(57)【要約】【課題】ガンダイオード素子のバンプの形状を一様にすることで、基板とのＦＣＢ（フリップチップボンディング）における接合の信頼性を向上させる。【解決手段】複数の半導体層と活性層を積層し、前記半導体層の表面に絶縁体により区分けすることにより形成したアノード電極及びカソード電極と前記カソード電極上に形成したカソードバンプ及び前記アノード電極上に形成したアノードバンプと、からなるガンダイオード素子において、前記カソードバンプ及び前記アノードバンプはそれぞれ複数個形成すると共に、前記カソードバンプ及び前記アノードバンプの形状、寸法をすべて同一としたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体層と活性層を積層し、前記半導体層の表面に絶縁体で区分けすることにより形成したカソード電極及びアノード電極と
前記カソード電極上に形成したカソードバンプ及び前記アノード電極上に形成したアノードバンプと、からなるガンダイオード素子において、
前記カソードバンプ及び前記アノードバンプはそれぞれ複数個形成すると共に、前記カソードバンプ及び前記アノードバンプの個々の形状及び寸法をすべて同一としたことを特徴とするガンダイオード素子。
【請求項２】
前記カソードバンプ及びアノードバンプの配置が前記半導体層の外形の中心位置に対し、点対称に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のガンダイオード素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガンダイオード素子を絶縁基板上に搭載したガンダイオード発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装型のガンダイオード素子を用いたマイクロ波帯やミリ波帯のような高周波帯域の発振器に関わり、特に放熱特性及び電気的特性を向上させたガンダイオード発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガンダイオード素子はマイクロ波、ミリ波といった高周波を得るための発振素子として用いられ、通常ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムリン（ＩｎＰ）等の化合物半導体にて構成されている。ガンダイオード素子は負性抵抗を有し、高周波の発振を簡素な構成で実現出来る。ガンダイオード素子を用いた従来のガンダイオード発振器はＡｌＮ（窒化アルミニウム）等からなる絶縁性の基板（発振回路）の表面に、例えばマイクロストリップ線路からなる信号線路を形成し、ガンダイオード素子を搭載する。ガンダイオード素子を用いた従来のガンダイオード発振器の構成について以下に説明する。
【０００３】
図３（ａ）は従来のガンダイオード発振器の断面図である。図３（ｂ）はガンダイオード素子の平面図である。図３（ａ）に示すようにガンダイオード素子２は半導体基板３の上に複数の半導体層が積層された構造となっている。（図３（ａ）は誘電体基板１５に接合後の図であるため、ここでの説明とは上下が逆となる。）複数の半導体層は、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板３側から、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第１の半導体層４、低濃度ｎ型ＧａＡｓからなる活性層６、高濃度ｎ型ＧａＡｓからなる第２の半導体層５の順に積層されている。また、電子の走行空間の面積を小さくするために、絶縁体によって第１の半導体層４、第２の半導体層５及び活性層６が区分けされたメサ型構造となっている。この構造により電子の走行空間の面積を小さくしている。このように、ガンダイオード素子２は半導体基板３上に形成した積層構造を有し、直方体形状の表面実装型の素子として形成されている。
【０００４】
絶縁体によって区分けされた複数の半導体層の表面にはカソード電極９とアノード電極８とが形成されており、フリップチップ接合を行うためにそれぞれの電極の上にはさらに導電性材料からなる突起状電極であるカソードバンプ１１、アノードバンプ１０が形成されている。アノードバンプ１０は６個のアノード電極８の上面全てに各々形成されている。一方、カソードバンプ１１はアノードバンプ１０の一群を両側から挟むように、ガンダイオード素子２の両側に、カソード電極８上に、片側２個ずつ合計で４個形成されている。アノードバンプ１０及びカソードバンプ１１は金バンプ等にて形成されている。
【０００５】
図３（ａ）に示されるように、ガンダイオード素子２はマイクロストリップ線路で構成された発振回路を有する誘電体基板１５に搭載され、ガンダイオード発振器１として構成される。ここでは、窒化アルミニウム(AlN)、ダイアモンド等の絶縁性の誘電体基板１５の上面に、マイクロストリップ線路からなる信号電極１２、表面接地電極１３が形成されるとともに、誘電体基板１５の下面全面に裏面接地電極１４が形成されている。
【０００６】
表面接地電極１３と裏面接地電極１４は円柱状の貫通孔７に導電性物質を充填することにより形成された貫通電極１６にて接続している。
特許文献１には半絶縁性の平板基板の表面に表面実装型のガンダイオードを備えたガンダイオード発振器が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５３２６３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に記載のガンダイオード発振器においては、平板基板の表面にＦＣＢ（フリップチップボンディング）を用いて搭載する場合に、カソードバンプ及びアノードバンプの形状や寸法が異なることにより、バンプごとの平板基板に対する接合強度が異なることとなっていた。そのため、ＦＣＢにおける条件設定が大変難しくなるだけでなく、ガンダイオード素子の平板基板との接合不良が発生していた。その結果として、ガンダイオード発振器の製造歩留りの低下が問題となっていた。
【０００９】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたもので、ＦＣＢを用いて平板基板へガンダイオード素子を搭載した際の接合の信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るガンダイオード素子は、複数の半導体層と活性層を積層し、前記半導体層の表面に絶縁体で区分けすることにより形成したカソード電極及びアノード電極と
前記カソード電極上に形成したカソードバンプ及び前記アノード電極上に形成したアノードバンプと、からなるガンダイオード素子において、
前記カソードバンプ及び前記アノードバンプはそれぞれ複数個形成すると共に、前記カソードバンプ及び前記アノードバンプの個々の形状をすべて同一としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るガンダイオード素子は前記カソードバンプ及びアノードバンプの配置が前記半導体層の外形の中心位置に対し、点対称に配置されたことを特徴とする。また、本発明に係るガンダイオード発振器はガンダイオード素子を絶縁基板上に搭載した構成からなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ガンダイオード素子と基板間のＦＣＢによる接合を確実なものとする電極構造を提供することが出来る。
【００１３】
本発明では、ガンダイオード素子のカソード及びアノードを構成する各電極を同一の形状、寸法及び面積としたため、ＦＣＢにてカソードバンプ及びアノードバンプに印加される加重及び超音波が均一となり、カソードバンプ及びアノードバンプごとの接合条件が同一のものとなるため、ガンダイオード素子と基板の接合強度を均一なものとし、接合不良が発生することを防ぐものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の発明の実施の形態に係るガンダイオード素子の平面図である。
【図２】本発明の第２の発明の実施の形態に係るガンダイオード素子の平面図である。
【図３】従来のガンダイオード発振器を示す図で（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものでは無い。
【００１６】
図１は本発明の第１の発明のガンダイオード素子２を示す平面図である。ガンダイオード素子２は縦０．４ｍｍ×横０．６ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍの直方体形状であり、底面には複数のカソード電極９とアノード電極８が形成され、それぞれの電極上には複数のカソードバンプ１１もしくはアノードバンプ１０が配置されている。
【００１７】
ここで、アノードバンプ１０は正方形のパターンからなり、縦２×横３の配列で構成され、計６つ配置されている。また、カソードバンプ１１も複数の正方形のパターンからなり、アノードバンプと形状、寸法及び面積は同一であるが、縦４×横２の配列で構成され、計８つアノードバンプの配列の両側に配置される。アノードバンプ及びカソードバンプは全て同一形状、同一面積である。
【００１８】
アノードバンプ１０の配列数はダイオード出力が最大になる配列数が選択されるとともに、カソードバンプ１１の配列数はカソード電極９自体がガンダイオードの機能を有してしまうことによる発振を防ぐために、アノードバンプ１０の総面積より十分大きな面積が得られる配列数とすることが望ましい。配列数はガンダイオード素子２の出力に依って変更する。
【００１９】
図２は本発明の第２の発明のガンダイオード素子２の平面図である。
【００２０】
第２の発明においては、アノードバンプ１０及びカソードバンプ１１が円形のパターンからなることが第１の発明とは異なる。アノードバンプ１０は縦２×横３の配列で構成され、計６つ配置されている。一方、カソードバンプ１１はアノードバンプ１０と形状、寸法は同一であるが、縦４×横２の配列で構成され、アノードバンプ１０の配列の両側に計８つ配置されている。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２２】
１  ガンダイオード発振器、  ２  ガンダイオード素子、  ３  半導体基板、  ４  第１の半導体層、  ５  第２の半導体層、  ６  活性層、  ７  貫通孔、  ８  アノード電極、  ９  カソード電極、  １０  アノードバンプ、  １１  カソードバンプ、  １２  信号電極、  １３  表面接地電極、  １４  裏面接地電極、１５  誘電体基板、  １６  貫通電極。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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