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JP4160747B2 - Gunn diode and Gunn diode oscillator - Google Patents

Gunn diode and Gunn diode oscillator Download PDF

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JP4160747B2
JP4160747B2 JP2001346992A JP2001346992A JP4160747B2 JP 4160747 B2 JP4160747 B2 JP 4160747B2 JP 2001346992 A JP2001346992 A JP 2001346992A JP 2001346992 A JP2001346992 A JP 2001346992A JP 4160747 B2 JP4160747 B2 JP 4160747B2
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Japan
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gunn diode
electrode
bump
bumps
cathode
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克明 宮谷
吉田  孝
忠義 出口
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装時におけるダメージを低減し、発振周波数や発振出力等のバラツキを低減したガンダイオード及びそのガンダイオードを搭載したガンダイオード発振器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図2にマイクロ波やミリ波の発振用の従来のガンダイオード20を示す。図2において、21は半導体基板、22は第1の半導体層、23は活性層、24は第2の半導体層、25は絶縁体、26はカソード電極、27はアノード電極、28は導電性突起によるカソードバンプ、29は導電性突起によるアノードバンプである。
【0003】
絶縁体25は、上面から活性層23と第1の半導体層22の境までボロン注入により筒形状に形成され、カソード電極26をアノード電極27から分離し、該絶縁体25により囲まれた内側の第1の半導体層22、活性層23及び第2の半導体層24によりガンダイオードの機能部が形成されている。図2では絶縁体25による筒状の部分が6個形成され、6個のカソード電極26の下層に各々ガンダイオード機能部が形成されている。また、カソードバンプ28は6個のカソード電極26の全ての上面に各々形成されているが、アノードバンプ29はアノード電極の部分の上面の両側にカソードバンプ28の一群を両側から挟むように片側に3個ずつ合計で6個形成されている。
【0004】
図3は、図2のガンダイオード20をマイクロストリップ線路30に搭載して構成したガンダイオード発振器の断面を示す図で、図4はその全体斜視図、図5はヴィアホール35の部分を切断した断面を表した斜視図である。マイクロストリップ線路30は、半絶縁性の平板基板31の上面に信号電極32とその信号電極32を両側から挟むように2個の表面接地電極33を形成すると共に、裏面に裏面接地電極34を形成して、各表面接地電極33と裏面接地電極34をヴィアホール35により導通させたものである。信号電極32には電圧印加用のバイアス電極32A、共振器を構成するオープンスタブ32B、及び発振出力取出用の出力部32Cが形成されている。ガンダイオード20は、中央のカソードバンプ28が信号電極32に、両側のアノードバンプ29が両側の表面接地電極33に接着するように実装される。36は放熱基台であるが、図4及び図5では省略した。
【0005】
ところで、従来では、ガンダイオード20をマイクロストリップ線路30に実装するとき、熱圧着方式のボンディングツールを用いてガンダイオード20のカソードバンプ28を信号電極32に、アノードバンプ29を表面接地電極33に各々接着していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方式では、ガンダイオード20のバンプ28、29とマイクロストリップ線路30の電極32、33は、Au-Auの熱圧着となり、380℃程度の加熱(接合温度)が必要となるが、ガンダイオード20にこのような温度の熱が加わると、オーミック電極のシンター効果で抵抗が増大し、発振特性が劣化してしまうという問題がある。
【0007】
そこで、熱及び超音波併用方式のボンディングツールを用いることで、加熱温度を低下させ、特性の劣化防止を図っているが、超音波によってガンダイオードチップの結晶に転移などの欠陥が誘発される恐れがある。そして、このような欠陥が発生すると、ガンダイオード20の発振周波数や発振出力等にバラツキが発生するという問題がある。
【0008】
本発明の目的は、熱及び超音波併用方式のボンディングツールを用いたときであっても、発振周波数や発振出力等にバラツキが発生しないようにした、ガンダイオード及びガンダイオード発振器を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、片面のほぼ中央部分に1又は複数個形成された第1の電極、該第1の電極の周囲にガンダイオード機能部を区画するよう形成された凹部又は絶縁体、前記片面における前記第1の電極と前記凹部又は前記絶縁体を除く面に形成された第2の電極、前記第1の電極に形成された導電性突起による第1のバンプ、及び前記第2の電極に前記第1のバンプを挟むように形成された導電性突起による複数の第2のバンプを有するガンダイオードにおいて、前記第1のバンプの合計面積を、前記第2のバンプの合計面積に対して0.7%〜20%に設定したことを特徴とするガンダイオードとした。
【0010】
請求項2に係る発明は、半絶縁性の平板基板、該平板基板の表面に形成された信号電極、該信号電極の片端にオープンスタブが残る位置を跨ぐように形成された2個の表面接地電極、前記平板基板の裏面に形成された裏面接地電極、及び前記各表面接地電極と前記裏面接地電極とを導通させるヴィアホールを有するマイクロストリップ線路と、該マイクロストリップ線路の前記信号電極に前記第1のバンプが接着され、前記マイクロストリップ線路の前記各表面接地電極に前記第2のバンプが接着された前記請求項1に記載のガンダイオードとからなることを特徴とするガンダイオード発振器とした。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の1つの実施形態のガンダイオード10を示す図で、(a)は平面図、(b)は断面図である。図1において、11は不純物濃度が1〜2×1018atm/cm3のN型ガリウム砒素からなる半導体基板、12は不純物濃度が2×1018atm/cm3で厚さ1.5μmのN型ガリウム砒素からなる第1の半導体層、13は不純物濃度が8×1015atm/cm3で厚さ1.6μmN型ガリウム砒素からなる活性層、14は不純物濃度が1×1018atm/cm3で厚さ0.3μmのN型ガリウム砒素からなる第2の半導体層である。15は絶縁体、16は第2の半導体層14とオーミック接触するAuGe,Ni,Au等の金属膜からなるカソード電極、17は同様のアノード電極、18は導電性突起によるカソードバンプ、19は同様のアノードバンプである。
【0012】
絶縁体15は、上面から活性層13と第1の半導体層12の境までボロン注入により筒形状に形成され、カソード電極16をアノード電極17から分離し、該絶縁体15により囲まれた内側の第1の半導体層12、活性層13及び第2の半導体層14によりガンダイオードの機能部が形成されている。図1では絶縁体15による筒状の部分が6個形成され、6個のカソード電極16の下層に各々ガンダイオード機能部が形成されている。また、カソードバンプ18は6個のカソード電極26の全ての上面に各々形成されているが、アノードバンプ19はアノード電極17の部分の上面にカソードバンプ18の一群を両側から挟むように片側の両角に2個ずつ合計で4個形成されている。このアノードバンプ19は、CCDカメラを用いた位置合わせを考慮すると図示のような四角形状が好ましいが、これに限られるものではない。また、面積は少なくとも100μm×50μm程度のものが望ましい。
【0013】
絶縁体15によって区画された各々のカソード電極16に対応する活性層13の面積は、ガンダイオードの所定の動作電流が得られる値(横方向面積)に設定される。また、アノード電極17に対応する活性層13の面積は、カソード電極16に対応する面積の10〜100倍位として、この部分がガンダイオードとして機能しないようになっている。
【0014】
本ガンダイオード10は、これを図3乃至図5に示した従来のガンダイオード20と同様に、マイクロストリップ線路30に搭載することにより、ガンダイオード発振器として機能させることができる。このとき、ボンディングツールとしては、熱及び超音波併用のツールを使用する。
【0015】
図6(a)は、ガンダイオード10をマイクロストリップ線路30に搭載して構成したガンダイオード発振器について、アノードバンプ19の合計面積に対するカソードバンプ18の合計面積の面積比と発振周波数の3σとの関係(σ:標準偏差)を示す特性図、図6(b)は同面積比と最大発振出力の3σとの関係を示す特性図である。ここで、アノードバンプの面積は、アノードバンプがアノード電極に接する部分の面積をいい、同様にカソードバンプの面積はカソードバンプがカソード電極に接する部分の面積をいう。
【0016】
アノードバンプ19の合計面積に対するカソードバンプ18の合計面積の面積比を20%以下にすることにより、図6(a)に示すように発振周波数の3σが小さくなって発振周波数のバラツキが小さくなり、また、図6(b)に示すように、最大発振出力の3σが小さくなって最大発振出力のバラツキが小さくなっている。すなわち、ボンディングツールとして、熱及び超音波併用のツールを使用したときでも、上記したようにアノードバンプ19の合計面積に対するカソードバンプ18の合計面積の面積比を20%以下にすることにより、発振周波数と最大発振出力のバラツキを小さくすることができる。
【0017】
なお、ガンダイオード10のアノードバンプ19の合計面積に対するカソードバンプ18の合計面積の面積比の下限は、0.7%程度が好ましい。ガンダイオード10をガン発振器として使用するとき、カソード電極16は、合計で少なくとも13μm直径の面積(133μm2)がないと、発振出力が得られない。この場合、カソード電極16の部分の放熱のため、カソードバンプ18の直径も13μm程度が必要となる。したがって、この直径13μmの面積(133μm2)が下限となる。4個のアノードバンプ19の各々を100μm×50μmとすると、その合計面積は20,000μm2となる。よって、アノードバンプ19の合計面積に対するカソードバンプ18の合計面積の面積比は0.66%であり、ほぼ0.7%となる。
【0018】
図7はガンダイオードをマイクロストリップ線路30に搭載して38GHz帯域用のガンダイオード発振器とした場合の発振周波数のヒストグラムであり、(a)は本実施形態のガンダイオード10の場合、(b)は従来のガンダイオード20の場合である。なお、本実施形態のガンダイオード10の素子サイズは290μm×490μm、カソードバンプ18は28μm直径のものが6個、アノードバンプ19は100×50μmのものが4個の場合である。また、従来のガンダイオード20は、アノードバンプ29が50μm直径のものが6個で、他はガンダイオード10と同じ条件である。ここで、アノードバンプの形状が異なっているが、上記特性に影響を与えることはない。
【0019】
図7(a)の本実施形態のガンダイオード10では、平均発振周波数が38.5 GHz、標準偏差が0.16 GHzという良好な結果が得られているのに対し、図7(b)の従来のガンダイオード20では、平均発振周波数が38.3 GHz、標準偏差が0.4 GHzという結果にとどまっている。
【0020】
図8はガンダイオードをマイクロストリップ線路30に搭載して38GHz帯域用のガンダイオード発振器とした場合の最大発振出力のヒストグラムであり、(a)が本実施形態のガンダイオード10(図7(a)と同じ条件)の場合、(b)は従来のガンダイオード20(図7(b)と同じ条件)の場合である。
【0021】
図8(a)の本実施形態のガンダイオード10では、平均最大発振出力が122.8 mW、標準偏差が7.2 mWという良好な結果が得られているのに対し、図8(b)の従来のガンダイオード20では、平均最大発振出力が106.4 mW、標準偏差が18.4 mWという結果にとどまっている。
【0022】
なお、以上説明した実施形態のガンダイオード10において、半導体基板11、第1の半導体層12、活性層13及び第2の半導体層14のガンダイオード機能部の不純物の種類及びその濃度を調整することにより、カソード電極16をアノード電極に代え、アノード電極17をカソード電極に代えることもできる。また、以上の実施形態のガンダイオード10では、ボロン注入により絶縁体15を形成したが、この絶縁体は形成せず、そこに凹部を形成してガンダイオード機能部を区画してもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、熱及び超音波併用のツールを使用してガンダイオード発振器を構成したときでも、上記したように第2のバンプの合計面積に対する第1のバンプの合計面積の面積比を0.7%〜20%に設定することにより、その発振周波数や最大発振出力等のバラツキを低減することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態のガンダイオードを示す図で、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図2】 従来のガンダイオードを示す図で、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図3】 マイクロストリップ線路に搭載してガンダイオード発振器を構成した従来のガンダイオード発振器の断面図である。
【図4】 マイクロストリップ線路に搭載してガンダイオード発振器を構成した従来のガンダイオード発振器の斜視図である。
【図5】 マイクロストリップ線路に搭載してガンダイオード発振器を構成した従来のガンダイオード発振器の一部切り欠きの斜視図である。
【図6】(a)はアノードバンプの合計面積に対するカソードバンプの合計面積の面積比と発振周波数の3σとの特性図、(b)は同面積比と最大発振出力の3σとの特性図である。
【図7】 (a)は本実施形態のガンダイオード発振器の発振周波数のヒストグラム、(b)は従来のガンダイオード発振器の発振周波数のヒストグラムである。
【図8】 (a)は本実施形態のガンダイオード発振器の最大発振出力のヒストグラム、(b)は従来のガンダイオード発振器の最大発振出力のヒストグラムである。
【符号の説明】
10:本実施形態のガンダイオード、11:半導体基板、12:第1の半導体層、13:活性層、14:第2の半導体層、15:絶縁体、16:カソード電極、17:アノード電極、18:カソードバンプ、19:アノードバンプ
20:従来のガンダイオード、21:半導体基板、22:第1の半導体層、23:活性層、24:第2の半導体層、25:絶縁体、26:カソード電極、27:アノード電極、28:カソードバンプ、29:アノードバンプ
30:マイクロストリップ線路、31:信号線路、31A:バイアス電極、31B:オープンスタブ電極、31C:出力部、32:表面接地電極、33:裏面接地電極、34:ヴィアホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Gunn diode that reduces damage during mounting and reduces variations in oscillation frequency, oscillation output, and the like, and a Gunn diode oscillator including the Gunn diode.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a conventional Gunn diode 20 for microwave or millimeter wave oscillation. In FIG. 2, 21 is a semiconductor substrate, 22 is a first semiconductor layer, 23 is an active layer, 24 is a second semiconductor layer, 25 is an insulator, 26 is a cathode electrode, 27 is an anode electrode, and 28 is a conductive protrusion. Cathode bumps 29 and 29 are anode bumps with conductive protrusions.
[0003]
The insulator 25 is formed in a cylindrical shape by boron implantation from the upper surface to the boundary between the active layer 23 and the first semiconductor layer 22. The cathode electrode 26 is separated from the anode electrode 27, and the inner side surrounded by the insulator 25 is formed. A functional part of a Gunn diode is formed by the first semiconductor layer 22, the active layer 23 and the second semiconductor layer 24. In FIG. 2, six cylindrical portions are formed by the insulator 25, and Gunn diode function portions are formed below the six cathode electrodes 26. The cathode bumps 28 are formed on all the upper surfaces of the six cathode electrodes 26, respectively. The anode bumps 29 are formed on one side so as to sandwich a group of cathode bumps 28 from both sides of the upper surface of the anode electrode portion. A total of six are formed by three.
[0004]
3 is a view showing a cross section of a Gunn diode oscillator configured by mounting the Gunn diode 20 of FIG. 2 on the microstrip line 30, FIG. 4 is a perspective view of the whole, and FIG. It is a perspective view showing a section. In the microstrip line 30, a signal electrode 32 and two surface ground electrodes 33 are formed on the upper surface of a semi-insulating flat substrate 31 so as to sandwich the signal electrode 32 from both sides, and a back surface ground electrode 34 is formed on the back surface. Then, each front surface ground electrode 33 and back surface ground electrode 34 are made conductive by a via hole 35. The signal electrode 32 is formed with a bias electrode 32A for voltage application, an open stub 32B constituting a resonator, and an output part 32C for extracting oscillation output. The Gunn diode 20 is mounted such that the central cathode bump 28 is bonded to the signal electrode 32 and the anode bumps 29 on both sides are bonded to the surface ground electrodes 33 on both sides. Reference numeral 36 denotes a heat radiation base, which is omitted in FIGS.
[0005]
Conventionally, when the Gunn diode 20 is mounted on the microstrip line 30, the cathode bump 28 of the Gunn diode 20 is used as the signal electrode 32 and the anode bump 29 is used as the surface ground electrode 33 using a thermocompression bonding tool. It was glued.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this system, the bumps 28 and 29 of the Gunn diode 20 and the electrodes 32 and 33 of the microstrip line 30 are Au-Au thermocompression bonding, and heating (junction temperature) of about 380 ° C. is required. When heat at such a temperature is applied to the diode 20, there is a problem that the resistance increases due to the sintering effect of the ohmic electrode and the oscillation characteristics deteriorate.
[0007]
Therefore, by using a bonding tool that combines heat and ultrasonic waves, the heating temperature is lowered to prevent the deterioration of the characteristics. However, there is a risk that defects such as transition may be induced in the crystal of the Gunn diode chip by the ultrasonic waves. There is. When such a defect occurs, there is a problem that variations occur in the oscillation frequency, oscillation output, etc. of the Gunn diode 20.
[0008]
An object of the present invention is to provide a Gunn diode and a Gunn diode oscillator in which variations in oscillation frequency, oscillation output, etc. do not occur even when using a thermal and ultrasonic bonding system bonding tool. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is characterized in that one or a plurality of first electrodes are formed in a substantially central portion of one side, a recess or an insulator formed so as to partition a Gunn diode functional part around the first electrode, The first electrode on the one surface and the second electrode formed on the surface excluding the recess or the insulator, the first bump formed by the conductive protrusion formed on the first electrode, and the second electrode In a Gunn diode having a plurality of second bumps formed by conductive protrusions formed so as to sandwich the first bump between electrodes, the total area of the first bump is set to the total area of the second bump. Thus, the Gunn diode is characterized by being set to 0.7% to 20%.
[0010]
The invention according to claim 2 is a semi-insulating flat plate substrate, a signal electrode formed on the surface of the flat plate substrate, and two surface grounds formed so as to straddle a position where an open stub remains at one end of the signal electrode An electrode, a back surface ground electrode formed on the back surface of the flat substrate, a microstrip line having a via hole for conducting the surface ground electrode and the back surface ground electrode, and the signal electrode of the microstrip line A Gunn diode oscillator comprising the Gunn diode according to claim 1, wherein one Gunn bump is adhered, and the second bump is adhered to each surface ground electrode of the microstrip line.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1A and 1B are views showing a Gunn diode 10 according to one embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. In FIG. 1, 11 is a semiconductor substrate made of N-type gallium arsenide with an impurity concentration of 1-2 × 10 18 atm / cm 3 , and 12 is an N-type with an impurity concentration of 2 × 10 18 atm / cm 3 and a thickness of 1.5 μm. A first semiconductor layer made of gallium arsenide, 13 has an impurity concentration of 8 × 10 15 atm / cm 3 and an active layer made of 1.6 μm N-type gallium arsenide, and 14 has an impurity concentration of 1 × 10 18 atm / cm 3 . This is a second semiconductor layer made of N-type gallium arsenide having a thickness of 0.3 μm. 15 is an insulator, 16 is a cathode electrode made of a metal film such as AuGe, Ni, or Au in ohmic contact with the second semiconductor layer 14, 17 is a similar anode electrode, 18 is a cathode bump formed by conductive protrusions, and 19 is the same. This is an anode bump.
[0012]
The insulator 15 is formed in a cylindrical shape by boron implantation from the upper surface to the boundary between the active layer 13 and the first semiconductor layer 12. The cathode electrode 16 is separated from the anode electrode 17, and the inner side surrounded by the insulator 15 is formed. A functional part of a Gunn diode is formed by the first semiconductor layer 12, the active layer 13 and the second semiconductor layer 14. In FIG. 1, six cylindrical portions are formed by the insulator 15, and Gunn diode function portions are formed below the six cathode electrodes 16. Further, the cathode bumps 18 are formed on all the upper surfaces of the six cathode electrodes 26, respectively, while the anode bumps 19 are provided on both corners on one side so as to sandwich a group of cathode bumps 18 from both sides on the upper surface of the anode electrode 17 part. A total of four are formed. The anode bump 19 preferably has a quadrangular shape as shown in the drawing in consideration of alignment using a CCD camera, but is not limited thereto. The area is preferably at least about 100 μm × 50 μm.
[0013]
The area of the active layer 13 corresponding to each cathode electrode 16 partitioned by the insulator 15 is set to a value (lateral area) at which a predetermined operating current of the Gunn diode is obtained. The area of the active layer 13 corresponding to the anode electrode 17 is about 10 to 100 times the area corresponding to the cathode electrode 16, and this portion does not function as a Gunn diode.
[0014]
The Gunn diode 10 can function as a Gunn diode oscillator by being mounted on the microstrip line 30 in the same manner as the conventional Gunn diode 20 shown in FIGS. At this time, a tool using both heat and ultrasonic waves is used as the bonding tool.
[0015]
FIG. 6A shows the relationship between the area ratio of the total area of the cathode bumps 18 to the total area of the anode bumps 19 and the oscillation frequency of 3σ in the Gunn diode oscillator configured by mounting the Gunn diode 10 on the microstrip line 30. FIG. 6B is a characteristic diagram showing the relationship between the same area ratio and 3σ of the maximum oscillation output. Here, the area of the anode bump refers to the area of the portion where the anode bump contacts the anode electrode, and similarly, the area of the cathode bump refers to the area of the portion where the cathode bump contacts the cathode electrode.
[0016]
By setting the area ratio of the total area of the cathode bumps 18 to the total area of the anode bumps 19 to 20% or less, the oscillation frequency 3σ is reduced as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 6B, 3σ of the maximum oscillation output is reduced, and the variation of the maximum oscillation output is reduced. That is, even when a tool using both heat and ultrasonic waves is used as the bonding tool, as described above, the area ratio of the total area of the cathode bumps 18 to the total area of the anode bumps 19 is set to 20% or less so that the oscillation frequency is reduced. And variation in maximum oscillation output can be reduced.
[0017]
The lower limit of the area ratio of the total area of the cathode bump 18 to the total area of the anode bump 19 of the Gunn diode 10 is preferably about 0.7%. When the Gunn diode 10 is used as a Gunn oscillator, an oscillation output cannot be obtained unless the cathode electrode 16 has a total area (133 μm 2 ) of at least 13 μm in diameter. In this case, the cathode bump 18 needs to have a diameter of about 13 μm in order to dissipate the cathode electrode 16. Therefore, the area having a diameter of 13 μm (133 μm 2 ) is the lower limit. If each of the four anode bumps 19 is 100 μm × 50 μm, the total area is 20,000 μm 2 . Therefore, the area ratio of the total area of the cathode bump 18 to the total area of the anode bump 19 is 0.66%, which is approximately 0.7%.
[0018]
FIG. 7 is a histogram of the oscillation frequency when a Gunn diode is mounted on the microstrip line 30 to form a Gunn diode oscillator for the 38 GHz band. FIG. 7A shows the Gunn diode 10 of this embodiment, and FIG. This is the case of the conventional Gunn diode 20. In this embodiment, the Gunn diode 10 has an element size of 290 μm × 490 μm, six cathode bumps 18 having a diameter of 28 μm, and four anode bumps 19 having a size of 100 × 50 μm. The conventional Gunn diode 20 has six anode bumps 29 having a diameter of 50 μm, and the other conditions are the same as those of the Gunn diode 10. Here, although the shape of the anode bump is different, the above characteristics are not affected.
[0019]
In the Gunn diode 10 of this embodiment shown in FIG. 7 (a), good results are obtained with an average oscillation frequency of 38.5 GHz and a standard deviation of 0.16 GHz, whereas the conventional Gunn diode of FIG. 7 (b). 20, the average oscillation frequency is 38.3 GHz and the standard deviation is 0.4 GHz.
[0020]
FIG. 8 is a histogram of the maximum oscillation output when a Gunn diode is mounted on the microstrip line 30 and used as a Gunn diode oscillator for the 38 GHz band, and FIG. 8A shows the Gunn diode 10 of this embodiment (FIG. 7A). (B) is the case of the conventional Gunn diode 20 (same conditions as in FIG. 7B).
[0021]
In the Gunn diode 10 of this embodiment shown in FIG. 8A, the average maximum oscillation output is 122.8 mW and the standard deviation is 7.2 mW, whereas the conventional gun diode of FIG. In the diode 20, the average maximum oscillation output is 106.4 mW and the standard deviation is only 18.4 mW.
[0022]
In the Gunn diode 10 according to the embodiment described above, the types and concentrations of impurities in the Gunn diode function part of the semiconductor substrate 11, the first semiconductor layer 12, the active layer 13, and the second semiconductor layer 14 are adjusted. Thus, the cathode electrode 16 can be replaced with an anode electrode, and the anode electrode 17 can be replaced with a cathode electrode. In the Gunn diode 10 of the above embodiment, the insulator 15 is formed by boron implantation. However, the insulator may not be formed, and a recess may be formed therein to partition the Gunn diode functional part.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a Gunn diode oscillator is configured using a tool using both heat and ultrasonic waves, the area ratio of the total area of the first bumps to the total area of the second bumps as described above. By setting the value to 0.7% to 20%, there is an advantage that variations in the oscillation frequency and the maximum oscillation output can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a Gunn diode according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.
2A and 2B are diagrams showing a conventional Gunn diode, in which FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional Gunn diode oscillator that is mounted on a microstrip line to form a Gunn diode oscillator.
FIG. 4 is a perspective view of a conventional Gunn diode oscillator which is mounted on a microstrip line and constitutes a Gunn diode oscillator.
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of a conventional Gunn diode oscillator that is mounted on a microstrip line and constitutes a Gunn diode oscillator.
6A is a characteristic diagram of the area ratio of the total area of the cathode bump to the total area of the anode bump and 3σ of the oscillation frequency, and FIG. 6B is a characteristic diagram of the area ratio and 3σ of the maximum oscillation output. is there.
7A is a histogram of the oscillation frequency of the Gunn diode oscillator of this embodiment, and FIG. 7B is a histogram of the oscillation frequency of a conventional Gunn diode oscillator.
8A is a histogram of the maximum oscillation output of the Gunn diode oscillator of this embodiment, and FIG. 8B is a histogram of the maximum oscillation output of the conventional Gunn diode oscillator.
[Explanation of symbols]
10: Gunn diode of this embodiment, 11: Semiconductor substrate, 12: First semiconductor layer, 13: Active layer, 14: Second semiconductor layer, 15: Insulator, 16: Cathode electrode, 17: Anode electrode, 18: cathode bump, 19: anode bump 20: conventional Gunn diode, 21: semiconductor substrate, 22: first semiconductor layer, 23: active layer, 24: second semiconductor layer, 25: insulator, 26: cathode Electrode, 27: Anode electrode, 28: Cathode bump, 29: Anode bump 30: Microstrip line, 31: Signal line, 31A: Bias electrode, 31B: Open stub electrode, 31C: Output unit, 32: Surface ground electrode, 33 : Back grounding electrode, 34: Via hole

Claims (2)

片面のほぼ中央部分に1又は複数個形成された第1の電極、該第1の電極の周囲にガンダイオード機能部を区画するよう形成された凹部又は絶縁体、前記片面における前記第1の電極と前記凹部又は前記絶縁体を除く面に形成された第2の電極、前記第1の電極に形成された導電性突起による第1のバンプ、及び前記第2の電極に前記第1のバンプを挟むように形成された導電性突起による複数の第2のバンプを有するガンダイオードにおいて、
前記第1のバンプの合計面積を、前記第2のバンプの合計面積に対して0.7%〜20%に設定したことを特徴とするガンダイオード。
One or a plurality of first electrodes formed substantially at the center of one side, a recess or insulator formed so as to partition a Gunn diode functional part around the first electrode, and the first electrode on the one side And the second electrode formed on the surface excluding the recess or the insulator, the first bump formed by the conductive protrusion formed on the first electrode, and the first bump on the second electrode. In a Gunn diode having a plurality of second bumps by conductive protrusions formed to sandwich,
The Gunn diode, wherein a total area of the first bumps is set to 0.7% to 20% with respect to a total area of the second bumps.
半絶縁性の平板基板、該平板基板の表面に形成された信号電極、該信号電極の片端にオープンスタブが残る位置を跨ぐように形成された2個の表面接地電極、前記平板基板の裏面に形成された裏面接地電極、及び前記各表面接地電極と前記裏面接地電極とを導通させるヴィアホールを有するマイクロストリップ線路と、該マイクロストリップ線路の前記信号電極に前記第1のバンプが接着され、前記マイクロストリップ線路の前記各表面接地電極に前記第2のバンプが接着された前記請求項1に記載のガンダイオードとからなることを特徴とするガンダイオード発振器。A semi-insulating flat substrate, a signal electrode formed on the surface of the flat substrate, two surface ground electrodes formed so as to straddle a position where an open stub remains on one end of the signal electrode, The formed back surface ground electrode, the microstrip line having a via hole for conducting each of the front surface ground electrode and the back surface ground electrode, and the first bump is bonded to the signal electrode of the microstrip line, 2. The Gunn diode oscillator according to claim 1, comprising the Gunn diode according to claim 1, wherein the second bump is bonded to each surface ground electrode of the microstrip line.
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