(57)【要約】【課題】複数の単位トランジスタの動作時における温度のばらつきを少なくすることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】基板に複数のトランジスタ列が設けられている。複数のトランジスタ列の各々は、基板の上面内の第１方向に配列した複数の単位トランジスタを含み、複数のトランジスタ列は第１方向と直交する第２方向に並んで配置されている。さらに、複数の単位トランジスタを覆い、少なくとも１つの開口が設けられた絶縁膜が配置されている。絶縁膜の上に配置された金属部材が、開口を通って複数の単位トランジスタに電気的に接続されている。複数の単位トランジスタの各々から金属部材の上面に至る金属による伝熱経路が形成されており、伝熱経路の熱抵抗が複数の単位トランジスタの間で異なっている。【選択図】図１
2020119974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられた複数のトランジスタ列と
を有し、
前記複数のトランジスタ列の各々は、前記基板の上面内の第１方向に配列した複数の単位トランジスタを含み、前記複数のトランジスタ列は前記第１方向と直交する第２方向に並んで配置されており、
さらに、
前記複数の単位トランジスタを覆い、少なくとも１つの開口が設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に配置され、前記開口を通って前記複数の単位トランジスタに電気的に接続された金属部材と
を有し、
前記複数の単位トランジスタの各々から前記金属部材の上面に至る金属による伝熱経路が形成されており、前記伝熱経路の熱抵抗が前記複数の単位トランジスタの間で異なっている半導体装置。
【請求項２】
平面視において、前記複数の単位トランジスタの各々の動作電流が流れる動作領域を含み、前記第１方向に平行な辺を持つ最小の長方形の内部を前記複数の単位トランジスタの各々の実効動作領域と定義し、
前記複数のトランジスタ列の間、及び最も外側に位置するトランジスタ列よりも外側に配置された前記第１方向に平行な第１境界線と、前記複数のトランジスタ列の各々において前記第１方向に隣り合う２つの単位トランジスタの間、及び前記第１方向に関して最も外側に位置する単位トランジスタよりも外側に配置された前記第２方向に平行な第２境界線とで区切られた複数の区画と、前記金属部材とが平面視において重なる範囲を、それぞれ当該区画内の実効動作領域の影響範囲と定義し、
前記複数のトランジスタ列の間の前記第１境界線は、前記第１境界線から一方の側のトランジスタ列の複数の実効動作領域までの平均距離と、他方の側のトランジスタ列の複数の実効動作領域までの平均距離とが等しくなる位置に定義され、
最も外側の前記第１境界線は、前記第１境界線から最も外側のトランジスタ列の前記複数の実効動作領域までの平均距離と、１つ内側の前記第１境界線から最も外側のトランジスタ列の前記複数の実効動作領域までの平均距離とが等しくなる位置に定義され、
２つの単位トランジスタの間に位置する前記第２境界線は、前記第２境界線から両側の実効動作領域までの距離が等しくなる位置に定義され、
前記複数のトランジスタ列の各々において最も外側の前記第２境界線は、最も外側の実効動作領域から両側の２本の前記第２境界線までの距離が等しくなる位置に定義され、
前記第２方向に隣り合う２つの影響範囲のペアのうち少なくとも１つの前記ペアにおいて、一方の影響範囲と前記開口とが重なる領域の面積と、他方の影響範囲と前記開口とが重なる領域の面積とが異なる構造、または、少なくとも１つの前記ペアにおいて一方の影響範囲と他方の影響範囲との面積が異なる構造によって、前記伝熱経路の熱抵抗が前記複数の単位トランジスタの間で異なっている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数のトランジスタ列が前記第２方向に３列以上並んでおり、前記第２方向に関して相対的に内側に位置する影響範囲と前記開口とが重なる領域の面積が、相対的に外側に位置する影響範囲と前記開口とが重なる領域の面積より大きいか、または、前記第２方向に関して相対的に内側に位置する影響範囲の面積が、相対的に外側に位置する影響範囲の面積より大きい請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記複数のトランジスタ列が前記第２方向に３列以上並んでおり、最も外側に位置するトランジスタ列に含まれる前記単位トランジスタの個数が、他のトランジスタ列に含まれる前記単位トランジスタの個数より多い請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数のトランジスタ列の少なくとも１つに対応する前記複数の影響範囲と前記開口とが重なる領域のそれぞれの面積が、前記複数の影響範囲の間で異なっているか、または前記複数の影響範囲の面積が異なっている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属部材はバンプである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属部材は配線、または外部接続用の端子の位置を再配置する再配線である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末等のパワーアンプモジュールに、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）が用いられている。下記の特許文献１に、相互に並列接続された複数の単位トランジスタで構成され、熱抵抗を低減させることが可能なＨＢＴが開示されている。特許文献１に開示されたＨＢＴは、第１方向に配列された複数の単位トランジスタと、複数の単位トランジスタのエミッタに電気的に接続されたバンプとを含む。バンプは、複数の単位トランジスタのエミッタ上に、第１方向に延伸して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０３５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
並列に接続した複数の単位トランジスタを動作させると、単位トランジスタの温度にばらつきが生じる場合がある。高温になり易い単位トランジスタは他の単位トランジスタより劣化が早まり、半導体装置全体としての寿命が短くなってしまう。さらに、動作中に温度のばらつきが生じると、ＨＢＴとしての素子全体の特性が引き出せなくなる。
【０００５】
本発明の目的は、複数の単位トランジスタの動作時における温度のばらつきを少なくすることが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によると、
基板と、
前記基板に設けられた複数のトランジスタ列と
を有し、
前記複数のトランジスタ列の各々は、前記基板の上面内の第１方向に配列した複数の単位トランジスタを含み、前記複数のトランジスタ列は前記第１方向と直交する第２方向に並んで配置されており、
さらに、
前記複数の単位トランジスタを覆い、少なくとも１つの開口が設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に配置され、前記開口を通って前記複数の単位トランジスタに電気的に接続された金属部材と
を有し、
前記複数の単位トランジスタの各々から前記金属部材の上面に至る金属による伝熱経路が形成されており、前記伝熱経路の熱抵抗が前記複数の単位トランジスタの間で異なっている半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
動作時において高温になり易さにばらつきがある複数の単位トランジスタの間で、伝熱経路の熱抵抗を異ならせることにより、単位トランジスタの温度のばらつきを小さくすることが可能になる。例えば、相対的に高温になり易い単位トランジスタに対応する伝熱経路の熱抵抗を相対的に低くすること、温度のばらつきが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施例による半導体装置の一部分の断面図である。
【図２】図２Ａは、１つの単位トランジスタ内の２つの動作領域の平面的な位置関係を示す図であり、図２Ｂは、複数の単位トランジスタ、複数の実効動作領域、２層目のエミッタ配線、バンプ、及び第３開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図３】図３は、第２実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、２層目のエミッタ配線、バンプ、及び第３開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図４】図４は、第３実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、２層目のエミッタ配線、バンプ、及び第３開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図５】図５は、第４実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、２層目のエミッタ配線、バンプ、及び第３開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図６】図６は、第５実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、２層目のエミッタ配線、バンプ、及び第３開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図７】図７は、第６実施例による半導体装置の断面図である。
【図８】図８は、第６実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、４層目のエミッタ配線、バンプ、第３開口、第４開口、及び第５開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図９】図９は、第７実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、４層目のエミッタ配線、バンプ、第３開口、第４開口、及び第５開口の平面的な位置関係を示す図である。
【図１０】図１０は、第８実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ、実効動作領域、影響範囲、２層目のエミッタ配線、及びバンプの平面的な位置関係を示す図である。
【図１１】図１１は、第９実施例による半導体装置の実効動作領域、影響範囲、第３開口、及びバンプの平面的な位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施例］
図１、図２Ａ及び図２Ｂ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一部分の断面図である。半絶縁性のＧａＡｓからなる基板３０の上に、高濃度のｎ型ＧａＡｓからなるサブコレクタ層３１が形成されている。サブコレクタ層３１の厚さは、例えば０．５μｍである。
【００１０】
サブコレクタ層３１の一部の領域上に、コレクタ層３２及びベース層３３からなる複数の積層構造が配置されている。コレクタ層３２は、例えばｎ型ＧａＡｓで形成され、その厚さは１μｍである。ベース層３３は、例えばｐ型ＧａＡｓで形成され、その厚さは１００ｎｍである。
【００１１】
１つのベース層３３の上面の２か所にエミッタ層３４が配置されている。エミッタ層３４の各々は、真性エミッタ層３４Ａと、その上に配置されたエミッタメサ層３４Ｂとを含む。真性エミッタ層３４Ａは、例えばｎ型ＩｎＧａＰで形成され、その厚さは３０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。エミッタメサ層３４Ｂは、例えば、高濃度のｎ型ＧａＡｓからなる厚さ１００ｎｍの層と、その上に配置された高濃度のｎ型ＩｎＧａＡｓからなる厚さ１００ｎｍの層とを含む。
【００１２】
ベース層３３の上面のうちエミッタ層３４が配置されていない領域は、レッジ層３５で覆われている。レッジ層３５は、真性エミッタ層３４Ａと同時に成膜され、真性エミッタ層３４Ａと同一の組成を持つ。レッジ層３５の上にはエミッタメサ層３４Ｂが配置されていないため、レッジ層３５は空乏化しており、トランジスタのエミッタとして機能しない。従って、本明細書において、真性エミッタ層３４Ａとエミッタメサ層３４Ｂとをエミッタ層３４と呼び、レッジ層３５はエミッタ層３４に含めない。
【００１３】
コレクタ層３２、ベース層３３、及びエミッタ層３４により単位トランジスタ６０が構成される。第１実施例による半導体装置は、相互に並列接続された複数の単位トランジスタ６０を含む。複数の単位トランジスタ６０の各々は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタである。複数の単位トランジスタ６０は基板３０の上面内の第１方向に並んで配置されている。第１方向をｘ軸方向とし、基板３０の上面内の第１方向に直交する第２方向をｙ軸方向とし、基板３０の上面の法線方向をｚ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。１つの単位トランジスタ６０内の２つのエミッタ層３４はｘ軸方向に間隔を隔てて配置されている。
【００１４】
コレクタ電極Ｃ０がサブコレクタ層３１の上に配置されており、サブコレクタ層３１にオーミック接触している。コレクタ電極Ｃ０は、ｘ軸方向に隣り合う２つの単位トランジスタ６０の間に配置されている。さらに、ｘ軸方向に並ぶ複数の単位トランジスタ６０のうち両端に位置する単位トランジスタ６０の外側にもコレクタ電極Ｃ０が配置されている。コレクタ電極Ｃ０はサブコレクタ層３１を介してコレクタ層３２に接続される。
【００１５】
ベース電極Ｂ０がレッジ層３５に設けられた開口を通ってベース層３３にオーミック接触している。ベース電極Ｂ０は、１つの単位トランジスタ６０内の２つのエミッタ層３４の間に配置されている。エミッタ電極Ｅ０がエミッタメサ層３４Ｂの上に配置されており、エミッタ層３４にオーミック接触している。
【００１６】
コレクタ電極Ｃ０は、例えばサブコレクタ層３１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。ベース電極Ｂ０は、例えばベース層３３の上に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。エミッタ電極Ｅ０は、例えば厚さ５０ｎｍのＴｉ膜によって形成される。
【００１７】
サブコレクタ層３１の図１に現れていない領域に、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が設けられている。アイソレーション領域は、例えばイオン注入技術を用いてサブコレクタ層３１の一部を絶縁化することにより形成される。
【００１８】
サブコレクタ層３１、単位トランジスタ６０、コレクタ電極Ｃ０、ベース電極Ｂ０、エミッタ電極Ｅ０を覆うように、第１絶縁膜５０が配置されている。第１絶縁膜５０は、例えばＳｉＮ層と樹脂層との積層構造を有する。なお、第１絶縁膜５０をＳｉＮ層のみで形成してもよい。
【００１９】
第１絶縁膜５０の上に１層目のコレクタ配線Ｃ１及びエミッタ配線Ｅ１が配置されている。エミッタ配線Ｅ１は、第１絶縁膜５０に設けられた第１エミッタ開口５１Ｅを通ってエミッタ電極Ｅ０に接続されている。エミッタ配線Ｅ１は単位トランジスタ６０ごとに設けられており、１つの単位トランジスタ６０内の２つのエミッタ電極Ｅ０を相互に接続している。コレクタ配線Ｃ１は、第１絶縁膜５０に設けられた第１コレクタ開口５１Ｃを通ってコレクタ電極Ｃ０に接続されている。１層目のコレクタ配線Ｃ１及びエミッタ配線Ｅ１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。
【００２０】
第１絶縁膜５０の上に、１層目のコレクタ配線Ｃ１及びエミッタ配線Ｅ１を覆うように、第２絶縁膜５３が配置されている。第２絶縁膜５３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２絶縁膜５３をＳｉＮ膜のみで形成してもよい。
【００２１】
第２絶縁膜５３の上に２層目のエミッタ配線Ｅ２が配置されている。２層目のエミッタ配線Ｅ２は、第２絶縁膜５３に設けられた第２エミッタ開口５４Ｅを通って１層目のエミッタ配線Ｅ１に接続されている。ｘ軸方向に並ぶ複数の単位トランジスタ６０に対応する複数の１層目のエミッタ配線Ｅ１が２層目のエミッタ配線Ｅ２によって相互に接続されている。２層目のエミッタ配線Ｅ２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。
【００２２】
第２絶縁膜５３の上に、２層目のエミッタ配線Ｅ２を覆うように第３絶縁膜５６が配置されている。第３絶縁膜５６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絶縁膜５６をＳｉＮ膜のみで形成してもよい。第３絶縁膜５６は、単位トランジスタ６０等を保護する保護膜として機能する。
【００２３】
第３絶縁膜５６に第３開口５７が設けられている。第３開口５７は、平面視において２層目のエミッタ配線Ｅ２の内側に配置される。
【００２４】
第３絶縁膜５６の上にバンプ４０が配置されている。バンプ４０は、第３開口５７を通って２層目のエミッタ配線Ｅ２に接続されている。バンプ４０は、アンダーバンプメタル層４１、メタルポスト４２、及びハンダ層４３がこの順番に積み重ねられた積層構造を有する。アンダーバンプメタル層４１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４１は、下地である第３絶縁膜５６への密着性を向上させる機能を持つ。メタルポスト４２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４３は、ＳｎまたはＳｎＡｇ合金で形成され、その厚さは例えば１０μｍ以上３０μｍ以下である。なお、メタルポスト４２とハンダ層４３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。バンプ４０は、単位トランジスタ６０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。
【００２５】
単位トランジスタ６０の各々において、コレクタ層３２からベース層３３を通ってエミッタ層３４に動作電流が流れる。コレクタ層３２、ベース層３３、及びエミッタ層３４のうち実質的に動作電流が流れる領域を動作領域６１ということとする。動作領域６１は、平面視においてエミッタ層３４にほぼ一致する。１つの単位トランジスタ６０に２つのエミッタ層３４が設けられているため、１つの単位トランジスタ６０内に２つの動作領域６１が画定される。動作領域６１に動作電流が流れることによってジュール熱が発生する。
【００２６】
単位トランジスタ６０のエミッタ層３４の各々からバンプ４０の上面まで、エミッタ電極Ｅ０、１層目のエミッタ配線Ｅ１、２層目のエミッタ配線Ｅ２、及びバンプ４０で構成された金属による伝熱経路５９が形成される。複数の伝熱経路５９の熱抵抗は、伝熱経路５９の長さ及び経路断面積に依存する。動作領域６１の直上に第３開口５７が配置されている場合には、伝熱経路５９の熱抵抗は相対的に低く、動作領域６１から横方向にずれた位置に第３開口５７が配置されている場合には、伝熱経路５９の熱抵抗が相対的に高くなる。このように、伝熱経路５９の熱抵抗は、動作領域６１と第３開口５７との平面視における位置関係に依存する。言い換えると、動作領域６１と第３開口５７との平面視における位置関係が異なると、伝熱経路５９の熱抵抗も異なる。
【００２７】
図２Ａは、１つの単位トランジスタ６０内の２つの動作領域６１の平面的な位置関係を示す図である。２つの動作領域６１の各々はｙ軸方向に長い平面形状を有し、２つの動作領域６１がｘ軸方向に間隔を隔てて配置されている。平面視において２つの動作領域６１を含み、ｘ軸方向に平行な一対の辺を持つ最小の長方形の内部を、実効動作領域６２と定義する。図２Ａにおいて実効動作領域６２にハッチングを付している。
【００２８】
一般的に１つの単位トランジスタ６０内の２つの動作領域６１の間隔は、長手方向（ｙ軸方向）の寸法に比べて十分狭い。このため、実効動作領域６２は単位トランジスタ６０の動作時に主として発熱が生じ、高温になる領域とほぼ一致する。実際に動作時の温度分布をシミュレーションによって求めたところ、２つの動作領域６１はほとんど区別することができず、１つの実効動作領域６２内のほぼ全域が高温になることが確認された。
【００２９】
１つの単位トランジスタ６０内に３つ以上のエミッタ層３４（図１）が配置される場合には、動作領域６１も３つ以上配置されることになる。この場合にも、平面視において３つ以上の動作領域６１を含み、ｘ軸方向に平行な一対の辺を持つ最小の長方形の内部を、実効動作領域６２と定義すればよい。
【００３０】
図２Ｂは、複数の単位トランジスタ６０、複数の実効動作領域６２、２層目のエミッタ配線Ｅ２、バンプ４０、及び第３開口５７の平面的な位置関係を示す図である。ｘ軸方向に配列した複数の単位トランジスタ６０によって１つのトランジスタ列６３が構成される。第１実施例による半導体装置は複数のトランジスタ列６３を含む。複数のトランジスタ列６３は、ｙ軸方向に並んで配置されている。第１実施例による半導体装置は２つのトランジスタ列６３を含み、一方のトランジスタ列６３は４個の単位トランジスタ６０含み、他方のトランジスタ列６３は３個の単位トランジスタ６０を含む。
【００３１】
複数の単位トランジスタ６０の実効動作領域６２は、平面視において２層目のエミッタ配線Ｅ２及びバンプ４０の内側に配置されている。図２Ｂにおいて、実効動作領域６２にハッチングを付している。第１実施例においては、複数の実効動作領域６２の形状及び寸法は同一である。１つのトランジスタ列６３内の複数の実効動作領域６２は、ｙ軸方向に関して同じ位置に配置されている。実効動作領域６２ごとに、影響範囲６７を以下のように定義する。
【００３２】
まず、複数のトランジスタ列６３の間、及びｙ軸方向に関して最も外側に位置するトランジスタ列６３よりも外側に配置された複数の第１境界線６５を定義する。第１境界線６５の各々はｘ軸方向に平行である。複数のトランジスタ列６３の間の第１境界線６５は、第１境界線６５から一方の側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２の各々までの距離Ｌｙと、他方の側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２の各々までの距離Ｌｙとが等しくなる位置に定義される。最も外側の第１境界線６５は、第１境界線６５から、最も外側のトランジスタ列の複数の実効動作領域６２の各々までの距離Ｌｙと、１つ内側の第１境界線６５から最も外側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２の各々までの距離Ｌｙとが等しくなる位置に定義される。
【００３３】
さらに、トランジスタ列６３ごとに、ｘ軸方向に隣り合う２つの単位トランジスタ６０の間、及びｘ軸方向に関して最も外側に位置する単位トランジスタ６０よりも外側に配置された複数の第２境界線６６を定義する。第２境界線６６の各々はｙ軸方向に平行である。２つの単位トランジスタ６０の間に位置する第２境界線６６は、第２境界線６６から両側の実効動作領域６２までの距離Ｌｘが等しくなる位置に定義される。トランジスタ列６３の各々において最も外側の第２境界線は、トランジスタ列６３内の最も外側の実効動作領域６２から両側の２本の第２境界線６６までの距離Ｌｘが等しくなる位置に定義される。
【００３４】
第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画とバンプ４０（金属部材）とが重複する領域を、それぞれ当該区画内の実効動作領域６２の影響範囲６７と定義する。
【００３５】
２層目のエミッタ配線Ｅ２の内側に複数の第３開口５７が配置されている。第１境界線６５を境界としてｙ軸方向に隣り合う２つの影響範囲６７のペアのうち少なくとも１つのペアにおいて、一方の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積と、他方の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積とが異なっている。例えば、図２Ｂに示した第１実施例においては、１行目の左から２番目の影響範囲６７に対して、２行目の左から１番目及び２番目の影響範囲６７がｙ軸方向に隣り合っている。１行目の左から２番目の影響範囲６７と、２行目の左から１番目の影響範囲６７とが１つのペアを構成する。さらに、１行目の左から２番目の影響範囲６７と、２行目の左から２番目の影響範囲６７とが１つのペアを構成する。このように、一般的に、１つの影響範囲６７は、複数の「影響範囲６７のペア」に属する。
【００３６】
さらに、トランジスタ列６３の各々において、トランジスタ列６３に属する複数の影響範囲６７の各々と第３開口５７とが重なる領域の面積が、複数の影響範囲６７ごとに異なっている。
【００３７】
次に、第１実施例の優れた効果について説明する。
実効動作領域６２で発生した熱は、主として当該実効動作領域６２の影響範囲６７内の第３開口５７を通ってバンプ４０の上面まで伝導され、外部に放熱される。影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が影響範囲６７ごとに異なっているため、実効動作領域６２ごとに伝熱経路５９（図１）の熱抵抗が異なる。複数の実効動作領域６２のうち相対的に高温になり易い実効動作領域６２に対応する伝熱経路５９の熱抵抗を相対的に低くすることにより、実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることが可能になる。例えば、相対的に高温になり易い実効動作領域６２の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積を、相対的に大きくするとよい。
【００３８】
また、第１実施例では、１行目のトランジスタ列６３の単位トランジスタ６０を４個にし、２行目のトランジスタ列６３の単位トランジスタ６０を３個にしている。相対的に高温になり易い領域のトランジスタ列６３を構成する単位トランジスタ６０の個数を相対的に少なくすることにより、実効動作領域６２の温度の均一化を図ることが可能になる。
【００３９】
例えば、図２Ｂの２行目のトランジスタ列６３の近傍に単位トランジスタ６０以外の発熱源が存在する場合、２行目のトランジスタ列６３に含まれる実効動作領域６２が、１行目のトランジスタ列６３に含まれる実効動作領域６２よりも高温になり易い。相対的に高温になり易いトランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数を相対的に少なくすることにより、トランジスタ列６３の間の温度のばらつきを補償し、実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることが可能になる。
【００４０】
また、単位トランジスタ６０のインピーダンスがトランジスタ列６３ごとに異なっている場合、高周波動作での発熱量がトランジスタ列６３ごとに異なる。このような場合でも、トランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数をトランジスタ列６３ごとに異ならせることにより、トランジスタ列６３間の実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることが可能になる。
【００４１】
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、２つのトランジスタ列６３を配置しているが、３つ以上のトランジスタ列６３を配置してもよい。また、第１実施例では、１行目及び２行目のトランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数をそれぞれ４個及び３個としているが、その他の個数としてもよい。また、複数のトランジスタ列６３にそれぞれ含まれる単位トランジスタ６０の個数を同一にしてもよい。
【００４２】
第１実施例では、実効動作領域６２の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が、実効動作領域６２ごとに異なる構成を採用しているが、実効動作領域６２の影響範囲６７自体の面積が実効動作領域６２ごとに異なる構成を採用してもよい。例えば、相対的に高温になり易い実効動作領域６２の影響範囲６７の面積を、相対的に大きくするとよい。さらに、実効動作領域６２の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が、実効動作領域６２ごとに異なり、かつ影響範囲６７自体の面積も実効動作領域６２ごとに異なる構成を採用してもよい。
【００４３】
第１実施例では、複数の第３開口５７（図２Ｂ）の各々が、１つの影響範囲６７の内側に配置されているが、１つの第３開口５７が複数の影響範囲６７に跨って配置された構成を採用してもよい。
【００４４】
［第２実施例］
次に、図３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）と共通の構成については説明を省略する。
【００４５】
図３は、第２実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、２層目のエミッタ配線Ｅ２、バンプ４０、及び第３開口５７の平面的な位置関係を示す図である。図３において実効動作領域６２にハッチングを付している。第２実施例では、３つのトランジスタ列６３がｙ軸方向に並んでいる。ｙ軸方向に関して最も外側（１行目と３行目）のトランジスタ列６３に、それぞれ５個の単位トランジスタ６０が含まれており、中央（２行目）のトランジスタ列６３に、４個の単位トランジスタ６０が含まれている。
【００４６】
ｙ軸方向に関して最も外側（１行目と３行目）のトランジスタ列６３に対応する両端以外の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積、及び中央（２行目）のトランジスタ列６３に対応する影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積は、すべて等しい。例えば、これらの影響範囲６７の各々の内側に、同一の大きさの第３開口５７が２個ずつ配置されている。
【００４７】
ｙ軸方向に関して最も外側（１行目と３行目）に位置するトランジスタ列６３に対応する複数の影響範囲６７のうち両端の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積は、他の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積より小さい。例えば、ｙ軸方向に関して最も外側（１行目と３行目）のトランジスタ列６３に対応する複数の影響範囲６７のうち両端の影響範囲６７の内側に、他の影響範囲６７の内側に配置されている第３開口５７と同一の大きさの第３開口５７が１個ずつ配置されている。
【００４８】
次に、第２実施例の優れた効果について説明する。
一般に、平面視においてバンプ４０の中央近傍に位置する実効動作領域６２が、周辺部に位置する実効動作領域６２よりも高温になり易い。第２実施例では、中央のトランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数を、両端のトランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数より少なくしているため、複数の実効動作領域６２の温度の、ｙ軸方向に関するばらつきを低減させることができる。
【００４９】
さらに、ｙ軸方向に関して最も外側のトランジスタ列６３に着目すると、ｘ軸方向に関して両端の影響範囲６７の各々と第３開口５７とが重なる領域の面積が、他の影響範囲６７の各々と第３開口５７とが重なる領域の面積より小さい。このため、ｘ軸方向に関しても複数の実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることができる。
【００５０】
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、複数の第３開口５７の形状及び大きさを同一にしているが、複数の第３開口５７の形状及び大きさを異ならせてもよい。また、トランジスタ列６３を４列以上配置してもよい。この場合に、ｙ軸方向に関して相対的に内側のトランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数を、相対的に外側に位置するトランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数より少なくするとよい。
【００５１】
［第３実施例］
次に、図４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）と共通の構成については説明を省略する。
【００５２】
図４は、第３実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、２層目のエミッタ配線Ｅ２、バンプ４０、及び第３開口５７の平面的な位置関係を示す図である。第３実施例では、４列のトランジスタ列６３がｙ軸方向に並んでいる。トランジスタ列６３に含まれる単位トランジスタ６０の個数は、全てのトランジスタ列６３において同一である。例えば、トランジスタ列６３の各々は、５個の単位トランジスタ６０を含む。複数の単位トランジスタ６０は、ｘ軸方向のみならずｙ軸方向にも並んで配置されており、ｘ軸方向を行方向としｙ軸方向を列方向とする４行５列の行列状に配置されている。
【００５３】
中央の第１境界線６５と重なるように３個の第３開口５７が配置されている。３個の第３開口５７は、４行５列の行列状に配置された実効動作領域６２の内側の３列（２列目、３列目、及び４列目）に対応する位置に配置されている。中央の第１境界線６５と重なる位置に配置された３つの第３開口５７を除外して考えると、ｙ軸方向に隣り合う影響範囲６７のペアにおいて、影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積は等しい。
【００５４】
第３実施例においては、中央の第１境界線６５と重なる位置に第３開口５７が配置されているため、２行目及び３行目のトランジスタ列６３の２列目から４列目までの影響範囲６７が第１境界線６５上の第３開口５７と重なる。１行目のトランジスタ列６３の２列目から４列目までの影響範囲６７の各々と、それに対してｙ軸方向に隣り合う影響範囲６７とのペアに着目すると、２行目のトランジスタ列６３の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が、１行目のトランジスタ列６３の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積より大きい。３行目と４行目とのトランジスタ列６３についても同様の関係が成り立つ。すなわち、相対的に内側に位置するトランジスタ列６３の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が、相対的に外側に位置するトランジスタ列６３の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積より大きい。
【００５５】
また、１つのトランジスタ列６３に着目すると、第２実施例の１行目及び３行目のトランジスタ列６３（図３）と同様に、両端の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が、他の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積より小さい。
【００５６】
次に、第３実施例の優れた効果について説明する。
第３実施例では、ｙ軸方向に関して中央近傍に位置する影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積を、相対的に外側に位置する影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積より広くしている。その結果、中央近傍の実効動作領域６２からの放熱特性が相対的に良好になる。これにより、複数の実効動作領域６２の温度の、ｙ軸方向に関するばらつきが低減される。
【００５７】
さらに、第２実施例と同様に、ｘ軸方向に関しても複数の実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることができる。
【００５８】
次に、第３実施例の変形例について説明する。
第３実施例では、影響範囲６７に内包される第３開口５７とは別に、中央の第１境界線６５上に他の第３開口５７を配置した。第１境界線６５上の第３開口５７は、実効動作領域６２と重なっていない。中央の第１境界線６５上の第３開口５７をｙ軸方向に延伸させて実効動作領域６２と重なるように配置してもよい。
【００５９】
また、中央の第１境界線６５上の３つの第３開口５７をｘ軸方向に延伸させて相互に連続させ、１つの第３開口５７としてもよい。
【００６０】
［第４実施例］
次に、図５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４）と共通の構成については説明を省略する。
【００６１】
図５は、第４実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、２層目のエミッタ配線Ｅ２、バンプ４０、及び第３開口５７の平面的な位置関係を示す図である。第３実施例では、平面視において２層目のエミッタ配線Ｅ２とほぼ重なる位置にバンプ４０（図４）が配置されている。第４実施例では、２層目のエミッタ配線Ｅ２と重ならない位置にバンプ４０が配置されている。２層目のエミッタ配線Ｅ２とバンプ４０とが再配線４５により接続されている。再配線４５は、Ｃｕ等の金属で形成される。ここで、「再配線」は、外部接続用のバンプ等の端子の位置を再配置するための配線を意味する。
【００６２】
第４実施例では、再配線４５が第３開口５７を通って単位トランジスタ６０に接続される。これに対し、第１実施例においては、バンプ４０（金属部材）が第３開口５７を通って単位トランジスタ６０に接続されている。従って、第４実施例の再配線４５（金属部材）が、第１実施例のバンプ４０（金属部材）に相当する。従って、第４実施例においては、影響範囲４７を、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画と再配線４５（金属部材）とが重複する領域を、それぞれ当該区画内の実効動作領域６２の影響範囲６７と定義する。
【００６３】
バンプ４０は、２層目のエミッタ配線Ｅ２に対してｘ軸方向にずれた位置に配置されている。再配線４５は第３開口５７を通って２層目のエミッタ配線Ｅ２に接続されている。実効動作領域６２で発生した熱は、第３開口５７内を通って再配線４５に伝導された後、再配線４５をｘ軸方向に伝導されてバンプ４０に達する。
【００６４】
第３実施例では、１つのトランジスタ列６３（図４）に着目したとき、両端の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が、他の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積より小さくされている。これに対し、第４実施例では、１つのトランジスタ列６３に着目したとき、バンプ４０側の端部の影響範囲６７のみにおいて、影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積が相対的に小さくされている。
【００６５】
さらに、第４実施例においても、第３実施例と同様に、中央の第１境界線６５上に３つの第３開口５７が配置されている。
【００６６】
次に、第４実施例の優れた効果について説明する。
第４実施例においても、中央の第１境界線６５上に第３開口５７が配置されているため、第３実施例と同様に、ｙ軸方向に関して実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることができる。また、第４実施例では、実効動作領域６２で発生した熱が再配線４５を伝導されてバンプ４０に達し、バンプ４０から外部に放熱される。このため、バンプ４０に近い位置に配置された実効動作領域６２が相対的に高温になり難く、バンプ４０から遠い位置に配置された実効動作領域６２が相対的に高温になり易い。
【００６７】
第４実施例では、相対的に高温になり難い実効動作領域６２の影響範囲６７と第３開口５７とが重なる領域の面積を相対的に小さくしている。これにより、ｘ軸方向に関しても、実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることが可能である。
【００６８】
また、第４実施例では、バンプ４０の位置が、単位トランジスタ６０の直上に限定されずバンプ４０の位置を再配置することができる。このため、バンプ４０の位置の自由度が増すという優れた効果が得られる。その結果、実装基板等への実装の自由度も増す。さらに、バンプ４０に発生する応力によって単位トランジスタ６０が受ける影響が緩和されるという優れた効果も得られる。
【００６９】
［第５実施例］
次に、図６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）と共通の構成については説明を省略する。
【００７０】
図６は、第５実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、２層目のエミッタ配線Ｅ２、バンプ４０、及び第３開口５７の平面的な位置関係を示す図である。第５実施例では、実効動作領域６２及び第３開口５７の位置関係が、２つのトランジスタ列６３の間で同一である。トランジスタ列６３の各々に着目すると、実効動作領域６２と第３開口５７との位置関係が、第２実施例による半導体装置のｙ軸方向に関して最も外側に位置するトランジスタ列６３に含まれる実効動作領域６２と第３開口５７との位置関係と同一である。
【００７１】
次に、第５実施例の優れた効果について説明する。
ｙ軸方向に関して、実効動作領域６２の高温になり易さに差がない場合、第５実施例のように、実効動作領域６２及び第３開口５７の位置関係が、２つのトランジスタ列６３の間で同一の構成とするとよい。この構成により、ｙ軸方向に関して保たれている実効動作領域６２の温度の均一性を維持することができる。
【００７２】
さらに、第２実施例（図３）の場合と同様に、ｘ軸方向に関して実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることができる。
【００７３】
［第６実施例］
次に、図７及び図８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）と共通の構成については説明を省略する。
【００７４】
図７は、第６実施例による半導体装置の断面図である。第１実施例では、ベース層３３（図１）にＧａＡｓを用い、真性エミッタ層３４Ａ（図１）にＩｎＧａＰを用いた。これに対し、第６実施例では、ベース層にＳｉＧｅを用い、エミッタ層にＳｉを用いる。
【００７５】
ｐ型Ｓｉからなる基板１３０の表層に、高濃度のｎ型Ｓｉからなるサブコレクタ層１３１が配置され、その上にｎ型Ｓｉからなるコレクタ層１３２が配置されている。コレクタ層１３２の上に、エピタキシャル成長されたｐ型ＳｉＧｅからなるベース層１３３が配置されている。
【００７６】
ベース層１３３の上面からサブコレクタ層１３１の上面よりやや深い位置まで達するシャロートレンチアイソレーション構造により複数の活性領域が画定され、活性領域の各々に単位トランジスタ６０が配置されている。サブコレクタ層１３１の底面まで達するシャロートレンチアイソレーション構造により、複数の単位トランジスタ６０が周囲の回路から分離されている。図７には、２つの単位トランジスタ６０の断面が示されている。
【００７７】
活性領域の一部分の表層部に高濃度のｐ型の外部ベース層１３４が形成されている。外部ベース層１３４は、平面視においてｐ型ＳｉＧｅからなるベース層１３３を取り囲む。１つの活性領域内に、２つのベース層１３３が配置される。
【００７８】
ベース層１３３の各々の上に酸化シリコン等からなる絶縁膜１４０が配置され、その上にｎ型のポリシリコン等からなるエミッタ層１３５が配置されている。エミッタ層１３５は、絶縁膜１４０に設けられた開口を通ってベース層１３３に接触する。エミッタ層１３５とベース層１３３とのヘテロ接合界面を厚さ方向に動作電流が流れる。平面視において、この接合界面の外周線が動作領域６１を画定する。単位トランジスタ６０の各々は、２つの動作領域６１を含む。図２Ａに示した第１実施例の場合と同様に、平面視において２つの動作領域６１を含む実効動作領域６２が画定される。
【００７９】
外部ベース層１３４の表面にベース電極Ｂ０が配置されている。ベース電極Ｂ０は、例えばＴｉシリサイド、Ｎｉシリサイド等の金属シリサイドで形成される。ベース電極Ｂ０はベース抵抗を下げるために配置される。ベース電極Ｂ０を配置しなくてもベース抵抗が十分低くなる場合には、ベース電極Ｂ０を配置しなくてもよい。
【００８０】
エミッタ層１３５、外部ベース層１３４、及びベース電極Ｂ０を覆うように、酸化シリコン等からなる１層目の絶縁膜１４１が配置されている。絶縁膜１４１の上に、Ａｌ等からなる１層目のエミッタ配線Ｅ１及びコレクタ配線Ｃ１が配置されている。１層目のエミッタ配線Ｅ１は、絶縁膜１４１に設けられた第１開口１４１Ａを通ってエミッタ層１３５に電気的に接続されている。１層目のコレクタ配線Ｃ１は、絶縁膜１４１に設けられた他の第１開口１４１Ａを通り、さらに基板の表装部に設けられた高濃度のｎ型領域１３６及びサブコレクタ層１３１を経由してコレクタ層１３２に電気的に接続されている。コレクタ抵抗を下げる目的で、１層目のコレクタ配線Ｃ１とｎ型領域１３６との界面に、金属シリサイドからなるコレクタ電極を配置してもよい。なお、絶縁膜１４１に設けられた第１開口１４１Ａ内は、エミッタ配線Ｅ１及びコレクタ配線Ｃ１の材料であるＡｌで埋め込んでもよいし、Ｗ等の他の金属で埋め込んでもよい。
【００８１】
ベース電極Ｂ０は、図７の断面に表れていない箇所において、１層目のベース配線に接続されている。
【００８２】
１層目のエミッタ配線Ｅ１及びコレクタ配線Ｃ１を覆うように、絶縁膜１４１の上に酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる２層目の絶縁膜１４２が配置されている。絶縁膜１４２に配線溝及び第２開口１４２Ａが設けられている。第２開口１４２Ａは、１層目のエミッタ配線Ｅ１ごと、及び１層目のコレクタ配線Ｃ１ごとに１個または複数個設けられている。  
【００８３】
第２開口１４２ＡはＷ等の金属で埋め込まれており、配線溝は、Ｃｕ等からなる２層目のエミッタ配線Ｅ２及びコレクタ配線Ｃ２で埋め込まれている。２層目のエミッタ配線Ｅ２は、第２開口１４２Ａ内の金属を介して１層目のエミッタ配線Ｅ１に電気的に接続されており、複数の単位トランジスタ６０の各々の２つのエミッタ層１３５を相互に接続する。２層目のコレクタ配線Ｃ２は、絶縁膜１４２に設けられた他の第２開口１４２Ａ内の金属を介して１層目のコレクタ配線Ｃ１に電気的に接続されている。
【００８４】
第１実施例では、第１エミッタ開口５１Ｅ及び第２エミッタ開口５４Ｅ（図１）が、いずれもエミッタ層３４の真上に配置されており、第６実施例では、第１開口１４１Ａ及び第２開口１４２Ａが、いずれもエミッタ層１３５の真上に配置されている。すなわち、これらの開口の位置は、エミッタ層３４、１３５の位置に依存し、これらの開口の配置の自由度は小さい。このように、配置の自由度の観点から、第６実施例の第１開口１４１Ａ及び第２開口１４２Ａは、それぞれ第１実施例の第１エミッタ開口５１Ｅ及び第２エミッタ開口５４Ｅに対応する。
【００８５】
これに対し、第１実施例の第３開口５７（図１）、第６実施例の第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａは、エミッタ層の位置に大きな制約を受けることなく、平面視において２層目のエミッタ配線Ｅ２（図１、図７）の内側に配置されればよい。従って、第６実施例の第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａは、第１実施例の第３開口５７（図１）に対応する。
【００８６】
２層目の絶縁膜１４２、エミッタ配線Ｅ２及びコレクタ配線Ｃ２の上に、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる３層目の絶縁膜１４３が配置されている。３層目の絶縁膜１４３に配線溝及び第３開口１４３Ａが設けられている。第３開口１４３Ａは、実効動作領域６２ごとに１個または複数個設けられている。
【００８７】
第３開口１４３Ａは、Ｗ等の金属で埋め込まれている。配線溝は、Ｃｕ等からなる３層目のエミッタ配線Ｅ３で埋め込まれている。３層目のエミッタ配線Ｅ３は、第３開口１４３Ａ内の金属を介して２層目のエミッタ配線Ｅ２に接続されている。
【００８８】
３層目の絶縁膜１４３及びエミッタ配線Ｅ３の上に、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる４層目の絶縁膜１４４が配置されている。絶縁膜１４４に配線溝及び第４開口１４４Ａが設けられている。第４開口１４４Ａは、その下の第３開口１４３Ａの直上に配置され、両者は平面視においてほぼ重なる。
【００８９】
第４開口１４４Ａは、Ｗ等の金属で埋め込まれている。配線溝は、Ｃｕ等からなる４層目のエミッタ配線Ｅ４で埋め込まれている。４層目のエミッタ配線Ｅ４は、第４開口１４４Ａ内の金属を介して３層目のエミッタ配線Ｅ３に接続されている。
【００９０】
４層目の絶縁膜１４４及び４層目のエミッタ配線Ｅ４の上に、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなる５層目の絶縁膜１４５が配置されている。絶縁膜１４５の上にバンプ１５０が配置されている。バンプ１５０は、５層目の絶縁膜１４５に設けられた第５開口１４５Ａを通って４層目のエミッタ配線Ｅ４に接続されている。
【００９１】
実効動作領域６２で発生した熱は、エミッタ配線Ｅ１、第２開口１４２Ａ内の金属、エミッタ配線Ｅ２、第３開口１４３Ａ内の金属、エミッタ配線Ｅ３、第４開口１４４Ａ内の金属、エミッタ配線Ｅ４、及び第５開口１４５Ａ内のバンプ１５０を通してバンプ１５０の上面まで伝導され、外部に放熱される。
【００９２】
３層目のエミッタ配線Ｅ３は、単位トランジスタ６０ごとに配置されている。これに対し、４層目のエミッタ配線Ｅ４は複数の単位トランジスタ６０に跨って配置されている。すなわち、４層目のエミッタ配線Ｅ４は、複数の単位トランジスタ６０を相互に接続している。複数の単位トランジスタ６０を相互に接続しているという観点で、４層目のエミッタ配線Ｅ４は、第１実施例のバンプ４０（金属部材）（図１）に対応する。
【００９３】
２層目の絶縁膜１４２から５層目の絶縁膜１４５までの各絶縁膜の上面は平坦化されている。なお、１層目の絶縁膜１４１の上面も、必要に応じて平坦化してもよい。
【００９４】
図８は、第６実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、４層目のエミッタ配線Ｅ４、バンプ１５０、第３開口１４３Ａ、第４開口１４４Ａ、及び第５開口１４５Ａの平面的な位置関係を示す図である。４つのトランジスタ列６３がｙ軸方向に並んでいる。トランジスタ列６３の各々には４つの単位トランジスタ６０、すなわち４つの実効動作領域６２が含まれる。このため、複数の実効動作領域６２は、ｘ軸方向を行方向としｙ軸方向を列方向とする４行４列の行列状に均等に配置される。第１実施例の場合と同様に、実効動作領域６２ごとに影響範囲６７が画定される。
【００９５】
１行目及び２行目の実効動作領域６２を内側に含むように、１つの４層目のエミッタ配線Ｅ４が配置され、３行目及び４行目の実効動作領域６２を内側に含むように、他の１つの４層目のエミッタ配線Ｅ４が配置されている。２つのエミッタ配線Ｅ４の内側にそれぞれ第５開口１４５Ａが配置されている。２つの第５開口１４５Ａをそれぞれ内側に含むように、２つのバンプ１５０が配置されている。
【００９６】
１行目及び２行目のトランジスタ列６３及びそれに関連する各部分の平面形状と、３行目及び４行目のトランジスタ列６３及びそれに関連する各部分の平面形状とは、ｚｘ面に平行な平面に関して鏡面対象の関係を持つ。
【００９７】
第６実施例においては、影響範囲４７を、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画と、第１実施例のバンプ４０に対応する４層目のエミッタ配線Ｅ４（金属部材）とが重複する領域を、それぞれ当該区画内の実効動作領域６２の影響範囲６７と定義する。図８において１行目の実効動作領域６２の影響範囲６７の上側の縁は、４層目のエミッタ配線Ｅ４によって画定され、下側の縁は、第１境界線６５によって画定される。また、２行目の実効動作領域６２の影響範囲６７の上側の縁は、第１境界線６５によって画定され、下側の縁は、４層目のエミッタ配線Ｅ４によって画定される。
【００９８】
実効動作領域６２の各々の平面形状は、ｙ軸方向に長い長方形である。第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａは実効動作領域６２の内側に配置されている。ｙ軸方向に関して最も外側（１行目及び４行目）のトランジスタ列６３においては、１つの実効動作領域６２に対して４個の第３開口１４３Ａ及び４個の第４開口１４４Ａが配置されている。ｙ軸方向に関して内側（２行目及び３行目）のトランジスタ列６３においては、１つの実効動作領域６２に対して５個の第３開口１４３Ａ及び５個の第４開口１４４Ａが配置されている。複数の第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａの平面形状及び面積は等しい。このため、相対的に内側に位置するトランジスタ列６３に対応する影響範囲６７と第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａとが重なる領域の面積は、相対的に外側に位置するトランジスタ列６３に対応する影響範囲６７と第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａとが重なる領域の面積より大きい。
【００９９】
次に、第６実施例の優れた効果について説明する。
第６実施例では、第１開口１４１Ａ及び第２開口１４２Ａ（図７）は、半導体装置の電気的特性の観点から、好ましい大きさ及び好ましい位置に配置される。５層目の絶縁膜１４５と単位トランジスタ６０との間には４層のエミッタ配線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が配置されているため、第５開口１４５Ａの大きさ及び位置が、複数の実効動作領域６２の放熱特性の分布に与える影響は小さい。また、均熱化に寄与している金属部材である４層目のエミッタ配線Ｅ４を他の層の配線より厚くすることで、第５開口１４５Ａの熱特性への影響を小さくすることができる。主として第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａの大きさ及び位置を調整することにより、実効動作領域６２ごとの放熱特性を調整することができる。
【０１００】
ｙ軸方向に関して相対的に内側（３行目及び４行目）に配置されたトランジスタ列６３の実効動作領域６２が、外側（１行目及び４行目）に配置されたトランジスタ列６３の実効動作領域６２よりも高温になり易い。第６実施例では、相対的に高温になり易い実効動作領域６２の影響範囲６７と第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａとが重なる領域の面積を相対的に大きくしているため、実効動作領域６２の、ｙ軸方向に関する温度のばらつきを低減させることができる。
【０１０１】
次に、第６実施例の変形例について説明する。
第６実施例では、第３開口１４３Ａと第４開口１４４Ａとを、平面視においてほぼ重ねて配置しているが、両者を重ねて配置する必要はない。第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａの一方のみについて実効動作領域６２ごとの個数を調整することにより、実効動作領域６２の温度のばらつきの低減を図ることも可能である。
【０１０２】
また、半導体装置の電気的特性に悪影響を与えない範囲で、第１開口１４１Ａ及び第２開口１４２Ａの個数及び大きさを調整することにより、実効動作領域６２の温度のばらつきの低減を図ってもよい。
【０１０３】
第６実施例では、１つのトランジスタ列６３に着目したとき、ｘ軸方向に並ぶ複数の影響範囲６７と第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａとが重なる領域の面積を等しくしている。第２実施例の最も外側のトランジスタ列６３（図３）のように、１つのトランジスタ列６３において、複数の影響範囲６７の各々と第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａとが重なる領域の面積を異ならせてもよい。これにより、ｘ軸方向に関して複数の実効動作領域６２の温度のばらつきを低減させることが可能になる。
【０１０４】
また、第６実施例では、第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａの形状及び大きさを揃え、実効動作領域６２ごとに第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａの個数を異ならせている。その他に、実効動作領域６２ごとに第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａの形状及び大きさを異ならせてもよい。
【０１０５】
第６実施例では、４層目のエミッタ配線Ｅ４を１行目及び２行目のトランジスタ列６３に対応するパターンと、３行目及び４行目のトランジスタ列６３に対応するパターンとに分離している。この構成に代えて、４層目のエミッタ配線Ｅ４を、１行目から４行目までのトランジスタ列６３をカバーする１つのパターンで形成してもよい。
【０１０６】
第６実施例では、３層目のエミッタ配線Ｅ３より４層目のエミッタ配線Ｅ４を広くしているが、両者を同一の平面形状とし、３層目のエミッタ配線Ｅ３と４層目のエミッタ配線Ｅ４とで均熱化を図ってもよい。この構成とすることにより、面内方向の均熱化が促進される。
【０１０７】
また、第５開口１４５Ａによる温度の不均一化を避けるために、１行目及び２行目の実効動作領域６２を内側に含むように第５開口１４５Ａを広げてもよい。また、第５開口１４５Ａを小さくして、１行目及び２行目の実効動作領域６２と重ならないように配置してもよい。
【０１０８】
［第７実施例］
次に、図９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６実施例による半導体装置（図７、図８）と共通の構成については説明を省略する。
【０１０９】
図９は、第７実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、４層目のエミッタ配線Ｅ４、バンプ１５０、第３開口１４３Ａ、第４開口１４４Ａ、及び第５開口１４５Ａの平面的な位置関係を示す図である。第６実施例では、複数の影響範囲６７の大きさがすべて同一である。これに対し第７実施例では、ｙ軸方向に関して相対的に内側（２行目及び３行目）のトランジスタ列６３に対応する影響範囲６７が、相対的に外側（１行目及び４行目）のトランジスタ列６３に対応する影響範囲６７より大きい。
【０１１０】
これは、２行目のトランジスタ列６３の実効動作領域６２の内側の端部（３行目のトランジスタ列６３側の端部）からエミッタ配線Ｅ４の縁までの距離Ｌ２を、１行目のトランジスタ列６３の実効動作領域６２の外側の端部からエミッタ配線Ｅ４の縁までの距離Ｌ１より長くしたことによる。これにより、相対的に内側のトランジスタ列６３の実効動作領域６２からの放熱特性を、より大きく改善することができる。３行目及び４行目のトランジスタ列６３とエミッタ配線Ｅ４との位置関系についても同様である。
【０１１１】
次に第７実施例の優れた効果について説明する。
第７実施例では、ｙ軸方向に関して相対的に内側（２行目及び３行目）のトランジスタ列６３に対応する影響範囲６７が相対的に大きくされている。その結果、相対的に内側のトランジスタ列６３に含まれる実効動作領域６２からの放熱特性が相対的により大きく改善される。相対的に大きい影響範囲６７のエミッタ配線Ｅ４（金属部材）により、実効動作領域６２から低い熱抵抗で伝熱された熱を受け取ることができる。第６実施例による半導体装置の構成で実効動作領域６２の温度のばらつきの低減量が不十分である場合には、第７実施例による半導体装置の構成を採用するとよい。
【０１１２】
［第８実施例］
次に、図１０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１実施例による半導体装置（図１、図２Ａ、図２Ｂ）と共通の構成については説明を省略する。
【０１１３】
図１０は、第８実施例による半導体装置の複数の単位トランジスタ６０、実効動作領域６２、影響範囲６７、２層目のエミッタ配線Ｅ２、及びバンプ４０の平面的な位置関係を示す図である。第１実施例では、１つのトランジスタ列６３に含まれる複数の実効動作領域６２（図２Ｂ）が、ｙ軸方向に関して同じ位置に配置されている。このため、第１境界線６５から複数の実効動作領域６２の各々までの距離Ｌｙは、複数の実効動作領域６２について同一である。これに対し、第８実施例では、１つのトランジスタ列６３に含まれる複数の実効動作領域６２のｙ軸方向の位置が揃っていない。
【０１１４】
この場合、２つのトランジスタ列６３の間の第１境界線６５は、第１境界線６５から一方の側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２までの平均距離Ｌｙａと、他方の側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２までの平均距離Ｌｙａとが等しくなる位置に定義するとよい。最も外側の第１境界線６５は、第１境界線６５から最も外側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２までの平均距離Ｌｙａと、１つ内側（図１０において中央）の第１境界線６５から最も外側のトランジスタ列６３の複数の実効動作領域６２までの平均距離Ｌｙａとが等しくなる位置に定義するとよい。第２境界線６６は、第１実施例による半導体装置の場合と同様に定義すればよい。
【０１１５】
第８実施例においても、第１実施例（図２Ａ）の場合と同様に、影響範囲６７と第３開口５７（図１）との位置関係を調整することにより、実効動作領域６２のばらつきを低減させることができる。
【０１１６】
［第９実施例］
次に、図１１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１実施例による半導体装置（図１、図２Ａ、図２Ｂ）と共通の構成については説明を省略する。
【０１１７】
図１１は、第９実施例による半導体装置の実効動作領域６２、影響範囲６７、第３開口５７、及びバンプ４０の平面的な位置関係を示す図である。第１実施例では、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画が、平面視においてほとんどバンプ４０の内側に配置されている。その結果、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画が影響範囲６７と一致する。これに対し、第９実施例では、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画一部の領域が平面視においてバンプ４０の外側まで広がっている。これらの区画のうち、バンプ４０の外側まで広がっている領域（バンプ４０と重ならない領域）は、影響範囲６７に含まれない。平面視においてバンプ４０より外側の領域は、実効動作領域６２で発生した熱を、バンプ４０を介して外部に放熱させるための伝熱経路として有効に機能しにくいため、影響範囲６７をこのように定義している。図１１において、影響範囲６７にハッチングを付している。
【０１１８】
このように影響範囲６７を定義することにより、影響範囲６７の面積や、影響範囲６７と重なる第３開口５７の面積を、実効動作領域６２ごとに異ならせることにより、実効動作領域６２からの放熱経路の熱抵抗を調整し、放熱量を制御することができる。この結果、半導体装置の特性の向上を図ることができる。
【０１１９】
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。
【符号の説明】
【０１２０】
３０  基板
３１  サブコレクタ層
３２  コレクタ層
３３  ベース層
３４  エミッタ層
３４Ａ  真性エミッタ層
３４Ｂ  エミッタメサ層
３５  レッジ層
４０  バンプ
４１  アンダーバンプメタル層
４２  メタルポスト
４３  ハンダ層
４５  再配線
５０  第１絶縁膜
５１Ｃ  第１コレクタ開口
５１Ｅ  第１エミッタ開口
５３  第２絶縁膜
５４Ｅ  第２エミッタ開口
５６  第３絶縁膜
５７  第３開口
５９  伝熱経路
６０  単位トランジスタ
６１  動作領域
６２  実効動作領域
６３  トランジスタ列
６５  第１境界線
６６  第２境界線
６７  影響範囲
１３０  基板
１３１  サブコレクタ層
１３２  コレクタ層
１３３  ベース層
１３４  外部ベース層
１３５  エミッタ層
１３６  ｎ型領域
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５  絶縁膜
１４１Ａ  第１開口
１４２Ａ  第２開口
１４３Ａ  第３開口
１４４Ａ  第４開口
１４５Ａ  第５開口
１５０  バンプ
Ｂ０  ベース電極
Ｃ０  コレクタ電極
Ｃ１  １層目のコレクタ配線
Ｃ２  ２層目のコレクタ配線
Ｅ０  エミッタ電極
Ｅ１  １層目のエミッタ配線
Ｅ２  ２層目のエミッタ配線
Ｅ３  ３層目のエミッタ配線
Ｅ４  ４層目のエミッタ配線
【図１】
2020119974.tif 000003
【図２】
2020119974.tif 000004
【図３】
2020119974.tif 000005
【図４】
2020119974.tif 000006
【図５】
2020119974.tif 000007
【図６】
2020119974.tif 000008
【図７】
2020119974.tif 000009
【図８】
2020119974.tif 000010
【図９】
2020119974.tif 000011
【図１０】
2020119974.tif 000012
【図１１】
2020119974.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月5日(2020.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
第４実施例では、再配線４５が第３開口５７を通って単位トランジスタ６０に接続される。これに対し、第１実施例においては、バンプ４０（金属部材）が第３開口５７を通って単位トランジスタ６０に接続されている。従って、第４実施例の再配線４５（金属部材）が、第１実施例のバンプ４０（金属部材）に相当する。従って、第４実施例においては、影響範囲６７を、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画と再配線４５（金属部材）とが重複する領域を、それぞれ当該区画内の実効動作領域６２の影響範囲６７と定義する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
第６実施例においては、影響範囲６７を、第１境界線６５と第２境界線６６とで区切られた複数の区画と、第１実施例のバンプ４０に対応する４層目のエミッタ配線Ｅ４（金属部材）とが重複する領域を、それぞれ当該区画内の実効動作領域６２の影響範囲６７と定義する。図８において１行目の実効動作領域６２の影響範囲６７の上側の縁は、４層目のエミッタ配線Ｅ４によって画定され、下側の縁は、第１境界線６５によって画定される。また、２行目の実効動作領域６２の影響範囲６７の上側の縁は、第１境界線６５によって画定され、下側の縁は、４層目のエミッタ配線Ｅ４によって画定される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
ｙ軸方向に関して相対的に内側（２行目及び３行目）に配置されたトランジスタ列６３の実効動作領域６２が、外側（１行目及び４行目）に配置されたトランジスタ列６３の実効動作領域６２よりも高温になり易い。第６実施例では、相対的に高温になり易い実効動作領域６２の影響範囲６７と第３開口１４３Ａ及び第４開口１４４Ａとが重なる領域の面積を相対的に大きくしているため、実効動作領域６２の、ｙ軸方向に関する温度のばらつきを低減させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
［第９実施例］
次に、図１１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１実施例による半導体装置（図１、図２Ａ、図２Ｂ）と共通の構成については説明を省略する。