JP2000332191A - ハイブリッド型半導体装置 - Google Patents

ハイブリッド型半導体装置

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JP2000332191A
JP2000332191A JP13535399A JP13535399A JP2000332191A JP 2000332191 A JP2000332191 A JP 2000332191A JP 13535399 A JP13535399 A JP 13535399A JP 13535399 A JP13535399 A JP 13535399A JP 2000332191 A JP2000332191 A JP 2000332191A
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Japan
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stage transistor
gate
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pads
drain
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JP13535399A
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Yutaka Ueno
豊 上野
Hideyuki Ogiwara
秀幸 荻原
Masanori Ochi
雅範 越智
Shigehiro Hosoi
重広 細井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2924/30Technical effects
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    • H01L2924/3011Impedance

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  • Amplifiers (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】出力段トランジスタの特性を高めたハイブリッ
ド型半導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】出力段トランジスタを有するチップと、前
記チップを実装したセラミック基板と、前記セラミック
基板上に形成され、ボンディングワイヤを介して前記出
力段トランジスタと接続した整合回路と、を具備し、前
記出力段トランジスタは複数のトランジスタを並列に配
置したユニットを複数持ち、それぞれのユニットの入力
信号接続線が互いに分離して整合回路に接続しており、
ドライバ段トランジスタを3つ並列に並べた構造の出力
段トランジスタを有し、出力段トランジスタは各々独立
して形成された第一のゲートバスライン、第二のゲート
バスライン、第三のゲートバスラインを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル式携帯電
話端末の送信用電力増幅器(PA;Power Amp
lifier)に関し、特に出力段トランジスタの構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】PDC(Personal Digit
al Cellular)に用いられている端末用PA
は、TDMA(Time Division Mult
iple Access)方式に準拠して高出力、高効
率、そして音質の向上のための低歪みが要求される。従
来のPAにおいて、GaAsを用いたMODFET(M
odulation−Doped FET)のベアチッ
プをセラミック基板に実装したハイブリッドICが用い
られている。ハイブリッドICはドライバー段のトラン
ジスタと出力段のトランジスタを有したGaAsチップ
をセラミック基板中心のキャビティ部にダイボンディン
グしている。ドライバー段トランジスタと出力段トラン
ジスタはセラミック基板上に形成されたバイアス回路や
整合回路とボンディングワイヤによって接続している。
従来のハイブリッドICの回路図を図4に示す。高周波
入力信号は入力整合回路43を通った後ドライバ段トラ
ンジスタ45で電力増幅される。増幅された信号は段間
整合回路44を介して出力段トランジスタ46で更に増
幅され、出力整合回路47を通って出力される。ゲート
電圧はドライバ段バイアス回路41及び出力段バイアス
回路42を介して、それぞれドライバ段トランジスタ4
5及び出力段トランジスタ46へ印加される。PAにお
いては出力段トランジスタ46の設計が重要である。ド
ライバ段相当のゲート幅ωgを有するトランジスタの特
性パラメータをベースに、出力段トランジスタ46の特
性見積もりを行う。出力段トランジスタ46の設計には
TEG−FETを使用する。図5はTEG−FETを示
す平面図である。TEG−FETはドレインパッド52
を有し、他端にはゲートパッド53を有している。ドレ
インパッド52の両側及びゲートパッド53の両側には
グランド用のソースパッド54を形成している。ドレイ
ンパッド52から櫛歯状のドレイン配線55を形成し、
ゲートパッド53の両側のソースパッド54から逆櫛歯
状にソース配線56を形成している。ゲートパッド53
にはゲートバスライン57を形成し、ドレイン配線55
及びソース配線56の間にゲートフィンガー58を形成
している。TEG−FETによりオンウエハ上でソース
プル及びロードプル測定を行い、隣接チャネル漏えい電
力( ACP=Adjacent Channel l
eakage Power)基準で、電力付加効率(P
AE)、出力、PAEが最大になるときの入力、出力イ
ンピーダンス等のデータベースを作成する。測定パラメ
ータをゲート幅ωgでスケーリングして、出力段トラン
ジスタの特性の見積もりと整合回路の決定を行う。出力
段トランジスタ46は必要なPowerが得られるよう
に、ゲート幅ωgの増大を必要とする。従来のハイブリ
ッド型半導体装置では、ゲート幅ωgの増大のためにゲ
ートフィンガーの本数の増大を行っている。図6は従来
の出力段トランジスタを示す平面図である。入力側に7
つのドレインパッド61を有し、出力側に4つのソース
パッド62と、ソースパッド62間に3つのゲートパッ
ド63を有している。ドレインパッド61からは櫛歯状
のドレイン配線64を形成し、ソースパッド62からド
レイン配線64に対して逆櫛歯状にソース配線65を形
成している。ゲートパッド63は各々第一のゲートバス
ライン66、第二のゲートバスライン67、第三のゲー
トバスライン68を有し、これらのゲートバスラインは
互いに接続している。ゲートバスラインはドレイン配線
64及びソース配線65の間に形成されたゲートフィン
ガー69を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形成さ
れる多数のゲートフィンガー69の不均一性、特にリセ
ス深さにより、出力段トランジスタ特性はばらついてし
まう。出力段トランジスタ特性のばらつきは、測定パラ
メータからゲート幅ωgにてスケーリングした特性見積
もり値とのずれとなり、種々の回路調整作業を必要とす
る。本発明は上述の問題点に顧み、特性見積もり値との
ずれを解消した出力段トランジスタを有するハイブリッ
ド型半導体装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明におけるハイブリ
ッド型半導体装置において、出力段トランジスタを有す
るチップと、前記チップを実装したセラミック基板と、
前記セラミック基板上に形成され、ボンディングワイヤ
を介して前記出力段トランジスタと接続した整合回路と
を具備し、前記出力段トランジスタは複数のトランジス
タを並列に配置したユニットを複数持ち、それぞれのユ
ニットの入力信号接続線が互いに分離して整合回路に接
続していることを特徴とする。または、前記出力段トラ
ンジスタとドライバ段トランジスタが同一チップ内に入
出力方向を対向させた形で形成されていることを特徴と
する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明におけるハイブリッド型半
導体装置の実施の形態を以下の実施例によって説明す
る。図1は本発明の第一の実施例におけるハイブリッド
型半導体装置に用いられる出力段トランジスタを示す平
面図である。出力段トランジスタはドライバ段トランジ
スタ3つを並列に並べた構造である。第一の実施例は、
出力段トランジスタの第一のゲートバスライン1、第二
のゲートバスライン2、第三のゲートバスライン3が、
各々隣接するゲートバスラインと独立して形成されてい
る点で従来例と異なる。第一の実施例におけるハイブリ
ッド型半導体装置の回路は従来例と同様である。まず高
周波入力信号は入力整合回路を通った後ドライバ段トラ
ンジスタで増幅される。次に増幅された信号は段間整合
回路を介して出力段トランジスタで更に増幅される。そ
して出力整合回路を通った後に出力される。第一の実施
例における出力段トランジスタの構造について詳しく説
明する。GaAsチップ10の一端に7つのドレインパ
ッド4を有し、他端に4つのソースパッド5と、ソース
パッド間に3つのゲートパッド6を有している。ドレイ
ンパッド4からは櫛歯状のドレイン配線7を形成し、ソ
ースパッド5からドレイン配線7に対して逆櫛歯状にソ
ース配線8を形成している。ゲートパッド6は各々第一
のゲートバスライン1、第二のゲートバスライン2、第
三のゲートバスライン3を有し、ゲートバスライン同士
は独立している。各々のゲートバスラインはドレイン配
線7及びソース配線8の間に形成されたゲートフィンガ
ー9を有している。
【0006】第一の実施例において、ゲートバスライン
を各々独立することにより、ゲートフィンガー9の不均
一性から生じる出力段トランジスタ特性ばらつきの影響
を低減させることができる。本実施例によると、ゲート
幅ωgにてスケーリングした特性見積もり値と出力段ト
ランジスタとのずれを解消でき、PA製造時の歩留まり
向上が可能となる。第一の実施例において、出力段トラ
ンジスタはドライバ段トランジスタを3つ並列に並べた
構造としたが、3つ以上並べた構造とすることも可能で
ある。第二の実施例におけるハイブリッド型半導体装置
の構造について説明する。図2は第二のハイブリッド型
半導体装置のドライバ段トランジスタ及び出力段トラン
ジスタの構造を示す平面図である。第二の実施例はゲー
トバスラインの独立した出力段トランジスタ21を用い
る点で第一の実施例と同様であるが、出力段トランジス
タ21をドライバ段トランジスタ22に対して入出力方
向を対向させてGaAsからなる1つのチップ23に形
成する点で異なる。1つのドライバ段トランジスタ22
の横に、3つのトランジスタを平行に並べた構造の出力
段トランジスタ21が形成されている。出力段トランジ
スタ21内部の構造は第一の実施例と同様であるため説
明を省略する。チップ23を実装したハイブリッド型半
導体装置の平面図を図3に示す。チップ23はセラミッ
ク基板24中心部のキャビティ部25上に実装されてい
る。出力段トランジスタのゲートパッド26と、ドライ
バ段トランジスタのドレインパッド27は段間整合回路
28とボンディングワイヤ29及び40によって接続し
ている。出力段トランジスタのソースパッド30及びド
ライバ段トランジスタのソースパッド31はグランド面
としてのキャビティ部25とボンディングワイヤ32及
び33によって接続している。出力段トランジスタのド
レインパッド34は出力整合回路35と、ドライバ段ト
ランジスタのゲートパッド36は入力整合回路37とそ
れぞれボンディングワイヤ38及び39によって接続し
ている。
【0007】第二の実施例において、ゲートバスライン
を各々独立することにより、ゲートフィンガーの不均一
性から生じる出力段トランジスタ特性のばらつきによる
影響を低減することができる。そして、ドライバ段トラ
ンジスタと出力段トランジスタを同一チップに形成する
ことにより、トランジスタ特性をそろえることができ、
PA製造時の歩留まり向上が可能となる。第二の実施例
により高出力、高効率、低歪みのディジタル携帯電話端
末用PAを提供できる。PDC基準では50%以上の効
率が、また、N−CDMA(IS−95)基準では30
%以上の効率が得られた。更にドライバ段トランジスタ
と出力段トランジスタの同一チップへの形成によりハイ
ブリッド型半導体装置の全体としてのサイズを小さくす
ることが可能となる。ドライバ段トランジスタと出力段
トランジスタを対向して形成することにより段間整合回
路のレイアウトの自由度が広がる。第二の実施例におい
て、出力段トランジスタはドライバ段トランジスタを3
つ並列に並べた構造としたが、3つ以上並べた構造とす
ることも可能である。
【0008】
【発明の効果】本発明におけるハイブリッド型半導体装
置において、ゲート幅ωgにてスケーリングした特性見
積もり値と出力段トランジスタとのずれを解消でき、P
A製造時の歩留まり向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例におけるハイブリッド型
半導体装置の出力段トランジスタの構造を示す平面図、
【図2】本発明の第二の実施例におけるハイブリッド型
半導体装置のチップ内部の構造を示す平面図、
【図3】本発明の第二の実施例におけるハイブリッド型
半導体装置の回路図、
【図4】従来のハイブリッド型半導体装置の回路図、
【図5】TEG−FETの構造を示す平面図、
【図6】従来のハイブリッド型半導体装置の出力段トラ
ンジスタの構造を示す平面図。
【符号の説明】
1、2、3…ゲートバスライン 4…ドレインパッド 5…ソースパッド 6…ゲートパッド 7…ドレイン配線 8…ソース配線 9…ゲートフィンガー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越智 雅範 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝多摩川工場内 (72)発明者 細井 重広 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝多摩川工場内 Fターム(参考) 5F102 FA02 FA07 FA10 GA01 GB01 GC01 GD04 GJ05 GJ10 GL05 GS09 GV03 5J091 AA01 AA41 CA15 CA88 FA16 HA24 HA25 HA29 KA00 KA12 KA29 QA03 SA14

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力段トランジスタを有するチップと、前
    記チップを実装したセラミック基板と、前記セラミック
    基板上に形成され、ボンディングワイヤを介して前記出
    力段トランジスタと接続した整合回路と、を具備し、前
    記出力段トランジスタは複数のトランジスタを並列に配
    置したユニットを複数持ち、それぞれのユニットの入力
    信号接続線が互いに分離して整合回路に接続しているこ
    とを特徴とするハイブリッド型半導体装置。
  2. 【請求項2】前記出力段トランジスタとドライバ段トラ
    ンジスタが同一チップ内に入出力方向を対向させた形で
    形成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイ
    ブリッド型半導体装置。
JP13535399A 1999-05-17 1999-05-17 ハイブリッド型半導体装置 Pending JP2000332191A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1357601A2 (en) * 2002-04-22 2003-10-29 Power Integrations, Inc. Power integrated circuit with distributed gate driver
JP2008141055A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Toshiba Corp 半導体装置

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