一端がトランジスタ111のベースに接続され、他端が接地に接続される。キャパシタ114は、制御電流Icのうち、交流成分を接地へと流すように機能する。抵抗素子115は、制御入力端181から入力される制御電流Icに基づく所定の電圧降下を生じさせるために設けられる。
One end of the
トランジスタ111,112,113、キャパシタ114及び抵抗素子115によってバイアス回路が構成される。
A bias circuit is composed of
整合回路151は、一端がトランジスタ101〜10nのコレクタに接続され、他端が出力端171に接続される。整合回路151はトランジスタ101〜10nのコレクタと出力端171との間のインピーダンスを整合させる。
One end of the
図2を参照して、半導体基板における第1実施形態に係る電力増幅回路10のレイアウトについて説明する。図2では、トランジスタ101,102,111,112,113は模式的に示される。トランジスタ101及び102には、電源配線201を通じてトランジスタ111からバイアス電流が供給される。図示しない入力端から入力される信号RFinも電源配線201を通じてトランジスタ101及び102へと供給される。
The layout of the
トランジスタ101,102は図2の座標系において、x軸に沿う方向に配列される。電力増幅回路10では、図示されない複数のトランジスタ103から10nもまたx軸方向に沿って配列される。
The
トランジスタ112は、トランジスタ101〜10nの配列方向に重なるように配置される。トランジスタ113及びトランジスタ111は、トランジスタ112からy軸方向に沿って離れた位置に設けられている。
The
配置領域A1は、トランジスタ101〜10nと、おなじく半導体基板上に形成されたその他のアクティブデバイスとを半導体基板上で電気的に絶縁するために設けられた、アイソレーション領域との境界で覆われた内部領域を指す。
The arrangement region A1 is covered with a boundary with an isolation region provided to electrically insulate the
アイソレーション領域が個々のトランジスタ101から10nのそれぞれに対して形成されるような場合は、個々のトランジスタのアイソレーション領域を含むように、個々のアイソレーション領域の包絡線によって、配置領域A1が定まる。
When the isolation region is formed for each of the
配置領域A3は、トランジスタ101〜10nに、バイアス電流Ibを供給するための複数のアクティブ素子と、他のアクティブ素子とを半導体基板上で電気的に絶縁するために設けられた、アイソレーション領域に基づく。配置領域A3は、各アクティブ素子のアイソレーション領域との境界線の、x軸方向、y軸方向のそれぞれにおける最外辺を、x軸,y軸それぞれに平行な直線で包絡した内部領域を指す。
The arrangement region A3 is an isolation region provided for electrically insulating the plurality of active elements for supplying the bias current Ib to the
配置領域A2は、配置領域A1,A3と同様に、トランジスタ112と、その他のアクティブ素子とを半導体基板上で絶縁するために設けられたアイソレーション領域の境界で覆われた内部領域を指す。
The arrangement region A2, like the arrangement regions A1 and A3, refers to an internal region covered by the boundary of an isolation region provided to insulate the
第2のエミッタ配線202が、トランジスタ101〜10n及びトランジスタ112に接続されるように、トランジスタ101〜10n及びトランジスタ112の上に設けられる。第2のエミッタ配線202は、配置領域A1から配置領域A2へと延伸される。すなわち、第2のエミッタ配線202はx軸方向に沿って延伸される。
The
バンプ203が、第2のエミッタ配線202に沿って、トランジスタ101〜10n及びトランジスタ112を覆うように設けられる。バンプ203は、配置領域A1から配置領域A2へと延伸される。すなわち、バンプ203はx軸方向に沿って延伸される。バンプは、例えば銅ピラーバンプである。
The
図2で説明したレイアウトにおいては、トランジスタ101〜10n及びトランジスタ112を覆うように、バンプ203が設けられていればよい。トランジスタ101〜10nの配列方向やトランジスタ111,112,113の位置は、図2のレイアウトに限られない。
In the layout described with reference to FIG. 2, the
他のレイアウトの例を図4から図7に示す。図4から図7のレイアウト図によって、各トランジスタと各トランジスタのアイソレーション領域との関係に基づく配置領域のバリエーションが示される。図4から図7では、半導体基板301にアイソレーション領域B1が設けられ、アイソレーション領域B1と配置領域A1〜A3との関係が示されている。
Examples of other layouts are shown in FIGS. 4 to 7. The layout diagrams of FIGS. 4 to 7 show variations in the arrangement region based on the relationship between each transistor and the isolation region of each transistor. In FIGS. 4 to 7, an isolation region B1 is provided on the
図3を参照して、電力増幅回路10の断面構造について説明する。
The cross-sectional structure of the
トランジスタ101,102について説明する。トランジスタ101,102が、半導体基板301の上に形成される。詳細な構造はトランジスタ102について説明する。半導体基板301の上に、サブコレクタ層302が形成される。半導体基板301の材料は、例えば半絶縁性のGaAsである。サブコレクタ層302の材料は、例えば高濃度のn型GaAsである。サブコレクタ層302の厚さは、例えば0.5μmである。
サブコレクタ層302の上にコレクタ層303が形成される。コレクタ層303の材料は、例えばn型GaAsである。コレクタ層303の厚さは、例えば1μmである。コレクタ層303の上にベース層304が形成される。ベース層304の材料は、例えばp型GaAsである。ベース層304の厚さは、例えば100nmである。
The
ベース層304の上にエミッタ層305が形成される。エミッタ層305は、真性エミッタ層305Aと、エミッタメサ層305Bとを有する。真性エミッタ層305Aはベース層304の上に形成される。真性エミッタ層305Aの上にエミッタメサ層305Bが形成される。真性エミッタ層305Aの材料は、例えばn型InGaPである。真性エミッタ層305Aの厚さは、例えば30nm以上40nm以下である。エミッタメサ層305Bの材料は、例えば高濃度のn型GaAs及び高濃度のn型InGaAsである。エミッタメサ層305Bでは、例えば、厚さ100nmの高濃度のn型GaAs層の上に厚さ100nmの高濃度のn型InGaAsの層が形成される。
The
ベース層304の上面のエミッタ層305が形成されない領域には、レッジ層306が形成される。レッジ層306は、真性エミッタ層305Aと同時に成膜され、真性エミッタ層305Aと同一の組成を持つ。レッジ層306の上には、エミッタメサ層305Bが形成されないので、レッジ層306は空乏化している。よって、トランジスタのエミッタとして機能しない。よって、真性エミッタ層305Aとエミッタメサ層305Bとをエミッタ層305と呼び、レッジ層306はエミッタ層305とは区別する。
A
コレクタ層303、ベース層304及びエミッタ層305によって、トランジスタ102が構成される。トランジスタ101についても同様である。
The
ベース電極331がベース層304の上に設けられる。ベース電極331はレッジ層306に設けられた開口を通じてベース層304にオーミック接触する。ベース電極331は、トランジスタ101,102ではそれぞれのトランジスタのエミッタ層305の間に設けられる。
The
コレクタ電極332がサブコレクタ層302の上に設けられる。コレクタ電極332はサブコレクタ層302にオーミック接触する。コレクタ電極332は、x軸方向において、トランジスタ101とトランジスタ102との間に設けられる。コレクタ電極332は、サブコレクタ層302を通じてコレクタ層303に接続される。コレクタ電極332は、トランジスタ101とトランジスタ102に共通して用いられる。
The
エミッタ電極333がエミッタ層305の上に設けられる。エミッタ電極333はエミッタ層305にオーミック接触する。
The
ベース電極331は、ベース層304の上に例えばTi膜、Pt膜、Au膜を順番に積層することによって形成される。コレクタ電極332は、例えばサブコレクタ層302の上にAuGe膜、Ni膜、Au膜を順番に積層することによって形成される。エミッタ電極333は、例えば厚さ50nmのTi膜によって形成される。
The
サブコレクタ層302に、素子間のアイソレーションを行うためのアイソレーション領域3021が設けられる。アイソレーション領域3021は、例えばイオン注入技術を用いてサブコレクタ層302の一部を絶縁化することにより形成される。サブコレクタ層302の一部とは、xy平面における一部である。アイソレーション領域3021は、当該一部において、サブコレクタ層302のz軸方向の全体にわたって形成される。アイソレーション領域3021は、z軸方向において、サブコレクタ層302に加えて半導体基板301の一部を含むよう形成されてもよい。
The
トランジスタ112について説明する。半導体基板301の上にサブコレクタ層3022が形成される。サブコレクタ層3022の上にコレクタ層3031が形成される。コレクタ層3031の上にベース層3041が形成される。ベース層3041の上にエミッタ層3051及びレッジ層3061が形成される。エミッタ層3051は真性エミッタ層3051A及びエミッタメサ層3051Bを有する。真性エミッタ層3051A、エミッタメサ層3051B及びレッジ層3061の関係は、真性エミッタ層305A、エミッタメサ層305B及びレッジ層306の関係と同様である。
The
コレクタ層3031、ベース層3041及びエミッタ層3051によって、トランジスタ112が構成される。
The
トランジスタ112は、トランジスタ101,102の形成と同じプロセスによって形成される。したがって、トランジスタ112はトランジスタ101,102と同様の温度特性を有する。
The
ベース電極3311がベース層3041の上に設けられる。ベース電極3311はレッジ層3061に設けられる開口を通じてベース層3041にオーミック接触する。コレクタ電極3321がサブコレクタ層3022の上に設けられる。コレクタ電極3321はサブコレクタ層3022にオーミック接触する。コレクタ電極3321はサブコレクタ層3022を通じてコレクタ層3031に接続される。エミッタ電極3331がエミッタ層3051の上に設けられる。エミッタ電極3331はエミッタ層3051にオーミック接触する。
The
ベース電極3311、コレクタ電極3321及びエミッタ電極3331はそれぞれ、ベース電極331、コレクタ電極332及びエミッタ電極333のそれぞれが形成されるプロセスと同じプロセスによって形成される。
The
第1絶縁層321が、トランジスタ101,102及び112を覆うように設けられる。第1絶縁層321は、例えばSiN層と樹脂層との積層構造を有する。なお、第1絶縁層321をSiN層のみで形成してもよい。
The first insulating
第1絶縁層321に1層目のコレクタ配線341,3411が設けられる。1層目のコレクタ配線341は、第1絶縁層321を通り、コレクタ電極332に接続するように設けられる。1層目のコレクタ配線3411は、第1絶縁層321を通り、コレクタ電極3321に接続するように設けられる。
The first insulating
第1絶縁層321に、第1のエミッタ配線351,3511が設けられる。第1のエミッタ配線351は、トランジスタ101,102のそれぞれに設けられる。第1のエミッタ配線351は、各トランジスタのエミッタ電極333を接続する。1層目のコレクタ配線341及び第1のエミッタ配線351は、例えば厚さ10nm以上50nm以下のTi膜と、厚さ1μm以上2μm以下のAu膜とからなる積層構造を有する。第1のエミッタ配線3511は、トランジスタ112に設けられる。第1のエミッタ配線3511の材料及び構造は、第1のエミッタ配線351と同様である。
The
第1絶縁層321の上に、1層目のコレクタ配線341,3411及び第1のエミッタ配線351,3511を覆うように、第2絶縁層322が設けられる。第2絶縁層322は、例えばSiN層と樹脂層との積層構造を有する。なお、第2絶縁層322をSiN層のみで形成してもよい。
A second insulating
第2絶縁層322の上に、第2のエミッタ配線202が設けられる。第2のエミッタ配線202は、第2絶縁層322に設けられた開口を通じて第1のエミッタ配線351に接続される。x軸方向に並ぶトランジスタ101,102の第1のエミッタ配線351が第2のエミッタ配線202によって接続される。第2のエミッタ配線202は、例えば厚さ10nm以上50nm以下のTi膜と、厚さ2μm以上4μm以下のAu膜とからなる積層構造を有する。第2のエミッタ配線202は、トランジスタ112の上部まで延伸される。
A
第2のエミッタ配線202の上に、第2のエミッタ配線202を覆うように第3絶縁層323が設けられる。第3絶縁層323は、例えばSiN膜と樹脂膜とからなる積層構造を有する。なお、第3絶縁層323をSiN膜のみで形成してもよい。第3絶縁層323は、トランジスタ101,102,112を保護する保護膜として機能する。
A third insulating
第3絶縁層323の上にバンプ203が設けられる。バンプ203は、第3絶縁層323の開口を通じて第2のエミッタ配線202に接続される。バンプ203は、アンダーバンプメタル層3111、メタルポスト3112及びハンダ層3113がこの順に積層された積層構造を有する。
The
アンダーバンプメタル層3111には、例えば厚さ50nm以上100nm以下のTi膜が用いられる。アンダーバンプメタル層3111は、バンプ203の第3絶縁層323への密着性を向上させる機能を有する。
For the
メタルポスト3112には、例えば厚さ30μm以上50μm以下のCu膜が用いられる。ハンダ層3113には、例えば厚さ10μm以上30μm以下のSn又はSnAg合金の膜が用いられる。
For the
なお、メタルポスト3112とハンダ層3113との間に、Ni等からなる相互拡散防止用のバリアメタル層を配置してもよい。
A barrier metal layer made of Ni or the like for preventing mutual diffusion may be arranged between the
バンプ203は、トランジスタ101,102で発生した熱を外部に逃がすための金属部材として機能する。
The
2つの金属層である第2のエミッタ配線202及びバンプ203によって、配線部W1が構成される。また、第2のエミッタ配線202とバンプ203は、形状が異なる部材である。
The wiring portion W1 is composed of the
トランジスタ101,102が発生する熱の移動及び熱結合について説明する。
The heat transfer and thermal coupling generated by the
トランジスタ101,102は動作時に熱を発生する。トランジスタ101,102は、トランジスタ111からバイアス電流Ibが供給されることで動作する。
トランジスタ101,102において、コレクタ層303からベース層304を通り、エミッタ層305に動作電流が流れる。コレクタ層303、ベース層304及びエミッタ層305のうち実質的に動作電流が流れる領域は、平面視において、エミッタ層305にほぼ一致する。コレクタ層303、ベース層304及びエミッタ層305に動作電流が流れることで、ジュール熱が発生し、トランジスタ101及び102の温度が上昇する。
In the
トランジスタ101,102において発生した熱は、エミッタ電極333を通じて第2のエミッタ配線202へと流れる。第2のエミッタ配線202に流れた熱は、第2のエミッタ配線202をx軸方向及びz軸方向へと流れる。
The heat generated in the
第2のエミッタ配線202からz軸方向へと流れる熱は、バンプ203へと流れる。バンプ203へと流れた熱は、x軸方向及びz軸方向に流れる。バンプ203においてz軸方向へ流れる熱は、電力増幅回路10を有する半導体チップがフリップチップ接続される場合は、半導体チップが設置される基板へと流れる。
The heat flowing from the
第2のエミッタ配線202においてx軸方向へと流れる熱によって、トランジスタ112の上部の第2のエミッタ配線202の温度が上昇する。バンプ203においてx軸方向へ流れる熱によって、トランジスタ112の上部のバンプ203の温度が上昇する。トランジスタ112の上部付近の第2のエミッタ配線202及びバンプ203の温度が上昇すると、z軸方向への熱伝導によって、トランジスタ112の温度が上昇する。
The heat flowing in the x-axis direction in the
第2のエミッタ配線202及びバンプ203がトランジスタ112の上部付近まで延伸されない場合、第2のエミッタ配線202及びバンプ203によるトランジスタ112への熱伝導が十分に行われない。この場合、バイアス回路のトランジスタの温度の上昇量は、トランジスタ112の温度の上昇量よりも小さくなる。
When the
トランジスタ112とトランジスタ101,102との関係のように、一方の素子の温度変化に伴って、他方の素子の温度が一方の素子の温度に近づくように変化することを、熱結合と呼ぶ。電力増幅回路10では、第2のエミッタ配線202及びバンプ203がトランジスタ112の上部付近まで延伸されない場合と比較して、トランジスタ112の温度がトランジスタ101,102の温度により近づくように変化する。すなわち、トランジスタ101,102とトランジスタ112との熱結合がより強くなる。
Like the relationship between the
回路の動作を図1も参照しつつ説明する。トランジスタ101〜10nが動作すると、トランジスタ101〜10nの温度が上昇する。トランジスタ101〜10nの温度が上昇すると、トランジスタ101〜10nのコレクタ電流が増加する。コレクタ電流の増加に伴って、トランジスタ101〜10nのゲインが上昇する。
The operation of the circuit will be described with reference to FIG. When the
第2のエミッタ配線202及びバンプ203によって、トランジスタ101〜10nによって生じる熱がトランジスタ112の温度を上昇させる。トランジスタ112の温度が上昇すると、ダイオードとしてのトランジスタ112の順方向電圧が低下する。順方向電圧の低下によって、電流I2及び電流I3が増加する。電流I2及び電流I3の増加によって、トランジスタ111のベース電流である電流I1が減少する。
With the
電流I1が減少すると、トランジスタ111が出力するバイアス電流Ibが減少する。バイアス電流Ibの減少によって、トランジスタ101〜10nの各ベースに供給される電流が減少するので、トランジスタ101〜10nのコレクタ電流が減少する。電力増幅回路10では、熱結合が不十分である場合に比べて、コレクタ電流をより減少させることができる。コレクタ電流の増加をより抑制することで、トランジスタ101〜10nのゲイン増大を伴うゲイン変動をより抑制することができる。
When the current I1 decreases, the bias current Ib output by the
電流出力素子としてのトランジスタ112は、温度が上昇に伴って順方向電圧が低下して電流I2が増加するようなダイオードによって置き換えることも可能である。また、電流出力素子は、温度上昇に伴い電流I2が増加する電流出力素子であれば、任意の素子を用いることができる。
The
電力増幅回路10によるゲイン変動の抑制について、一例を示す。図8には、間欠動作を行うトランジスタのコレクタ電流の時間変化が示される。間欠動作とは、時刻T2からT3の間に示されるようなトランジスタが増幅する信号に加えて、トランジスタがオフ状態にある時に流れるアイドル電流を、信号の入力直前に立ち上げ、立ち下げる動作を意味する。
An example of suppressing gain fluctuation by the
間欠動作での電流は次のように変化する。時刻T1においてアイドル電流がオンとなる。時刻T2においてアイドル電流に加えて、増幅信号がオンとなる。時刻T3において、増幅信号がオフとなる。時刻T4において、アイドル電流がオフとなる。 The current in intermittent operation changes as follows. The idle current is turned on at time T1. At time T2, the amplification signal is turned on in addition to the idle current. At time T3, the amplified signal is turned off. At time T4, the idle current is turned off.
このような間欠動作を行うトランジスタは、時刻T2の後の発熱によってゲイン変動を生じ得る。電力増幅回路10では、第2のエミッタ配線202及びバンプ203を通じて、トランジスタ101〜10nとトランジスタ112との温度状態のバランスが確保されるので、ゲイン上昇を抑制することができる。
A transistor that performs such an intermittent operation may cause a gain fluctuation due to heat generation after the time T2. In the
また、間欠動作を行うトランジスタは、アイドル電流がオンとなる時刻T1の前までと、時刻T1から時刻T2の間においてもエミッタの発熱量が大きく変化するので、温度が変わる。この温度変動によってもゲイン変動が生じ得る。電力増幅回路10では、この場合も同様に、トランジスタ101〜10nとトランジスタ112との温度状態のバランスを確保し、ゲイン上昇を抑制することができる。
Further, the temperature of the transistor that performs the intermittent operation changes because the calorific value of the emitter changes significantly before the time T1 when the idle current is turned on and between the time T1 and the time T2. Gain fluctuations can also occur due to this temperature fluctuation. Similarly, in the
間欠動作に限らず、温度上昇が生じ得るような電流の変化においても、トランジスタ101〜10nとトランジスタ112との温度状態のバランスをとることで、ゲイン上昇を抑制することができる。
The gain increase can be suppressed by balancing the temperature states of the
図9には、電力増幅回路10の構成を有する電力増幅回路と、トランジスタ112の上部付近に配線部W1が延伸されない電力増幅回路(比較例)との性能の比較が示される。図5の横軸は時刻t[ms]であり、縦軸は出力電力Pout[dBm]である。入力される信号の周波数は3.75GHzである。図5では出力電力Poutを目標値の20dBmに到達させるまで出力電力Poutの変動が示される。図5の破線で示される比較例の場合は、20dBmに達するまでの出力電力Poutの変動量は0.4dBmである。図5の実線で示される電力増幅回路10の場合は、出力電力Poutの変動量が0.2dBmである。このように、電力増幅回路10では、温度変動に伴うゲイン変動が抑制されるため、出力電力Poutの変動量が比較例よりも小さくなっている。
FIG. 9 shows a performance comparison between a power amplifier circuit having the configuration of the
また、図10のレイアウト図及び図11の断面図に示されるように、第2のエミッタ配線202及びバンプ203は必ずしもトランジスタ112が配置される配置領域A2を完全に覆う必要はない。第2のエミッタ配線202及びバンプ203によって、配置領域A1にあるトランジスタの温度状態を配置領域A2にあるトランジスタへと伝えられればよい。
Further, as shown in the layout diagram of FIG. 10 and the cross-sectional view of FIG. 11, the
図10のレイアウト図及び図11の断面図では、第2のエミッタ配線202は配置領域A2にあるトランジスタ112上に到達しているが、バンプ203Aはトランジスタ112上まで到達していない。この場合、2つの金属層である第2のエミッタ配線202及びバンプ203Aによって、配線部W2が構成される。
In the layout diagram of FIG. 10 and the cross-sectional view of FIG. 11, the
また、図12のレイアウト図及び図13の断面図では、バンプ203は配置領域A2にあるトランジスタ112上に到達しているが、第2のエミッタ配線202Aは、トランジスタ112上まで到達していない。この場合2つの金属層である、第2のエミッタ配線202A及びバンプ203によって、配線部W3が構成される。
Further, in the layout diagram of FIG. 12 and the cross-sectional view of FIG. 13, the
バンプ203は、配置領域A1から、配置領域A1と、配置領域A2を含む配置領域A3のとの間の領域に配置されるように形成されてもよい。より具体的には、第2のエミッタ配線202及びバンプ203が配置領域A3に配置されるトランジスタ111,112,113を覆うようにしてもよい。図14には、第2のエミッタ配線202B及びバンプ203Bがトランジスタ113まで延伸される場合のレイアウト図が示される。
The
図15には、図14の切断線XV−XVにおける断面図が示される。トランジスタ112は、図3の場合と比べて、電極の位置が反転している。
FIG. 15 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XV-XV of FIG. The positions of the electrodes of the
トランジスタ113について説明する。トランジスタ113は、トランジスタ112と同様に、サブコレクタ層15022上に、コレクタ層15031、ベース層15041、エミッタ層15051及びレッジ層15061を有する。エミッタ層15051は真性エミッタ層15051A及びエミッタメサ層15051Bを有する。コレクタ層15031、ベース層15041、エミッタ層15051によって、トランジスタ113が構成される。トランジスタ113には、トランジスタ112と同様に、ベース電極15311、コレクタ電極15321及びエミッタ電極15331が形成される。
The
トランジスタ113は、トランジスタ101,102の形成と同じプロセスによって形成される。したがって、トランジスタ113はトランジスタ101,102と同様の温度特性を有する。
第1絶縁層321に、1層目のコレクタ配線3411と同様に、1層目のコレクタ配線15411が設けられる。第1絶縁層321に、第1のエミッタ配線3511と同様に第1のエミッタ配線15511が設けられる。1層目のコレクタ配線3411と第1のエミッタ配線15511とは、第1絶縁層321に設けられる配線1501によって接続されている。
The first insulating
トランジスタ113の上には、第2のエミッタ配線202B及びバンプ203Bが、トランジスタ112側から延伸されている。
A
このようにバンプ203を延伸させると、トランジスタ112及びトランジスタ113の温度特性の変化に基づく電流変動が、バイアス電流Ibに影響しないように互いに打ち消し合うことになる。すなわち、トランジスタ112のI2が増加しようとする傾向と、トランジスタ111のベース電流I1が増加しようとすることによって生じる、トランジスタ113のコレクタ電流が減少しようとする傾向とが打ち消し合う。よって、トランジスタ101〜10nとトランジスタ112との熱結合を、電力増幅回路10と同様に強くすることが可能となる。
When the
第2のエミッタ配線202又はバンプ203は、トランジスタ101,102からトランジスタ113のみの上部付近まで延伸されるようにしてもよい。この場合、トランジスタ113が電流出力素子として機能する。トランジスタ101,102からエミッタ配線202又はバンプ203を通じてトランジスタ113へと熱伝導が行われる。よって、トランジスタ101〜10nとトランジスタ113との熱結合を、電力増幅回路10と同様に強くすることが可能となる。熱結合によってトランジスタ113の温度を上昇させることで、トランジスタ112を熱結合させた場合と同様に、トランジスタ101〜10nのコレクタ電流を減少させ、動作時のゲイン変動を抑制することができる。
The
第2実施形態について説明する。第2実施形態以降では第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。 The second embodiment will be described. In the second and subsequent embodiments, the description of matters common to those of the first embodiment will be omitted, and only the differences will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment.
第2実施形態に係る電力増幅回路では、図16に示されるように、第1実施形態と同様に各トランジスタが設けられる。図17には、切断線XVII−XVIIにおける断面図が示される。 In the power amplifier circuit according to the second embodiment, as shown in FIG. 16, each transistor is provided as in the first embodiment. FIG. 17 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XVII-XVII.
図17に示される第2実施形態に係る電力増幅回路は、第1実施形態に係る電力増幅回路と、第2のエミッタ配線202Cにおいて突出部2021が設けられる点で異なる。
The power amplifier circuit according to the second embodiment shown in FIG. 17 is different from the power amplifier circuit according to the first embodiment in that a protruding
突出部2021は、第2絶縁層322の開口を通じて第1のエミッタ配線3511へ向かって延びる。突出部2021は、第1のエミッタ配線3511とオーミック接触する。
The
第2実施形態に係る電力増幅回路では、トランジスタ112の上部における第2のエミッタ配線202Cが、図17に示されるように、トランジスタ112により近い位置にある。これにより第2のエミッタ配線202Cからトランジスタ112へ、より多くの熱が伝導する。よって、トランジスタ112の温度がより上昇し、トランジスタ101,102の温度により近くなる。すなわち、熱結合が第1実施形態に係る電力増幅回路における場合よりも強くなる。熱結合が強くなると、温度変動によるトランジスタの特性変化のバランスをより適切にとることができるようになり、ゲインの抑制をより強く行うことができる。
In the power amplifier circuit according to the second embodiment, the
また、突出部は、バンプ203に設けられてもよい。図18の第2実施形態に係る他の電力増幅回路における断面図では、アンダーバンプメタル層3111A及びメタルポスト3112Aによって、バンプ203Cに突出部2031が設けられる場合が示される。突出部2031は、第3絶縁層323の開口を通じて第2のエミッタ配線202へ向かって延びる。突出部2031は、第2のエミッタ配線202とオーミック接触する。この構成によっても、熱結合が第1実施形態に係る電力増幅回路における場合よりも強くなる。したがって、ゲインの抑制がより強く行われるようにできる。
Further, the protruding portion may be provided on the
第3実施形態について説明する。図19は、第3実施形態に係る電力増幅回路のレイアウト図である。第3実施形態に係る電力増幅回路では、前述の実施形態における第2のエミッタ配線202が、トランジスタ101〜10n及びトランジスタ112の上に設けられる第2のエミッタ配線202aと、トランジスタ113の上に設けられる第2のエミッタ配線202bとに分離されている。
A third embodiment will be described. FIG. 19 is a layout diagram of the power amplifier circuit according to the third embodiment. In the power amplifier circuit according to the third embodiment, the
第3実施形態に係る電力増幅回路では、z軸方向において、バンプ203Dと第2のエミッタ配線202a,202bとの間に、配線1901が設けられる。配線1901は金属材料により構成される。配線1901は、配置領域A1におけるトランジスタ101〜10nのエミッタ配線202に沿い、かつ配置領域A3におけるトランジスタ113に重なるように設けられる。配線1901と同階層にある配線1901以外の部分は絶縁のためにアイソレーション加工がされている。配線1901は、再配線ということもできる。
In the power amplifier circuit according to the third embodiment,
図20には、切断線XX−XXにおける断面図が示される。配線1901は、第1金属部2001及び第2金属部2002を有する。配線1901は、絶縁層2003によって、必要に応じてアイソレーションされている。トランジスタ113の上部に、第2のエミッタ配線202b、配線1901及びバンプ203が位置する。また、トランジスタ113上の配線1901及びバンプ203Aには、突出部20011a,2031がそれぞれ設けられる。3つの金属層である第2のエミッタ配線202、配線1901及びバンプ203Dによって、配線部W7が構成される。
FIG. 20 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XX-XX.
また、図21には、切断線XXI−XXIにおける断面図が示される。図21では、トランジスタ112の上部に、第2のエミッタ配線202a及び配線1901が位置する。また、トランジスタ112上の第2のエミッタ配線202a及び配線1901には、突出部2021,20011b,20011cがそれぞれ設けられる。この場合、配線部W7は、部分的に、2つの金属層である第2のエミッタ配線202a及び配線1901によって構成される。
Further, FIG. 21 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XXI-XXI. In FIG. 21, the
このように、第2のエミッタ配線202が、第2のエミッタ配線202aと第2のエミッタ配線202bとに分離された場合であっても、配線1901を通じて、配置領域A1から配置領域A2及びA3に熱輸送することが可能となる。よって、動作時のゲイン変動をより効果的に抑制することができる。
In this way, even when the
また、第3実施形態の変形例として、図22に示されるレイアウトがなされた場合も同様に配線を設けることで熱輸送を行うことができる。図22に示されるレイアウトでは、第2のエミッタ配線202が、トランジスタ101〜10nの上に設けられる第2のエミッタ配線202cと、トランジスタ112の上に設けられる第2のエミッタ配線202dと、トランジスタ113の上に設けられる第2のエミッタ配線202eとに分離されている。
Further, as a modification of the third embodiment, even when the layout shown in FIG. 22 is made, heat transfer can be performed by similarly providing wiring. In the layout shown in FIG. 22, the
図22に示すレイアウトでは、z軸方向において、バンプ203Eと第2のエミッタ配線202c,202d,202eとの間に、配線2201が設けられる。配線2201は金属材料により構成される。配線2201は、配置領域A1、A2及びA3における各トランジスタ101〜10n,112及び113に重なるように設けられる。配線2201と同階層にある配線2201以外の部分は絶縁のためにアイソレーション加工がされている。配線2201は、再配線ということもできる。
In the layout shown in FIG. 22, the
図23には、切断線XXIII−XXIIIにおける断面図が示される。配線2201は、第1金属部2301及び第2金属部2302を有する。配線2201は、絶縁層2303によって、必要に応じてアイソレーションされている。トランジスタ113の上部に、第2のエミッタ配線202d、配線2201及びバンプ203Eが位置する。また、トランジスタ113上の配線2201には、突出部23011aが設けられる。3つの金属層である第2のエミッタ配線202、配線2201及びバンプ203Eによって、配線部W8が構成される。
FIG. 23 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XXIII-XXIII. The
また、図24には、切断線XXIV−XXIVにおける断面図が示される。図24では、トランジスタ112の上部に、第2のエミッタ配線202d及び配線2201が位置する。トランジスタ112上の第2のエミッタ配線202dには、突出部2021Aが設けられる。配線2201には、突出部23011b,23011cがそれぞれ設けられる。
Further, FIG. 24 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XXIV-XXIV. In FIG. 24, the
図22から図24に示した変形例により、配線2201により、配置領域A1,A2及びA3における熱結合の設計自由度が飛躍的に向上していることは明確である。
From the modified examples shown in FIGS. 22 to 24, it is clear that the
第4実施形態について説明する。図25では、第4実施形態に係る電力増幅回路10Aの回路図が示される。電力増幅回路10Aは、トランジスタ101〜10nが、2つの配置領域A11及び配置領域A22に設けられる点で、これまでの実施形態に係る電力増幅回路と異なる。トランジスタ111は、抵抗素子121a,121bを通じて、トランジスタ101〜10nにバイアス電流Ibを供給する。
A fourth embodiment will be described. FIG. 25 shows a circuit diagram of the power amplifier circuit 10A according to the fourth embodiment. The power amplifier circuit 10A is different from the power amplifier circuit according to the conventional embodiments in that the
図26に、電力増幅回路10Aのレイアウト図を示す。電力増幅回路10Aでは、第2のエミッタ配線202が、トランジスタ101〜10nの一部の上、すなわち配置領域A11の上に設けられる第2のエミッタ配線202fと、トランジスタ101〜10nの他の一部の上、すなわち配置領域A12の上に設けられる第2のエミッタ配線202gと、トランジスタ112の上に設けられる第2のエミッタ配線202hと、トランジスタ113の上に設けられる第2のエミッタ配線202iとに分離されている。
FIG. 26 shows a layout diagram of the power amplifier circuit 10A. In the power amplifier circuit 10A, the
図26に示されるレイアウトでは、z軸方向におけるバンプ203a,203bと第2のエミッタ配線202f,202g,202h,202iとの間に、配線2601が設けられる。配線2601は金属材料により構成される。配線2601は、配置領域A11,A12,A2及びA3における各トランジスタ101〜10n,112及び113に重なるように設けられる。配線2601と同階層にある配線2601以外の部分は絶縁のためにアイソレーション加工がされている。配線2601は、再配線ということもできる。
In the layout shown in FIG. 26, the
図26に示されるように、配置領域A11が配置領域A12のように複数の領域に区分されている場合においても、本発明の適用により、動作時のゲイン変動を抑制することができる。またこの際、配置領域A11,A12を有する配置領域A1と配置領域A2とは、配線2601によって接続される。
As shown in FIG. 26, even when the arrangement region A11 is divided into a plurality of regions like the arrangement area A12, the gain fluctuation during operation can be suppressed by applying the present invention. At this time, the arrangement area A1 having the arrangement areas A11 and A12 and the arrangement area A2 are connected by the
第5実施形態について説明する。図27には、第5実施形態に係る電力増幅回路のレイアウト図が示される。 A fifth embodiment will be described. FIG. 27 shows a layout diagram of the power amplifier circuit according to the fifth embodiment.
図27に示すレイアウトでは、第2のエミッタ配線202が、トランジスタ101の第1のエミッタ配線351a上に設けられる第2のエミッタ配線202jと、トランジスタ101の第1のエミッタ配線351b上に設けられる第2のエミッタ配線202kと、トランジスタ113の上に設けられる第2のエミッタ配線202lとに分離されている。また、図3に示されるコレクタ配線341に沿い、かつ、トランジスタ101〜10n間の接地を接続するように配線2701が設けられる。また、配線2701の上にバンプ2702が設けられる。
In the layout shown in FIG. 27, the
z軸方向において、バンプ203F及びバンプ2702と、第2のエミッタ配線202j,202k,202l及び配線2701との間に、配線2703が設けられる。配線2703は金属材料により構成される。配線2703は、配置領域A1、A2及びA3における各トランジスタ101〜10n,112及び113に重なるように設けられる。配線2703と同階層にある配線2701以外の部分は絶縁のためにアイソレーション加工がされている。
図28には、切断線XXVIII−XXVIIIにおける断面図が示される。配線2703は、第1金属部2801及び第2金属部2802を有する。配線2703は、絶縁層2803によって、必要に応じてアイソレーションされている。トランジスタ113の上部に、第2のエミッタ配線202l、配線2703が位置する。また、トランジスタ113上の配線2703には、突出部28011aが設けられる。3つの金属層である第2のエミッタ配線202、配線2703、バンプ203F及び後述の配線等によって、配線部W9が構成される。
FIG. 28 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XXVIII-XXVIII.
また、図29には、切断線XXIX−XXIXにおける断面図が示される。図29では、トランジスタ112の上部に、配線2701及び配線2703が位置する。また、トランジスタ112上の配線2703には、突出部28011b,28011cがそれぞれ設けられる。この構成によっても、トランジスタ101〜10nとトランジスタ112との熱結合を強くし、動作時のゲイン変動を抑制することができる。3つの金属層である配線2701、配線2703及びバンプ203Eによって、配線部W9が構成される。
Further, FIG. 29 shows a cross-sectional view taken along the cutting line XXIX-XXIX. In FIG. 29, the
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。第1実施形態に係る電力増幅回路10は、半導体基板301上に形成されるトランジスタ101と、半導体基板301上に形成され、制御電流Icの一部である電流I1がベースに供給され、電流I1に基づくバイアス電流Ibをトランジスタ101に供給するトランジスタ111と、半導体基板301上に形成され、制御電流Icの一部である電流I2が供給され、電流I2に基づく電流I3を出力するトランジスタ112であって、温度上昇に伴い電流I2が増加するトランジスタ112と、トランジスタ101が配置される配置領域A1の少なくとも一部及び配置領域A1とトランジスタ112が配置される配置領域A2との間の領域に重なるように設けられ、トランジスタ111のエミッタと電気的に接続され、半導体基板301に対向して積層される第2のエミッタ配線202及びバンプ203を有する配線部W1と、を有する。第2のエミッタ配線202及びバンプ203の少なくとも一方は、半導体基板301の平面視において少なくとも一部の配置領域A1から配置領域A2に重なるように延伸される。
The exemplary embodiments of the present invention have been described above. In the
この構成によって、エミッタ配線202及びバンプ203を通じた熱の移動が可能となる。よって、動作時に発熱するトランジスタ101,102と、トランジスタ112との熱結合が強くなる。熱結合を強くすることによって、トランジスタ101の温度変化による特性の変化に応じてバイアス電流Ibを調整することができるので、動作時のゲイン変動を抑制することができる。
With this configuration, heat can be transferred through the
また、電力増幅回路10では、配線部W1の第2のエミッタ配線202及びバンプ203のいずれもが、配置領域A1及び配置領域A2に重なるように延伸されてもよい。これにより、熱をトランジスタ112のより近い位置まで伝導させることができる。よって、トランジスタ101とトランジスタ112との熱結合がより強くなる。
Further, in the
また、配線部W1の最上層の金属層はバンプ203である。これにより、電力増幅回路10を有する半導体デバイスがフリップチップ接続された場合に、基板側への熱の経路となるバンプ203が、トランジスタ112の近くまで延伸されることとなる。よって、トランジスタ101,102と、トランジスタ112との熱結合を強くすることができる。
The uppermost metal layer of the wiring portion W1 is the
また、第2実施形態に係る電力増幅回路では、第2のエミッタ配線202Cは、トランジスタ112側に伸びる突出部2021を有する。これにより、トランジスタ101とトランジスタ112との熱結合がより強くなる。
Further, in the power amplifier circuit according to the second embodiment, the
また、他の電力増幅回路として、配線部が配置領域1と配置領域A3との間に重なるように延伸されてもよい。この態様によっても、トランジスタ101とトランジスタ112との熱結合を強くすることが可能となる。
Further, as another power amplifier circuit, the wiring portion may be extended so as to overlap between the
また、配線部が、配置領域A1と配置領域A2の間の領域に重なり、かつ、配置領域A1と配置領域A3の間の領域であって当該領域以外の配置領域A3に重なるように延伸されてもよい。この態様によっても、トランジスタ101とトランジスタ112との熱結合を強くすることが可能となる。
Further, the wiring portion is extended so as to overlap the area between the arrangement area A1 and the arrangement area A2 and to overlap the arrangement area A3 which is the area between the arrangement area A1 and the arrangement area A3 and other than the area. May be good. This aspect also makes it possible to strengthen the thermal coupling between the
第4実施形態に係る電力増幅回路は、半導体基板301上に形成されるトランジスタ101と、半導体基板301上に形成され、制御電流Icの一部である電流I1がベースに供給され、電流I1に基づくバイアス電流Ibをトランジスタ101に供給するトランジスタ111と、半導体基板301上に形成され、制御電流Icの一部である電流I2が供給され、電流I2に基づく電流I3を出力するトランジスタ112であって、温度上昇に伴い電流I2が増加するトランジスタ112と、トランジスタ101が配置される配置領域A1及び配置領域A1とトランジスタ112が配置される配置領域A2との間の領域に重なるように設けられ、トランジスタ111のコレクタと電気的に接続され、半導体基板301に対向して積層される配線2701、配線2703及びバンプ2702を有する配線部W9と、を有する。配線2701、配線2703及びバンプ2702のいずれか1つは、半導体基板301の平面視において配置領域A1から配置領域A2に重なるように延伸される。この態様によっても、トランジスタ101とトランジスタ112との熱結合を強くすることが可能となる。
In the power amplification circuit according to the fourth embodiment, the
なお、以上説明した各実施形態は、電力増幅回路の各増幅段に用いることができる。例えば、3段構成の電力増幅回路においては、少なくとも一つの増幅段において、当該増幅段のトランジスタと当該増幅段のバイアス回路との熱結合を強くすることができる。 In addition, each embodiment described above can be used for each amplification stage of a power amplifier circuit. For example, in a power amplification circuit having a three-stage configuration, the thermal coupling between the transistor of the amplification stage and the bias circuit of the amplification stage can be strengthened in at least one amplification stage.
また、一例として、3段構成の電力増幅回路では、最終段だけではなく、2段目のトランジスタとそのバイアス回路及び、最終段のトランジスタとそのバイアス回路との間の熱結合を強くすることで、よりゲイン上昇が抑制される。 Further, as an example, in a power amplifier circuit having a three-stage configuration, not only the final stage but also the second stage transistor and its bias circuit, and the final stage transistor and its bias circuit are strengthened by strengthening the thermal coupling. , The gain increase is suppressed more.
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 It should be noted that each of the embodiments described above is for facilitating the understanding of the present invention, and is not for limiting the interpretation of the present invention. The present invention can be modified / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention also includes an equivalent thereof. That is, those skilled in the art with appropriate design changes to each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be changed as appropriate. Further, each embodiment is an example, and it goes without saying that the configurations shown in different embodiments can be partially replaced or combined, and these are also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included. ..
10,10A…電力増幅回路、101,102,111,112,113…トランジスタ、202,202A,202B,202C…第2のエミッタ配線、2021,2021A…突出部、203,203A,203B,203C、203D,203E,203F,2702…バンプ、301…半導体基板、1901,2201,2601,2701,2703…配線 10, 10A ... Power amplifier circuit, 101, 102, 111, 112, 113 ... Transistor, 202, 202A, 202B, 202C ... Second emitter wiring, 2021, 2021A ... Projection, 203, 203A, 203B, 203C, 203D , 203E, 203F, 2702 ... Bump, 301 ... Semiconductor substrate, 1901,201,2601,2701,273 ... Wiring
Claims (16)
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第1電流がベースに供給され、前記第1電流に基づくバイアス電流を前記第1のトランジスタに供給する第2のトランジスタと、
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第2電流が供給され、前記第2電流に基づく第3電流を出力する電流出力素子であって、温度上昇に伴い前記第2電流が増加する電流出力素子と、
前記第1のトランジスタが配置される第1配置領域の少なくとも一部及び前記第1配置領域と前記電流出力素子が配置される第2配置領域との間の領域に重なるように設けられ、前記第1のトランジスタのエミッタと電気的に接続され、前記半導体基板に対向して積層される複数の金属層を有する配線部と、を有し、
前記複数の金属層のうち少なくとも一つの前記金属層は、前記半導体基板の平面視において前記少なくとも一部の前記第1配置領域から前記第2配置領域に重なるように延伸される、電力増幅回路。 The first transistor formed on the semiconductor substrate and
A second transistor formed on the semiconductor substrate, a first current that is a part of the control current is supplied to the base, and a bias current based on the first current is supplied to the first transistor.
A current output device formed on the semiconductor substrate, supplied with a second current that is a part of the control current, and outputs a third current based on the second current, and the second current is generated as the temperature rises. With the current output element that increases
The first arrangement region is provided so as to overlap at least a part of the first arrangement region in which the first transistor is arranged and the region between the first arrangement region and the second arrangement region in which the current output element is arranged. It has a wiring portion that is electrically connected to the emitter of one transistor and has a plurality of metal layers that are laminated so as to face the semiconductor substrate.
A power amplifier circuit in which at least one of the plurality of metal layers is extended so as to overlap the second arrangement region from at least a part of the first arrangement region in a plan view of the semiconductor substrate.
前記配線部の前記複数の金属層の全ての層が、前記第1配置領域及び前記第2配置領域に重なるように延伸される、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 1.
A power amplifier circuit in which all layers of the plurality of metal layers of the wiring portion are extended so as to overlap the first arrangement region and the second arrangement region.
前記配線部の前記複数の金属層のうち、最上層の前記金属層は、バンプである、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 1 or 2.
A power amplifier circuit in which the uppermost metal layer among the plurality of metal layers of the wiring portion is a bump.
前記第2配置領域における前記複数の金属層のうち少なくとも一つの前記金属層は、前記電流出力素子側に伸びる突出部を有する、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to any one of claims 1 to 3.
A power amplifier circuit in which at least one of the plurality of metal layers in the second arrangement region has a protrusion extending toward the current output element.
前記配線部は、前記電流出力素子に電気的に接続される、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 4.
The wiring unit is a power amplifier circuit that is electrically connected to the current output element.
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第1電流がベースに供給され、前記第1電流に基づくバイアス電流を前記第1のトランジスタに供給する第2のトランジスタと、
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第2電流が供給され、前記第2電流に基づく第3電流を出力する電流出力素子であって、温度上昇に伴い前記第2電流が増加する電流出力素子と、
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第4電流がコレクタに供給され、前記第4電流に基づいて前記第2電流をエミッタから出力する第3のトランジスタと、
前記第1のトランジスタが配置される第1配置領域及び前記半導体基板の平面視において、前記第2のトランジスタと、前記電流出力素子と、前記第3のトランジスタとが配置される第3配置領域との間の中間領域に重なるように設けられ、前記第1のトランジスタのエミッタと電気的に接続され、前記半導体基板に対向して積層される複数の金属層を有する配線部と、を有し、
前記複数の金属層のうち少なくとも一つの前記金属層は、前記平面視において前記第1配置領域から前記第3配置領域に重なるように延伸される、電力増幅回路。 The first transistor formed on the semiconductor substrate and
A second transistor formed on the semiconductor substrate, a first current that is a part of the control current is supplied to the base, and a bias current based on the first current is supplied to the first transistor.
A current output device formed on the semiconductor substrate, supplied with a second current that is a part of the control current, and outputs a third current based on the second current, and the second current is generated as the temperature rises. With the current output element that increases
A third transistor formed on the semiconductor substrate, a fourth current that is a part of the control current is supplied to the collector, and the second current is output from the emitter based on the fourth current.
In the plan view of the first arrangement region in which the first transistor is arranged and the semiconductor substrate, the second arrangement region, the current output element, and the third arrangement region in which the third transistor is arranged It has a wiring portion provided so as to overlap the intermediate region between the two, electrically connected to the emitter of the first transistor, and having a plurality of metal layers laminated so as to face the semiconductor substrate.
A power amplifier circuit in which at least one of the plurality of metal layers is extended so as to overlap the first arrangement region and the third arrangement region in the plan view.
前記配線部の前記複数の金属層の全ての層が、前記第1配置領域及び前記第3配置領域に重なるように延伸される、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 6.
A power amplifier circuit in which all layers of the plurality of metal layers of the wiring portion are extended so as to overlap the first arrangement region and the third arrangement region.
前記配線部の前記複数の金属層のうち、最上層の前記金属層は、バンプである、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 6 or 7.
A power amplifier circuit in which the uppermost metal layer among the plurality of metal layers of the wiring portion is a bump.
前記第3配置領域における前記複数の金属層のうち少なくとも一つの前記金属層は、前記電流出力素子側に伸びる突出部を有する、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to any one of claims 6 to 8.
A power amplifier circuit in which at least one of the plurality of metal layers in the third arrangement region has a protrusion extending toward the current output element.
前記配線部は、前記電流出力素子に電気的に接続される、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 9.
The wiring unit is a power amplifier circuit that is electrically connected to the current output element.
前記中間領域は第1中間領域であって、
前記少なくとも一つの前記金属層は、前記第1配置領域と前記第2のトランジスタが配置される配置領域との間の第2中間領域に重なるように設けられる、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to any one of claims 6 to 10.
The intermediate region is the first intermediate region.
A power amplifier circuit in which the at least one metal layer is provided so as to overlap a second intermediate region between the first arrangement region and the arrangement region in which the second transistor is arranged.
前記配線部は、
前記第1配置領域及び前記第1中間領域に重なるように設けられる第1金属層と、前記第1配置領域及び前記第2中間領域に重なるように設けられる第2金属層と、を備える、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 11.
The wiring part is
Electric power including a first metal layer provided so as to overlap the first arrangement region and the first intermediate region, and a second metal layer provided so as to overlap the first arrangement region and the second intermediate region. Amplifier circuit.
前記第1配置領域は、分割された複数の領域を有する、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to any one of claims 1 to 12.
The first arrangement region is a power amplifier circuit having a plurality of divided regions.
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第1電流がベースに供給され、前記第1電流に基づくバイアス電流を前記第1のトランジスタに供給する第2のトランジスタと、
前記半導体基板上に形成され、前記制御電流の一部である第2電流が供給され、前記第2電流に基づく第3電流を出力する電流出力素子であって、温度上昇に伴い前記第2電流が増加する電流出力素子と、
前記第1のトランジスタが配置される第1配置領域の少なくとも一部及び前記第1配置領域と前記電流出力素子が配置される第2配置領域との間の領域に重なるように設けられ、前記第1のトランジスタのコレクタと電気的に接続され、前記半導体基板に対向して積層される複数の金属層を有する配線部と、を有し、
前記複数の金属層のうち少なくとも一つの前記金属層は、前記半導体基板の平面視において前記少なくとも一部の前記第1配置領域から前記第2配置領域に重なるように延伸される、電力増幅回路。 The first transistor formed on the semiconductor substrate and
A second transistor formed on the semiconductor substrate, a first current that is a part of the control current is supplied to the base, and a bias current based on the first current is supplied to the first transistor.
A current output device formed on the semiconductor substrate, supplied with a second current that is a part of the control current, and outputs a third current based on the second current, and the second current is generated as the temperature rises. With the current output element that increases
The first arrangement region is provided so as to overlap at least a part of the first arrangement region in which the first transistor is arranged and the region between the first arrangement region and the second arrangement region in which the current output element is arranged. It has a wiring portion that is electrically connected to the collector of one transistor and has a plurality of metal layers that are laminated so as to face the semiconductor substrate.
A power amplifier circuit in which at least one of the plurality of metal layers is extended so as to overlap the second arrangement region from at least a part of the first arrangement region in a plan view of the semiconductor substrate.
前記配線部の前記複数の金属層のうち、最上層の前記金属層は、バンプである、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 14.
A power amplifier circuit in which the uppermost metal layer among the plurality of metal layers of the wiring portion is a bump.
前記第2配置領域における前記複数の金属層のうち少なくとも一つの前記金属層は、前記電流出力素子側に伸びる突出部を有する、電力増幅回路。 The power amplifier circuit according to claim 14 or 15.
A power amplifier circuit in which at least one of the plurality of metal layers in the second arrangement region has a protrusion extending toward the current output element.
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