(57)【要約】      （修正有）【課題】光学的な検出装置を用いず、簡易的な測定手段により接合不良を検出できる高周波電力増幅素子、高周波電力増幅器及び高周波電力増幅器の検査方法を提供する。【解決手段】本発明の高周波電力増幅素子は、Ｓｉ基板１０６と、Ｓｉ基板１０６上に形成されたエピタキシャル層１０４及び１０５と、エピタキシャル層１０４及び１０５に接するソース電極及びドレイン電極と、Ｓｉ基板１０６上であって、ソース電極とドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、エピタキシャル層１０４との間にショットキー接合を形成する、ゲート電極とが異なるダイオード電極１０７と、エピタキシャル層１０４及び１０５との間にオーミック接合を形成するダイオード電極１０８とを備える。【選択図】図３Ｃ
2013140831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１半導体層と、
前記第１半導体層に接するソース電極及びドレイン電極と、
前記第１半導体層上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、
前記基板上に形成された第２半導体層と、
前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にショットキー接合を形成する、前記ゲート電極とは異なる第１電極と、
前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にオーミック接合を形成する第２電極とを備える
高周波電力増幅素子。
【請求項２】
前記第１電極の面積は、前記ゲート電極の面積よりも大きい
請求項１に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記ショットキー接合の有するダイオード特性を測定するための電極であり、
前記ダイオード特性は、前記ショットキー接合の温度に依存して変化する
請求項１または２に記載の高周波電力増幅素子。 
【請求項４】
前記第１電極は、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域に対応して、基板面に平行な方向に複数配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項５】
２つ以上の前記第１電極は、共通の検出端子に接続されている
請求項４に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項６】
前記第１電極は、前記ゲート電極と同一材料で構成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項７】
前記第２半導体層は、前記第１半導体層と同一材料で構成されている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項８】
前記第２電極は、前記第２半導体層及び前記基板を貫通し、前記基板の下面に露出している
請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項９】
前記第１電極は、前記ソース電極または前記ドレイン電極に隣接し、かつ、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域以外の領域に配置され、
前記第２電極は、前記第１電極に隣接する前記ソース電極または前記第１電極に隣接する前記ドレイン電極である
請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項１０】
前記第１電極は、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域に配置され、
前記第２電極は、前記第１の電極に隣接する前記ソース電極または前記第１の電極に隣接する前記ドレイン電極である
請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子。
【請求項１１】
支持基板と、
前記支持基板上に接着層を介して配置された請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高周波電力増幅素子と、
前記高周波電力増幅素子の入力端子または出力端子に接続されたリードと、
前記リードの一部を露出して、前記高周波電力増幅素子を封止する樹脂と、
を有する高周波電力増幅器。
【請求項１２】
支持基板と、
前記支持基板上に接着層を介して配置された請求項５に記載の高周波電力増幅素子と、
前記高周波電力増幅素子の入力端子または出力端子に接続されたリードと、
前記リードの一部を露出して、前記高周波電力増幅素子を封止する樹脂と、
を有し、
前記検出端子は、前記樹脂の外部に配置されている
高周波電力増幅器。
【請求項１３】
基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層に接するソース電極及びドレイン電極と、前記第１半導体層上であって前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、前記基板上に形成された第２半導体層と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にショットキー接合を形成する、前記ゲート電極とは異なる第１電極と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にオーミック接合を形成する第２電極とを備える高周波電力増幅素子と、前記高周波電力増幅素子を接着層を介して支持する支持基板とを有する高周波電力増幅器の検査方法であって、
前記支持基板の裏面側を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の間または前記加熱工程の後、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加することにより前記ショットキー接合を介して流れる電流を測定する測定工程とを含む
高周波電力増幅器の検査方法。
【請求項１４】
基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層に接するソース電極及びドレイン電極と、前記第１半導体層上であって前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、前記基板上に形成された第２半導体層と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にショットキー接合を形成する、前記ゲート電極とは異なる第１電極と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にオーミック接合を形成する第２電極とを備える高周波電力増幅素子と、前記高周波電力増幅素子を接着層を介して支持する支持基板とを有する高周波電力増幅器の検査方法であって、
少なくとも前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のいずれか１つに所定の電圧を印加して前記高周波電力増幅素子を発熱させる発熱工程と、
前記発熱工程の間または前記発熱工程の後、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加することにより前記ショットキー接合を介して流れる電流を測定する測定工程とを含む
高周波電力増幅器の検査方法。
【請求項１５】
前記第１電極は、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域に対応して、基板面方向に複数配置され、
２つ以上の前記第１電極は、共通の検出端子に接続されており、
前記測定工程では、前記検出端子に電圧を印加することにより前記ショットキー接合を介して流れる電流を測定する
請求項１３または１４に記載の高周波電力増幅器の検査方法。
【請求項１６】
前記第１電極は、前記ソース電極または前記ドレイン電極に隣接して配置され、
前記第２電極は、前記ソース電極または前記ドレイン電極である
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の高周波電力増幅器の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力増幅素子に関し、特に、高出力の高周波電力増幅素子、当該高周波電力増幅素子を備えた高周波電力増幅器、及び当該高周波電力増幅器の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電力増幅器は、入力された信号を増幅して出力する装置であり、移動体通信用の端末や基地局に広く用いられている。特に、広範囲に電波を送信する基地局用途には、高出力の高周波電力増幅器が用いられる。このような高出力な高周波電力増幅器に用いられる高周波電力増幅素子は、素子自体で消費する電力損失が大きいため、発生する熱の処理が問題となる。高周波電力増幅素子の過度な温度上昇は高周波特性の劣化や熱暴走による破損を引き起こす。そのため、増幅素子から外部へ速やかに熱を逃がす必要がある。
【０００３】
図２０は、従来の高周波電力増幅器の一例を示す構造断面図である。同図に記載された高周波電力増幅器５００において、高周波電力増幅素子５０１は、Ａｇペースト等からなるダイボンド材５０２を介して放熱板５０３上にマウントされている。さらに、放熱板５０３の裏面を露出するように周囲は樹脂５０４でモールドされている。高周波電力増幅素子５０１に発生した熱は、放熱板５０３を通して露出した裏面より外部に逃がされる。
【０００４】
上記構成において、高周波電力増幅素子５０１と放熱板５０３との接着において、例えば、ダイボンド材５０２の一部にボイドが生じるなどの不良が生じる場合がある。この場合には、不良部分の放熱性能が低下するため局所的に高周波電力増幅素子５０１の温度が上昇し、高周波特性の劣化及び電流集中によるトランジスタの破壊が生じる可能性がある。よって、製造工程においてこのような不良品を検出し、これを取り除く必要がある。
【０００５】
特許文献１では、電極上に設けたバンプを接合して半導体素子を基板にフリップチップ実装して成る半導体装置の接合部を正確に検査すべく、当該接合部の温度分布を測定する手段が開示されている。具体的には、半導体素子のバンプ接合面の裏面温度分布を測定手段によって測定し、測定データと良品のデータとを判定手段において比較することにより、バンプの接合状態の良否を判定している。
【０００６】
また、特許文献２では、パワーアンプ内素子の導通不良及び電流集中を容易に検査する方法が開示されている。具体的には、各トランジスタからの少数キャリアの再結合による発光をエミッション顕微鏡により検出する。動作不良を起こしているトランジスタは発光しないことから、発光パターンを評価することにより、トランジスタの導通不良及び電流集中を検査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４５４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１１４２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された半導体素子のバンプ接合面の裏面温度分布を測定する場合、及び、特許文献２に記載されたパワーアンプ内素子の発光を検出する場合では、光学的に検出する検出装置を用いるため、検査装置が大掛かりになるという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光学的な検出装置を用いず、簡易的な測定手段により接合不良を検出することが可能な高周波電力増幅素子、高周波電力増幅器及び高周波電力増幅器の検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る高周波電力増幅素子は、基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層に接するソース電極及びドレイン電極と、前記第１半導体層上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、前記基板上に形成された第２半導体層と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にショットキー接合を形成する、前記ゲート電極とは異なる第１電極と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にオーミック接合を形成する第２電極とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る高周波電力増幅器の検査方法は、支持基板と、前記支持基板上に接着層を介して配置された請求項５に記載の高周波電力増幅素子と、前記高周波電力増幅素子の入力端子または出力端子に接続されたリードと、前記リードの一部を露出して、前記高周波電力増幅素子を封止する樹脂とを有し、前記検出端子は、前記樹脂の外部に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る高周波電力増幅器の検査方法は、基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層に接するソース電極及びドレイン電極と、前記第１半導体層上であって前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、前記基板上に形成された第２半導体層と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にショットキー接合を形成する、前記ゲート電極とは異なる第１電極と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にオーミック接合を形成する第２電極とを備える高周波電力増幅素子と、前記高周波電力増幅素子を接着層を介して支持する支持基板とを有する高周波電力増幅器の検査方法であって、前記支持基板の裏面側を加熱する加熱工程と、前記加熱工程の間または前記加熱工程の後、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加することにより前記ショットキー接合を介して流れる電流を測定する測定工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高周波電力増幅素子、高周波電力増幅器及び高周波電力増幅器の検査方法によれば、簡易的な電気的測定により半導体素子の接合不良を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の上面透視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の側面透視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子の上面図である。
【図３Ａ】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子のトランジスタ部の構造断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子の素子分離部の構造断面図である。
【図３Ｃ】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子の温度センサ部の構造断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の検査方法を説明する図である。
【図５】温度センサ部におけるダイオード特性の温度依存性を表すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅器の上面透視図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅素子の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅素子の共通電極を含む構造断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅器の検査方法の一例を説明する図である。
【図１０Ａ】高周波電力増幅素子の温度上昇と温度センサ部における総電流値との関係を表すグラフである。
【図１０Ｂ】高周波電力増幅素子の温度上昇と規格化総電流値との関係を表すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る高周波電力増幅器の検出方法を説明する測定システムの斜視図である。
【図１２Ａ】高周波電力増幅素子の温度上昇と規格化総電流値との関係を表すグラフである。
【図１２Ｂ】外部加熱と自己発熱との２態様における高周波電力増幅素子の温度上昇と規格化総電流値との関係を表すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る高周波電力増幅素子の上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅素子の上面図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅素子の温度センサ部の構造断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅素子の変形例を示す温度センサ部の上面図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係る高周波電力増幅素子の上面図である。
【図１８】本発明の実施の形態６に係る高周波電力増幅素子の第１の変形例を示す上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に係る高周波電力増幅素子の第２の変形例を示す上面図である。
【図２０】従来の高周波電力増幅器の一例を示す構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一態様に係る高周波電力増幅素子は、基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と、前記第１半導体層に接するソース電極及びドレイン電極と、前記第１半導体層上であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置されたゲート電極と、前記基板上に形成された第２半導体層と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にショットキー接合を形成する、前記ゲート電極とは異なる第１電極と、前記第２半導体層上に配置され、当該第２半導体層との間にオーミック接合を形成する第２電極とを備えることを特徴とする。
【００１６】
ショットキー接合のダイオード特性は、温度により変化する。本態様によれば、第１電極と第２電極との間のショットキー接合のダイオード特性を測定することにより、第１半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極で構成されたトランジスタの温度を電気的測定により検出することが可能となる。よって、光学的な検出装置を用いず、簡易的な測定手段によりトランジスタの温度を検出することが可能となる。
【００１７】
また、前記第１電極の面積は、前記ゲート電極の面積よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
これにより、当該ショットキー接合を通過する電流が大きくなり、ノイズ等に影響されずに電流検出が可能となるため、温度変化に対する電流値の変化の感度が向上する。
【００１９】
また、前記第１電極及び前記第２電極は、前記ショットキー接合の有するダイオード特性を測定するための電極であり、前記ダイオード特性は、前記ショットキー接合の温度に依存して変化する。
【００２０】
また、前記第１電極は、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域に対応して、基板面に平行な方向に複数配置されていてもよい。
【００２１】
これにより、高周波電力増幅素子上に複数のトランジスタが並列配置されているような場合には、当該高周波電力増幅素子の面内の温度分布を、簡単なダイオード接合の電気的測定により検出することが可能となる。
【００２２】
また、２つ以上の前記第１電極は、共通の検出端子に接続されていてもよい。
【００２３】
これにより、高周波電力増幅素子の面内の温度分布を、測定箇所を少なくして簡単なダイオード接合の電気的測定により検出することが可能となる。よって、製造工程途中におけるプローブ端子を用いた多点同時測定ではなく、樹脂封止などにより殆どの第１電極が被覆された完成品における簡易的な一点測定に適用できる。
【００２４】
また、前記第１電極は、前記ゲート電極と同一材料で構成されていてもよい。
【００２５】
また、前記第２半導体層は、前記第１半導体層と同一材料で構成されていてもよい。
【００２６】
これにより、半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極からなるトランジスタを形成するための製造工程において、同時に第１電極及び第２半導体層を形成できるので、ショットキー接合を形成するための工程を増加させることなく製造工程を簡略化できる。
【００２７】
また、前記第２電極は、前記第２半導体層及び前記基板を貫通し、前記基板の下面に露出していてもよい。
【００２８】
これにより、高周波電力増幅素子が接着される導電性の支持基板と第２電極とが電気的に接続されるので、第２電極が共通の接地電極となり、プローブ端子などが第２電極と接触するための電極パッド数を低減できる。
【００２９】
また、前記第１電極は、前記ソース電極または前記ドレイン電極に隣接し、かつ、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域以外の領域に配置され、前記第２電極は、前記第１電極に隣接する前記ソース電極または前記第１電極に隣接する前記ドレイン電極であってもよい。
【００３０】
これにより、第２電極を別途設ける必要が無いので、第１電極と半導体層とで形成されるショットキー接合の面積を大きく確保することができる。ショットキー接合の面積を大きくすることにより、当該ショットキー接合を通過する電流が大きくなり、温度変化に対する電流値の変化の感度が向上する。    
【００３１】
また、前記第１電極は、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の形成領域に配置され、前記第２電極は、前記第１の電極に隣接する前記ソース電極または前記第１の電極に隣接する前記ドレイン電極であってもよい。
【００３２】
これにより、第１電極をトランジスタが構成される領域に形成でき、当該領域以外で第１電極を設けるスペースを確保する必要がないので、高周波電力増幅素子全体のレイアウトの自由度が向上する。さらに、第２電極も別途設ける必要が無いので、第１電極と半導体層とで形成されるショットキー接合の面積を大きく確保することが可能となる。
【００３３】
また、本発明は、このような特徴的な手段を備える高周波電力増幅素子として実現することができるだけでなく、当該高周波電力増幅素子を含む高周波電力増幅器として実現することができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記特徴的な手段を備える高周波電力増幅素子及び高周波電力増幅器として実現することができるだけでなく、上記特徴的な手段を備える高周波電力増幅器の検査方法として実現することができる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態における高周波電力増幅素子、高周波電力増幅器及び高周波電力増幅器の検査方法について、図面を参照しながら説明する。また、以下の図面において同一の構成要素には同一の符号を用いている。
【００３６】
（実施の形態１）
＜高周波電力増幅器１の構成＞
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の上面透視図である。また、図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の側面透視図である。図１Ａ及び図１Ｂに記載された高周波電力増幅器１は、高周波電力増幅素子１１と、ワイヤ１２と、整合回路１３と、樹脂１４と、入力側リード端子１５と、出力側リード端子１６と、放熱板１８とを備える。
【００３７】
高周波電力増幅素子１１及び整合回路１３は、それぞれ、接着層であるダイボンド材１７を介して放熱板１８上に固定され、ワイヤ１２により接続されている。また、整合回路１３は、ワイヤ１２により、リードである入力側リード端子１５及び出力側リード端子１６に接続されている。
【００３８】
樹脂１４は、放熱板１８の上部に搭載される部品を覆う樹脂材料である。また、樹脂１４は、放熱板１８の一部及び入力側リード端子１５及び出力側リード端子１６の一部を露出して、高周波電力増幅素子１１を封止する。
【００３９】
放熱板１８は、底面以外が樹脂１４により覆われた支持基板である。また、入力側リード端子１５及び出力側リード端子１６の一部は樹脂１４から露出している。
【００４０】
＜高周波電力増幅素子１１の構成＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子の上面図である。また、図３Ａは、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子のトランジスタ部の構造断面図であり、図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子の素子分離部の構造断面図であり、図３Ｃは、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅素子の温度センサ部の構造断面図である。
【００４１】
図２に記載された高周波電力増幅素子１１は、トランジスタ部２０と、素子分離部３０と、温度センサ部４０とで構成されている。
【００４２】
トランジスタ部２０は、直線状の単位電極が幅方向に複数並んで構成されたフィンガー状のゲート電極１０１、ドレイン電極１０３及びソース電極１０２で構成され、１組のゲート電極、ドレイン電極及びソース電極からなる単位トランジスタセルが並列接続された構成である。ソース電極１０２はビアによって接地されている。図３Ａは、図２に記載されたトランジスタ部２０のＸ−Ｘ’における断面図である。図３Ａに示されるように、トランジスタ部２０は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ゲート電極１０１と、ソース電極１０２と、ドレイン電極１０３とで構成されている。
【００４３】
エピタキシャル層１０４は、エピタキシャル層１０５とともにトランジスタ部における第１半導体層、及び温度センサ部における第２半導体層を構成し、ゲート電極１０１と接していることにより、ゲート電極１０１との界面においてショットキー接合を形成する。エピタキシャル層１０４は、例えば、ＡｌＧａＮ等からなる。
【００４４】
エピタキシャル層１０５は、エピタキシャル層１０４とともにトランジスタ部における第１半導体層、及び温度センサ部における第２半導体層を構成し、エピタキシャル層１０４との層間には、２次元電子ガス層が形成されている。また、エピタキシャル層１０５は、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３と接していることにより、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３との界面においてオーミック接合を形成する。エピタキシャル層１０５は、例えば、ＧａＮ等からなる。
【００４５】
ゲート電極１０１は、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。また、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３は、エピタキシャル層１０５との界面においてオーミック接合を形成するような金属で構成される。ここで、ゲート電極１０１は、エピタキシャル層１０４の一部を掘り込み、エピタキシャル層１０５に接触しない程度にエピタキシャル層１０４内に埋め込まれる構成であってもよい。また、図示していないが、ゲート電極１０１上には保護膜が設けられている。また、一般的には、ゲート電極１０１上の保護膜の上にソース電極１０２をかぶせる構成が用いられる。
【００４６】
なお、図３Ａでは、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３は、エピタキシャル層１０４を貫通し、側面がエピタキシャル層１０４と接触し、底面がエピタキシャル層１０５と接触する構成となっている。これに対し、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３は、エピタキシャル層１０４を貫通せず、底面がエピタキシャル層１０４と接触する構成としても良い。
【００４７】
Ｓｉ基板１０６は、高周波電力増幅素子１１を形成するための基板であり、Ｓｉ基板のほか、エピタキシャル層１０５との間に形成されるバッファ層を含む。
【００４８】
温度センサ部４０は、当該温度センサ部４０に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２０において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。この配置により、温度センサ部４０は、単位トランジスタセルごとの温度を検出することが可能となる。
【００４９】
温度センサ部４０には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、複数のダイオード電極１０７及び１０８が配置されている。図３Ｃは、図２に記載された温度センサ部４０のＺ−Ｚ’における断面図である。図３Ｃに示されるように、温度センサ部４０は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１０７及び１０８とで構成されている。
【００５０】
ダイオード電極１０７は、温度センサを構成する第１電極であり、エピタキシャル層１０４と接するように形成され、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。ダイオード電極１０７とエピタキシャル層１０４との間に形成されるショットキー接合の面積は、電流検出を容易にするため、少なくともゲート電極１０１の面積よりも大きいことが好ましい。
【００５１】
ダイオード電極１０８は、温度センサを構成する第２電極であり、エピタキシャル層１０４及び１０５と接するように形成され、エピタキシャル層１０４及び１０５との界面においてオーミック接合を形成する金属で構成される。本実施の形態では、ダイオード電極１０８は、ビアを通りＳｉ基板１０６の下面のグランドに接続される。これにより、高周波電力増幅素子１１が接着される放熱板１８とダイオード電極１０８とが電気的に接続されるので、ダイオード電極１０８が共通の接地電極となり、プローブ端子などがダイオード電極１０８と接触するための電極パッド数を低減できる。
【００５２】
ここで、ダイオード電極１０７は、トランジスタ部２０のゲート電極１０１と同一材料であり、同時に形成されることが好ましい。また、ダイオード電極１０８は、トランジスタ部２０のソース電極１０２及びドレイン電極１０３と同一材料であり、同時に形成されることが好ましい。これにより、温度センサ部４０を形成するために半導体プロセスを増加させることなく、製造工程を簡略化できる。
【００５３】
上記構成により、ダイオード電極１０７とダイオード電極１０８との間では、上記ショットキー接合、エピタキシャル層１０４及び１０５の層間、及び、上記オーミック接合を介してダイオード特性を示す電流が流れる。ダイオード電極１０７及び１０８は、上記ショットキー接合の有するダイオード特性を測定するための電極である。上記ダイオード特性は、前記ショットキー接合の温度に依存して変化する。上記ダイオード特性の温度依存性については、図５を用いて後述する。
【００５４】
ダイオード電極１０７及び１０８のパッド表面に、例えば、プローブ端子を接触することにより、一組のダイオード電極１０７及び１０８における電圧−電流特性を測定することが可能である。
【００５５】
素子分離部３０は、トランジスタ部２０と温度センサ部４０とを電気的に分離する機能を有する。図３Ｂは、図２に記載された素子分離部３０のＹ−Ｙ’における断面図である。図３Ｂに示されるように、素子分離部３０は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０５と、保護層１０９と、ドレイン電極１０３とで構成されている。素子分離部３０には、エピタキシャル層１０４が無く、また、ドレイン電極１０３が保護層１０９の上に形成されていることから、トランジスタ部２０と温度センサ部４０とは電気的に分離されている。
【００５６】
なお、本実施の形態では、高周波電力増幅素子１１としてＧａＮ−ＨＦＥＴを用いた増幅素子を例示したが、高周波電力増幅素子１１としてＧａＡｓ−ＨＦＥＴであってもよい。この場合でも、ＧａＮ−ＨＦＥＴの場合と同様に、ゲート電極１０１、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３の形成プロセスと同時に、温度センサ部４０を作成することが可能である。また、ＭＯＳ−ＦＥＴやＧａＡｓＨＢＴの場合のように、増幅素子の製造工程の中にｐn接合領域を作成する工程がある場合は、温度センサ部４０のショットキー接合の代わりに、ｐ−n接合を用いることにより、ダイオード特性を構成しても良い。この場合には、図３Ａ及び図３Ｃにおいて、エピタキシャル層１０４がn層となり、エピタキシャル層１０５がｐ層となる。
【００５７】
＜高周波電力増幅器１の検査方法＞
次に、製造工程における高周波電力増幅器１の検査方法について説明する。
【００５８】
図４は、本発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅器の検査方法を説明する図である。図４には、加熱器２０１上に、製造工程における仕掛品である高周波電力増幅器１が配置され、高周波電力増幅素子１１の有するダイオード電極１０７及びダイオード電極１０８にプローブ端子が接触している様子が表されている。つまり、加熱器２０１から放熱板１８に熱を加えて高周波電力増幅器１の裏面から高周波電力増幅素子１１を暖め、高周波電力増幅素子１１の温度分布をプローバにより測定している。高周波電力増幅器１の検査方法は、加熱器２０１により放熱板１８の裏面側を加熱する加熱工程と、加熱工程の間または加熱工程の後、ダイオード電極１０７とダイオード電極１０８との間に所定の電圧を印加することによりショットキー接合を介して流れる電流を測定する測定工程とを含む。
【００５９】
高周波電力増幅素子１１を加熱すると、ダイボンド材１７にボイドが無く高周波電力増幅素子１１と放熱板１８とが完全に密着している部分では、高周波電力増幅素子１１の裏面からの熱が均一に高周波電力増幅素子１１に伝わる。一方、ダイボンド材１７にボイドがある直上の高周波電力増幅素子１１の部分では、熱伝導が悪くなるため、他の部分より温度上昇が低くなり、高周波電力増幅素子１１の面内において温度分布が生じる。ここで、測定用プローブ群であるプローブ端子３０２を、ダイオード電極１０７に接触させ、グランド用プローブであるプローブ端子３０３を、ダイオード電極１０８に接触させる。そして、プローバから所定の電圧を印加し、当該電圧の印加によりダイオード電極１０７及び１０８の間に流れる電流をプローバにて測定することにより、高周波電力増幅素子１１の面内の温度分布を取得する。ここで、プローバから印加される電圧は、ダイオード電極１０７及び１０８の間に現れるダイオード特性における逆方向電圧である。
【００６０】
なお、上記プローバによる測定期間において、高周波電力増幅素子１１の表面に空気を当て冷却してもよい。高周波電力増幅素子１１の表面を冷却することで、高周波電力増幅素子１１内で熱が拡散して温度分布が平滑化されることを防止できる。
【００６１】
図５は、温度センサ部におけるダイオード特性の温度依存性を表すグラフである。同図において、横軸は印加電圧を示し、縦軸は電流を示す。また、特性Ａ、Ｂ及びＣは、それぞれ、ダイオード特性を示す接合部の温度がＴ１（低温度）、T２（中温度）及びＴ３（高温度）の時の印加電圧と電流のカーブを示す。電圧の正方向領域は、順方向電圧を印加した場合を示しており、電流の電圧依存性が大きい。このため、例えば、ショットキー接合ダイオードは閾値電圧自体のばらつきが大きいため、順方向電圧印加時の電流で温度の違いを検出するのは困難である。そこで、本発明の高周波電力増幅器の検査方法では、逆方向電圧を印加した時の電流を測定する。逆方向電圧を印加した場合のダイオードの電流は、以下の式１で表される逆方向飽和電流Iｓに近似できる。
【００６２】
Ｉｓ＝αｅｘｐ（−Ｅｇ／ｋＴ）                （式１）
【００６３】
ここで、Ｅｇはバンドギャップ、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度、αは比例定数を示す。式１の関係から、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の場合、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３での逆方向飽和電流を、それぞれ、Ｉｓ１、Ｉｓ２及びＩｓ３とすると、｜Ｉs１｜＜｜Ｉs２｜＜｜Ｉs３｜の関係となる。
【００６４】
上述した温度と逆方向飽和電流との関係を用いて、高周波電力増幅素子１１の温度分布を検出する原理を説明する。
【００６５】
まず、高周波電力増幅素子１１の初期温度をＴ１とする。この時、ダイオードに一定の逆方向電圧を印加すると、逆方向飽和電流はＩｓ１となる。
【００６６】
次に、放熱板１８を加熱する。実装不良がなく高周波電力増幅素子１１に均一に熱が伝わるとした場合、高周波電力増幅素子１１の面内温度分布は均一となる。この時の温度をＴ３とすると、各ダイオードの逆方向飽和電流は全てＩｓ３となる。ここで、実装不良等があり高周波電力増幅素子１１の所定の部分において熱が伝わりにくい箇所があった場合、加熱直後の当該部分の温度は周囲の温度よりも低く、例えば、当該部分のみ逆方向飽和電流はＩｓ２となる。
【００６７】
以上の検出プロセスにより、高周波電力増幅素子１１を加熱した場合の逆方向飽和電流の変化が各ダイオードで一様であった場合は良品、逆方向飽和電流の変化がダイオード毎で大きくばらついた場合は不良と判定する。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態の高周波電力増幅素子１１、高周波電力増幅器１及び高周波電力増幅器１の検出方法によれば、高周波電力増幅素子１１と放熱板１８との接着部において、ダイボンド材の一部にボイドが生じた場合、また、ワイヤの一部が接触不良で温度分布が生じた場合などの不良を、高周波電力増幅素子１１を構成する半導体層及び各電極を流用した簡単なダイオード接合の電気的測定により検出することが可能となる。
【００６９】
（実施の形態２）
実施の形態１では、高周波電力増幅素子１１に複数のダイオード接合を形成することにより、高周波電力増幅素子１１の面内分布を測定したが、本実施の形態では、温度センサ部に配置された複数のダイオード電極を単一の検出端子に接続し、高周波電力増幅素子１１の良否判定を行うための電流値を当該検出端子にて測定する。以下、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
【００７０】
＜高周波電力増幅器２の構成＞
図６は、本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅器の上面透視図である。図６に記載された高周波電力増幅器２は、高周波電力増幅素子５１と、ワイヤ１２と、整合回路１３と、樹脂１４と、入力側リード端子１５と、出力側リード端子１６と、放熱板１８と、信号線５２と、検査用リード端子５３を備える。
【００７１】
高周波電力増幅素子５１及び整合回路１３は、それぞれ、ダイボンド材を介して放熱板１８上に固定され、ワイヤ１２により接続されている。
【００７２】
＜高周波電力増幅素子５１の構成＞
図７は、本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅素子の上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子５１は、トランジスタ部２０と、素子分離部３０と、温度センサ部４１とで構成されている。
【００７３】
温度センサ部４１は、当該温度センサ部４１に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２０において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。
【００７４】
温度センサ部４１には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、複数のダイオード電極１０７及び１０８が配置されている。温度センサ部４１は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１０７及び１０８とで構成されている。
【００７５】
ダイオード電極１０７は、温度センサを構成する第１電極であり、エピタキシャル層１０４と接するように形成され、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。ダイオード電極１０７とエピタキシャル層１０４との間に形成されるショットキー接合の面積は、電流検出を容易にするため、少なくともゲート電極１０１の面積よりも大きいことが好ましい。本実施の形態では、ダイオード電極１０７は、ゲート電極１０１、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３の形成領域に対応して、Ｓｉ基板１０６の主面に平行な方向に複数配置されている。
【００７６】
ダイオード電極１０８は、温度センサを構成する第２電極であり、エピタキシャル層１０４及び１０５と接するように形成され、エピタキシャル層１０４及び１０５との界面においてオーミック接合を形成する金属で構成される。本実施の形態では、ダイオード電極１０８は、ビアを通りＳｉ基板１０６の下面のグランドに接続される。
【００７７】
ここで、ダイオード電極１０７は、トランジスタ部２０のゲート電極１０１と同一材料であり同時に形成されることが好ましい。また、ダイオード電極１０８は、トランジスタ部２０のソース電極１０２及びドレイン電極１０３と同一材料であり同時に形成されることが好ましい。これにより、温度センサ部４１を形成するために半導体プロセスを増加させることなく、製造工程を簡略化できる。
【００７８】
上記構成により、ダイオード電極１０７とダイオード電極１０８との間では、上記ショットキー接合、エピタキシャル層１０４及び１０５の層間、及び、上記オーミック接合を介してダイオード特性を示す電流が流れる。
【００７９】
さらに、温度センサ部４１には、複数のダイオード電極１０７を接続する共通電極１４１と、共通電極に接続された検査パッド１４２が配置されている。検査パッド１４２は、共通の検出端子であり、信号線５２に接続されている。信号線５２は、検査用リード端子５３に接続されている。検査用リード端子５３は、樹脂１４から露出している。
【００８０】
図８は、本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅素子の共通電極を含む構造断面図である。共通電極１４１は、複数のダイオード電極１０７を電気的に接続する電極であり、検査パッド１４２に電気的に接続されている。共通電極１４１を含む温度センサ部４１は、図８に示されるように、共通電極１４１が保護層１０９上に形成されている構成となっている。
【００８１】
＜高周波電力増幅器２の検査方法＞
次に、高周波電力増幅器２の検査方法について説明する。
【００８２】
図９は、本発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅器の検査方法の一例を説明する図である。図９には、加熱器２０１上に、製造工程の仕掛品である高周波電力増幅器２が配置され、高周波電力増幅素子５１の有する検査パッド１４２及びダイオード電極１０８にプローブ端子が接触している様子が表されている。つまり、加熱器２０１から放熱板１８に熱を加えて高周波電力増幅器１の裏面から高周波電力増幅素子１１を暖め、高周波電力増幅素子１１の温度分布をプローバにより測定している。
【００８３】
高周波電力増幅素子５１を加熱すると、ダイボンド材にボイドが無く高周波電力増幅素子５１と放熱板１８とが完全に密着している部分では、高周波電力増幅素子５１の裏面からの熱が均一に高周波電力増幅素子５１に伝わる。一方、ダイボンド材にボイドがある直上の高周波電力増幅素子５１の部分では、熱伝導が悪くなるため、他の部分より温度上昇が低くなり、高周波電力増幅素子５１の面内において温度分布が生じる。
【００８４】
実施の形態１では、複数のショットキー接合に対し、それぞれプローブを接続していたが、本実施の形態ではダイオード電極１０７が一つの検査パッド１４２にまとめられている。よって、測定用プローブ群であるプローブ端子３０４を、検査パッド１４２に接触させ、グランド用プローブであるプローブ端子３０５を、ダイオード電極１０８に接触させる。そして、プローバから所定の電圧を印加し、当該電圧の印加により個々のショットキー接合に流れる電流の総和をプローバにて測定することにより、高周波電力増幅素子５１の総電流値を取得することが可能となる。ここで、プローバから印加される電圧は、ダイオード電極１０７及び１０８の間に現れるダイオード特性における逆方向電圧である。
【００８５】
高周波電力増幅素子５１の良否は、実装が正常な状態のサンプルの加熱温度に対する上記総電流値を参照電流値として取得しておき、当該参照電流値と、対象となるサンプルの加熱温度に対する上記総電流値とを比較することにより判断する。
【００８６】
図１０Ａは、高周波電力増幅素子の温度上昇と温度センサ部における総電流値との関係を表すグラフである。同図において、横軸は加熱温度を示し、縦軸は温度センサ部で検出される総電流値を示す。また、図１０Ｂは、高周波電力増幅素子の温度上昇と規格化総電流値との関係を表すグラフである。同図において、横軸は加熱温度を示し、縦軸は温度センサ部で検出される総電流値を参照電流値で規格化した規格化総電流値を示す。つまり、図１０Ｂに表されたグラフの縦軸は、高周波電力増幅素子５１の全てのショットキー接合の総電流値を、実装が正常である場合の高周波電力増幅素子の総電流値で除算したものである。  図１０Ａ及び図１０Ｂでは、実装が正常である場合の総電流値を参照総電流値Ｉｒｅｆとし、高周波電力増幅素子５１の面内において実装不良がある場合の総電流値をＤとして示している。
【００８７】
ここで、理想的な逆方向飽和電流を考えると、ショットキーダイオードで構成されるＮ個の温度センサの総電流値は、実装不良がない場合には、以下の式２で表される。
【００８８】
Ｉｒｅｆ＝αＮｅｘｐ（−Ｅｇ／ｋ（Ｔ＋ΔＴ））            （式２）
【００８９】
なお、式２において、αは比例定数である。これに対し、Ｎ個のショットキーダイオードの中で一カ所温度上昇が低い箇所のある場合には、総電流値Ｉｃは、以下の式３で表される。
【００９０】
Ｉｃ＝α（Ｎ−１）ｅｘｐ（−Ｅｇ／（ｋ（Ｔ＋ΔＴ）））＋αｅｘｐ（−Ｅｇ／（ｋ（Ｔ＋ΔＴＲ）））            （式３）
【００９１】
ここで、Ｔは放熱板を加熱する前の定常状態の温度、ΔＴは加熱温度であり、Ｒは、正常な実装状態と不良の実装状態との温度の伝わり易さの比とする。なお、Ｒ＜１であるため、実装不良がある場合、正常実装の場合と比較して、温度上昇に伴う総電流値の上昇は緩やかになる。
【００９２】
これにより、例えば、ある温度での、温度変化に対する総電流値Ｉｃの傾きを、参照総電流値Ｉｒｅｆの傾きと比較して、判定基準値以下であれば不良とすることで、不良の選別が可能となる。
【００９３】
また、上述した規格化総電流値Ｉｃ／Ｉｒｅｆは、以下の式４で近似できる。
【００９４】
Ｉｃ／Ｉｒｅｆ＝｛（Ｎ−１）／Ｎ＋１／Ｎ｝×ｅｘｐ｛ＥｇΔＴ（１−Ｒ）／（ｋ（Ｔ＋ΔＴ）（Ｔ＋ΔＴ・Ｒ）））            （式４）
【００９５】
図１０ＢのＤは、実装不良がある場合のデータを表しており、上記式４を反映した特性となっている。式４より、（Ｉｃ／Ｉｒｅｆ）はΔＴが小さい時は傾きの絶対値が大きく、ΔＴが大きくなると傾きの絶対値が小さくなる。よって、ΔＴが小さい時の（Ｉｃ／Ｉｒｅｆ）の傾きと、ΔＴが大きい時の（Ｉｃ／Ｉｒｅｆ）の傾きとの比により良否判断することが可能となる。
【００９６】
以上説明したように、本実施の形態の高周波電力増幅素子５１、高周波電力増幅器２及び高周波電力増幅器２の検出方法によれば、高周波電力増幅素子５１と放熱板１８との接着部において、ダイボンド材の一部にボイドが生じた場合、また、ワイヤの一部が接触不良で温度分布が生じた場合などの不良を、測定箇所を少なくして、高周波電力増幅素子５１を構成する半導体層及び各電極を流用した簡単なダイオード接合の電気的測定により、検出することが可能となる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、検査パッド１４２及びダイオード電極１０８に直接プローブ端子を接触させている例を説明したが、高周波電力増幅器２の完成品を検査することも可能である。つまり、樹脂１４の成形後においても、樹脂１４から露出した検査用リード端子５３及び接地端子（図示せず）に対して、電圧を印加し、当該印加電圧により流れる電流を検出してもよい。
【００９８】
（実施の形態３）
本実施の形態に係る高周波電力増幅器の検出方法では、実施の形態１及び２のように外部から加熱することにより高周波電力増幅素子の温度分布を取得するのではなく、高周波増幅動作により高周波電力増幅素子の内部で発生した熱により高周波電力増幅素子の温度分布を取得する。以下、実施の形態１及び２と異なる構成を中心に説明する。
【００９９】
＜高周波電力増幅器２の検査方法＞
図１１は、本発明の実施の形態３に係る高周波電力増幅器の検出方法を説明する測定システムの斜視図である。同図には、製造工程において樹脂封止された高周波電力増幅器２の完成品が冷却器２０２の上に配置されている状態が示されている。実施の形態２で説明したように、検査用リード端子５３は、樹脂１４内部に封止された信号線５２を介して、ダイオード電極１０７が共通化された検査パッド１４２に接続されている。この検査用リード端子５３と、接地端子となるダイオード電極１０８が接続された接地用リード端子（接続関係を図示せず）とは、高周波電力増幅素子５１の温度を反映した電気信号を外部へ伝達する検査用プローブ３０８を構成している。なお、信号線５２及び検査用リード端子５３は、整合回路１３を形成する基板と同一の基板上に導体パターンで構成してもよい。
【０１００】
本実施の形態では、高周波電力増幅素子５１に増幅動作をさせることで発生する熱による温度情報を取得するため、入力側リード端子１５及び出力側リード端子１６には、一対の電源３０６及び３０７が接続されている。
【０１０１】
高周波電力増幅器２の検査方法は、少なくともゲート電極１０１、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３のいずれか１つに所定の電圧を印加して高周波電力増幅素子を発熱させる発熱工程と、発熱工程の間または発熱工程の後、ダイオード電極１０７とダイオード電極１０８との間に所定の電圧を印加することによりショットキー接合を介して流れる電流を測定する測定工程とを含む。
【０１０２】
上記構成によれば、実施の形態１及び２のように放熱板１８の裏面から加熱するのではなく、高周波電力増幅器２にパッケージ外から所定の電圧をかけて高周波電力増幅素子を自己発熱させるとともに、パッケージ下面からの冷却器２０２により冷却することにより、高周波電力増幅器の良否判定を実施することが可能となる。
【０１０３】
本実施の形態に係る高周波電力増幅器の検査方法では、実装不良がある場合には、高周波電力増幅素子５１から発生した熱を冷却器２０２から逃がしにくくなるため、不良箇所の周囲温度が正常箇所の周囲温度と比べて上昇する。よって、Ｎ個のダイオード接合の中で、一カ所温度が高い箇所がある場合の総電流値Ｉｒｅｆは上記式３で表される。この場合にはＲ＞１となる。
【０１０４】
図１２Ａは、高周波電力増幅素子の温度上昇と規格化総電流値との関係を表すグラフである。同図において、横軸は加熱温度を示し、縦軸は温度センサ部で検出される総電流値を参照電流値で規格化した規格化総電流値を示す。つまり、図１２Ａに表されたグラフの縦軸は、自己発熱により高周波電力増幅素子５１の全てのショットキー接合で発生した総電流値を、実装が正常である場合の高周波電力増幅素子の総電流値で除算したものである。図１２Ａでは、実装が正常である場合の総電流値を参照総電流値Ｉｒｅｆとし、高周波電力増幅素子５１の面内において実装不良がある場合の総電流値をＥとして示している。
【０１０５】
これにより、例えば、ある温度での、温度変化に対する総電流値Ｉｃの傾きを、参照総電流値Ｉｒｅｆの傾きと比較して、判定基準値以下であれば不良とすることで、不良の選別が可能となる。
【０１０６】
また、図１２Ａより、（Ｉｃ／Ｉｒｅｆ）はΔＴが小さい時は傾きが大きく、ΔＴが大きくなると傾きが小さくなる。よって、ΔＴが小さい時の（Ｉｃ／Ｉｒｅｆ）の傾きと、ΔＴが大きい時の（Ｉｃ／Ｉｒｅｆ）の傾きとの比により良否判断することが可能となる。
【０１０７】
上記構成により、高周波電力増幅器の外部からワイヤ１２を通して高周波電力増幅素子５１に電圧をかけることで、樹脂封止時にワイヤ１２の一部が接触不良となり高周波電力増幅素子５１の発熱に温度分布が生じる不良が生じた場合、及び、ダイボンド不良が生じた場合でも、高周波電力増幅器２の不良を識別することが可能となる。
【０１０８】
以上説明したように、本実施の形態の高周波電力増幅素子５１、高周波電力増幅器２及び高周波電力増幅器２の検出方法によれば、高周波電力増幅素子５１と放熱板１８との接着部において、ダイボンド材の一部にボイドが生じた場合、また、ワイヤの一部が接触不良で温度分布が生じた場合などの不良を、自己発熱により、測定箇所を少なくして、高周波電力増幅素子５１を構成する半導体層及び各電極を流用した簡単なダイオード接合の電気的測定により、検出することが可能となる。
【０１０９】
なお、実施の形態２のように外部から加熱した場合と、本実施の形態のように高周波電力増幅素子５１を自己発熱させた場合との２態様を用いて、高周波電力増幅器２の良否判定を行っても良い。
【０１１０】
図１２Ｂは、外部加熱と自己発熱との２態様における高周波電力増幅素子の温度上昇と規格化総電流値との関係を表すグラフである。同図には、面内において実装不良がある高周波電力増幅素子５１を外部加熱した場合に得られる特性Ｄと、面内において実装不良がある高周波電力増幅素子５１を自己発熱させた場合に得られる特性Ｅとが示されている。つまり、特性Ｄ及びＥは、それぞれ、式３においてＲ＜１及びＲ＞１を示しており、両態様の検査方法を採用することにより、特性ＤとＥとの差分が一定以上の値となる場合に実装不良と判断してもよい。
【０１１１】
上述したいずれかの１態様を実施して、測定された総電流値と参照総電流値との差のみで良否判定する場合、ショットキー接合自体のばらつきにより判定が困難となることが想定される。これに対し、外部加熱による測定と、自己発熱による測定とを兼用する場合には、総電流値の相対的な傾向の違いを利用できるため、参照総電流値のばらつきに影響されにくいという効果がある。この方法により、良否判定の精度を高めることが可能となる。
【０１１２】
また、本実施の形態の検出方法においても、高周波電力増幅素子５１を樹脂モールドした後においても、簡単な電気的測定により高周波電力増幅器２の良否判定を実行することが可能となる。
【０１１３】
（実施の形態４）
本実施の形態に係る高周波電力増幅素子は、温度センサ部が各ショットキー接合の温度を検出するダイオード電極と、各ダイオード電極が１つにまとめられた検出電極とが併存した構成となっている。以下、実施の形態１及び２と異なる構成を中心に説明する。
【０１１４】
＜高周波電力増幅素子６１の構成＞
図１３は、本発明の実施の形態４に係る高周波電力増幅素子の上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子６１は、トランジスタ部２０と、素子分離部３０と、温度センサ部４２とで構成されている。
【０１１５】
温度センサ部４２は、当該温度センサ部４２に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２０において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。
【０１１６】
温度センサ部４２には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、複数のダイオード電極１０７及び１０８が配置されている。温度センサ部４２は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１０７及び１０８とで構成されている。さらに、温度センサ部４２には、上記複数配置されたダイオード電極１０７及び１０８に隣接して、共通電極１４１で電気的に接続された複数のダイオード電極である共通電極パッド１４３が並列配置されている。共通電極１４１は、検査パッド１４２に電気的に接続されている。
【０１１７】
上記構成により、実施の形態１のように個々のダイオード接合における電流−電圧特性を測定する場合には、共通電極１４１により接続されていない個々のダイオード電極にプローブ端子を接触させればよい。一方、実施の形態２のように高周波電力増幅素子６１の総電流値を測定する場合には、検査パッド１４２にプローブ端子を接触させればよい。よって、実装不良を有する高周波電力増幅素子６１を選別すること、及び、高周波電力増幅素子６１の実装不良部位を特定すること、の双方が可能となり検査の利便性が向上する。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、複数のダイオード電極により個々のダイオード特性を測定する構造と、共通電極により高周波電力増幅素子６１としての特性を測定する構造とが併存する構成としたが、上記２つの構造を併存させるのではなく、共通電極１４１とダイオード電極１０７との接続を、ワイヤまたはスイッチ素子などにより切り換える構成をとってもよい。
【０１１９】
（実施の形態５）
本実施の形態では、温度センサ部のダイオード電極１０８として、トランジスタ部のドレイン電極１０３の一部を用いる。以下、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
【０１２０】
＜高周波電力増幅素子７１の構成＞
図１４は、本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅素子の上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子７１は、トランジスタ部２０と、素子分離部３０と、温度センサ部４３とで構成されている。
【０１２１】
温度センサ部４３は、当該温度センサ部４３に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２０において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。
【０１２２】
図１５は、本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅素子の温度センサ部の構造断面図である。図１５は、図１４に記載された温度センサ部４３のＵ−Ｕ’における断面図である。
【０１２３】
温度センサ部４３には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、複数のダイオード電極１７１及びドレイン電極１０３が配置されている。温度センサ部４３は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１７１と、ドレイン電極１０３とで構成されている。
【０１２４】
ダイオード電極１７１は、温度センサを構成する第１電極であり、エピタキシャル層１０４と接するように形成され、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。ダイオード電極１７１とエピタキシャル層１０４との間に形成されるショットキー接合の面積は、電流検出を容易にするため、少なくともゲート電極１０１の面積よりも大きいことが好ましい。
【０１２５】
ドレイン電極１０３は、トランジスタ部２０及び素子分離部３０を構成する電極であり、かつ、温度センサを構成する第２電極である。ドレイン電極１０３は、実施の形態１で説明したように、エピタキシャル層１０４及び１０５と接するように形成され、エピタキシャル層１０４及び１０５との界面においてオーミック接合を形成する金属で構成される。
【０１２６】
つまり、温度センサ部４３は、トランジスタ部２０の外側に設けられたダイオード電極１７１と、トランジスタ部２０を構成するドレイン電極１０３の一部とにより構成される。
【０１２７】
上記構成により、ダイオード電極１７１とドレイン電極１０３との間では、上記ショットキー接合、エピタキシャル層１０４及び１０５の層間、及び、上記オーミック接合を介してダイオード特性を示す電流が流れる。
【０１２８】
上記構成により、ダイオード電極の一方を別途設ける必要が無いので、温度センサ部４３のショットキー接合の面積を大きく取ることができる。なお、ここでは、温度センサ部４３のダイオード電極１０８については、実施の形態１と同様な構成をとったが、ダイオード電極１０８を実施の形態２のように、単一の検査パッド１４２に接続したり、実施の形態４のように各ダイオード電極１０８と、検査パッド１４２とが併存する構成であってもよい。
【０１２９】
また、上記実施の形態では、ダイオード電極１０８としてドレイン電極１０３を用いる構成をとったが、ダイオード電極１０８としてソース電極１０２を用いる構成も可能である。以下、ダイオード電極１０８としてソース電極１０２を用いる構成を説明する。
【０１３０】
図１６は、本発明の実施の形態５に係る高周波電力増幅素子の変形例を示す温度センサ部の上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子７２は、トランジスタ部２０と、素子分離部３０と、温度センサ部４４とで構成されている。
【０１３１】
温度センサ部４４は、当該温度センサ部４４に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２０において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。
【０１３２】
温度センサ部４４には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、複数のダイオード電極１７２及びソース電極１０２が配置されている。温度センサ部４４は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１７２と、ソース電極１０２とで構成されている。
【０１３３】
ダイオード電極１７２は、温度センサを構成する第１電極であり、エピタキシャル層１０４と接するように形成され、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。ダイオード電極１７２とエピタキシャル層１０４との間に形成されるショットキー接合の面積は、電流検出を容易にするため、少なくともゲート電極１０１の面積よりも大きいことが好ましい。
【０１３４】
ソース電極１０２は、トランジスタ部２０を構成する電極であり、かつ、温度センサを構成する第２電極である。ソース電極１０２は、実施の形態１で説明したように、エピタキシャル層１０４及び１０５と接するように形成され、エピタキシャル層１０４及び１０５との界面においてオーミック接合を形成する金属で構成される。
【０１３５】
つまり、温度センサ部４４は、トランジスタ部２０の外側に設けられたダイオード電極１７２と、トランジスタ部２０を構成するソース電極１０２の一部とにより構成される。
【０１３６】
上記構成により、ダイオード電極１７２とソース電極１０２との間では、上記ショットキー接合、エピタキシャル層１０４及び１０５の層間、及び、上記オーミック接合を介してダイオード特性を示す電流が流れる。
【０１３７】
上記構成においても、ダイオード電極の一方を別途設ける必要が無いので、温度センサ部４４のショットキー接合の面積を大きく取ることができる。
【０１３８】
（実施の形態６）
本実施の形態では、温度センサ部のダイオード電極として、ソース電極で囲まれた領域に作成されたダミーのゲート電極を用いる構成を説明する。以下、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
【０１３９】
＜高周波電力増幅素子８１の構成＞
図１７は、本発明の実施の形態６に係る高周波電力増幅素子の上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子８１は、トランジスタ部２１と、温度センサ部４５とで構成されている。
【０１４０】
トランジスタ部２１は、直線状の単位電極が幅方向に複数並んで構成されたフィンガー状のゲート電極１０１、ドレイン電極１０３及びソース電極１０２で構成され、１組のゲート電極、ドレイン電極及びソース電極からなる単位トランジスタセルが並列接続された構成である。ソース電極１０２はビアによって接地されている。
【０１４１】
温度センサ部４５は、ソース電極１０２に周囲を囲まれており、当該温度センサ部４５に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２１において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。
【０１４２】
温度センサ部４５には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、ダイオード電極１８１及びその周囲にソース電極１０２が配置されている。温度センサ部４５は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１８１及びソース電極１０２とで構成されている。
【０１４３】
ダイオード電極１８１は、ソース電極１０２に挟まれ、トランジスタ部のゲート電極１０１と同一工程で形成されたものであり、温度センサを構成する第１電極であり、エピタキシャル層１０４と接するように形成され、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。ダイオード電極１８１とエピタキシャル層１０４との間に形成されるショットキー接合の面積は、電流検出を容易にするため、少なくともゲート電極１０１の面積よりも大きいことが好ましい。また、ダイオード電極１８１とプローブ端子とを接触させるため、検査パッド１８５がダイオード電極１８１の表面に設けられている。
【０１４４】
ソース電極１０２は、トランジスタ部２１を構成する電極であり、かつ、温度センサを構成する第２電極である。ソース電極１０２は、実施の形態１で説明したように、エピタキシャル層１０４及び１０５と接するように形成され、エピタキシャル層１０４及び１０５との界面においてオーミック接合を形成する金属で構成される。
【０１４５】
つまり、温度センサ部４５は、トランジスタ部のゲート電極１０１と同一工程で形成されたダイオード電極１８１と、トランジスタ部２１を構成するソース電極１０２の一部とにより構成される。第１電極であるダイオード電極１８１は、ゲート電極１０１、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３の形成領域に配置され、第２電極は、ダイオード電極１８１に隣接するソース電極１０２の一部である。なお、本実施の形態においては、トランジスタ部２２におけるエピタキシャル層１０４及び１０５（第１の半導体層）と、温度センサ部４５におけるエピタキシャル層１０４及び１０５（第２の半導体層）とは連続していてもよい。
【０１４６】
上記構成により、ダイオード電極１８１とソース電極１０２との間では、上記ショットキー接合、エピタキシャル層１０４及び１０５の層間、及び、上記オーミック接合を介してダイオード特性を示す電流が流れる。
【０１４７】
また、上記構成により、ダイオード電極１８１は、トランジスタ部２１のゲート電極１０１と同時に形成され、また、ダイオード電極の他方は、トランジスタ部２１のソース電極１０２と同時に形成されるので、温度センサ部４５を形成するために半導体プロセスを増加させることなく、製造工程を簡略化できる。
【０１４８】
さらに、ダイオード電極１８１を、高周波電力増幅素子８１のトランジスタ部が構成される中央部に形成できるため、高周波電力増幅素子８１の横方向の寸法を小さくできる。また、ダイオード電極の他方を別途設ける必要が無く、温度センサ部のショットキー接合の面積を大きく確保することが可能となる。
【０１４９】
なお、本実施の形態においても、実施の形態２と同様に、温度センサ部４５の有するダイオード電極１８１を共通電極で接続する態様であってもよい。以下、この態様について説明する。
【０１５０】
図１８は、本発明の実施の形態６に係る高周波電力増幅素子の第１の変形例を示す上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子８２は、トランジスタ部２２と、温度センサ部４５と、検査パッド１８２と、共通電極１８３とで構成されている。
【０１５１】
トランジスタ部２２は、直線状の単位電極が幅方向に複数並んで構成されたフィンガー状のゲート電極１０１、ドレイン電極１０３及びソース電極１０２で構成され、１組のゲート電極、ドレイン電極及びソース電極からなる単位トランジスタセルが並列接続された構成である。ソース電極１０２はビアによって接地されている。
【０１５２】
高周波電力増幅素子８２には、複数のダイオード電極１８１を接続する共通電極１８３と、共通電極に接続された検査パッド１８２が配置されている。
【０１５３】
また、上記実施の形態では、ダイオード電極１８１とソース電極１０２の一部との間においてダイオード特性を測定する構成をとったが、ダイオード電極１８１とドレイン電極１０３の一部との間においてダイオード特性を測定する構成であってもよい。以下、この構成について説明する。
【０１５４】
図１９は、本発明の実施の形態６に係る高周波電力増幅素子の第２の変形例を示す上面図である。同図に記載された高周波電力増幅素子８３は、トランジスタ部２３と、温度センサ部４６と、検査パッド１８２と、共通電極１８３とで構成されている。
【０１５５】
トランジスタ部２３は、直線状の単位電極が幅方向に複数並んで構成されたフィンガー状のゲート電極１０１、ドレイン電極１０３及びソース電極１０２で構成され、１組のゲート電極、ドレイン電極及びソース電極からなる単位トランジスタセルが並列接続された構成である。ソース電極１０２はビアによって接地されている。
【０１５６】
温度センサ部４６は、当該温度センサ部４６に形成されたショットキー接合を流れる電流に基づいて、当該接合付近の温度を検出する機能を有する。ショットキー接合は、トランジスタ部２３において並列配置された複数の単位トランジスタセルに対応して複数配置されている。
【０１５７】
温度センサ部４６には、上記ショットキー接合を流れる電流を検出するため、複数のダイオード電極１８４が配置されている。温度センサ部４６は、Ｓｉ基板１０６と、エピタキシャル層１０４及び１０５と、保護層１０９と、ダイオード電極１８４とドレイン電極１０３とで構成されている。
【０１５８】
ダイオード電極１８４は、ドレイン電極１０３に挟まれ、トランジスタ部のゲート電極１０１と同一工程で形成されたものであり、温度センサを構成するダイオードの電極の一方であり、エピタキシャル層１０４と接するように形成され、エピタキシャル層１０４との界面においてショットキー接合を形成する金属で構成される。ダイオード電極１８４とエピタキシャル層１０４との間に形成されるショットキー接合の面積は、電流検出を容易にするため、少なくともゲート電極１０１の面積よりも大きいことが好ましい。また、ダイオード電極１８４とプローブ端子とを接触させるため、検査パッド１８６がダイオード電極１８１の表面に設けられている。
【０１５９】
ドレイン電極１０３は、トランジスタ部２３を構成する電極であり、かつ、温度センサを構成するダイオードの電極の他方である。ドレイン電極１０３は、実施の形態１で説明したように、エピタキシャル層１０４及び１０５と接するように形成され、エピタキシャル層１０４及び１０５との界面においてオーミック接合を形成する金属で構成される。
【０１６０】
つまり、温度センサ部４６は、トランジスタ部のゲート電極１０１と同一工程で形成されたダイオード電極１８４と、トランジスタ部２３を構成するドレイン電極１０３の一部とにより構成される。第１電極であるダイオード電極１８４は、ゲート電極１０１、ソース電極１０２及びドレイン電極１０３の形成領域に配置され、第２電極は、ダイオード電極１８４に隣接するドレイン電極１０３の一部である。
【０１６１】
温度センサ部４６には、複数のダイオード電極１８４を接続する共通電極１８３と、共通電極に接続された検査パッド１８２が配置されている。なお、本実施の形態においては、トランジスタ部２３におけるエピタキシャル層１０４及び１０５（第１の半導体層）と、温度センサ部４６におけるエピタキシャル層１０４及び１０５（第２の半導体層）とは連続していてもよい。
【０１６２】
上記構成により、ダイオード電極１８４とドレイン電極１０３との間では、上記ショットキー接合、エピタキシャル層１０４及び１０５の層間、及び、上記オーミック接合を介してダイオード特性を示す電流が流れる。
【０１６３】
なお、上記高周波電力増幅素子８３では、共通電極１８３及び検査パッド１８２が用いられているが、実施の形態１のように、共通電極及び検査パッドを用いずに、個々のダイオード電極１８４により、個々のダイオード特性を測定する構成であってもよい。
【０１６４】
以上、本発明の高周波電力増幅素子、高周波電力増幅器及び高周波電力増幅器の検査方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１６５】
例えば、実施の形態５及び６に係る高周波電力増幅素子７１、７２、８１、８２及び８３において、実施の形態４のように、複数のダイオード電極により個々のダイオード特性を測定する構造と、共通電極により高周波電力増幅素子としての特性を測定する構造とが併存する構成も、本発明の範囲である。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明の高周波電力増幅素子、高周波電力増幅器及び高周波電力増幅器の検査方法は、高周波信号を高出力で扱う移動体通信用の基地局、あるいは電子レンジなどのマイクロ波家電等に適用できる。
【符号の説明】
【０１６７】
１、２、５００    高周波電力増幅器
１１、５１、６１、７１、７２、８１、８２、８３、５０１    高周波電力増幅素子
１２    ワイヤ
１３    整合回路
１４、５０４    樹脂
１５    入力側リード端子
１６    出力側リード端子
１７、５０２    ダイボンド材
１８、５０３    放熱板
２０、２１、２２、２３    トランジスタ部
３０    素子分離部
４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６    温度センサ部
５２    信号線
５３    検査用リード端子
１０１    ゲート電極
１０２    ソース電極
１０３    ドレイン電極
１０４、１０５    エピタキシャル層
１０６    Ｓｉ基板
１０７、１０８、１７１、１７２、１８１、１８４    ダイオード電極
１０９    保護層
１４１、１８３    共通電極
１４２、１８２、１８５、１８６    検査パッド
１４３    共通電極パッド
２０１    加熱器
２０２    冷却器
３０２、３０３、３０４、３０５    プローブ端子
３０６、３０７    電源
３０８    検査用プローブ
【図１Ａ】
2013140831.tif 000003
【図１Ｂ】
2013140831.tif 000004
【図２】
2013140831.tif 000005
【図３Ａ】
2013140831.tif 000006
【図３Ｂ】
2013140831.tif 000007
【図３Ｃ】
2013140831.tif 000008
【図４】
2013140831.tif 000009
【図５】
2013140831.tif 000010
【図６】
2013140831.tif 000011
【図７】
2013140831.tif 000012
【図８】
2013140831.tif 000013
【図９】
2013140831.tif 000014
【図１０Ａ】
2013140831.tif 000015
【図１０Ｂ】
2013140831.tif 000016
【図１１】
2013140831.tif 000017
【図１２Ａ】
2013140831.tif 000018
【図１２Ｂ】
2013140831.tif 000019
【図１３】
2013140831.tif 000020
【図１４】
2013140831.tif 000021
【図１５】
2013140831.tif 000022
【図１６】
2013140831.tif 000023
【図１７】
2013140831.tif 000024
【図１８】
2013140831.tif 000025
【図１９】
2013140831.tif 000026
【図２０】
2013140831.tif 000027