(57)【要約】【課題】良好な増幅特性を得ること。【解決手段】高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅器。【選択図】図１
2020088468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、
前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、
前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、
前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅器。
【請求項２】
前記開口の前記第２方向の長さは、前記増幅器チップで利得が得られる周波数帯域のうちの下限周波数での波長をλとした場合に、λ／２よりも大きい、請求項１記載の増幅器。
【請求項３】
前記開口の前記第１方向の幅は、前記増幅器チップの表面から前記金属層までの前記絶縁膜の厚みよりも大きい、請求項１または２記載の増幅器。
【請求項４】
前記トランジスタは、窒化ガリウムを用いた電界効果トランジスタである、請求項１から３のいずれか一項記載の増幅器。
【請求項５】
前記増幅器チップを取り囲む樹脂層を備え、
前記絶縁膜は、前記増幅器チップ上及び前記樹脂層上に設けられ、前記配線と共に再配線層を構成する、請求項１から４のいずれか一項記載の増幅器。
【請求項６】
前記高周波信号のインピーダンス整合を行う入力整合回路及び出力整合回路は、前記再配線層に形成されている、請求項５記載の増幅器。
【請求項７】
増幅器と、
前記増幅器がフリップチップ実装された実装基板と、を備え、
前記増幅器は、
高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、
前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、
前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、
前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅装置。
【請求項８】
前記実装基板と前記増幅器の間に充填されたアンダーフィル材を備える、請求項７記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器及び増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタチップを金属パッケージ内に収容した増幅器において、金属パッケージを伝わる電流による不要な発振を抑制するために、金属パッケージの上蓋にスリットを設けることが知られている（例えば、特許文献１）。また、半導体基板上の第１導電層で形成したインダクタのインダクタンス値の変動を抑えるために、第１導電層の上方に位置する第２導電層にスリットを設けることが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０９７７４号公報
【特許文献２】特開２００８−２１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと増幅器チップ上に設けられた絶縁膜とを備える増幅器を、絶縁膜に設けられたパッドを用いて実装基板にフリップチップ実装することが考えられる。この場合に、実装基板と増幅器チップとの間の容量性カップリングを抑えるために、接地される金属層を絶縁膜に設けることが考えられる。しかしながら、このような増幅装置において、良好な増幅特性が得られない場合があることが分かった。
【０００５】
１つの側面では、良好な増幅特性を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅器である。
【０００７】
１つの態様では、増幅器と、前記増幅器がフリップチップ実装された実装基板と、を備え、前記増幅器は、高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅装置である。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面として、良好な増幅特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る増幅器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、ＦＯＷＬＰ（Fan Out Wafer Level Package）の増幅器を示す断面図、図２（ｂ）は、ＣＰＳ（Chip Size Package）の増幅器を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、比較例１に係る増幅器の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。
【図４】図４は、比較例１に係る増幅器とベアチップ状態の増幅器チップの増幅特性を測定した実験結果である。
【図５】図５は、比較例１に係る増幅器で生じる課題を説明する図である。
【図６】図６は、実施例１に係る増幅器の増幅特性を測定した実験結果である。
【図７】図７は、実施例２に係る増幅装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１（ａ）は、実施例１に係る増幅器の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１（ａ）では、図の明瞭化のために、グランドプレート６０にハッチングを付している。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、実施例１の増幅器１００は、増幅器チップ１０、樹脂層３０、及び再配線層４０を備えるＦＯＷＬＰ（Fan Out Wafer Level Package）の増幅器である。
【００１２】
増幅器チップ１０は、例えばＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit）であり、高周波信号を増幅するトランジスタ１２などが形成されている。実施例１では、３つのトランジスタ領域１４ａ〜１４ｃが設けられ、それぞれに形成されたトランジスタ１２が３段になって接続されている場合を例に説明する。高周波信号の周波数は、例えば１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ、一例として１０ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのマイクロ波又はミリ波である。
【００１３】
トランジスタ１２は、例えば高電圧で大電流動作が可能な高出力トランジスタであり、一例として窒化ガリウムを用いた高電子移動度トランジスタである。なお、トランジスタ１２は、窒化ガリウム以外の材料を用いた電界効果トランジスタの場合でもよいし、バイポーラトランジスタなどのその他の場合でもよい。
【００１４】
増幅器チップ１０は、樹脂層３０内に埋設されている。すなわち、増幅器チップ１０は樹脂層３０に取り囲まれ、増幅器チップ１０の側方に増幅器チップ１０の側面を覆う樹脂層３０が設けられている。樹脂層３０の一方の面側では、増幅器チップ１０のパッド１６が樹脂層３０から露出している。パッド１６は、トランジスタ１２と増幅器チップ１０外部との電気的接続に用いられる。樹脂層３０の他方の面側では、増幅器チップ１０に接して増幅器チップ１０を覆う金属膜３２が設けられている。金属膜３２は、例えばヒートスプレッダとして機能する。これにより、トランジスタ１２が高出力トランジスタであり発熱量が大きい場合でも、金属膜３２を介して放熱板などへの放熱が促進されるため、発熱による特性劣化を抑制することができる。樹脂層３０には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は紫外線硬化性樹脂などが用いられる。樹脂層３０に、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又は窒化シリコンなどのフィラーが含まれていてもよい。金属膜３２は、例えば銅又はアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属で形成されている。
【００１５】
増幅器チップ１０のパッド１６が樹脂層３０から露出する側での増幅器チップ１０上及び樹脂層３０上に、再配線層４０が設けられている。再配線層４０は、絶縁膜４２と、絶縁膜４２内に設けられ、再配線層４０の厚さ方向に延びる再配線ビア４４と、絶縁膜４２に設けられ、再配線ビア４４に交差する方向に延びる再配線４６と、を含む。絶縁膜４２には、エポキシ、ポリイミド、又はポリベンゾオキサゾールなどの樹脂材料が用いられる。再配線ビア４４及び再配線４６には、銅又はアルミニウムなどの導電材料が用いられる。
【００１６】
再配線層４０の再外層の再配線４６（すなわち、再配線層４０の表面の再配線４６）には、増幅器１００の入力パッド５０及び出力パッド５２が設けられている。高周波信号は、入力パッド５０から再配線ビア４４及び再配線４６を介して、増幅器チップ１０のトランジスタ領域１４ａに形成されたトランジスタ１２に入力されて増幅される。高周波信号は、トランジスタ領域１４ａのトランジスタ１２で増幅された後、増幅器チップ１０に形成された配線を介して、トランジスタ領域１４ｂに形成されたトランジスタ１２及びトランジスタ領域１４ｃに形成されたトランジスタ１２に順次入力されて増幅される。トランジスタ領域１４ｃのトランジスタ１２で増幅された高周波信号は、再配線ビア４４及び再配線４６を介して、出力パッド５２から外部に出力される。
【００１７】
トランジスタ領域１４ａのトランジスタ１２に入力される高周波信号のインピーダンス整合を行う入力整合回路５４は、入力パッド５０と増幅器チップ１０のパッド１６との間を接続する再配線４６を用いて形成されている。トランジスタ領域１４ｃのトランジスタ１２から出力される高周波信号のインピーダンス整合を行う出力整合回路５６は、出力パッド５２と増幅器チップ１０のパッド１６との間を接続する再配線４６を用いて形成されている。すなわち、入力整合回路５４及び出力整合回路５６は、再配線層４０に形成されている。
【００１８】
トランジスタ領域１４ａ及び１４ｂのトランジスタ１２間の高周波信号のインピーダンス整合を行う段間整合回路は、増幅器チップ１０に形成され、それぞれの領域のトランジスタ１２間を接続する配線を用いて形成されている。同様に、トランジスタ領域１４ｂ及び１４ｃのトランジスタ１２間の高周波信号のインピーダンス整合を行う段間整合回路は、増幅器チップ１０に形成され、それぞれの領域のトランジスタ１２間を接続する配線を用いて形成されている。
【００１９】
ここで、実施例１の増幅器１００をＦＯＷＬＰの増幅器とすることの利点について説明する。図２（ａ）は、ＦＯＷＬＰ（Fan Out Wafer Level Package）の増幅器を示す断面図、図２（ｂ）は、ＣＰＳ（Chip Size Package）の増幅器を示す断面図である。図２（ａ）のように、ＦＯＷＬＰの増幅器１０００は、増幅器チップ１１０、樹脂層１３０、及び再配線層１４０を備える。増幅器チップ１１０に入力される高周波信号のインピーダンス整合を行う入力整合回路１５４は、入力パッド１５０と増幅器チップ１１０のパッド１１６との間を接続する再配線１４６を用いて形成されている。増幅器チップ１１０から出力される高周波信号のインピーダンス整合を行う出力整合回路１５６は、出力パッド１５２と増幅器チップ１１０のパッド１１６との間を接続する再配線１４６を用いて形成されている。
【００２０】
図２（ｂ）のように、ＣＳＰの増幅器１１００は、ＦＯＷＬＰの増幅器１０００と比べて、樹脂層１３０及び再配線層１４０を備えていない。このため、入力整合回路１５４及び出力整合回路１５６は、増幅器チップ１１０のトランジスタ領域１１４とパッド１１６との間を接続する配線１１８を用いて形成されている。
【００２１】
ＣＳＰの増幅器１１００では、入力整合回路１５４及び出力整合回路１５６が増幅器チップ１１０に形成されている。整合回路は、増幅する信号の波長帯域で決まる寸法を有する。このため、増幅器チップ１１０に整合回路が形成されている場合では、増幅器チップ１１０を小型化することが難しく、その結果、増幅器チップ１１０を構成する半導体基板を小型化することが難しい。半導体基板には例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）基板のような高価な半導体基板が用いられる場合があることから、増幅器チップ１１０の小型化が難しい場合ではコストの低減を図ることが難しい。
【００２２】
一方、ＦＯＷＬＰの増幅器１０００では、トランジスタは増幅器チップ１１０に形成されるが、入力整合回路１５４及び出力整合回路１５６は再配線層１４０に形成することができる。このため、増幅器チップ１１０を小型化することができ、その結果、増幅器チップ１１０を構成する半導体基板を小型化することができる。このように、実施例１の増幅器１００をＦＯＷＬＰの増幅器とすることで、コストを低減させることができる。
【００２３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、再配線層４０の表面に、接地される金属層であるグランドプレート６０が設けられている。グランドプレート６０は、増幅器チップ１０の上方に位置し、増幅器チップ１０と重なって増幅器チップ１０を覆うように再配線層４０に設けられている。グランドプレート６０は、平面視において、増幅器チップ１０よりも大きな外形を有する。グランドプレート６０は、例えば再配線層４０の再配線ビア４４及び再配線４６と同じ金属材料で形成されている。グランドプレート６０は、例えば入力パッド５０及び出力パッド５２と同一面に設けられている。なお、グランドプレート６０は、増幅器チップ１０の上方に位置し、増幅器チップ１０と重なるように再配線層４０に設けられていれば、再配線層４０の内部に設けられていてもよい。また、グランドプレート６０は、再配線ビア４４及び再配線４６と異なる金属材料で形成されていてもよい。
【００２４】
グランドプレート６０には、１又は複数の開口６２が形成されている。開口６２は、トランジスタ領域１４ａ〜１４ｃに対応して設けられている。すなわち、開口６２は、トランジスタ領域１４ａ〜１４ｃに形成されたトランジスタ１２と重なる位置に設けられている。言い換えると、トランジスタ領域１４ａ〜１４ｃに形成されたトランジスタ１２の直上にはグランドプレート６０の開口６２が位置していて、グランドプレート６０自体は位置していない。開口６２は、例えばトランジスタ１２が形成されている領域よりも大きく、トランジスタ１２全体と重なって設けられている。トランジスタ領域１４ａ〜１４ｃそれぞれに対応する開口６２は、例えばトランジスタ領域１４ａ〜１４ｃそれぞれに形成された複数のトランジスタ１２の全てと重なるように設けられている。すなわち、１つの開口６２が複数のトランジスタ１２と重なるように設けられている。なお、開口６２は、トランジスタ１２の一部と重なって設けられている場合でもよい。
【００２５】
ここで、増幅器１００の平面視において、入力パッド５０から出力パッド５２に向かって高周波信号が伝搬する信号方向を第１方向とし、第１方向に対して平面方向に交差する方向（例えば、直交する方向）を第２方向とする。開口６２は、第２方向に伸びた形状をしている。例えば、開口６２は、第１方向よりも第２方向に長い形状をしている。開口６２は、例えば矩形形状をしているが、楕円形状などのその他の形状をしていてもよい。なお、トランジスタ領域１４ａ〜１４ｃに複数のトランジスタ１２が形成されている場合を例に示しているが、トランジスタ１２が１つだけ形成されている領域があってもよい。この場合でも、開口６２は、第２方向に伸びた形状をしていて、例えば第１方向よりも第２方向に長い形状となっている。
【００２６】
開口６２の第２方向の長さＬは、増幅器チップ１０で利得が得られる周波数帯域のうちの下限周波数での波長をλとした場合に、λ／２よりも大きくなっている（すなわち、Ｌ＞λ２）。なお、利得が得られる周波数帯域の下限周波数とは、後述する図４のベアチップ状態の増幅器チップ１０の増幅特性において、利得が０ｄＢのときの低周波数側での周波数である。開口６２の第１方向の幅Ｗは、増幅器チップ１０の表面からグランドプレート６０までの絶縁膜４２の厚みＴよりも大きくなっている。
【００２７】
図３（ａ）は、比較例１に係る増幅器の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図３（ａ）では、図の明瞭化のために、グランドプレート６０ａにハッチングを付している。図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、比較例１の増幅器５００では、再配線層４０の表面に設けられたグランドプレート６０ａに開口６２が設けられていない。すなわち、グランドプレート６０ａは、トランジスタ領域１４ａ〜１４ｃに形成されたトランジスタ１２の直上にも設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００２８】
ここで、比較例１の増幅器５００とベアチップ状態の増幅器チップ１０の増幅特性を評価した実験について説明する。実験に用いた比較例１の増幅器５００は、樹脂層３０をシリカのフィラー入りのエポキシ系樹脂で形成し、厚みを１００μｍとした。再配線層４０の絶縁膜４２を樹脂で形成し、再配線ビア４４及び再配線４６を銅で形成した。再配線層４０の厚み（すなわち、絶縁膜４２の厚み）を２０μｍとした。グランドプレート６０ａを銅で形成し、厚みを３μｍとした。また、増幅器チップ１０に形成したトランジスタ１２は、窒化ガリウムを用いた高電子移動度トランジスタとした。
【００２９】
図４は、比較例１に係る増幅器とベアチップ状態の増幅器チップの増幅特性を測定した実験結果である。図４の横軸は、入力される高周波信号の周波数である。縦軸は、高周波信号の入力電力に対する出力電力の比で表される利得である。比較例１の増幅器５００の測定結果を破線で示し、ベアチップ状態の増幅器チップ１０の測定結果を実線で示している。
【００３０】
図４のように、ベアチップ状態の増幅器チップ１０では、所定の周波数帯域において略一定の利得を有する良好な増幅特性が得られている。これに対し、比較例１の増幅器５００では、矢印Ａのように利得のピークが生じていて、良好な増幅特性が得られていない。このように、比較例１の増幅器５００において利得のピークが生じたのは以下の理由によるものと考えられる。
【００３１】
図５は、比較例１に係る増幅器で生じる課題を説明する図である。図５のように、比較例１の増幅器５００が実装基板８０にフリップチップ実装されている。すなわち、増幅器５００の入力パッド５０及び出力パッド５２が半田８４によって実装基板８０のパッド８２に接合することで、増幅器５００が実装基板８０にフリップチップ実装されている。実装基板８０と増幅器５００の間にはアンダーフィル材８６が充填されている。この場合に、増幅器チップ１０の上方に位置して増幅器チップ１０と重なるグランドプレート６０ａが設けられていることで、実装基板８０と増幅器チップ１０との間の容量性カップリングを抑制することができる。また、アンダーフィル材８６と増幅器チップ１０との間の電気的な干渉も抑制することができる。これにより、増幅器チップ１０の利得の周波数特性が変化することを抑制できる。
【００３２】
しかしながら、グランドプレート６０ａを設けた場合、図５の矢印Ｂのように、増幅器チップ１０から出力される高周波信号の一部がグランドプレート６０ａを介して増幅器チップ１０の入力側に伝搬してしまうことがある。すなわち、増幅器チップ１０の出力側から入力側へグランドプレート６０ａを介した電流の流れが生じてしまうことがある。増幅器チップ１０の出力側から入力側にグランドプレート６０ａを介してフィードバックされる高周波信号の周波数が増幅器チップ１０で増幅される周波数帯域内にある場合、フィードバックに起因する不要な発振が生じてしまう。したがって、図４の矢印Ａは、増幅器チップ１０の出力側から入力側にグランドプレート６０ａを介してフィードバックされた高周波信号に起因する発振であると考えられる。なお、比較例１の増幅器５００において、矢印Ａよりも高周波側で利得が大きくなっている部分があるが、これは発振ではないと考えられる。不要な発振が生じると、増幅器チップ１０の動作が不安定になり、良好な増幅特性を得ることが難しくなってしまう。
【００３３】
次に、実施例１の増幅器１００の増幅特性を評価した実験について説明する。実験に用いた実施例１の増幅器１００は、樹脂層３０、再配線層４０、及びグランドプレート６０の材料及び厚みについては上述の比較例１の増幅器５００の樹脂層３０、再配線層４０、及びグランドプレート６０ａと同じにした。また、増幅器チップ１０に形成したトランジスタ１２についても、比較例１の増幅器５００と同じく、窒化ガリウムを用いた高電子移動度トランジスタとした。グランドプレート６０に形成した開口６２は、第２方向の長さＬをλ／２とし、第１方向の幅Ｗを２０μｍとした。なお、λは、上述したように、利得が得られる周波数帯域のうちの下限周波数での波長である。
【００３４】
図６は、実施例１に係る増幅器の増幅特性を測定した実験結果である。図６の横軸は、入力される高周波信号の周波数である。縦軸は、高周波信号の入力電力に対する出力電力の比で表される利得である。なお、図６では、図４に示した比較例１の増幅器５００及びベアチップ状態の増幅器チップ１０の増幅特性も比較のために示している。図６のように、実施例１の増幅器１００では、所定の周波数帯域において略一定の利得を有する良好な増幅特性が得られている。
【００３５】
図６のように、実施例１の増幅器１００では良好な増幅特性が得られたのは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、実施例１の増幅器１００では、グランドプレート６０はトランジスタ１２と重なる位置に高周波信号が伝搬する第１方向に交差する第２方向に伸びた開口６２が設けられている。このため、増幅器チップ１０の出力側からグランドプレート６０にフィードバックされる高周波信号は、開口６２を迂回して増幅器チップ１０の入力側に伝搬するようになる。また、各々のトランジスタ１２においても、出力側からグランドプレート６０を介して入力側にフィードバックされる高周波信号は開口６２を迂回することになる。このため、フィードバックされる高周波信号の周波数が開口６２の迂回に伴う電気長の変化により変化し、増幅器チップ１０で増幅される周波数帯域よりも低周波数側にシフトさせることができる。これにより、高周波信号の一部がグランドプレート６０を介してフィードバックされたとしても、増幅器チップ１０で増幅され難くなるため、不要な発振が生じることが抑制される。したがって、図６のように、実施例１の増幅器１００では、所定の周波数帯域において略一定の利得を有する良好な増幅特性が得られたものと考えられる。
【００３６】
実施例１によれば、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、増幅器チップ１０上に設けられた絶縁膜４２に、増幅器チップ１０の上方に位置するグランドプレート６０が設けられている。これにより、実施例１の増幅器１００が実装基板に実装された場合に増幅器チップ１０と実装基板との間で生じる容量性カップリングなどを抑制できるため、増幅器チップ１０の利得の周波数特性の変化を抑制することができる。また、グランドプレート６０には、トランジスタ１２と重なる位置に、入力パッド５０から出力パッド５２に高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口６２が設けられている。これにより、グランドプレート６０を介してフィードバックされる高周波信号は、開口６２を迂回してフィードバックするようになるため、増幅器チップ１０で増幅される周波数帯域よりも低周波側の周波数にシフトするようになる。これにより、不要な発振が生じることが抑制され、良好な増幅特性を得ることができる。
【００３７】
図１（ａ）のように、開口６２の第２方向の長さＬは、増幅器チップ１０で利得が得られる周波数帯域のうちの下限周波数での波長をλとした場合に、λ／２よりも大きい場合（Ｌ＞λ／２の場合）が好ましい。これにより、グランドプレート６０を介してフィードバックされる高周波信号の周波数が増幅器チップ１０で増幅される周波数帯域よりも低周波側に効果的にシフトさせることができる。
【００３８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、開口６２の第１方向の幅Ｗは、増幅器チップ１０の表面からグランドプレート６０までの絶縁膜４２の厚みＴよりも大きい場合（Ｗ＞Ｔの場合）が好ましい。絶縁膜４２の厚みＴは、一般的に、増幅器チップ１０と図５におけるアンダーフィル材８６との間で容量性カップリングが生じ難い距離に設定されている。したがって、開口６２の幅Ｗを絶縁膜４２の厚みＴよりも大きくすることで、グランドプレート６０を介してフィードバックする高周波信号が開口６２を飛び越えて伝搬することが抑制される。よって、グランドプレート６０を介してフィードバックされる高周波信号の周波数が増幅器チップ１０で増幅される周波数帯域よりも低周波側に効果的にシフトさせることができる。
【００３９】
開口６２の幅Ｗは、高周波信号が開口６２を飛び越えて伝搬することを抑制する点から、絶縁膜４２の厚みＴの１．２倍よりも大きい場合が好ましく、１．５倍よりも大きい場合がより好ましく、２倍よりも大きい場合が更に好ましい。一方、開口６２の幅Ｗが大きくなり過ぎると、増幅器チップ１０と実装基板との間で生じる容量性カップリングなどを抑制する効果が小さくなってしまう。よって、開口６２の幅Ｗは、絶縁膜４２の厚みＴの４倍よりも小さい場合が好ましく、３倍よりも小さい場合がより好ましく、２．５倍よりも小さい場合が更に好ましい。
【００４０】
増幅器チップ１０に形成されたトランジスタ１２が窒化ガリウムを用いた電界効果トランジスタの場合では高い利得を有することから、高周波信号がフィードバックされた場合に発振が起こり易い。したがって、トランジスタ１２が窒化ガリウムを用いた電界効果トランジスタである場合に、開口６２を有するグランドプレート６０を用いることが好ましい。
【００４１】
比較例１で説明したように、増幅器チップ１０を被覆する樹脂層３０と、増幅器チップ１０上及び樹脂層３０上に設けられた再配線層４０と、を備えるＦＯＷＬＰの場合、実装基板と増幅器チップ１０との間で容量性カップリングが生じ易い。このため、絶縁膜４２にグランドプレート６０ａを設けることが好ましい。しかしながら、開口６２を有さないグランドプレート６０ａを用いた場合では、良好な増幅特性が得られない場合がある。そこで、実施例１の増幅器１００のように、増幅器チップ１０と樹脂層３０と再配線層４０とを備えるＦＯＷＬＰの増幅器の場合では、容量性カップリングの抑制と良好な増幅特性を得ることとの両方を実現するために、開口６２を有するグランドプレート６０を用いる場合が好ましい。
【００４２】
図１（ｂ）のように、増幅器チップ１０のトランジスタ１２で増幅される高周波信号のインピーダンス整合を行う入力整合回路５４及び出力整合回路５６は、再配線層４０に形成される場合が好ましい。これにより、増幅器チップ１０を小型化することができ、コストを低減することができる。
【００４３】
実施例１では、絶縁膜４２は、増幅器チップ１０上及び樹脂層３０上に設けられて再配線層４０を構成する場合を例に示したが、この場合に限られない。例えば、増幅器チップ１０を被覆する樹脂層３０が設けられてなく、絶縁膜４２は増幅器チップ１０上にのみ設けられている場合でもよい。
【実施例２】
【００４４】
図７は、実施例２に係る増幅装置の断面図である。図７のように、実施例２の増幅装置２００は、実装基板８０と、実装基板８０にフリップチップ実装された実施例１の増幅器１００と、を備える。増幅器１００は、入力パッド５０及び出力パッド５２が半田８４によって実装基板８０のパッド８２に接合することで、実装基板８０にフリップチップ実装されている。実装基板８０と増幅器１００の間にはアンダーフィル材８６が充填されている。アンダーフィル材８６は、例えばエポキシ樹脂を用いて形成されていて、酸化シリコンなどのフィラーを含有していてもよい。実装基板８０は、増幅器１００が実装される面とは反対側の面に１又は複数の放射素子を備えるアンテナ基板の場合でもよい。例えば、実施例２の増幅装置２００は、第５世代移動通信システムで利用される増幅装置であってもよい。実装基板８０は、例えばＦＲ−４（Flame Retardant type 4）規格のガラスエポキシ樹脂と金属箔を積層した基板、又は、セラミックと金属箔を積層した基板を加工することで形成される。
【００４５】
実施例２の増幅装置２００によれば、実施例１の増幅器１００が実装基板８０にフリップチップ実装されている。これにより、実装基板８０と増幅器チップ１０の間の容量性カップリングなどが抑制され且つ良好な増幅特性を有する増幅器１００を有する増幅装置２００を得ることができる。
【００４６】
図７のように、実装基板８０と増幅器１００の間にアンダーフィル材８６が充填されている。アンダーフィル材８６が充填されることで、熱膨張係数差に起因する応力などによって増幅器１００が実装基板８０から剥がれることを抑制できるなど、信頼性を向上させることができる。しかしながら、アンダーフィル材８６が充填されている場合では、アンダーフィル材８６と増幅器チップ１０との間で電気的な干渉が生じて、増幅器チップ１０の利得の周波数特性が変化することが懸念される。しかしながら、増幅器チップ１０の上方にグランドプレート６０が設けられているため、アンダーフィル材８６と増幅器チップ１０との間の電気的な干渉が抑制され、増幅器チップ１０の利得の周波数特性の変化が抑制される。
【００４７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４８】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅器。
（付記２）前記開口の前記第２方向の長さは、前記増幅器チップで利得が得られる周波数帯域のうちの下限周波数での波長をλとした場合に、λ／２よりも大きい、付記１記載の増幅器。
（付記３）前記開口の前記第１方向の幅は、前記増幅器チップの表面から前記金属層までの前記絶縁膜の厚みよりも大きい、付記１または２記載の増幅器。
（付記４）前記開口は、前記第１方向よりも前記第２方向に長い、付記１から３のいずれか一項記載の増幅器。
（付記５）前記増幅器チップは複数の前記トランジスタを有し、前記金属層に設けられた１つの前記開口は、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも２以上のトランジスタと重なる、付記１から４のいずれか一項記載の増幅器。
（付記６）前記入力パッド、前記出力パッド、及び前記金属層は、前記絶縁膜の表面に設けられている、付記１から５のいずれか一項記載の増幅器。
（付記７）前記トランジスタは、窒化ガリウムを用いた電界効果トランジスタである、付記１から６のいずれか一項記載の増幅器。
（付記８）前記増幅器チップを取り囲む樹脂層を備え、前記絶縁膜は、前記増幅器チップ上及び前記樹脂層上に設けられ、前記配線と共に再配線層を構成する、付記１から７のいずれか一項記載の増幅器。
（付記９）前記高周波信号のインピーダンス整合を行う入力整合回路及び出力整合回路は、前記再配線層に形成されている、付記８記載の増幅器。
（付記１０）増幅器と、前記増幅器がフリップチップ実装された実装基板と、を備え、前記増幅器は、高周波信号を増幅するトランジスタを有する増幅器チップと、前記増幅器チップ上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記絶縁膜内の配線を介して前記トランジスタに電気的に接続された入力パッド及び出力パッドと、前記増幅器チップの上方で前記絶縁膜に設けられ、接地される金属層と、を備え、前記金属層は、前記トランジスタと重なる位置に、前記入力パッドから前記出力パッドに前記高周波信号が伝搬する第１方向に対して平面方向に交差する第２方向に伸びた開口を有する、増幅装置。
（付記１１）前記実装基板と前記増幅器の間に充填されたアンダーフィル材を備える、付記１０記載の増幅装置。
【符号の説明】
【００４９】
１０  増幅器チップ
１２  トランジスタ
１４ａ〜１４ｃ  トランジスタ領域
１６  パッド
３０  樹脂層
３２  金属膜
４０  再配線層
４２  絶縁膜
４４  再配線ビア
４６  再配線
５０  入力パッド
５２  出力パッド
５４  入力整合回路
５６  出力整合回路
６０  グランドプレート
６２  開口
８０  実装基板
８２  パッド
８４  半田
８６  アンダーフィル材
１００  増幅器
２００  増幅装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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