JP2001077128A - 高周波モジュール - Google Patents
高周波モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｓ／Ｎ比の改善とソースインダクタンスの低減
を図ったＭＭＩＣを搭載する高周波特性の良好なミリ波
帯の高周波モジュールを提供する。 【解決手段】素子領域３の下部の基板が除去されて露出
した歪緩和層２にフッ素が拡散されていると共に裏面電
極８が直接接触し、しかも微細なバイアホール７を素子
のソース電極４直下に設けてソースインダクタンスを低
減した構造の歪緩和ＨＥＭＴを、高周波モジュールを構
成するＭＭＩＣの基本素子として用いる。 【効果】歪緩和層の欠陥準位でのキャリアのトラップや
充放電等による素子の特性変動や低周波ノイズが抑えら
れるため、ＭＭＩＣのＳ／Ｎが改善され、高周波特性の
良好な高周波モジュールが得られる。
を図ったＭＭＩＣを搭載する高周波特性の良好なミリ波
帯の高周波モジュールを提供する。 【解決手段】素子領域３の下部の基板が除去されて露出
した歪緩和層２にフッ素が拡散されていると共に裏面電
極８が直接接触し、しかも微細なバイアホール７を素子
のソース電極４直下に設けてソースインダクタンスを低
減した構造の歪緩和ＨＥＭＴを、高周波モジュールを構
成するＭＭＩＣの基本素子として用いる。 【効果】歪緩和層の欠陥準位でのキャリアのトラップや
充放電等による素子の特性変動や低周波ノイズが抑えら
れるため、ＭＭＩＣのＳ／Ｎが改善され、高周波特性の
良好な高周波モジュールが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波モジュールに
関し、特に、特性変動が少なく低周波ノイズの小さい歪
緩和ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）
を用いて作製されたモノリシックマイクロ波集積回路
（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circu
it）を搭載する高周波モジュールに関する。
関し、特に、特性変動が少なく低周波ノイズの小さい歪
緩和ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）
を用いて作製されたモノリシックマイクロ波集積回路
（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circu
it）を搭載する高周波モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ミリ波帯電波を利用した自動車用
レーダや超高速無線ＬＡＮなどの装置の小型軽量化、高
機能化、低廉化に向けて、ＭＭＩＣを搭載した高周波モ
ジュールの開発が盛んになってきている。例えば、１９
９８年電子情報通信学会誌１２月号の第１２２５頁から
第１２３３頁の「ミリ波集積化アンテナ」、１９９８年
電子情報通信学会誌１０月号の第１０７４頁の「６０Ｇ
Ｈｚ帯超高速無線ＬＡＮ用多セクタアンテナの開発」、
１９９６年電子情報通信学会誌１０月号の第９７７頁か
ら第９８１頁の「自動車用ミリ波レーダの開発動向」な
どに関連記事がある。
レーダや超高速無線ＬＡＮなどの装置の小型軽量化、高
機能化、低廉化に向けて、ＭＭＩＣを搭載した高周波モ
ジュールの開発が盛んになってきている。例えば、１９
９８年電子情報通信学会誌１２月号の第１２２５頁から
第１２３３頁の「ミリ波集積化アンテナ」、１９９８年
電子情報通信学会誌１０月号の第１０７４頁の「６０Ｇ
Ｈｚ帯超高速無線ＬＡＮ用多セクタアンテナの開発」、
１９９６年電子情報通信学会誌１０月号の第９７７頁か
ら第９８１頁の「自動車用ミリ波レーダの開発動向」な
どに関連記事がある。
【０００３】従来、この種の高周波モジュール用ＭＭＩ
Ｃに使用可能な高周波デバイスの一つとして、いわゆる
歪緩和ＨＥＭＴが知られている。これは電子走行チャネ
ル層の基板面内方向の格子定数が基板の格子定数と異な
ることを特徴とする電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）
である。例えば、ＧａＡｓ基板上に形成されたＩｎＧａ
Ａｓ層をチャネルに用いる化合物半導体ＦＥＴがある。
このＦＥＴでは、ＧａＡｓ基板上にＩｎＡｌＡｓ歪緩和
層をバッファ層として成長し、その上に例えばＩｎＡｌ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ構造からなるＦＥＴ部分が形
成されている。
Ｃに使用可能な高周波デバイスの一つとして、いわゆる
歪緩和ＨＥＭＴが知られている。これは電子走行チャネ
ル層の基板面内方向の格子定数が基板の格子定数と異な
ることを特徴とする電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）
である。例えば、ＧａＡｓ基板上に形成されたＩｎＧａ
Ａｓ層をチャネルに用いる化合物半導体ＦＥＴがある。
このＦＥＴでは、ＧａＡｓ基板上にＩｎＡｌＡｓ歪緩和
層をバッファ層として成長し、その上に例えばＩｎＡｌ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ構造からなるＦＥＴ部分が形
成されている。
【０００４】このようなデバイスに関しては、例えば日
本応用物理学会論文誌の１９９６年第３５巻、第１１号
の第５６２４頁から第５６４５頁（K. Higuchi, M. Kud
o, M. Mori, and T. Mishima, Japanese Journal of Ap
plied Physics, Volume 35,Number 11 (1996) pp.5642-
5645）に記載されている。
本応用物理学会論文誌の１９９６年第３５巻、第１１号
の第５６２４頁から第５６４５頁（K. Higuchi, M. Kud
o, M. Mori, and T. Mishima, Japanese Journal of Ap
plied Physics, Volume 35,Number 11 (1996) pp.5642-
5645）に記載されている。
【０００５】一般に、ＨＥＭＴなどのＦＥＴを基本能動
素子として作製したＭＭＩＣでは、ＦＥＴのソースイン
ダクタンスを低減するため、基板を貫通する穴、いわゆ
るバイアホールを設けてソース電極を基板裏面に設けた
裏面電極に電気的に接続する技術が知られている。例え
ば、１９９７年のＭＷＥ '９７マイクロウェーブ ワー
クショップ ダイジェストの第１７５頁から第１８０頁
（L. Ohata, MWE'97 Microwave Workshop Digest(1997)
pp.175-180）に記載されている。
素子として作製したＭＭＩＣでは、ＦＥＴのソースイン
ダクタンスを低減するため、基板を貫通する穴、いわゆ
るバイアホールを設けてソース電極を基板裏面に設けた
裏面電極に電気的に接続する技術が知られている。例え
ば、１９９７年のＭＷＥ '９７マイクロウェーブ ワー
クショップ ダイジェストの第１７５頁から第１８０頁
（L. Ohata, MWE'97 Microwave Workshop Digest(1997)
pp.175-180）に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述したようなミリ波
帯の高周波モジュールに用いるＭＭＩＣでは、構成され
る増幅器や受信器などに低ノイズで安定した高速動作が
求められる。しかしながら、ＭＭＩＣを構成する高周波
デバイスとして、前述した歪緩和ＨＥＭＴを用いる場
合、その歪緩和バッファ層に転位等の結晶欠陥が高密度
に存在する。このため、欠陥準位にキャリアがトラップ
されてＦＥＴの特性が変動し、ＭＭＩＣの安定性が低下
する。また欠陥準位でのキャリアの充放電等により低周
波ノイズが発生するため、ＭＭＩＣのＳ／Ｎ比が低下す
る。
帯の高周波モジュールに用いるＭＭＩＣでは、構成され
る増幅器や受信器などに低ノイズで安定した高速動作が
求められる。しかしながら、ＭＭＩＣを構成する高周波
デバイスとして、前述した歪緩和ＨＥＭＴを用いる場
合、その歪緩和バッファ層に転位等の結晶欠陥が高密度
に存在する。このため、欠陥準位にキャリアがトラップ
されてＦＥＴの特性が変動し、ＭＭＩＣの安定性が低下
する。また欠陥準位でのキャリアの充放電等により低周
波ノイズが発生するため、ＭＭＩＣのＳ／Ｎ比が低下す
る。
【０００７】また、従来は数１０μｍ以上の厚さの基板
にバイアホールを設けていたため、微細なバイアホール
を形成しにくい上に、バイアホールをＦＥＴのソース電
極直下に設けることが難しい。このためソース電極より
側方に大きな引き出し電極パッドを設け、そこにバイア
ホールを形成していた。しかし、この場合ソース電極引
き出し部分が必要となるため、余分なソースインダクタ
ンスが付加されてしまい、ＭＭＩＣの高周波特性が低下
する。
にバイアホールを設けていたため、微細なバイアホール
を形成しにくい上に、バイアホールをＦＥＴのソース電
極直下に設けることが難しい。このためソース電極より
側方に大きな引き出し電極パッドを設け、そこにバイア
ホールを形成していた。しかし、この場合ソース電極引
き出し部分が必要となるため、余分なソースインダクタ
ンスが付加されてしまい、ＭＭＩＣの高周波特性が低下
する。
【０００８】そこで、本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比の改善
とソースインダクタンスの低減を図ったＭＭＩＣを搭載
する高周波特性の良好なミリ波帯の高周波モジュールを
提供することにある。
とソースインダクタンスの低減を図ったＭＭＩＣを搭載
する高周波特性の良好なミリ波帯の高周波モジュールを
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る高周波モジュールは、電圧により発振
周波数が制御される電圧可変発振器ＭＭＩＣと、該電圧
可変発振器ＭＭＩＣの出力信号を増幅する増幅器ＭＭＩ
Ｃと、該増幅器ＭＭＩＣの高周波出力信号を外部へ供給
するための第１の給電点と、外部からの受信信号が供給
される第２の給電点と、該第２の給電点に供給される受
信信号を増幅する受信器ＭＭＩＣと、該受信器ＭＭＩＣ
の出力信号と前記電圧可変発振器からの出力信号とを混
合して中間周波数信号を取り出す端子とを具備する高周
波モジュールにおいて、前記少なくとも一つのＭＭＩＣ
は、電子走行チャネル層の基板面内方向の格子定数が基
板の格子定数と異なる歪緩和層を電子走行チャネルと基
板との間に有する歪緩和ＨＥＭＴを用いて構成され、か
つ、前記歪緩和ＨＥＭＴ領域下部の基板が選択的に除去
されて前記歪緩和層に接する裏面電極が設けられている
ことを特徴とするものである。
に、本発明に係る高周波モジュールは、電圧により発振
周波数が制御される電圧可変発振器ＭＭＩＣと、該電圧
可変発振器ＭＭＩＣの出力信号を増幅する増幅器ＭＭＩ
Ｃと、該増幅器ＭＭＩＣの高周波出力信号を外部へ供給
するための第１の給電点と、外部からの受信信号が供給
される第２の給電点と、該第２の給電点に供給される受
信信号を増幅する受信器ＭＭＩＣと、該受信器ＭＭＩＣ
の出力信号と前記電圧可変発振器からの出力信号とを混
合して中間周波数信号を取り出す端子とを具備する高周
波モジュールにおいて、前記少なくとも一つのＭＭＩＣ
は、電子走行チャネル層の基板面内方向の格子定数が基
板の格子定数と異なる歪緩和層を電子走行チャネルと基
板との間に有する歪緩和ＨＥＭＴを用いて構成され、か
つ、前記歪緩和ＨＥＭＴ領域下部の基板が選択的に除去
されて前記歪緩和層に接する裏面電極が設けられている
ことを特徴とするものである。
【００１０】前記高周波モジュールにおいて、裏面電極
が接する歪緩和層に欠陥準位を不活性化する効果のある
元素、好ましくはフッ素が添加されていれば好適であ
る。
が接する歪緩和層に欠陥準位を不活性化する効果のある
元素、好ましくはフッ素が添加されていれば好適であ
る。
【００１１】或いは、前記裏面電極が接する歪緩和層に
ｐ型不純物元素、好ましくは亜鉛を添加してもよい。
ｐ型不純物元素、好ましくは亜鉛を添加してもよい。
【００１２】また、前記歪緩和ＨＥＭＴのソース電極と
裏面電極との間が歪緩和層を貫通して設けられた穴を介
して電気的に接続されていれば好適である。
裏面電極との間が歪緩和層を貫通して設けられた穴を介
して電気的に接続されていれば好適である。
【００１３】さらに、車載レーダモジュールを、前記第
１及び第２の給電点を有する本発明に係るいずれかの高
周波モジュールと、平面アンテナと、この平面アンテナ
と高周波モジュールとがそれぞれ上下面に設けられる共
通基板とから構成し、前記第１及び第２の給電点と平面
アンテナとが共通基板を貫通して設けた同軸ケーブルに
より電気的に接続されるように構成すれば好適である。
１及び第２の給電点を有する本発明に係るいずれかの高
周波モジュールと、平面アンテナと、この平面アンテナ
と高周波モジュールとがそれぞれ上下面に設けられる共
通基板とから構成し、前記第１及び第２の給電点と平面
アンテナとが共通基板を貫通して設けた同軸ケーブルに
より電気的に接続されるように構成すれば好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
につき、具体的な実施例を用いて添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。
につき、具体的な実施例を用いて添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。
【００１５】＜実施例１＞図１は、本発明の高周波モジ
ュールを構成しているＭＭＩＣに用いる歪緩和ＨＥＭＴ
の一実施例を示す断面図である。図１において参照符号
１は基板を示し、ここでは基板１としてＧａＡｓ基板を
用いている。厚さ約１μｍの歪緩和層２の上に歪緩和Ｈ
ＥＭＴの素子領域３が形成されている。この素子領域３
の下部の基板１が除去されており、裏面電極８が歪緩和
層２に接触すると共にバイアホール７を介して歪緩和Ｈ
ＥＭＴのソース電極４と電気的に接触している。なお、
参照符号５はドレイン電極、６はゲート電極である。
ュールを構成しているＭＭＩＣに用いる歪緩和ＨＥＭＴ
の一実施例を示す断面図である。図１において参照符号
１は基板を示し、ここでは基板１としてＧａＡｓ基板を
用いている。厚さ約１μｍの歪緩和層２の上に歪緩和Ｈ
ＥＭＴの素子領域３が形成されている。この素子領域３
の下部の基板１が除去されており、裏面電極８が歪緩和
層２に接触すると共にバイアホール７を介して歪緩和Ｈ
ＥＭＴのソース電極４と電気的に接触している。なお、
参照符号５はドレイン電極、６はゲート電極である。
【００１６】このように構成される本発明の歪緩和ＨＥ
ＭＴでは、素子領域３の下の歪緩和層２が裏面電極８と
直接接触しているため、歪緩和層２の電位の変動が抑え
られ、特性が安定している。また、電位変動に起因する
低周波ノイズも少ない。ゲート長０．１５μｍ、ゲート
幅１００μｍ（２５μｍ×４フィンガー）の素子におい
て、１ＫＨｚにおけるノイズが従来−１１５ｄＢＶ2／
Ｈｚであったのに対して、本実施例では−１２５ｄＢＶ
2／Ｈｚに低減できた。
ＭＴでは、素子領域３の下の歪緩和層２が裏面電極８と
直接接触しているため、歪緩和層２の電位の変動が抑え
られ、特性が安定している。また、電位変動に起因する
低周波ノイズも少ない。ゲート長０．１５μｍ、ゲート
幅１００μｍ（２５μｍ×４フィンガー）の素子におい
て、１ＫＨｚにおけるノイズが従来−１１５ｄＢＶ2／
Ｈｚであったのに対して、本実施例では−１２５ｄＢＶ
2／Ｈｚに低減できた。
【００１７】また、素子領域３の下の歪緩和層２に裏面
からフッ素を拡散させて歪緩和層２中の欠陥準位を不活
性化してもよい。これにより欠陥準位でのキャリアの充
放電が抑えられ、さらに特性変動が少なくノイズの小さ
い素子が得られる。欠陥準位を不活性化する元素として
は、他に水素もあるが、水素はＧａＡｓ基板に拡散する
ので、ＧａＡｓ基板に拡散しにくいフッ素が好ましい。
からフッ素を拡散させて歪緩和層２中の欠陥準位を不活
性化してもよい。これにより欠陥準位でのキャリアの充
放電が抑えられ、さらに特性変動が少なくノイズの小さ
い素子が得られる。欠陥準位を不活性化する元素として
は、他に水素もあるが、水素はＧａＡｓ基板に拡散する
ので、ＧａＡｓ基板に拡散しにくいフッ素が好ましい。
【００１８】或いは、素子領域３の下の歪緩和層２に裏
面からｐ型不純物として亜鉛を拡散させてもよい。これ
により歪緩和層の電位が動き難くなり、特性変動やノイ
ズの少ない素子が得られる。ｐ型不純物としては、他に
ベリリウム（Ｂｅ）や、マグネシウム（Ｍｇ）なども使
用可能である。
面からｐ型不純物として亜鉛を拡散させてもよい。これ
により歪緩和層の電位が動き難くなり、特性変動やノイ
ズの少ない素子が得られる。ｐ型不純物としては、他に
ベリリウム（Ｂｅ）や、マグネシウム（Ｍｇ）なども使
用可能である。
【００１９】本実施例の歪緩和ＨＥＭＴは素子領域の下
部の基板を除去するため、ソース電極４と裏面電極８と
の距離が１μｍ程度と短い。その結果バイアホール７の
深さが浅くなり、開口長の短いバイアホールを形成する
ことが可能となるため、バイアホール構造の微細化が可
能になる。従来ではバイアホールの開口長は５０μｍ程
度であったが、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴでは１μｍ程
度に微細化することができる。本素子のように多数のゲ
ートフィンガーを有する素子でも各ソース電極直下に開
口長１μｍ程度の微細なバイアホール７を形成すること
ができる。その結果、従来構造で必要だった引出し部分
が不要となり、余分なソースインダクタンスが負荷され
なくなるので、ソースインダクタンスが小さく、高周波
ゲインの高い歪緩和ＨＥＭＴが得られる。
部の基板を除去するため、ソース電極４と裏面電極８と
の距離が１μｍ程度と短い。その結果バイアホール７の
深さが浅くなり、開口長の短いバイアホールを形成する
ことが可能となるため、バイアホール構造の微細化が可
能になる。従来ではバイアホールの開口長は５０μｍ程
度であったが、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴでは１μｍ程
度に微細化することができる。本素子のように多数のゲ
ートフィンガーを有する素子でも各ソース電極直下に開
口長１μｍ程度の微細なバイアホール７を形成すること
ができる。その結果、従来構造で必要だった引出し部分
が不要となり、余分なソースインダクタンスが負荷され
なくなるので、ソースインダクタンスが小さく、高周波
ゲインの高い歪緩和ＨＥＭＴが得られる。
【００２０】従って、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴを基本
素子として作製したＭＭＩＣでは、高ゲインのＭＭＩＣ
が得られるばかりなく、出力などの特性が安定し、かつ
低周波ノイズが小さく高Ｓ／Ｎ比の特性が得られる。
素子として作製したＭＭＩＣでは、高ゲインのＭＭＩＣ
が得られるばかりなく、出力などの特性が安定し、かつ
低周波ノイズが小さく高Ｓ／Ｎ比の特性が得られる。
【００２１】ゲート長０．１５μｍ、ゲート幅１００μ
ｍ（２５μｍ×４フィンガー）の場合、従来の歪緩和Ｈ
ＥＭＴではソースインダクタンスが５ｐＨであったのに
対して、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴでは２ｐＨであっ
た。その結果、最大発振周波数ｆｍａｘが１８０ＧＨｚ
から２００ＧＨｚに改善された。この歪緩和ＨＥＭＴを
用いて増幅器を構成すれば、同じ素子サイズであっても
従来に比べて高出力を得ることができる図２の（ａ）〜
（ｄ）は、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴの製造方法を示す
断面図である。まず、通常のプロセスでＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＡｌＡｓ歪緩和ＨＥＭＴを作製する。ただし、ソー
ス電極領域４には、深さ１μｍ以上のバイアホール７を
開け、その穴の内部に金属層、例えばＡｕ層を形成す
る。ＧａＡｓ基板１は厚さ８０μｍに薄層化する（同図
（ａ）参照）。
ｍ（２５μｍ×４フィンガー）の場合、従来の歪緩和Ｈ
ＥＭＴではソースインダクタンスが５ｐＨであったのに
対して、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴでは２ｐＨであっ
た。その結果、最大発振周波数ｆｍａｘが１８０ＧＨｚ
から２００ＧＨｚに改善された。この歪緩和ＨＥＭＴを
用いて増幅器を構成すれば、同じ素子サイズであっても
従来に比べて高出力を得ることができる図２の（ａ）〜
（ｄ）は、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴの製造方法を示す
断面図である。まず、通常のプロセスでＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＡｌＡｓ歪緩和ＨＥＭＴを作製する。ただし、ソー
ス電極領域４には、深さ１μｍ以上のバイアホール７を
開け、その穴の内部に金属層、例えばＡｕ層を形成す
る。ＧａＡｓ基板１は厚さ８０μｍに薄層化する（同図
（ａ）参照）。
【００２２】次に、素子領域３の下部のＧａＡｓ基板１
をドライエッチングとウエットエッチングを用いて除去
する。エッチングの最後は、ＩｎＡｌＡｓに対しＧａＡ
ｓを選択的にエッチングできるクエン酸系エッチング液
等を用いてＧａＡｓ基板１のみ選択エッチングする。こ
れにより、制御性よく歪緩和層２のＩｎＡｌＡｓ面を露
出させることができる。この後、材料選択性のない通常
のエッチング液を用いてＩｎＡｌＡｓ歪緩和層２のＩｎ
組成の低い（ＩｎＡｓ混晶比が０．１以下）部分をエッ
チング除去する。以上のエッチング処理により、バイア
ホール７内部に形成した金属層が露出する（同図（ｂ）
参照）。
をドライエッチングとウエットエッチングを用いて除去
する。エッチングの最後は、ＩｎＡｌＡｓに対しＧａＡ
ｓを選択的にエッチングできるクエン酸系エッチング液
等を用いてＧａＡｓ基板１のみ選択エッチングする。こ
れにより、制御性よく歪緩和層２のＩｎＡｌＡｓ面を露
出させることができる。この後、材料選択性のない通常
のエッチング液を用いてＩｎＡｌＡｓ歪緩和層２のＩｎ
組成の低い（ＩｎＡｓ混晶比が０．１以下）部分をエッ
チング除去する。以上のエッチング処理により、バイア
ホール７内部に形成した金属層が露出する（同図（ｂ）
参照）。
【００２３】次いで、ＧａＡｓ基板１の裏面開口部から
歪緩和層２にフッ素を拡散させ、不活性領域９を形成す
る（同図（ｃ）参照）。フッ素の拡散は、基板裏面をＣ
Ｆ4プラズマに曝露した後、４００℃程度に加熱して内
部に拡散させればよい。フッ素はＩｎＡｌＡｓ中では拡
散速度が大きく、ＩｎＡｌＡｓ歪緩和層２内部に拡散し
て欠陥準位を不活性化させるが、素子領域３のＩｎＧａ
Ａｓチャネル層にはフッ素は拡散しないため、チャネル
より表面側に形成したドーピング層内部の不純物準位を
不活性化することはない。なお、フッ素の代わりに、Ｇ
ａＡｓ基板１の開口部から歪緩和層２にｐ型不純物元素
の亜鉛を拡散してもよい。この場合は、歪緩和層2中の
フェルミレベルを価電子帯に近づけて安定化することが
できる。
歪緩和層２にフッ素を拡散させ、不活性領域９を形成す
る（同図（ｃ）参照）。フッ素の拡散は、基板裏面をＣ
Ｆ4プラズマに曝露した後、４００℃程度に加熱して内
部に拡散させればよい。フッ素はＩｎＡｌＡｓ中では拡
散速度が大きく、ＩｎＡｌＡｓ歪緩和層２内部に拡散し
て欠陥準位を不活性化させるが、素子領域３のＩｎＧａ
Ａｓチャネル層にはフッ素は拡散しないため、チャネル
より表面側に形成したドーピング層内部の不純物準位を
不活性化することはない。なお、フッ素の代わりに、Ｇ
ａＡｓ基板１の開口部から歪緩和層２にｐ型不純物元素
の亜鉛を拡散してもよい。この場合は、歪緩和層2中の
フェルミレベルを価電子帯に近づけて安定化することが
できる。
【００２４】最後に、裏面電極８を形成すれば、同図
（ｄ）に示した歪緩和ＨＥＭＴが完成する。
（ｄ）に示した歪緩和ＨＥＭＴが完成する。
【００２５】このようにして製造した本実施例の歪緩和
ＨＥＭＴは、歪緩和層に裏面から金属層を接触させるこ
とにより、キャリアのトラップによる歪緩和層の電位変
動を抑制することができるため、ＦＥＴの特性変動や低
周波ノイズの発生を抑えることができる。
ＨＥＭＴは、歪緩和層に裏面から金属層を接触させるこ
とにより、キャリアのトラップによる歪緩和層の電位変
動を抑制することができるため、ＦＥＴの特性変動や低
周波ノイズの発生を抑えることができる。
【００２６】また、フッ素など欠陥準位を不活性化する
効果のある元素を歪緩和層中に導入することにより、欠
陥準位でのキャリアの充放電が抑えられるので、ＦＥＴ
の特性変動や低周波ノイズの発生をさらに抑えることが
できる。
効果のある元素を歪緩和層中に導入することにより、欠
陥準位でのキャリアの充放電が抑えられるので、ＦＥＴ
の特性変動や低周波ノイズの発生をさらに抑えることが
できる。
【００２７】或いは、歪緩和層中にｐ型不純物を拡散す
ることによっても、歪緩和層中のフェルミレベルを価電
子帯に近づけて安定化することができるので、ＦＥＴの
特性変動や低周波ノイズの発生を低減することができ
る。
ることによっても、歪緩和層中のフェルミレベルを価電
子帯に近づけて安定化することができるので、ＦＥＴの
特性変動や低周波ノイズの発生を低減することができ
る。
【００２８】従って、本実施例の歪緩和ＨＥＭＴは、良
好な高Ｓ／Ｎ比と、最大発振周波数ｆｍａｘが２００Ｇ
Ｈｚという高周波特性が得られ、安定した動作を実現で
きるので、ミリ波帯のＭＭＩＣに好適に使用できる。
好な高Ｓ／Ｎ比と、最大発振周波数ｆｍａｘが２００Ｇ
Ｈｚという高周波特性が得られ、安定した動作を実現で
きるので、ミリ波帯のＭＭＩＣに好適に使用できる。
【００２９】＜実施例２＞次に、前記実施例の歪緩和Ｈ
ＥＭＴを基本素子として作製したＭＭＩＣからなる本発
明の高周波モジュールの一実施例として、車載レーダモ
ジュールについて図３〜図５を用いて説明する。
ＥＭＴを基本素子として作製したＭＭＩＣからなる本発
明の高周波モジュールの一実施例として、車載レーダモ
ジュールについて図３〜図５を用いて説明する。
【００３０】図３は、車載レーダモジュールの概略を示
す断面構造図である。図３において参照符号１０はＭＭ
ＩＣ実装基板を示し、この実装基板１０上にはＭＭＩＣ
として電圧可変発振器１１、増幅器１２、受信器１５な
どが搭載されている。ＭＭＩＣ実装基板１０と平面アン
テナ４０，４１は、アンテナ／ＭＭＩＣ共通実装基板２
０のそれぞれ上下面に貼り合わせてある。ＭＭＩＣ実装
基板１０上の増幅器１２，受信器１５の各ＭＭＩＣと平
面アンテナ４０，４１は、アンテナ／ＭＭＩＣ共通実装
基板２０を貫通して設けられた同軸ケーブル３０，３１
によりそれぞれ電気的に接続されている。
す断面構造図である。図３において参照符号１０はＭＭ
ＩＣ実装基板を示し、この実装基板１０上にはＭＭＩＣ
として電圧可変発振器１１、増幅器１２、受信器１５な
どが搭載されている。ＭＭＩＣ実装基板１０と平面アン
テナ４０，４１は、アンテナ／ＭＭＩＣ共通実装基板２
０のそれぞれ上下面に貼り合わせてある。ＭＭＩＣ実装
基板１０上の増幅器１２，受信器１５の各ＭＭＩＣと平
面アンテナ４０，４１は、アンテナ／ＭＭＩＣ共通実装
基板２０を貫通して設けられた同軸ケーブル３０，３１
によりそれぞれ電気的に接続されている。
【００３１】図４は、図３に示した車載レーダモジュー
ルのＭＭＩＣ実装基板の概略を示す平面図であり、この
車載レーダモジュールの回路構成をブロックダイアグラ
ムで示せば図５の通りである。電圧可変発振器１１、増
幅器１２、受信器１５は、いずれも前記実施例の歪緩和
ＨＥＭＴを基本素子に用いたＭＭＩＣである。電圧可変
発振器１１からの７６ＧＨｚの信号は増幅器１２により
増幅され、送信アンテナ給電点１３に供給される。送信
アンテナ給電点１３より供給される７６ＧＨｚの信号は
同軸ケーブル３０を通って平面アンテナ（送信アンテ
ナ）４０に供給され、放射される。対象物から反射して
戻ってきた信号は、平面アンテナ（受信アンテナ）４１
と同軸ケーブル３１を介してを介して受信アンテナ給電
点１４に送られる。受信信号は受信器１５で増幅され、
さらに発振器１１からの参照信号と混合されて、中間周
波数（ＩＦ）信号が端子１６より取り出される。取り出
されたＩＦ信号より、対象物の相対速度、距離、角度が
計算される。
ルのＭＭＩＣ実装基板の概略を示す平面図であり、この
車載レーダモジュールの回路構成をブロックダイアグラ
ムで示せば図５の通りである。電圧可変発振器１１、増
幅器１２、受信器１５は、いずれも前記実施例の歪緩和
ＨＥＭＴを基本素子に用いたＭＭＩＣである。電圧可変
発振器１１からの７６ＧＨｚの信号は増幅器１２により
増幅され、送信アンテナ給電点１３に供給される。送信
アンテナ給電点１３より供給される７６ＧＨｚの信号は
同軸ケーブル３０を通って平面アンテナ（送信アンテ
ナ）４０に供給され、放射される。対象物から反射して
戻ってきた信号は、平面アンテナ（受信アンテナ）４１
と同軸ケーブル３１を介してを介して受信アンテナ給電
点１４に送られる。受信信号は受信器１５で増幅され、
さらに発振器１１からの参照信号と混合されて、中間周
波数（ＩＦ）信号が端子１６より取り出される。取り出
されたＩＦ信号より、対象物の相対速度、距離、角度が
計算される。
【００３２】なお、参照符号１７は各ＭＭＩＣと給電点
１３，１４に高周波信号を伝えるストリップ線路であ
り、１８は各ＭＭＩＣに供給されるＤＣ電力の端子であ
る。通常、２種類以上のＤＣ電圧が供給されるが、図４
では模式的に各ＭＭＩＣにつき１つにまとめて示してあ
る。
１３，１４に高周波信号を伝えるストリップ線路であ
り、１８は各ＭＭＩＣに供給されるＤＣ電力の端子であ
る。通常、２種類以上のＤＣ電圧が供給されるが、図４
では模式的に各ＭＭＩＣにつき１つにまとめて示してあ
る。
【００３３】本実施例の車載レーダモジュールを用いた
車載レーダでは、経時変化の少ない安定な動作が得られ
た。また、低周波ノイズが少なくＳ／Ｎ比が高いこと、
および増幅器の出力が高いことより、検出距離が従来の
レーダより約３０％程度長くなった。
車載レーダでは、経時変化の少ない安定な動作が得られ
た。また、低周波ノイズが少なくＳ／Ｎ比が高いこと、
および増幅器の出力が高いことより、検出距離が従来の
レーダより約３０％程度長くなった。
【００３４】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種種の設計変更
をなし得ることは勿論である。例えば、実施例では７６
ＧＨｚのミリ波車載レーダモジュールについて述べた
が、他にミリ波無線通信に応用することもでき、この場
合、通信可能距離の長い無線通信システムが得られる。
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種種の設計変更
をなし得ることは勿論である。例えば、実施例では７６
ＧＨｚのミリ波車載レーダモジュールについて述べた
が、他にミリ波無線通信に応用することもでき、この場
合、通信可能距離の長い無線通信システムが得られる。
【００３５】
【発明の効果】前記した実施例から明らかなように、本
発明に係る高周波モジュールは、ソースインダクタンス
の小さく、特性変動や低周波ノイズの発生を抑えること
ができる歪緩和ＨＥＭＴを用いる結果、高ゲインが得ら
れる上に、出力などの特性が安定し、かつ低周波ノイズ
が小さく高Ｓ／Ｎ比の特性が得られる。これをミリ波車
載レーダシステムに応用した場合、信頼性が高く、検知
距離の長い車載レーダシステムが得られる。
発明に係る高周波モジュールは、ソースインダクタンス
の小さく、特性変動や低周波ノイズの発生を抑えること
ができる歪緩和ＨＥＭＴを用いる結果、高ゲインが得ら
れる上に、出力などの特性が安定し、かつ低周波ノイズ
が小さく高Ｓ／Ｎ比の特性が得られる。これをミリ波車
載レーダシステムに応用した場合、信頼性が高く、検知
距離の長い車載レーダシステムが得られる。
【図１】本発明に係る高周波モジュールに用いる歪緩和
ＨＥＭＴの断面図である。
ＨＥＭＴの断面図である。
【図２】図１に示した歪緩和ＨＥＭＴの製造工程を説明
する断面図である。
する断面図である。
【図３】本発明に係る高周波モジュールの一実施例を示
す車載レーダモジュールの断面構造図である。
す車載レーダモジュールの断面構造図である。
【図４】図３に示した車載レーダモジュールの概略を示
す平面図である。
す平面図である。
【図５】図４に示した車載レーダモジュールの回路構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
１…ＧａＡｓ基板、２…歪緩和層、３…歪緩和ＨＥＭＴ
素子領域、４…ソース電極、５…ドレイン電極、６…ゲ
ート電極、７…バイアホール、８…裏面電極、１０…Ｍ
ＭＩＣ実装基板、１１…電圧可変発振器、１２…増幅
器、１３…送信アンテナ給電点、１４…受信アンテナ給
電点、１５…受信器、１６…中間周波数（ＩＦ）信号出
力端子、１７…ストリップ線路、１８…ＤＣ電力供給端
子、２０…アンテナ／ＭＭＩＣ共通実装基板、３０，３
１…同軸ケーブル、４０…平面アンテナ（送信アンテ
ナ）、４１…平面アンテナ（受信アンテナ）。
素子領域、４…ソース電極、５…ドレイン電極、６…ゲ
ート電極、７…バイアホール、８…裏面電極、１０…Ｍ
ＭＩＣ実装基板、１１…電圧可変発振器、１２…増幅
器、１３…送信アンテナ給電点、１４…受信アンテナ給
電点、１５…受信器、１６…中間周波数（ＩＦ）信号出
力端子、１７…ストリップ線路、１８…ＤＣ電力供給端
子、２０…アンテナ／ＭＭＩＣ共通実装基板、３０，３
１…同軸ケーブル、４０…平面アンテナ（送信アンテ
ナ）、４１…平面アンテナ（受信アンテナ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 克彦 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 内山 博幸 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F102 FA10 GA01 GB02 GC01 GD01 GJ05 GL04 GQ01 HC05 HC15
Claims (7)
- 【請求項１】電圧により発振周波数が制御される電圧可
変発振器モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）
と、該電圧可変発振器ＭＭＩＣの出力信号を増幅する増
幅器ＭＭＩＣと、該増幅器ＭＭＩＣの高周波出力信号を
外部へ供給するための第１の給電点と、外部からの受信
信号が供給される第２の給電点と、該第２の給電点に供
給される受信信号を増幅する受信器ＭＭＩＣと、該受信
器ＭＭＩＣの出力信号と前記電圧可変発振器からの出力
信号とを混合して中間周波数信号を取り出す端子とを具
備する高周波モジュールにおいて、 前記少なくとも一つのＭＭＩＣは、電子走行チャネル層
の基板面内方向の格子定数が基板の格子定数と異なる歪
緩和層を電子走行チャネルと基板との間に有する歪緩和
ＨＥＭＴを用いて構成され、かつ、前記歪緩和ＨＥＭＴ
領域下部の基板が選択的に除去されて前記歪緩和層に接
する裏面電極が設けられていることを特徴とする高周波
モジュール。 - 【請求項２】前記裏面電極が接する歪緩和層に欠陥準位
を不活性化する効果のある元素が添加されている請求項
１に記載の高周波モジュール。 - 【請求項３】前記添加元素がフッ素である請求項２に記
載の高周波モジュール。 - 【請求項４】前記裏面電極が接する歪緩和層にｐ型不純
物元素が添加されている請求項１に記載の高周波モジュ
ール。 - 【請求項５】前記ｐ型不純物元素は亜鉛である請求項４
に記載の高周波モジュール。 - 【請求項６】前記歪緩和ＨＥＭＴのソース電極と裏面電
極との間が歪緩和層を貫通して設けられた穴を介して電
気的に接続されている請求項１乃至５のいずれか１項に
記載の高周波モジュール。 - 【請求項７】前記第１及び第２の給電点を有する請求項
１乃至６のいずれか１項に記載の高周波モジュールと、 平面アンテナと、 該平面アンテナと前記高周波モジュールとがそれぞれ上
下面に設けられた共通基板とから構成され、 前記第１及び第２の給電点と前記平面アンテナとが前記
共通基板を貫通して設けた同軸ケーブルにより電気的に
接続されていることを特徴とする車載レーダモジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25247099A JP2001077128A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 高周波モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25247099A JP2001077128A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 高周波モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077128A true JP2001077128A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17237839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25247099A Pending JP2001077128A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | 高周波モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001077128A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003315438A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Hitachi Ltd | レーダセンサ |
| US7544611B2 (en) | 2007-06-25 | 2009-06-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Method of manufacturing III-V nitride semiconductor device |
-
1999
- 1999-09-07 JP JP25247099A patent/JP2001077128A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003315438A (ja) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Hitachi Ltd | レーダセンサ |
| US7544611B2 (en) | 2007-06-25 | 2009-06-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Method of manufacturing III-V nitride semiconductor device |
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