ホーム > 特許ランキング > ＷＯＬＦＳＰＥＥＤ，ＩＮＣ．
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-24
(54)【発明の名称】内部防湿層を備えるＲＦパッケージ
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20231116BHJP
H03F 1/02 20060101ALI20231116BHJP
H03F 3/24 20060101ALI20231116BHJP
H03F 3/68 20060101ALI20231116BHJP
H01L 21/56 20060101ALI20231116BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
H01L25/04 A
H03F1/02 188
H03F3/24
H03F3/68 220
H01L21/56 R
H01L23/30 R
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023524327
(86)(22)【出願日】2021-10-23
(85)【翻訳文提出日】2023-06-13
(86)【国際出願番号】 US2021056366
(87)【国際公開番号】W WO2022087498
(87)【国際公開日】2022-04-28
(31)【優先権主張番号】17/078,456
(32)【優先日】2020-10-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592054856
【氏名又は名称】ウルフスピード インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＷＯＬＦＳＰＥＥＤ，ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】プン、アーサー
(72)【発明者】
【氏名】ノーリ、バシム
【テーマコード（参考）】
4M109
5F061
5J500
【Ｆターム（参考）】
4M109AA01
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5J500LV08
(57)【要約】
ＲＦトランジスタ装置をパッケージングする方法は、キャリア基板に１つ又は複数の電子装置を取り付け、１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上に封止材を適用し、１つ又は複数の電子装置の上においてキャリア基板上に保護構造を提供することを含む。パッケージングされたＲＦトランジスタ装置は、キャリア基板と、キャリア基板に取り付けられた１つ又は複数の電子装置と、キャリア基板上へ延びる、１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上の封止材料と、１つ又は複数の電子装置及び封止材料の上におけるキャリア基板上の保護構造とを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＲＦトランジスタ装置をパッケージングする方法であって、１つ又は複数の電子装置をキャリア基板に取り付けることであって、前記１つ又は複数の電子装置がＲＦトランジスタ・ダイを含む、取り付けることと、
前記１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上に封止材料を適用することと、
前記１つ又は複数の電子装置及び封止材の上において前記キャリア基板上に保護構造を提供することと
を含む、ＲＦトランジスタ装置をパッケージングする方法。
【請求項2】
前記封止材料が、硬化性液体封止材料を含み、前記封止材料を適用することが、前記１つ又は複数の電子装置のうちの前記少なくとも１つの上に前記硬化性液体封止材料を排出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記封止材料が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ベースの材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記保護構造が、前記１つ又は複数の電子装置及び前記封止材の周囲において前記キャリア基板上にシール（ｓｅａｌ）を形成する蓋を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記蓋と前記１つ又は複数の電子装置との間に開放キャビティが存在する、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記１つ又は複数の電子装置が、補助電子装置を含み、前記方法が、さらに、前記１つ又は複数の電子装置のうちの前記少なくとも１つの上に前記封止材料を提供する前に前記ＲＦトランジスタ・ダイに前記補助電子装置を接続することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記保護構造が、前記キャリア基板上のプラスチック・オーバーモールドを含み、前記プラスチック・オーバーモールドが、前記キャリア基板と接触し、前記封止材料及び前記１つ又は複数の電子装置を被覆する、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記プラスチック・オーバーモールドが、前記封止材料と接触する、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記封止材料及び前記プラスチック・オーバーモールドが、異なる熱膨張率を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記封止材料及び前記プラスチック・オーバーモールドが、異なる硬さを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項11】
前記封止材料が、硬化性封止材料を含み、前記方法がさらに、前記硬化性封止材料を硬化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記硬化性封止材料を硬化させることが、前記１つ又は複数の電子装置の上に前記保護構造を提供した後に前記硬化性封止材料を硬化させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記保護構造と前記キャリア基板との間に接着剤を提供し、前記硬化性封止材料及び前記接着剤を同時に硬化させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記接着剤が、エポキシ接着剤を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記１つ又は複数の電子装置の上に前記保護構造を提供する前に前記硬化性封止材料を完全に硬化させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記１つ又は複数の電子装置の上に前記保護構造を提供する前に前記硬化性封止材料を少なくとも部分的に硬化させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
前記硬化性封止材料を硬化させることが、前記硬化性封止材料を光、熱、放射線又は超音波エネルギに曝すことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項18】
前記硬化性封止材料が、硬化剤を含み、前記硬化性封止材料を適用することが、前記１つ又は複数の電子装置のうちの前記少なくとも１つの上に前記硬化性封止材及び前記硬化剤を適用することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項19】
前記キャリア基板に前記１つ又は複数の電子装置を取り付けることが、焼結銀又は共晶ダイ・アタッチによって前記キャリア基板に前記１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つを取り付けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項20】
前記封止材料が、液体シリコーン、ポリイミド、ベンゾシクロブテン及び／又は液体エポキシ樹脂を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項21】
前記キャリア基板に前記１つ又は複数の電子装置を取り付けることが、前記１つ又は複数の電子装置及び／又は前記キャリア基板上にはんだバンプを形成し、前記はんだバンプを介して前記キャリア基板に前記１つ又は複数の電子装置を取り付けることを含み、前記封止材料が、前記１つ又は複数の電子装置と前記キャリア基板との間に延びている、請求項１に記載の方法。
【請求項22】
前記１つ又は複数の電子装置の周囲において前記キャリア基板上に封止材ダムを形成することをさらに含み、前記封止材ダムが、前記キャリア基板のダイ・アタッチ領域を画定し、前記封止材料が前記ダイ・アタッチ領域内に提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項23】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、高電子移動度トランジスタ、電界効果トランジスタ又はモノリシックマイクロ波集積回路を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項24】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、ＧａＮベース装置又はＳｉＣベース装置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項25】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、１ＧＨｚよりも高い動作周波数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項26】
パッケージングされたＲＦトランジスタ装置であって、キャリア基板と、
前記キャリア基板に取り付けられたＲＦトランジスタ・ダイを含む１つ又は複数の電子装置と、
前記キャリア基板上へ延びる、前記１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上の封止材料と、
前記１つ又は複数の電子装置及び前記封止材料の上における前記キャリア基板上の保護構造と
を含む、パッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項27】
前記封止材料が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ベースの材料を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項28】
前記保護構造が、前記１つ又は複数の電子装置及び前記封止材料の周囲において前記キャリア基板上にシールを形成する蓋を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項29】
前記蓋と前記１つ又は複数の電子装置との間に開放キャビティが存在する、請求項２８に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項30】
さらに前記１つ又は複数の電子装置が、補助電子装置を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項31】
前記封止材料が、前記ＲＦトランジスタ装置及び前記補助電子装置を被覆している、請求項３０に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項32】
前記保護構造が、前記キャリア基板上のプラスチック・オーバーモールドを含み、前記プラスチック・オーバーモールドが、前記キャリア基板と接触し、前記封止材料及び前記１つ又は複数の電子装置を被覆している、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項33】
前記プラスチック・オーバーモールドが、前記封止材料と接触している、請求項３２に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項34】
前記封止材料及び前記プラスチック・オーバーモールドが、異なる熱膨張率を有する、請求項３２に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項35】
前記封止材料及び前記プラスチック・オーバーモールドが、異なる硬さを有する、請求項３２に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項36】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、焼結銀又は共晶ダイ・アタッチによって前記キャリア基板に取り付けられている、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項37】
前記封止材料が、シリコーン、ポリイミド、ベンゾシクロブテン及び／又はエポキシ樹脂を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項38】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、はんだバンプを介して前記キャリア基板に取り付けられており、前記封止材料が、前記１つ又は複数の電子装置のうちの前記少なくとも１つと前記キャリア基板との間に延びている、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項39】
前記封止材料が、前記封止材料の誘電定数を変化させる添加剤を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項40】
前記１つ又は複数の電子装置のうちの前記少なくとも１つの周囲において前記キャリア基板上に封止材ダムをさらに含み、前記封止材ダムが、前記キャリア基板のダイ・アタッチ領域を画定しており、前記封止材料が、前記ダイ・アタッチ領域内に提供されている、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項41】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、高電子移動度トランジスタ、電界効果トランジスタ又はモノリシックマイクロ波集積回路を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項42】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、ＧａＮベース装置又はＳｉＣベース装置を含む、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【請求項43】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、１ＧＨｚよりも高い動作周波数を有する、請求項２６に記載のパッケージングされたＲＦトランジスタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電子装置用のパッケージ、特に、ＲＦパワー電子装置用のパッケージに関する。
【背景技術】
【0002】
Ｒ－帯域（０．５～１ＧＨｚ）、Ｓ－帯域（３ＧＨｚ）、Ｘ－帯域（１０ＧＨｚ）、Ｋｕ－帯域（１２～１８ＧＨｚ）、Ｋ－帯域（１８～２７ＧＨｚ）、Ｋａ－帯域（２７～４０ＧＨｚ）及びＶ－帯域（４０～７５ＧＨｚ）などの高周波数において動作しながら大電力処理能力を要求する電気回路が、より広まっている。特に、例えば、５００ＭＨｚ以上（マイクロ波周波数を含む）の周波数においてＲＦ信号を増幅するために使用されるＲＦトランジスタ増幅器の高い需要が現在では存在する。これらのＲＦトランジスタ増幅器はしばしば、高い信頼性、良好な直線性を示し、且つ高出力レベルを処理することを必要とする。
【0003】
ＲＦトランジスタ増幅器は、炭化ケイ素（「ＳｉＣ」）及びＩＩＩ族窒化物材料などの、シリコン又は広バンドギャップ半導体材料において実装されてよい。本明細書において、「広バンドギャップ」という用語は、１．４０ｅＶよりも大きいバンドギャップを有する半導体材料を指す。本明細書で使用される場合「ＩＩＩ族窒化物」という用語は、窒素と、周期表のＩＩＩ族における元素、通常はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）との間で形成されるそれらの半導体化合物を指す。この用語は、ＡｌＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮなどの、三元及び四元化合物も指す。これらの化合物は、１モルの窒素が合計で１モルのＩＩＩ族元素と組み合わされている実験式を有する。
【0004】
シリコンベースのＲＦトランジスタ増幅器は、典型的には、横方向拡散金属酸化膜半導体（「ＬＤＭＯＳ」）トランジスタを使用して実装される。シリコンＬＤＭＯＳ ＲＦトランジスタ増幅器は、高レベルの直線性を示すことができ、比較的安価に製造され得る。ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器は、典型的には、高電子移動度トランジスタ（「ＨＥＭＴ」）として実装され、主にＬＤＭＯＳ ＲＦトランジスタ増幅器が固有の性能限界を有し得る高電力及び／又は高周波数動作を要求する用途において使用される。
【0005】
ＲＦトランジスタ増幅器は、１つ又は複数の増幅ステージを含んでよく、各ステージは、典型的には、トランジスタ増幅器として実装されている。出力電力及び電流処理能力を増大するために、ＲＦトランジスタ増幅器は、典型的には、多数の個々の「ユニット・セル」トランジスタが電気的に並列に配置されている「ユニット・セル」構成で実装されている。ＲＦトランジスタ増幅器は、単一の集積回路チップ又は「ダイ」として実装されてよいか、又は複数のダイを含んでもよい。多数のＲＦトランジスタ増幅器ダイが使用される場合、それらは、直列及び／又は並列に接続されてよい。
【0006】
ＲＦトランジスタ増幅器はしばしば、（１）ＲＦトランジスタ増幅器ダイとそれらに接続された伝送線路との間の（増幅器の基本作動周波数におけるＲＦ信号のための）インピーダンス整合を改善するように設計されたインピーダンス整合回路、及び（２）第二次及び第三次高調波などの、デバイス動作中に生成され得る高調波を少なくとも部分的に終了させるように設計された高調波終端回路などの、整合回路を含む。ＲＦトランジスタ増幅器ダイ並びにインピーダンス整合及び高調波終端回路は、パッケージ内に封入されてよい。導線は、ＲＦトランジスタ増幅器を入力及び出力ＲＦ伝送線路及びバイアス電圧源などの外部回路素子に電気的に接続するために、パッケージから延びていてよい。
【0007】
上述のように、ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器はしばしば、高出力及び／又は高周波数用途において使用される。典型的には、動作中、ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器ダイ内で高レベルの熱が発生される。ＲＦトランジスタ増幅器ダイが高温になりすぎると、その性能（出力電力、効率、直線性、ゲインなど）が低下し及び／又はＲＦトランジスタ増幅器ダイが損傷される場合がある。したがって、ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器は、典型的には、熱除去のために最適化され得るパッケージに取り付けられている。
【発明の概要】
【0008】
幾つかの実施例によるＲＦトランジスタ装置をパッケージングする方法は、ＲＦトランジスタ・ダイを含む１つ又は複数の電子装置をキャリア基板に取り付けることと、１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上に封止材料を適用することと、１つ又は複数の電子装置上でキャリア基板に保護構造を提供することと、を含む。
【0009】
封止材料は、硬化性液体封止材料を含んでよく、方法は、硬化性液体封止材料をＲＦトランジスタ・ダイ上に排出することを含んでよい。封止材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ベース材料を含んでよい。幾つかの実施例において、封止材料は、液体シリコーン、ポリアミド、ベンゾシクロブテン及び／又は液体エポキシ樹脂を含んでよい。
【0010】
保護構造は、１つ又は複数の電子装置及び封止材料の周囲でキャリア基板上にシールを形成する蓋を含んでよい。幾つかの実施例において、蓋と１つ又は複数の電子装置との間には開放キャビティが存在する。
【0011】
方法は、ＲＦトランジスタ・ダイ上に封止材料を提供する前にキャリア基板上に補助電子装置を提供し、補助電子装置をＲＦトランジスタ・ダイに接続することをさらに含んでよい。
【0012】
保護構造は、キャリア基板上のプラスチック・オーバーモールドを含んでよく、プラスチック・オーバーモールドは、キャリア基板と接触してよく、封止材及び１つ又は複数の電子装置を被覆している。プラスチック・オーバーモールドは、封止材料と接触してよい。封止材料及びプラスチック・オーバーモールドは、異なる熱膨張率を有してよい。幾つかの実施例において、封止材料及びプラスチック・オーバーモールドは、異なる硬さを有してよい。
【0013】
硬化性封止材を硬化させることは、ＲＦトランジスタ・ダイ上に保護構造を提供した後に硬化性封止材を完全に硬化させることを含んでよい。
【0014】
方法は、保護構造とキャリア基板との間に接着剤を提供し、同時に硬化性封止材及び接着剤を硬化させることをさらに含んでよい。
【0015】
硬化性封止材を硬化させることは、１つ又は複数の電子装置上に保護構造を提供する前に硬化性封止材を完全に硬化させることを含んでよい。
【0016】
キャリア基板に１つ又は複数の電子装置を取り付けることは、焼結銀又は共晶ダイ・アタッチによって１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つをキャリア基板に取り付けることを含んでよい。
【0017】
キャリア基板に１つ又は複数の電子装置を取り付けることは、キャリア基板及び／又は１つ又は複数の電子装置上にはんだバンプを形成し且つはんだバンプを介して１つ又は複数の電子装置をキャリア基板に取り付けることを含んでよく、硬化性封止材は、１つ又は複数の電子装置とキャリア基板との間に延びている。
【0018】
硬化性封止材を硬化させることは、硬化性封止材を光、熱、放射線又は超音波エネルギに曝すことを含んでよい。
【0019】
硬化性封止材は、硬化性封止材において硬化剤を含んでよい。硬化性封止材を適用することは、ＲＦトランジスタ・ダイ上に硬化性封止材及び硬化剤を排出することを含んでよい。
【0020】
方法は、１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの周囲でキャリア基板上に封止材ダムを形成することをさらに含んでよく、封止材ダムは、キャリア基板のダイ取付け領域を画定し、封止材料はダイ取付け領域内に提供される。
【0021】
ＲＦトランジスタ・ダイは、高電子移動度トランジスタ、電界効果トランジスタ又はモノリシックマイクロ波集積回路を含んでよい。ＲＦトランジスタ・ダイは、ＧａＮベース装置又はＳｉＣベース装置を含んでよい。幾つかの実施例において、ＲＦトランジスタ・ダイは、１ＧＨｚよりも高い動作周波数を有してよい。
【0022】
パッケージングされたＲＦトランジスタ装置は、キャリア基板と、キャリア基板に取り付けられた１つ又は複数の電子装置と、１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上の、キャリア基板上へ延びた封止材料と、１つ又は複数の電子装置及び封止材料上のキャリア基板上の保護構造と、を含む。
【0023】
封止材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ベース材料を含んでよい。
【0024】
保護構造は、１つ又は複数の電子装置及び硬化性封止材の周囲でキャリア基板上にシールを形成する蓋を含んでよい。蓋と１つ又は複数の電子装置との間に開放キャビティが存在してよい。
【0025】
パッケージングされたＲＦトランジスタ装置は、ＲＦトランジスタ装置に隣接してキャリア基板上に補助電子装置をさらに含んでよい。封止材料は、ＲＦトランジスタ装置及び補助電子装置を被覆してよい。
【0026】
保護構造は、キャリア基板上のプラスチック・オーバーモールドを含んでよく、プラスチック・オーバーモールドは、キャリア基板と接触し、封止材料及び１つ又は複数の電子装置を被覆している。
【0027】
１つ又は複数の電子装置は、焼結銀又は共晶ダイ・アタッチによってキャリア基板に取り付けられてよい。
【0028】
封止材料は、シリコーン、ポリイミド、ベンゾシクロブテン及び／又はエポキシ樹脂を含んでよい。
【0029】
１つ又は複数の電子装置は、キャリア基板に取り付けられてよく、封止材料は、ＲＦトランジスタ・ダイとキャリア基板との間に延びていてよい。
【0030】
封止材料は、封止材料の誘電定数を変化させる添加剤を含んでよい。
【0031】
パッケージングされたＲＦトランジスタ装置は、１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの周囲においてキャリア基板上に封止材ダムをさらに含んでよく、封止材ダムは、キャリア基板のダイ・アタッチ領域を画定し、封止材料は、ダイ・アタッチ領域内に提供される。
【0032】
発明の概念のさらなる理解を提供するために含まれた、本願の一部に組み込まれ且つ本願の一部を構成する添付の図面は、発明の概念の特定の実施例を示している。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1A】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図1B】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図1C】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図1D】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図2A】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図2B】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図2C】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図2D】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図3A】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図3B】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図4A】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図4B】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図5A】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図5B】様々な実施例によるＲＦパッケージの概略的な断面図である。
【図6】幾つかの実施例による動作のフローチャートである。
【図7A】実施例によるＲＦトランジスタ増幅器が使用され得るマルチ増幅器回路の概略的なブロック図である。
【図7B】実施例によるＲＦトランジスタ増幅器が使用され得るマルチ増幅器回路の概略的なブロック図である。
【図7C】実施例によるＲＦトランジスタ増幅器が使用され得るマルチ増幅器回路の概略的なブロック図である。
【図8】幾つかの実施例によるＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器の平面図である。
【図9】実施例によるＲＦトランジスタ増幅器の概略的な断面図である。
【図10A】ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器ダイの概略的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
ここで、本発明の概念の実施例を、発明の概念の実施例が示されている添付の図面を参照して以下により詳細に説明する。しかしながら、発明の概念は、多くの異なる形態で具体化されてよく、本明細書に示された実施例に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が徹底的且つ完全であり、当業者に発明の概念の範囲を完全に伝達するように提供される。同じ番号は、全体を通じて同じ要素を示している。
【0035】
第１、第２などの用語は、様々な要素を説明するために本明細書において使用される場合があるが、これらの要素は、これらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。例えば、本発明の概念の範囲から逸脱することなく、第１の要素は、第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は、第１の要素と呼ぶことができる。本明細書において使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙されたアイテムのうちの１つ又は複数のあらゆる及び全ての組合せを含む。
【0036】
本明細書において使用される用語は、特定の実施例を説明するためだけのものであり、発明の概念の限定であることは意図されていない。本明細書において使用される場合、文脈が明らかにそうでないことを示していない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は複数形を含むことが意図されている。本明細書において使用される場合、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」及び／又は「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を示すが、１つ又は複数のその他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除しないことがさらにさらに理解されるであろう。
【0037】
別段の規定がない限り、本明細書において使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、発明の概念が属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書において使用される用語は、本明細書及び関連技術の文脈におけるそれらの意味と一貫した意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的にそのように規定されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味において解釈されないことがさらに理解されるであろう。
【0038】
ＲＦ電力用途のための開放キャビティ・パッケージにおいて、１つ又は複数のＲＦ電力トランジスタ装置は、銅又はセラミック（例えば、アルミナ）ベースのフランジに取り付けられている。例えば、標準的なＲＦトランジスタ増幅器パッケージはしばしば、ＣＰＣ（銅－銅モリブデン－銅ラミネート）、ＣｕＷ又はＣｕＭｏフランジを備えて構成されている。
【0039】
金属又はセラミックであってよい蓋は、蓋と、サブマウントと、側壁とによって画定された開放キャビティ内のＲＦダイに環境的保護を提供する。蓋と、フランジ及び／又はパッケージリードとの間の熱膨張率の不一致により、特に、装置動作中にパッケージが熱サイクルさせられたとき、湿気がそれにもかかわらずパッケージに進入する場合がある。
【0040】
本明細書に説明される幾つかの実施例は、ＲＦトランジスタ・ダイ上に排出された防湿層を含むＲＦトランジスタ増幅器パッケージを提供する。排出された防湿層は、ＲＦトランジスタ・ダイ上に硬化性封止材を排出し、その後、硬化性封止材を硬化させることによって形成される。ＲＦダイ上に排出された防湿層を提供することは、ＲＦダイのＲＦ性能特性を維持しながら、蓋とパッケージのフランジとの間の境界面を通過し得る湿気からＲＦトランジスタ・ダイを保護することを助ける場合がある。
【0041】
図１Ａは、幾つかの実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａの概略的な断面図である。パッケージ１００Ａは、フランジ又はリードフレームなどのキャリア基板１１０を含み、その上にＲＦ電力トランジスタ・ダイ１１２が取り付けられている。キャリア基板１１０は、Ｃｕ、ＣＰＣ（例えば、銅－銅モリブデン－銅ラミネート構造）又はＣｕＷなどの導電性材料、又は高い熱伝導率を有するセラミック（例えば、アルミナ）などの電気的に絶縁性の材料を含んでよい。
【0042】
パッケージ１００Ａは、側壁１３４及び蓋１３０を含み、これらは、キャリア基板と共に開放キャビティ１３２を画定している。ＲＦトランジスタ・ダイ１１２（その相互接続構造を含む）は、開放キャビティ１３２内でキャリア基板１１０上に配置されている。
【0043】
キャリア基板１１０は、パッケージ１００Ａの熱管理を支援するように構成された材料を含んでよい。例えば、キャリア基板１１０は、銅及び／又はモリブデンを含んでよい。幾つかの実施例において、キャリア基板１１３０は複数の層から成ってよい及び／又はビア／相互接続を含んでよい。側壁１３４及び／又は蓋１３０は、幾つかの実施例において絶縁材料から形成されてよい又は絶縁材料を含んでよい。例えば、蓋１３０は、セラミック材料から形成されてよい又はセラミック材料を含んでよい。幾つかの実施例において、蓋１３０は、例えば、Ａｌ２Ｏ３から形成されてよい。蓋１３０は、エポキシ接着剤を使用して側壁１３４に接着されてよい。側壁１３４は、例えば、ＣｕＡｇろう付けを介してキャリア基板１１０に取り付けられてよい。
【0044】
ＲＦトランジスタ・ダイ１１２は、はんだ、ＡｕＳｉ又はＡｕＳｎなどの共晶ダイ・アタッチ材料、又は有機接着剤を使用してキャリア基板１１０のダイ・アタッチ領域１１０Ｃにおいてキャリア基板１１０に取り付けられてよい。幾つかの実施例において、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２は、焼結銀ダイ・アタッチを使用してキャリア基板１１０に取り付けられてよい。焼結銀ダイ・アタッチ・プロセスにおいて、銀ペーストがキャリア基板１１０上にプリント又は排出され、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２が、銀ペースの上に配置される。圧力（例えば、数十ＭＰａの範囲の圧力）及び温度（例えば、約２４０℃）がＲＦトランジスタ・ダイ１１２に加えられ、銀の焼結を生じさせ、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２とキャリア基板１１０との間の強力な接着接続を形成する。
【0045】
ＲＦトランジスタ・ダイ１１２は、ケイ素、炭化ケイ素、ヒ化ガリウム、窒化ガリウムなどに形成された、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）などのＲＦ電子装置、又は横方向拡散ＭＯＳＦＥＴ（ＬＤＭＯＳ）などのパワーＭＯＳＦＥＴ装置であってよい。特に、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２は、１ＧＨｚよりも高い、幾つかの実施例では５ＧＨｚよりも高い、幾つかの実施例では２０ＧＨｚよりも高い動作周波数を有してよい。
【0046】
１つ又は複数の補助電子装置１１４は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２と共にキャリア基板１１０上に取り付けられてよい。補助電子装置１１４は、例えば、入力及び／又は出力整合コンデンサ、ＤＣブロッキング・コンデンサ、ＩＰＤ（集積受動装置）などを含んでよく、入力整合回路、段間整合回路、出力整合回路、高調波減少回路（ベースバンド高調波又は基本周波数高調波を含む）、バイアス電圧調整回路、静電放電回路などの、回路を形成するために使用されてよい。幾つかの実施例では、補助電子装置１１４は、第１の増幅段を形成するＧａＡｓ、Ｓｉ及び／又はＧａＮトランジスタなどの能動装置を含んでよい。
【0047】
ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４上のパッド１１８を結合し、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４を互いに且つキャリア基板１１０の部材１１０Ｌ，１１０Ｒ上の導電性リード又はトレースに接続するために、ワイヤボンド１１６が形成されてよい。幾つかの実施例において、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４は、側壁１３４を通って延びる又は側壁１３４の下を延びる、金属リード（図示せず）に接続されてよい。
【0048】
蓋１３０は、キャリア基板１１０のダイ・アタッチ領域１１０Ｃ上でキャリア基板１１０に取り付けられている。蓋１３０は、キャリア基板１１０に取り付けられたＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上に開放キャビティ１３２を画定し、蓋１３０は、開放キャビティ１３２内のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４のための環境的保護を提供する。特に、蓋１３０は、熱活性接着剤又はエポキシなどの接着剤によって側壁１３２及び／又はキャリア基板１１０に非密閉式に封止されてよく、これにより、湿気が望ましくないことに開放キャビティ１３２に進入し、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２、補助電子装置１１４、ワイヤボンド１１６及び／又はパッケージ１００Ａのその他の構成要素を損傷することを低減／防止する。
【0049】
図１Ａに示されたＲＦトランジスタ・ダイに追加的保護を提供するために、蓋１３０をキャリア基板１１０に取り付ける前にＲＦトランジスタ・ダイ１１２上に封止材料１２０が提供されてよい。封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２上に硬化性液体封止材料を排出し、その後、硬化性液体封止材を硬化させることによって提供されてよい。硬化性封止材は、ダイ１１２の上面及びダイ１１２の側面を含むＲＦトランジスタ・ダイ１１２の露出面を被覆してよく、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２に隣接するキャリア基板１１０の上面まで延びていてよい。認められるように、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上面は、ポリイミドなどのパッシベーション材料によるダイ・プロセシング段階の間にコーティングされてよい。パッシベーション後にダイシングが行われるため、このようなパッシベーションはダイの側面まで延びていない。さらに、ダイ・アタッチの間に使用される高温（最大３１５℃）は、チップレベル・パッシベーションを劣化させる可能性がある。対照的に、封止材料１２０は、ダイ・アタッチの後にＲＦトランジスタ・ダイ１１２の角及び側面に追加的保護を提供してよい。
【0050】
幾つかの実施例において、硬化性封止材料１２０は、非晶質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フルオロポリマーを含んでよい。市販の非晶質フルオロポリマーの例は、Ｄｕｐｏｎｔ（登録商標）のＴｅｆｌｏｎ ＡＦ（登録商標）及び日本、東京のＡｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．，ＬｔｄのＣｙｔｏｐ（商標）を含む。これらの材料はフルオロ溶媒の薄膜コーティングとして適用することができる。
【0051】
非晶質ＰＴＦＥフルオロポリマーを使用してＲＦトランジスタ・ダイ１１２を封止するために、Ｃ５－Ｃ１８ペルフルオロ溶媒の混合物におけるＴｅｆｌｏｎ ＡＦ（登録商標）の希薄溶液（通常は５質量％）は、スポイト、手動シリンジ、自動シリンジ又はその他の排出方法を使用して適用されてよく、次いで、乾燥させられる。一連のこのようなコーティングは、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２のための所望のレベルの保護を提供するために十分に厚い層を構築するように適用することができる。コーティングは、溶媒が蒸発するまで室温又は高温（例えば、５０～７０℃）において硬化させられてよい。
【0052】
幾つかの実施例において、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２をＰＴＦＥによってコーティングするために、空気霧化噴霧が使用されてよい。この方法において、溶媒又は水などの適切なキャリア液体に懸濁させられたＰＴＦＥの低分子量固体の分散系が、霧化され、ＲＦトランジスタ・ダイへ噴霧される。次いで、キャリアは蒸発させられ、ＰＴＦＥのコーティングを残す。コーティングは、その均一性を増大するために焼結されてよい。典型的な膜厚は、１０～１００ミクロンの厚さであり、例えば、２０～５０ミクロンの厚さである。分散系におけるＰＴＦＥ粒子は、１００ミクロン未満、幾つかの場合には５０ミクロン未満の平均粒径を有してよい。さらに、ＰＴＦＥ粒子は、３０ミクロン未満の平均粒径を有してよい。さらに別の実施例において、ＰＴＦＥ粒子は、４００ｎｍ未満の平均粒径を有するナノ粒子を含んでよい。例えば、幾つかの実施例において、ＰＴＦＥ粒子は、３５０ｎｍ～４００ｎｍの平均粒径、幾つかの実施例において１００～１５０ｎｍの平均粒径、幾つかの実施例において３０～５０ｎｍの平均粒径を有してよい。
【0053】
従来の又は空気霧化噴霧において、コーティングは、サイフォン、重力又は圧力供給によってスプレー・ガンに供給される。ガン・トリガが引かれると、コーティングは、流体流としてノズルを通流する。ノズルの中心からの圧縮空気は、ノズルから出るとき中空の円錐によって流体を包囲し、コーティングを小さな液滴に破壊し、速度を液滴に転移し、液滴をＲＦトランジスタ・ダイに向かって駆動する。
【0054】
霧化された噴霧は、静電又は非静電コーティングを使用して適用されてよい。静電コーティングにおいて、流体が霧化され、次いで負に帯電される。コーティングされる部分は電気的に中性であり、この部分を負のコーティング液滴に対して正にする。コーティング粒子は表面に引き付けられ、硬化させられるまで電荷差によってそこに保持される。
【0055】
分散溶媒は、迅速に蒸発するように十分に揮発性であってよく、ＰＴＦＥ粒子を実質的に乾燥した状態に残す。適切な分散溶媒は、トリクロロトリフルオロエタンであるが、その他の低沸点ハロゲン化炭化水素を使用することもできる。分散系は、封止材をさらに硬化させるために光、熱、放射線又は超音波エネルギの形態のエネルギに曝されてよい。
【0056】
ＰＴＦＥは、その比較的低い誘電定数、低い誘電率及び高い誘電強度によりＲＦトランジスタ・ダイを封止するための良好な選択肢であってよい。例えば、押し出されたＰＴＦＥは、約２の誘電定数を有し、一般的にＲＦ信号伝送のための同軸ケーブルにおける絶縁体として使用される。比較のために、Ｓｈｉｎ Ｅｔｓｕ Ｈａｎｄｏｔａｉによって製造されたＫＭＣ－２１１０Ｇ－７及びＳｕｍｉｔｏｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されたＧ７００Ｈなどの、ＲＦ構成要素のプラスチック・オーバーモールドのために一般的に使用される材料は、約２．６～４．５の誘電定数を有する。さらに、ＰＴＦＥは、概して、化学的攻撃に対する高い抵抗及びその疎水性質に通じる低い表面自由エネルギを有し、それら両方は、保護コーティングとしてのその有効性を増大する品質である。
【0057】
その他の実施例において、硬化性封止材料１２０は、硬化性エポキシ樹脂、ポリイミド、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、又は硬化性液体シリコーンを含んでよく、これらは、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２上でキャリア基板１１０上に液体形式で排出されてよい。
【0058】
硬化性封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２上に／ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の周囲に硬化性封止材料１２０を固化及び凝固させるために硬化させられる。硬化は、例えば、硬化性封止材料中の溶媒を蒸発させることによって封止材料を固化させるために十分な時間にわたって光、熱、放射線又は超音波エネルギなどのエネルギに硬化性封止材料１２０を曝すことによって達成されてよい。認められるように、硬化プロセスは、封止材料内のポリマーの架橋を含んでよい。このような架橋は、硬化した封止材に機械的強度及び安定性を付与し、これは、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の保護を増大する。
【0059】
特に、ＰＴＦＥは、真空中で３３０～３４０℃の温度において材料を照射することなどによって、高エネルギ放射線に曝されたときにネットワーク構造を形成するように架橋可能であることが分かった。架橋されたＰＴＦＥは、高温機械的特性及び放射安定性の両方において大きな改善を得ることが分かった。
【0060】
幾つかの実施例において、蓋１３０がキャリア基板１１０に取り付けられる前に、硬化性封止材料１２０は少なくとも部分的に硬化させられてよい。硬化性封止材料１２０が蓋１３０の取付け前に硬化させられていない又は部分的にのみ硬化させられている場合、硬化性封止材料１２０の硬化は、蓋１３０がキャリア基板１１０に取り付けられた後に完了されてよい。幾つかの実施例において、硬化性封止材料１２０は、蓋１３０をキャリア基板１１０に取り付けるために使用される熱活性化接着剤が熱処理などによって硬化させられるのと同時に硬化させられてよい。幾つかの実施例において、硬化性封止材料１２０は、蓋１３０の取付け前に硬化性封止材料１２０における溶媒を蒸発させるために蓋１３０の取付け前に部分的に硬化させられてよく、硬化性封止材料１２０は、硬化性封止材料１２０内のポリマーの架橋を生じるなどのために、蓋１３０の取付け後に完全に硬化させられてよい。すなわち、蓋１３０の取付け後の硬化は、封止材料１２０からの蒸発された溶媒のガス放出ではなく、封止材料１２０内の架橋を含んでよい。
【0061】
幾つかの実施例において、硬化剤又は乾燥剤などの硬化剤又は添加剤は、硬化プロセスを高める又は加速させるために硬化性封止材料１２０に添加されてよい。幾つかの実施例において、金属フレーク又は粉末などの誘電性調整添加剤は、封止材の誘電定数を変更するために硬化性封止材料１２０に添加されてよい。
【0062】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２が図１Ａに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２を含んでよく、硬化材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４の１つ又は複数を被覆してよい又は１つ又は複数を被覆しなくてよいことが認められるであろう。
【0063】
図１Ｂは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｂを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｂの構造は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上に蓋を有する代わりに、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上にキャリア基板１１０上に保護プラスチック・オーバーモールド１４０が形成されていることを除き、図１Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指している）。プラスチック・オーバーモールド１４０は、例えば、その上にＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が取り付けられたキャリア基板１１０を型に挿入し、次いで、プラスチック・オーバーモールド１４０を形成するためにＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上にプラスチックを射出成形することによって、形成されてよい。硬化性封止材料１２０は、射出成形の前にＲＦトランジスタ・ダイ１１２上に提供され、射出成形の前に少なくとも部分的に硬化させられ、これにより、プラスチック・オーバーモールド１４０は、硬化された／硬化性封止材料１２０上に直接形成される。幾つかの実施例において、硬化した／硬化性封止材料１２０は、プラスチック・オーバーモールド１４０の形成前に完全に硬化させられてよい。
【0064】
プラスチック又はプラスチック・ポリマー化合物であってよいオーバーモールド材料１４０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の周囲に射出成形され、これにより、外部環境からの保護を提供する。
【0065】
パッケージ１００Ｂのキャリア基板１１０は、熱管理を支援するように構成された材料を含んでよい。例えば、キャリア基板１１０は、銅及び／又はモリブデンを含んでよい。幾つかの実施例において、キャリア基板１１０は、複数の層から成ってよい及び／又はビア／相互接続部を含んでよい。幾つかの実施例において、キャリア基板１１０は、プラスチック・オーバーモールド１４０によって少なくとも部分的に包囲されたリードフレーム又は金属スラグの一部である金属ヒート・シンクを含んでよい。
【0066】
したがって、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｂにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び硬化された／硬化性封止材料１２０の上方には空隙が存在しない場合がある。さらに、硬化された／硬化性封止材料１２０は、保護プラスチック・オーバーモールド１４０の形成中にワイヤボンド１１６に追加的な機械的安定性及び保護を提供してよい。
【0067】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が図１Ｂに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｂは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ及び／又は補助電子装置１１４の１つ又は複数を被覆してよい、又は１つ又は複数を被覆しなくてよいことが認められるであろう。
【0068】
図１Ｃは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｃを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｃの構造は、封止材料１２０が補助電子装置１１４のうちの１つ又は複数の上に形成されているが、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２のうちの１つ又は複数の上には形成されていないことを除いて、図１Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指している）。
【0069】
図１Ｄは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｄを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｄの構造は、封止材料１２０が、補助電子装置１１４のうちの１つ又は複数の上に形成されているが、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２のうちの１つ又は複数の上には形成されていないことを除いて、図１Ｂに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｂのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指している）。
【0070】
図２Ａは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｅを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｅの構造は、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｅにおいて、硬化性封止材料１２０がＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４の両方を被覆していることを除いて、図１Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指している）。
【0071】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が図２Ａに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｅは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0072】
図２Ｂは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｆを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｆの構造は、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｆにおいて、硬化性封止材料１２０がＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４の両方を被覆しており、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上に蓋を有する代わりに、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上でキャリア基板１１０上に保護プラスチック・オーバーモールド１４０が形成されていることを除いて、図１Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指している）。さらに、図２Ｂは、焼結銀ダイ・アタッチ１４５を使用したキャリア基板１１０へのＲＦトランジスタ・ダイ１１２の取付けも示す。焼結銀ダイ・アタッチ１４５は図２Ｂの実施例においてのみ示されているが、このようなダイ・アタッチは、示された実施例のいずれかにおいて使用することができることが認められるであろう。
【0073】
ＲＦトランジスタ・ダイ１１２上への硬化性封止材料１２０の追加は、焼結銀ダイ・アタッチ１４５に追加的保護を提供してよい。特に、焼結銀は、湿気に曝されると、銀の枝又は延長部である樹枝状結晶の形成を生じる場合がある。樹枝状結晶の成長は、短絡及び装置故障につながる可能性がある。硬化性封止材料１２０は、焼結銀ダイ・アタッチ１４５に追加的な湿気保護を提供してよく、これは、焼結銀ダイ・アタッチ１４５からの樹枝状結晶の成長を抑制する又は遅らせる場合があり、これは、装置の寿命を延ばし得る。
【0074】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が図２Ｂに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｆは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0075】
図２Ｃは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｇを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｇの構造は、パッケージ１００Ｇにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４のうちの１つ又は複数の上に別個の封止材１２０Ａ，１２０Ｂが設けられていることを除いて、図２Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｅのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指す）。
【0076】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が図２Ｃに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｇは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材１２０Ａ，１２０Ｂは、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0077】
図２Ｄは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｈを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｈの構造は、パッケージ１００Ｈにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４のうちの１つ又は複数の上に別個の封止材１２０Ａ，１２０Ｂが設けられていることを除いて、図２Ｂに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｆのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指す）。
【0078】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が図２Ｄに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｈは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材１２０Ａ，１２０Ｂは、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0079】
図３Ａは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｉを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｉの構造は、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｉにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２が、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又はキャリア基板１１０上に形成されたはんだバンプ１５５Ｌ，１５５Ｒによってキャリア基板１１０にフリップマウントされており、これにより、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２とキャリア基板１１０との間のワイヤボンド接続又はキャリア基板１１０上のトレース／リードを提供する必要性を排除していることを除いて、図１Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ａのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指す）。図３Ａに示したように、硬化性封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２とキャリア基板１１０との間においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２の下に流れ、フリップマウントされたＲＦトランジスタ・ダイ１１２の下側を保護してよい。
【0080】
補助電子装置は図３Ａには示されていないが、１つ又は複数の補助電子装置がパッケージ１００Ｉ内に含まれてよいことが認められるであろう。さらに、単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２が図３Ａに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｉは２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0081】
図３Ｂは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｊを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｊの構造は、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｊにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上に蓋を有する代わりに、保護プラスチック・オーバーモールド１４０が、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上においてキャリア基板１１０上に、硬化性封止材料１２０と直接接触して形成されており、これにより、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上には開放キャビティが形成されていないことを除いて、図３Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｉのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指す）。
【0082】
図３Ｂに示したように、硬化性封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２とキャリア基板１１０との間の空間１１６においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２の下へ流れ、フリップマウントされたＲＦトランジスタ・ダイ１１２の下側を保護してよい。これは、プラスチック・オーバーモールド１４０の材料がＲＦトランジスタ・ダイ１１２とキャリア基板１１０との間の空間１１６に進入することを防止し得る。プラスチック・オーバーモールド１４０の材料が空間１１６に進入すると、プラスチックとはんだバンプ１５５Ｌ，１５５Ｒとの間の熱膨張率（ＣＴＥ）の違いにより、プラスチックの膨張がＲＦトランジスタ・ダイ１１２をキャリア基板１１０から分離させ、装置故障につながる可能性がある。したがって、幾つかの実施例は、プラスチック・オーバーモールド１４０からＲＦトランジスタ・ダイ１１２の下側を保護するより柔軟なフィラー材料を提供してよい。
【0083】
硬化性封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ装置の高い動作温度に耐えることができる材料であってよいことが認められるであろう。例えば、典型的なＲＦトランジスタ装置の接合部温度（ＴＪ）は、約２２５～２７５℃である。共晶ダイ・アタッチは典型的には約３１５℃において行われるが、焼結銀は、典型的には約２５０～２６０℃における加熱を必要とする。しかしながら、取り付けられ、３時間のリフロー・サイクルに曝されると、焼結銀は、ＲＦトランジスタ装置の予想動作接合部温度などの、より高い温度に耐えることができる。架橋されたＰＴＦＥ封止材は、ＲＦトランジスタ装置の予想動作接合部温度に耐えることができる場合がある。
【0084】
補助電子装置は図３Ｂに示されていないが、１つ又は複数の補助電子装置がパッケージ１００Ｊ内に含まれてよいことが認められるであろう。さらに、単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２が図３Ｂに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｊは２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0085】
図４Ａは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋにおいて、封止材料１２０は、キャリア基板１１０上に排出された、シリコーンなどの封止材料を含んでよい、封止材ダム２１０によって画定されたダイ・アタッチ領域１１０Ｃ内に提供されている。トランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４がダイ・アタッチ領域１１０Ｃ内においてキャリア基板１１０に取り付けられた後、封止材ダム２１０が、キャリア基板１１０上に排出され、次いで、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４の上においてキャリア基板１１０上に封止材料１２０を排出する前に、少なくとも部分的に硬化させられる。
【0086】
封止材ダムを含むことは、封止材料１２０の位置及び／又は厚さのより正確な制御を提供し得る。例えば、封止材料１２０の粘度及びエッジにおけるクリアランスに依存して、封止材ダム２１０は、キャリア基板１１０への蓋１３０の取付けを封止材１１０が妨害することを阻止又は防止することを助けてよい。
【0087】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４が図４Ａに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができる、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0088】
図４Ｂは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｌを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｌの構造は、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２上に蓋を有する代わりに、保護プラスチック・オーバーモールド１４０が、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上においてキャリア基板１１０上に、封止材ダム２１０及び封止材料１２０と直接接触して形成され、これにより、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上には開放キャビティが形成されていないことを除いて、図４Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指す）。
【0089】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１４が図４Ｂに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【0090】
図５Ａは、別の実施例による熱的に強化されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｍの概略的な断面図である。
【0091】
パッケージ１００Ｍは、その上に１つ又は複数のＲＦ電力トランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４が取り付けられたキャリア基板１１０を含む。キャリア基板１１０は、銅の層３１２と、銅モリブデンの層３１４と、銅の層３１６とを含むＣＰＣの導電性ラミネート構造を含む。
【0092】
パッケージ１００Ｍは、側壁１３４及び蓋１３０を含み、これらは、キャリア基板１１０と共に、ＲＦ電力トランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４の上に開放キャビティ１３２を画定している。側壁１３４及び蓋１３０は、Ａｌ２Ｏ３などのセラミック材料から形成されてよい。側壁１３４は、ＣｕＡｇろう付けによってキャリア基板１１０に取り付けられてよい。蓋１３０は、エポキシ接着剤を使用して側壁１３４に接着されてよい。
【0093】
ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４を互いに且つ開放キャビティ１３２内へ延びる導電性リード３１０Ｌ，３１０Ｒに接続するために、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４にワイヤボンド１１６が形成されてよい。導電性リード３１０Ｌ，３１０Ｒは、ＣｕＡｇろう付けによって側壁１３２に取り付けられてよい。
【0094】
封止材料１２０は、キャリア基板１１０上に蓋１３０を取り付ける前にＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上に提供される。封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４上に排出され、その後硬化させられる、硬化性液体封止材料であってよい。封止材料１２０は、ダイ１１２の上面及び側面を含むＲＦトランジスタ・ダイ１１２の露出面を被覆してよく、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２に隣接したキャリア基板１１０の上面へ延びていてよい。
【0095】
実施例に応じて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４は、入力整合回路、出力整合回路、ベースバンド及び／又は基本周波数高調波減少回路、フィルタ、バイアシング回路、静電放電（ＥＳＤ）、バイアス調整、フィルタリング、直列に接続されたトランジスタの間の段間整合回路及び／又はその他の回路及び構成要素と共に１つ又は複数のトランジスタを含むことができる。幾つかの実施例は、以下で説明するように図７Ａ～図７Ｃに示したような、ドハティ構成などにおける、１つ及び／又は複数のパスにおいて１つ別個のトランジスタ及び複数のトランジスタを含む。異なる実施例による封止材料１２０は、構成要素のうちの全て、幾つか又は１つのみを被覆することができる。封止材料１２０は、上述の構成要素のうちの幾つか又は全て並びにパッケージのその他の構成要素の上の単一の連続的な封止材又は複数の別個の封止であることができる。
【0096】
図５Ｂは、別の実施例による熱的に強化されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｎの概略的な断面図である。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｎは、リード３１０Ｌ，３１０Ｒが、パッケージ１００Ｍの入力及び出力リードとして作用するようにＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４にワイヤボンドされた上側トレース３２２を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）３２０によって置き換えられていることを除いて、図５Ａを参照に上述されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｍと同じである。キャリア基板１１０は、パッケージ１００Ｍのためのヒート・シンクとして作用する銅スラグであってよい。プリント回路基板３２０は、例えば、導電性接着剤を介してキャリア基板１１０に取り付けられてよい。プリント回路基板３２０は中央開口３２６を含み、この中央開口３２６において、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１１４がキャリア基板に取り付けられている。
【0097】
図６は、幾つかの実施例によるパッケージングされたＲＦトランジスタ装置を形成する操作を示す。図６を参照すると、幾つかの実施例によるパッケージングされたＲＦトランジスタ装置を形成する方法は、キャリア基板にＲＦトランジスタ・ダイを取り付け（ブロック６０２）、ＲＦトランジスタ・ダイ上に封止材を提供する（ブロック６０４）ことを含む。選択的に、操作は、硬化性封止材を少なくとも部分的に硬化させることを含んでよい（ブロック６０６）。最後に、保護構造（例えば、蓋）が、ＲＦトランジスタ・ダイの上においてキャリア基板上に提供される（ブロック６０８）。
【0098】
封止材は、硬化性液体封止材を含んでよい。特に、封止材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ベースの材料を含んでよい。幾つかの実施例において、硬化性封止材は、液体シリコーン、ポリイミド、ベンゾシクロブテン及び／又は液体エポキシ樹脂を含んでよい。
【0099】
保護構造は、ＲＦトランジスタ・ダイ及び硬化性封止材の周囲においてキャリア基板上にシールを形成する蓋を含んでよい。幾つかの実施例において、蓋とＲＦトランジスタ・ダイとの間に開放キャビティが存在する。
【0100】
方法は、さらに、キャリア基板上に補助電子装置を提供し、ＲＦトランジスタ・ダイ上に硬化性封止材を提供する前に補助電子装置をＲＦトランジスタ・ダイに接続することを含んでよい。
【0101】
保護構造は、キャリア基板上のプラスチック・オーバーモールドを含んでよく、プラスチック・オーバーモールドは、キャリア基板と接触してよく、硬化性封止材及びＲＦトランジスタ・ダイを被覆する。プラスチック・オーバーモールドは、封止材料と接触してよい。封止材料及びプラスチック・オーバーモールドは、異なる熱膨張率を有してよい。幾つかの実施例において、封止材料及びプラスチック・オーバーモールドは、異なる硬さを有してよい。
【0102】
硬化性封止材を硬化させることは、ＲＦトランジスタ・ダイ上に保護構造を提供した後に硬化性封止材を完全に硬化させることを含んでよい。
【0103】
方法は、さらに、保護構造とキャリア基板との間に接着剤を提供し、硬化性封止材及び接着剤を同時に硬化させることを含んでよい。
【0104】
硬化性封止材を硬化させることは、ＲＦトランジスタ・ダイ上に保護構造を提供する前に硬化性封止材を完全に硬化させることを含んでよい。
【0105】
キャリア基板にＲＦトランジスタ・ダイを取り付けることは、焼結銀によってＲＦトランジスタ・ダイをキャリア基板に取り付けることを含んでよい。
【0106】
キャリア基板にＲＦトランジスタ・ダイを取り付けることは、ＲＦトランジスタ・ダイ及び／又はキャリア基板上にはんだバンプを形成し、はんだバンプを介してＲＦトランジスタ・ダイをキャリア基板に取り付けることを含んでよく、硬化性封止材は、ＲＦトランジスタ・ダイとキャリア基板との間に延びている。
【0107】
硬化性封止材を硬化させることは、硬化性封止材を光、熱、放射線又は超音波エネルギに曝すことを含んでよい。
【0108】
硬化性封止材は、硬化性封止材において硬化剤を含んでよい。硬化性封止材を適用することは、硬化性封止材及び硬化剤をＲＦトランジスタ・ダイ上に排出又は噴霧することを含んでよい。
【0109】
本明細書に記載されたＲＦトランジスタ増幅器は、広範囲の様々な異なる周波数帯域において動作するように設計されてよい。幾つかの実施例において、ＲＦトランジスタ増幅器は、１ＧＨｚよりも高い周波数において動作するように構成されてよい。その他の実施例において、これらのＲＦトランジスタ増幅器ダイは、２．５ＧＨｚよりも高い周波数において動作するように構成されてよい。さらに他の実施例において、ＲＦトランジスタ増幅器ダイは、３．１ＧＨｚよりも高い周波数において動作するように構成されてよい。さらに追加的な実施例において、これらのＲＦトランジスタ増幅器ダイは、５ＧＨｚよりも高い周波数において動作するように構成されてより。幾つかの実施例において、これらのＲＦトランジスタ増幅器ダイは、２．５～２．７ＧＨｚ、３．４～４．２ＧＨｚ、５．１～５．８ＧＨｚ、１２～１８ＧＨｚ、１８～２７ＧＨｚ、２７～４０ＧＨｚ又は４０～７５ＧＨｚの周波数帯域又はそのサブポーションのうちの少なくとも１つにおいて動作するように構成されてよい。
【0110】
発明の概念の実施例は、ＨＥＭＴ装置を使用して実施されるＲＦトランジスタ増幅器ダイに関して上記で説明されているが、本発明の概念から逸脱することなく、半導体層構造２３０においてその他のタイプの半導体装置が形成されてよいことが理解されるであろう。例えば、半導体層構造２３０は、その他の実施例においてＭＯＳＦＥＴ、ＤＭＯＳトランジスタ、ＭＥＳＦＥＴ及び／又はＬＤＭＯＳトランジスタを含んでよい。
【0111】
上述のＲＦトランジスタ増幅器は、独立型ＲＦトランジスタ増幅器として使用することができる。ＲＦトランジスタ増幅器は、複数のＲＦトランジスタ増幅器を含む様々な用途において使用されてもよい。実施例によるＲＦトランジスタ増幅器が、複数の増幅器を含む用途においてどのように使用されてよいかの例が、図７Ａ～図７Ｃに関して説明される。
【0112】
図７Ａを参照すると、直列に電気的に接続された前置増幅器１０１０及び主増幅器１０３０を含むＲＦトランジスタ増幅器１０００Ａが概略的に示されている。図７Ａに示したように、ＲＦトランジスタ増幅器１０００Ａは、ＲＦ入力部１００１、前置増幅器１０１０、段間インピーダンス整合ネットワーク１０２０、主増幅器１０３０及びＲＦ出力部１００２を含む。段間インピーダンス整合ネットワーク１０２０は、例えば、前置増幅器１０１０の出力と主増幅器１０３０の入力との間のインピーダンス整合を改善する回路を形成するためにあらゆる適切な構成において配置されたインダクタ及び／又はコンデンサを含んでよい。図７Ａには示されていないが、ＲＦトランジスタ増幅器１０００Ａは、さらに、ＲＦ入力部１００１と前置増幅器１０１０との間に配置された入力整合ネットワーク、及び／又は主増幅器１０３０とＲＦ出力部１００２との間に配置された出力整合ネットワークを含んでよい。実施例によるＲＦトランジスタ増幅器は、前置増幅器１０１０及び主増幅器１０３０のうちのいずれか又は両方を実施するために使用されてよい。
【0113】
図７Ｂを参照すると、ＲＦ入力部１００１、一対の前置増幅器１０１０－１，１０１０－２、一対の段間インピーダンス整合ネットワーク１０２０－１，１０２０－２、一対の主増幅器１０３０－１，１０３０－２及びＲＦ出力部１００２を含むＲＦトランジスタ増幅器１０００Ｂが概略的に示されている。スプリッタ１００３及び結合器１００４も設けられている。前置増幅器１０１０－１及び主増幅器１０３０－１（直列に電気的に接続されている）は、前置増幅器１０１０－２及び主増幅器１０３０－２（直列に電気的に接続されている）と並列に電気的に配置されている。図７ＡのＲＦトランジスタ増幅器１０００Ａのように、ＲＦトランジスタ増幅器１０００Ｂは、さらに、ＲＦ入力部１００１と前置増幅器１０１０－１，１０１０－２との間に配置された入力整合ネットワーク、及び／又は主増幅器１０３０－１，１０３０－２とＲＦ出力部１００２との間に配置された出力整合ネットワークを福でよい。
【0114】
図７Ｃに示したように、幾つかの実施例によるＲＦトランジスタ増幅器は、ドハティ増幅器を実施するために使用されてもよい。技術分野において知られているように、ドハティ増幅器回路は、第１及び第２の（又はさらに多くの）電力結合された増幅器を含む。第１の増幅器は、「主」又は「キャリア」増幅器と呼ばれ、第２の増幅器は、「ピーキング」増幅器と呼ばれる。２つの増幅器は、異なるバイアスをかけられてよい。例えば、主増幅器は、クラスＡＢ又はクラスＢ増幅器を含んでよいのに対し、ピーキング増幅器は、１つの共通のドハティ増幅器実施においてクラスＣ増幅器であってよい。ドハティ増幅器は、飽和からバックオフされた電力レベルにおいて動作するとき、バランスの取れた増幅器よりも効率的に動作し得る。ドハティ増幅器へのＲＦ信号入力は、（例えば、直交カップラを使用して）スプリットされ、２つの増幅器の出力が組み合わされる。主増幅器は、最初に（すなわち、より低い入力電力レベルにおいて）オンになるように構成されており、したがって、より低い電力レベルにおいて主増幅器のみが動作する。入力電力レベルが飽和に向かって増大させられると、ピーキング増幅器がオンになり、入力ＲＦ信号は主増幅器とピーキング増幅器との間でスプリットされる。
【0115】
図７Ｃに示したように、ドハティＲＦトランジスタ増幅器１０００Ｃは、ＲＦ入力部１００１、入力スプリッタ１００３、主増幅器１０４０、ピーキング増幅器１０５０、出力結合器１００４及びＲＦ出力部１００２を含む。ドハティＲＦトランジスタ増幅器１０００Ｃは、ピーキング増幅器１０５０の入力部における９０°変圧器１００７及び主増幅器１０４０の入力部における９０°変圧器１００５を含み、選択的に、入力整合ネットワーク及び／又は出力整合ネットワーク（図示せず）を含んでよい。主増幅器１０４０及び／又はピーキング増幅器１０５０は、実施例による上述のＲＦトランジスタ増幅器のうちのいずれかを使用して実施されてよい。
【0116】
実施例によるＲＦトランジスタ増幅器は、別個の装置として形成されてよいか、又はモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）の一部として形成されてよい。ＭＭＩＣは、特定の機能のための回路の全てが１つの半導体チップに集積させられている、無線及び／又はマイクロ波周波数信号において動作する集積回路を指す。実例のＭＭＩＣ装置は、共通の基板において全て実施された、関連付けられた整合回路、給電ネットワーク等を含むトランジスタ増幅器である。ＭＭＩＣトランジスタ増幅器は、一般的に、並列に接続された複数のユニット・セルＨＥＭＴトランジスタを含む。
【0117】
幾つかの実施例において、図１Ａ～図５Ｂに示されたＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４は、モノリシックミリメートル集積回路（ＭＭＩＣ）ＲＦトランジスタ増幅器の形式で提供されてよい。例えば、ＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器は、図７Ａ～図７Ｃに示されたような回路を実施してよい。図８は、幾つかの実施例によるＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器８００の平面図である。図８に示したように、ＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器８００は、パッケージ８１０内に収容された集積回路チップ８３０を含む。パッケージ８１０は、集積回路チップ８３０を包囲及び保護する保護ハウジングを含んでよい。パッケージ８１０は、例えば、セラミック材料から形成されてよい。封止材（図示せず）は、上述のように集積回路チップ８３０の上に形成されてよい。
【0118】
パッケージ８１０は、入力リード８１２及び出力リード８１８を含む。入力リード８１２は、例えば、はんだ付けによって入力リード・パッド８１４に取り付けられてよい。１つ又は複数の入力ボンド・ワイヤ８２０は、入力リード・パッド８１４を集積回路チップ８３０上の入力ボンド・パッドに電気的に接続してよい。
【0119】
集積回路チップ８３０は、（図７Ｂに示された増幅器回路と同様の）並列増幅器チェーン８２５－１，８２５－２に給電する入力給電ネットワーク８３８を含む。この実例において、各増幅器チェーン８２５－１，８２５－２は、入力インピーダンス整合ネットワーク８５０－１，８５０－２、第１のＲＦトランジスタ増幅器段８６０－１，８６０－２、中間インピーダンス整合ネットワーク８４０－１，８４０－２、第２のＲＦトランジスタ増幅器段８６２－１，８６２－２、及び出力インピーダンス整合段８７０－１，８７０－２を含む。出力給電ネットワーク８８２は、増幅器チェーン８２５－１，８２５－２を集積回路チップ８３０上の出力ボンド・パッド８３５に接続している。パッケージ８１０は、さらに、例えば、はんだ付けによって出力リード・パッド８１６に接続された出力リード８１８を含む。１つ又は複数の出力ボンド・ワイヤ８９０は、出力リード・パッド８１６を集積回路チップ８３０上の出力ボンド・パッド８３５に電気的に接続してよい。
【0120】
ＭＭＩＣトランジスタ増幅器８００は、全ての回路が１つの半導体チップ上に形成されているという点で、上述の別個のＲＦトランジスタ増幅器とは異なる。
【0121】
図９は、幾つかの実施例によるパッケージにおいて設けられてよいＲＦトランジスタ増幅器１０１の概略的な断面図である。図９に示したように、ＲＦトランジスタ増幅器１０１は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１、選択的な結合素子１２１及び相互接続構造１３１を含む。
【0122】
ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１は、複数のユニット・セル・トランジスタ（図示せず）を含むＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器ダイを含んでよい。各ユニット・セル・トランジスタは、ゲート、ドレーン及びソースを有する電界効果トランジスタ（例えば、ＧａＮ ＨＥＭＴトランジスタ）を含んでよい。ユニット・セル・トランジスタのうちの少なくとも幾つかは、並列に電気的に接続されてよい。ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１は、１つ又は複数のゲート端子１２２、１つ又は複数のドレーン端子１２４、及び１つ又は複数のソース端子１２６を含んでよい。ゲート端子１２２、ドレーン端子１２４、及びソース端子１２６のそれぞれは、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１の上側及び／又はＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１の下側に配置されてよい。示された実施例において、ゲート端子１２２、ドレーン端子１２４は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１の上側に配置されるように示されており、一対のソース端子１２６－１，１２６－２は、それぞれＲＦトランジスタ・ダイ１１１の上側及び裏側に設けられている。しかしながら、ゲート端子１２２、ドレーン端子１２４及びソース端子１２６のそれぞれは、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１の上側、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１の下側、又はその両方に存在してよいことが認められるであろう。図面において、同じ要素を示すために二部参照番号（例えば、ソース端子１２６－２）が使用される場合があるが、完全参照番号は、要素の特定の例を指すために使用されてよいのに対し、参照番号の第１の部分は、集合的に要素を指すために使用されてよいことに留意されたい。
【0123】
結合要素１２１は、含まれている場合、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１の上面に取り付けられてよく、相互接続構造１３１は、結合要素１２１の上面に取り付けられてよい。したがって、結合要素１２１は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１と相互接続構造１３１との間に配置されてよい。幾つかの実施例において、結合要素１２１は、従来の半導体プロセシング技術及び／又はその他の方法を使用してウェハ・レベル・プロセシングの間に（すなわち、複数のＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１を含む半導体ウェハが個々のＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１にダイシングされる前に）形成される導電性構造（例えば、金属ピラー及びパッド）を含んでよい。このような実施例において、毛細管アンダーフィル材料などのアンダーフィル材料が、結合要素１２１の導電性構造の間の空間を充填するように噴射されてよい。その他の実施例において、結合要素１２１は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１とは別個に形成された、例えば、再分配層（「ＲＤＬ」）ラミネート構造及び／又はインターポーザなどの別個の構造を含んでよい。このような実施例において、結合要素１２１は、ウェハ・レベル・プロセシング・ステップの間（すなわち、ウェハが個々のＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１にダイシングされる前）にＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１に取り付けられてよいか、又は個々のＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１に適用されてよい。結合要素がウェハ・レベル・プロセシングの一部として形成される場合でも、説明の便宜のためにＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１とは別個の要素であると本明細書では説明されることに留意すべきである。
【0124】
相互接続構造１３１は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１のための適切な取付け面を提供するＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１に電気的に接続されたあらゆる構造を含んでよい。幾つかの場合、相互接続構造１３１は、ＲＤＬラミネート構造を含んでよい。ＲＤＬラミネート構造は、電気的及び／又は熱的相互接続のための導電性層パターン及び／又は導電性ビアを有する基板を指す。ＲＤＬラミネート構造は、ベース材料上に導電性及び絶縁性の層及び／又はパターンを堆積させ、ＲＤＬラミネート構造を通じて信号を伝達するための構造内のビア及び銅ルーティング・パターンを形成することによって、半導体プロセシング技術を使用して製造されてよい。例えば、プリント回路基板（例えば、多層プリント回路基板）、メタル・コア・プリント回路基板、又は導電性ビア及び／又はパッドを含むセラミック基板などの、その他の相互接続構造１３１が代替的に使用されてよい。さらに他の実施例において、相互接続構造１３１は、その上面に絶縁パターン（例えば、はんだマスク層）、を有する金属フランジと、例えば、ゲート端子１２２、ドレーン端子１２４及びソース端子１２６のうちの１つ又は複数への電気的接続を提供する、絶縁層上の導電性トレースと、を含んでよい。いずれの場合にも、相互接続構造１３１は、直接に又は結合要素１２１及び／又はその他の介在する要素を介してＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１への電気的接続を形成することができる、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１のためのあらゆるその他の適切な取付け面であってよいことが認められるであろう。２つ以上の相互接続構造１３１が、積層形式で設けられてよい。ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１は、ダイ製造者によって相互接続構造１３１（例えば、ＲＤＬラミネート構造）に取り付けられてよい。その他の場合、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１１１は、金属フランジなどのパッケージ・サブマウント上のパッケージにおいて直接に取り付けられてよく、誘電及びトレースは、金属フランジが相互接続構造１３１として作用することができるように金属フランジ上に形成されている。相互接続構造１３１は、幾つかの実施例において（例えば、ＲＦトランジスタ増幅器ダイが、カスタマー・プリント回路基板に直接に取り付けられている場合）省略されてよい。
【0125】
図１０Ａ～図１０Ｄは、実施例によるパッケージに設けられてよいＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０を概略的に示す様々な図である。特に、図１０Ａは、ＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の概略的な平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの線１Ｂ－１Ｂに沿って見たＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の断面図である。図１０Ｃは、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の半導体層構造の上面におけるメタライゼーションを示す、図１０Ｂの線１Ｃ－１Ｃに沿って見た概略的な断面図であり、図１０Ｄは、図１０Ｃの線１Ｄ－１Ｄに沿って見たＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の断面図である。図１０Ｅ及び図１０Ｆは、それぞれパッケージングされたＲＦトランジスタ増幅器１Ａ及び１Ｂを提供するために図１０Ａ～図１０ＤのＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０がパッケージングされてよい２つの実例方法を示す概略的な断面図である。図１０Ａ～図１０Ｆ（及び本願のその他の図面の多く）は非常に簡略化された図であり、実際のＲＦトランジスタ増幅器は、本明細書における簡略化された図面に示されていない多くのさらなるユニット・セル及び様々な回路及び要素を含んでよいことが認められるであろう。
【0126】
図１０Ａに示したように、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の上面において露出したゲート端子２２及びドレーン端子２４を含む。第１及び第２の回路素子（図示せず）はそれぞれ、例えば、ボンド・ワイヤ（図示せず）によってゲート端子２２及びドレーン端子２４に接続されてよい。第１の回路素子は、例えば、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０へ増幅される入力ＲＦ信号を送信してよく、第２の回路素子は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０によって出力される増幅されたＲＦ信号を受信してよい。保護絶縁層又はパターン２８は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の上面の残りを被覆してよい。
【0127】
図１０Ｂ～図１０Ｄを参照すると、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０は、半導体層構造３０、上側メタライゼーション構造２０及びＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０のためのソース端子２６として作用する裏側メタライゼーション構造を含む。
【0128】
半導体層構造３０は、複数の半導体層を含む。ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０は、ＨＥＭＴベースのＲＦトランジスタ増幅器ダイであってよく、したがって、半導体層構造３０は、少なくともチャネル層及びバリア層を含んでよい（典型的には、追加的な層が半導体層構造３０に含まれている）。図１０Ｄを参照すると、示された実例において、半導体層構造３０は、合計で３つの層、すなわち成長基板３２、成長基板３２上に形成された半導体チャネル層３４、及び成長基板３２とは反対側においてチャネル層３４上に形成された半導体バリア層３６を含む。成長基板３２は、（ＳｉＣ又はサファイア基板などの）半導体又は絶縁基板であってよい。成長基板３２は、非半導体材料から形成されているとしても、半導体層構造３０の一部であると考えられる。
【0129】
再び図１０Ｂを参照すると、半導体層構造３０は、上側１２及び下側１４を有する。上側メタライゼーション構造２０は、半導体層構造３０の上側１２に形成されており、ソース端子２６は、半導体層構造３０の下側１４に形成されている。上側メタライゼーション構造２０は、特に、導電性（典型的には金属）ゲート・マニホールド４２及び導電性（典型的には金属）ドレーン・マニホールド４４と、導電性ゲート及びドレーン・ビア４３，４５と、導電性ゲート及びドレーン端子２２，２４と、ゲート、ドレーン及びソース・フィンガ５２，５４，５６（以下で説明する）とを含む。誘電性パッシベーション層２３は、ゲート及びドレーン端子を基板から分離させている。１つの誘電性パッシベーション層２３が図１０Ｂに示されているが、より精巧な構造が可能である。ゲート・マニホールド４２は、ゲート・ビア４３を介してゲート端子２２に電気的に接続されており、ドレーン・マニホールド４４は、導電性ドレーン・ビア４５を介してドレーン端子２４に電気的に接続されている。ゲート及びドレーン・ビア４３，４５は、例えば、酸化ケイ素又は窒化ケイ素などの誘電性材料によって形成された金属ピラーを含んでよい。
【0130】
図１０Ｃに示したように、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０は、複数のユニット・セル・トランジスタ１６を含み、そのうちの１つは、図１０Ｃに破線のボックスによって示されている。各ユニット・セル・トランジスタ１６は、ゲート・フィンガ５２と、ドレーン・フィンガ５４と、ソース・フィンガ５６とを含む。ゲート、ドレーン及びソース・フィンガ５２，５４，５６は、半導体層構造３０の上面に形成されており、上側メタライゼーション構造２０の一部を含む。上側メタライゼーション構造２０は、さらに、ゲート・マニホールド４２及びドレーン・マニホールド４４を含む。ゲート・フィンガ５２はゲート・マニホールド４２に電気的に接続されており、ドレーン・フィンガ５４はドレーン・マニホールド４４に電気的に接続されている。ソース・フィンガ５６は、半導体層構造３０を通って延びる複数の導電性ソース・ビア６６によってソース端子２６（図１０Ｂ）に電気的に接続されている。導電性ソース・ビア６６は、半導体層構造３０を完全に通って延びる金属めっきされた又は金属充填されたビアを含んでよい。
【0131】
ユニット・セル・トランジスタ１６は、ＨＥＭＴ装置であってよい。実施例を利用し得るＩＩＩ族窒化物ベースのＨＥＭＴ装置のための適切な構造は、例えば、２００２年６月６日に公開された、同一出願人による米国特許出願公開第２００２／００６６９０８号「Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ／Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ｈａｖｉｎｇ Ａ Ｇａｔｅ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｏｎ Ａ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｃａｐ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｓａｍｅ」、２００２年１１月１４日に公開された米国特許出願公開第２００２／０１６７０２３号「Ｇｒｏｕｐ－ＩＩＩ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＨＥＭＴ） Ｗｉｔｈ Ｂａｒｒｉｅｒ／Ｓｐａｃｅｒ Ｌａｙｅｒ」、２００４年４月１日に公開された米国特許出願公開第２００４／００６１１２９号「Ｎｉｔｒｉｄｅ－Ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒｅｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｎｏｎ－Ｅｔｃｈｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｒｅｃｅｓｓｅｓ」、２０１１年３月１５日に発行された米国特許第７，９０６，７９９号「Ｎｉｔｒｉｄｅ－Ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ｗｉｔｈ Ａ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒ Ａｎｄ Ａ Ｌｏｗ－Ｄａｍａｇｅ Ｒｅｃｅｓｓ」、及び２００１年１１月１３日に発行された米国特許第６，３１６，７９３号「Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ｏｎ Ｓｅｍｉ－Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」に記載されており、これらの開示は引用によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0132】
さらに図１０Ｃに示したように、半導体層構造３０を通って上側メタライゼーション構造４０から延びる複数の金属めっきされたソース・ビア６６が設けられてよい。金属めっきされたソース・ビア６６は、ソース・フィンガ５６をＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の裏側に設けられたソース端子１２６－２に物理的及び電気的に接続している。金属めっきされたソース・ビア２６６はそれぞれ、（例えば、異方性エッチングによって）半導体層構造を通じて開口を形成し、次いで、開口の側壁をコーティングする金属めっきを堆積させることによって実装されてよい。幾つかの用途において、金属は、金属めっきされたビアが金属充填されたビアであるように開口を完全に充填してよい。しかしながら、多くの用途において、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０は、広い温度範囲にわたって動作してよく（屋外用途及び／又は装置動作中にＲＦトランジスタ増幅器ダイ内に生じ得る高レベルの熱による）、これは、金属及び半導体材料が著しく異なる熱膨張率を有することによる装置における高い応力レベルにつながり得る。このような場合、金属めっきされたビア６６の中心は、熱サイクルにより生じる応力の大きさを低減するために、開放したまま（すなわち、空気充填されている）であってよい。
【0133】
図１０Ｄを参照すると、半導体層構造３０は、複数の半導体層を含む。示された実施例において、合計で２つの半導体層、すなわちチャネル層３４と、チャネル層３４の上側におけるバリア層３６とが示されている。半導体層構造３０は、追加的な半導体層及び／又は非半導体層を含んでよい（典型的には、それらを含む）。例えば、半導体層構造３０は、成長基板３２を含んでよく、この成長基板３２上に他の半導体層が成長させられる。成長基板３２は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣ又は６Ｈ－ＳｉＣ基板を含んでよい。その他の実施例において、成長基板は、異なる半導体材料（例えば、ケイ素又はＩＩＩ族窒化物ベース材料、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＩｎＰ）又は非半導体材料（例えば、サファイア）を含んでよい。
【0134】
ＳｉＣは、ＩＩＩ族窒化物装置のための非常に一般的な基板材料であるサファイア（Ａｌ２Ｏ３）よりもＩＩＩ族窒化物に対する大幅により近い結晶格子整合を有する。ＳｉＣのより近い格子整合は、サファイアにおいて一般的に利用可能であるものよりも高い品質のＩＩＩ族窒化物フィルムを生じ得る。ＳｉＣは、非常に高い熱伝導率を有し、これにより、炭化ケイ素におけるＩＩＩ族窒化物装置の合計出力電力は、典型的には、サファイアに形成された同じ装置の場合ほどは基板の熱放散によって制限されない。また、半絶縁性ＳｉＣ基板の利用可能性は、装置隔離及び減じられた寄生容量を提供し得る。
【0135】
選択的なバッファ、核生成及び／又は転移層（図示せず）は、チャネル層３４の下で成長基板３２上に設けられてよい。例えば、ＡｌＮバッファ層は、ＳｉＣ成長基板３２と半導体層構造３０の残りとの間に適切な結晶構造転移を提供するために含まれてよい。加えて、ひずみ平衡転移層が、例えば、２００３年６月５日に公開された同一出願人による米国特許出願公開第２００３／０１０２４８２号「Ｓｔｒａｉｎ Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｓｔｒａｉｎ Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」に記載されているように設けられてもよく、その開示は、本明細書に完全に示されたものとして引用により本明細書に組み込まれる。
【0136】
幾つかの実施例において、チャネル層３４は、ＡｌＸＧａ１－ＸＮなどのＩＩＩ族窒化物材料であり、ここで、チャネル層３４の伝導帯エッジのエネルギがチャネルとバリア層３４，３６との間の境界面においてバリア層３６の伝導帯エッジのエネルギよりも小さいならば、０≦Ｘ＜１である。ある実施例において、Ｘ＝０は、チャネル層３４が窒化ガリウム（「ＧａＮ」）であることを示している。チャネル層３４は、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等のその他のＩＩＩ族窒化物であってもよい。チャネル層３４は、ドーピングされていないか又は意図せずにドーピングされていてよく、例えば、約２０Åよりも大きい厚さに成長させられてよい。チャネル層３４は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等の超格子又は組合せ等の、多層構造であってもよい。
【0137】
チャネル層３４は、バリア層３６の少なくとも一部のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有してよく、チャネル層３４は、バリア層３６よりも大きい電子親和力も有してよい。ある実施例において、バリア層３６は、約０．１ｎｍ～約１０ｎｍ以上の厚さのＡｌＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＮ又はＡｌＩｎＧａＮである。特定の実施例において、バリア層３６は、十分に厚く、チャネル層３４とバリア層３６との間の境界面において著しいキャリア集中を誘発するために十分に高いＡｌ組成及びドーピングを有する。
【0138】
バリア層３６は、ＩＩＩ族窒化物であってよく、チャネル層３４のものよりも大きなバンドギャップ及びチャネル層３４よりも小さい電子親和力を有してよい。したがって、ある実施例において、バリア層３６は、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ及び／又はＡｌＮ又はそれらの層の組合せを含んでよい。バリア層３６は、例えば、約０．１ｎｍ～約３０ｎｍの厚さであってよい。ある実施例において、バリア層３６は、ドーピングされていないか又は約１０１９ｃｍ－３未満の濃度にｎ－タイプドーパントによってドーピングされている。幾つかの実施例において、バリア層３６はＡｌＸＧａ１－ＸＮであり、０＜Ｘ＜１である。特定の実施例において、アルミニウム濃度は約２５％である。しかしながら、その他の実施例において、バリア層３６は、約５％～約１００％のアルミニウム濃度を有するＡｌＧａＮを含む。特定の実施例において、アルミニウム濃度は、約１０％よりも大きい。
【0139】
バリア層３６とチャネル層３４との間のバンドギャップの差及びバリア層３６とチャネル層３４との間の境界面における圧電効果により、チャネル層３４とバリア層３６との間の接合部においてチャネル層３４に二次元電子ガス（２ＤＥＧ）が誘発される。２ＤＥＧは、各ユニット・セル・トランジスタ１６のソース領域とその関連するドレーン領域との間に伝導を許容する非常に導電性の層として作用し、ソース領域は、ソース・フィンガ５６の直ぐ下にある半導体層構造３０の部分であり、ドレーン領域は、対応するドレーン・フィンガ５４の直ぐ下にある半導体層構造３０の部分である。
【0140】
層間絶縁層（図示せず）が、ゲート・フィンガ５２、ドレーン・フィンガ５４及びソース・フィンガ５６の上に形成されている。層間絶縁層は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２などの誘電性材料を含んでよい。
【0141】
図１０Ｅは、図１０Ａ～図１０ＤのＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０を含む幾つかの実施例によるパッケージングされたＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器１Ａの概略的な側面図である。図１０Ｅに示したように、パッケージングされたＲＦトランジスタ増幅器１Ａは、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０及び開放キャビティ・パッケージ７０を含む。パッケージ７０は、金属ゲート・リード７２、金属ドレーン・リード７４、金属サブマウント７６、セラミック側壁７８及びセラミック蓋８０を含む。
【0142】
ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０は、金属サブマウント７６、セラミック側壁７８及びセラミック蓋８０によって画定されたキャビティにおいて金属サブマウント７６（金属フランジであってよい）の上面に取り付けられている。ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０のソース端子２６は、例えば、導電性ダイ・アタッチ材料を使用して金属サブマウント７６に取り付けられてよい。金属サブマウント７６は、ソース端子２６への電気的接続を提供してよく、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０において発生する熱を放散する熱放散構造として機能してもよい。熱は、主に、比較的高い電流密度が例えばユニット・セル・トランジスタ１６のチャネル領域において生じる、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の上側部分において発生する。この熱は、ソース・ビア６６及び半導体層構造３０を介してソース端子２６へ、次いで、金属サブマウント７６へ伝達され得る。
【0143】
入力整合回路９０及び／又は出力整合回路９２も、パッケージ７０内に取り付けられてよい。整合回路９０，９２は、インピーダンス整合及び／又は高調波終端回路を含んでよい。インピーダンス整合回路は、ＲＦトランジスタ増幅器１Ａに入力される又はＲＦトランジスタ増幅器１Ａから出力されるＲＦ信号の基本成分のインピーダンスをそれぞれＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の入力部又は出力部におけるインピーダンスに整合させるために使用されてよい。高調波終端回路は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の入力部又は出力部に存在し得る基本ＲＦ信号の高調波を接地するために使用されてよい。２つ以上の入力整合回路９０及び／又は出力整合回路９２が設けられてよい。図１０Ｅに概略的に示したように、入力及び出力整合回路９０，９２は、金属サブマウント７６に取り付けられてよい。ゲート・リード７２は、１つ又は複数の第１のボンド・ワイヤ８２によって入力整合回路９０に接続されてよく、入力整合回路９０は、１つ又は複数の第２のボンド・ワイヤ８４によってＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０のゲート端子２２に接続されてよい。同様に、ドレーン・リード７４は、１つ又は複数の第４のボンド・ワイヤ８８によって出力整合回路９２に接続されてよく、出力整合回路９２は、１つ又は複数の第３のボンド・ワイヤ８６によってＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０のドレーン端子２４に接続されてよい。誘導素子であるボンド・ワイヤ８２，８４，８６，８８は、入力及び／又は出力整合回路の一部を形成してよい。ゲート・リード７２及びドレーン・リード７４は、セラミック側壁７８を通って延びていてよい。パッケージ７０の内部は、空気が充填されたキャビティを含んでよい。
【0144】
封止材料１２０が、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の上においてサブマウント７６上にパッケージに設けられている。
【0145】
図１０Ｆは、幾つかの実施例による、別のパッケージングされたＩＩＩ族窒化物ベースのＲＦトランジスタ増幅器１Ｂの概略的な側面図である。ＲＦトランジスタ増幅器１Ｂは、異なるパッケージ７０’を含むという点でＲＦトランジスタ増幅器１Ａとは異なる。パッケージ７０’は、金属サブマウント７６（金属ヒート・シンクとして作用し、金属スラグとして実施することができる）並びにゲート及びドレーン・リード７２’，７４’を含む。封止材料１２０は、ＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０の上においてサブマウント７６上にパッケージに設けられている。
【0146】
ＲＦトランジスタ増幅器１Ｂは、封止材料１２０、リード７２’，７４’及び金属サブマウント７６の上でＲＦトランジスタ増幅器ダイ１０を少なくとも部分的に包囲するプラスチック・オーバーモールド７８’も含む。ＲＦトランジスタ増幅器１Ｂのその他の構成要素は、ＲＦトランジスタ増幅器１Ａの同じ番号の構成要素と同じであってよく、したがって、そのさらなる説明は省略する。
【0147】
層、領域又は基板などの要素が別の要素の「上に」ある又は「上へ」延びていると言った場合、要素は、直接他方の要素上にある又は直接他方の要素上へ延びていることができるか、又は介在する要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素「上に直接」ある又は別の要素「上へ直接」延びていると言った場合、介在する要素は存在しない。要素が別の要素に「接続」又は「結合」されていると言った場合、要素は、他方の要素に直接接続又は結合することができるか、又は介在する要素が存在してよいことも理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素に「直接接続」又は「直接結合」されていると言った場合、介在する要素は存在しない。
【0148】
「下方」、「上方」、「上側」、「下側」、「水平」、「横方向」、「垂直方向」、「下」、「上」、「上」などの相対的用語は、図面に示されたように別の要素、層又は領域に対する１つの要素、層又は領域の関係を記述するために本明細書において使用されてよい。これらの用語は、図示された向きに加えて装置の異なる向きを包含することが意図されていると理解されるであろう。
【0149】
発明的概念の実施例は、発明的概念の理想化された実施例（及び中間構造）の概略的な図である断面図を参照して本明細書において説明されている。図面における層及び領域の厚さは、分かりやすくするために誇張されている場合がある。加えて、例えば、製造技術及び／又は公差の結果としての図の形状からの変化が予想される。したがって、発明的概念の実施例は、本明細書に示された領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきではなく、例えば、製造の結果生じる形状の逸脱を含むべきである。例えば、矩形として示されたインプラント領域は、典型的には、インプラント領域から非インプラント領域への別個の変化ではなくそのエッジにおいて丸み付けられた又は湾曲した特徴及び／又はインプラント濃度の勾配を有する。同様に、インプランテーションによって形成された埋め込まれた領域は、幾つかのインプランテーションにおいて、埋め込まれた領域と、それを通じてインプランテーションが生じる面との間の領域を生じ得る。したがって、図示された領域は、性質的に概略的であり、それらの形状は、装置の領域の実際の形状を示すことは意図されておらず、発明的概念の範囲を限定することは意図されていない。
【0150】
上記の説明及び図面に関連して、多くの異なる実施例が本明細書において開示されている。これらの実施例の全ての組合せ及びサブコンビネーションを文字通りに説明及び図示することは過度な繰り返し及び複雑化であることが理解されるであろう。したがって、全ての実施例は、あらゆる方法及び／又は組合せにおいて組み合わせることができ、図面を含む本明細書は、本明細書に説明された実施例、及びそれらを形成及び使用する形式及びプロセスの全ての組合せ及びサブコンビネーションの完全な記述された説明を構成すると解釈され、あらゆるこのような組合せ又はサブコンビネーションまで請求項をサポートする。
【0151】
図面及び明細書において、発明的概念の典型的な実施例が開示されており、特定の用語が採用されているが、それらは、限定の目的ではなく、一般的且つ説明的な意味においてのみ使用されており、発明的概念の範囲は以下の請求項に示されている。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【手続補正書】
【提出日】2023-06-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0088】
図４Ｂは、別の実施例によるＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｌを示す。ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｌの構造は、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｌにおいて、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２上に蓋を有する代わりに、保護プラスチック・オーバーモールド１４０が、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上においてキャリア基板１１０上に、封止材ダム２１０及び封止材料１２０と直接接触して形成され、これにより、ＲＦトランジスタ・ダイ１１２の上には開放キャビティが形成されていないことを除いて、図４Ａに示されたＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｋのものと同じである（同じ番号は同じ要素を指す）。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0089】
単一のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び補助電子装置１４が図４Ｂに示されているが、ＲＦトランジスタ増幅器パッケージ１００Ｌは、２つ以上のＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は２つ以上の補助電子装置１１４を含んでよく、封止材料１２０は、様々な実施例においてＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４のうちの幾つか又は全てを被覆することができるか、又はいずれも被覆しないことができることが認められるであろう。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0117】
幾つかの実施例において、図１Ａ～図５Ｂに示されたＲＦトランジスタ・ダイ１１２及び／又は補助電子装置１１４は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）ＲＦトランジスタ増幅器の形式で提供されてよい。例えば、ＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器は、図７Ａ～図７Ｃに示されたような回路を実施してよい。図８は、幾つかの実施例によるＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器８００の平面図である。図８に示したように、ＭＭＩＣ ＲＦトランジスタ増幅器８００は、パッケージ８１０内に収容された集積回路チップ８３０を含む。パッケージ８１０は、集積回路チップ８３０を包囲及び保護する保護ハウジングを含んでよい。パッケージ８１０は、例えば、セラミック材料から形成されてよい。封止材（図示せず）は、上述のように集積回路チップ８３０の上に形成されてよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランジスタ装置をパッケージングする方法であって、複数の電子装置をキャリア基板に取り付けることであって、前記複数の電子装置が１ＧＨｚよりも高い動作周波数を有する無線周波数（ＲＦ）トランジスタ・ダイ及び補助電子装置を含む、取り付けることと、
前記ＲＦトランジスタ・ダイ及び前記補助電子装置のうちの一方の上に封止材料を適用し、前記ＲＦトランジスタ・ダイ及び前記補助電子装置のうちの他方の上には封止材料を適用しない、前記封止材料が硬化性封止材料を含む、封止材料を適用することと、
前記複数の電子装置及び前記封止材料の上において前記キャリア基板上に保護構造を提供することであって、前記保護構造が前記キャリア基板上のプラスチック・オーバーモールドを含み、前記プラスチック・オーバーモールドが前記キャリア基板と接触し、並びに前記封止材料及び前記複数の電子装置を被覆する、保護構造を提供することと、
前記複数の電子装置及び前記封止材料の上に前記保護構造を提供した後に前記硬化性封止材料を硬化させることと
を含む、トランジスタ装置をパッケージングする方法。
【請求項2】
前記硬化性封止材料が、硬化性液体封止材料を含み、前記封止材料を適用することが、前記ＲＦトランジスタ・ダイ及び前記補助電子装置のうちの前記一方の上に前記硬化性液体封止材料を排出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記方法が、さらに、前記ＲＦトランジスタ・ダイ及び前記補助電子装置のうちの前記一方の上に前記封止材料を提供する前に前記ＲＦトランジスタ・ダイに前記補助電子装置を接続することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記プラスチック・オーバーモールドが、前記封止材料と接触する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記封止材料及び前記プラスチック・オーバーモールドが、異なる熱膨張率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記封止材料及び前記プラスチック・オーバーモールドが、異なる硬さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記複数の電子装置及び前記封止材料の上に前記保護構造を提供した後に前記硬化性封止材料を完全に硬化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記複数の電子装置及び前記封止材料の上に前記保護構造を提供した後に前記硬化性封止材料を少なくとも部分的に硬化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記硬化性封止材料が、硬化剤を含み、前記硬化性封止材料を適用することが、前記ＲＦトランジスタ・ダイ及び前記補助電子装置のうちの前記一方の上に前記硬化剤を適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記キャリア基板に前記複数の電子装置を取り付けることが、焼結銀又は共晶ダイ・アタッチによって前記キャリア基板に前記複数の電子装置のうちの少なくとも１つを取り付けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記キャリア基板に前記複数の電子装置を取り付けることが、前記複数の電子装置及び／又は前記キャリア基板上にはんだバンプを形成し、前記はんだバンプを介して前記キャリア基板に前記複数の電子装置を取り付けることを含み、前記封止材料が、前記複数の電子装置と前記キャリア基板との間に延びている、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記複数の電子装置の周囲において前記キャリア基板上に封止材ダムを形成することをさらに含み、前記封止材ダムが、前記キャリア基板のダイ・アタッチ領域を画定し、前記封止材料が前記ダイ・アタッチ領域内に提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記ＲＦトランジスタ・ダイが、ＧａＮベース装置又はＳｉＣベース装置を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
トランジスタ装置をパッケージングする方法であって、
１つ又は複数の電子装置をキャリア基板に取り付けることであって、前記１つ又は複数の電子装置がトランジスタ・ダイを含む、取り付けることと、
前記１つ又は複数の電子装置のうちの少なくとも１つの上に封止材料を適用することであって、前記封止材料が硬化性封止材料を含む、封止材料を適用することと、
前記１つ又は複数の電子装置及び前記封止材料の上において前記キャリア基板上に保護構造を提供することと、
前記保護構造と前記キャリア基板との間に接着剤を提供し、前記硬化性封止材料及び前記接着剤を同時に硬化させることと
を含む、トランジスタ装置をパッケージングする方法。
【請求項15】
前記接着剤が、エポキシ接着剤を含む、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】