JP2001160614A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/211—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
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- H03F2203/20—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F2203/21—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F2203/211—Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
- H03F2203/21178—Power transistors are made by coupling a plurality of single transistors in parallel
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- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力用トランジスタとしてヘテロ接合バイポ
ーラ・トランジスタを用いたＲＦモジュールのような半
導体集積回路において、出力端子に高電圧が印加された
りインピーダンスが急に変化したとしても出力用トラン
ジスタのエミッタ・コレクタ間の接合が破壊されるのを
防止できるようにする。 【解決手段】 エミッタ端子またはコレクタ端子が出力
端子に接続されたヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ
（ＨＢＴ）からなる出力用トランジスタ（Ｑ１〜Ｑｎ）
と並列に保護用トランジスタ（Ｑｐ）を接続しておくよ
うにした。
ーラ・トランジスタを用いたＲＦモジュールのような半
導体集積回路において、出力端子に高電圧が印加された
りインピーダンスが急に変化したとしても出力用トラン
ジスタのエミッタ・コレクタ間の接合が破壊されるのを
防止できるようにする。 【解決手段】 エミッタ端子またはコレクタ端子が出力
端子に接続されたヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ
（ＨＢＴ）からなる出力用トランジスタ（Ｑ１〜Ｑｎ）
と並列に保護用トランジスタ（Ｑｐ）を接続しておくよ
うにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
保護回路、特にヘテロ接合バイポーラ・トランジスタな
どの化合物半導体トランジスタを用いた高周波集積回路
の保護回路に関し、例えば移動体通信用高周波モジュー
ルにおける出力用トランジスタのコレクタ・エミッタ間
接合を高電圧から保護する回路に利用して有効な技術に
関する。
保護回路、特にヘテロ接合バイポーラ・トランジスタな
どの化合物半導体トランジスタを用いた高周波集積回路
の保護回路に関し、例えば移動体通信用高周波モジュー
ルにおける出力用トランジスタのコレクタ・エミッタ間
接合を高電圧から保護する回路に利用して有効な技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体トランジスタはシリコン・
トランジスタに比べて高周波特性が非常に優れている。
そのため、近年、移動体通信用高周波モジュール（以
下、ＲＦモジュールと称する）を構成するトランジスタ
として、ベース・エミッタ接合にＧａＡｓ−ＡｌＧａＡ
ｓのようなIII-Ｖ族化合物半導体のヘテロ接合を用いた
バイポーラ・トランジスタ（以下、ＨＢＴと称する）を
利用したものが実用化されつつある。従来、ＨＢＴを用
いたＲＦモジュールでは、熱ばらつきに起因して出力用
トランジスタに大きなベース電流が流れてコレクタ電流
が増大しエミッタ・コレクタ間の接合が破壊するという
不良に対する対策は検討されていたが、出力端子に印加
される高電圧に対する保護対策についてはあまり検討さ
れていなかった。
トランジスタに比べて高周波特性が非常に優れている。
そのため、近年、移動体通信用高周波モジュール（以
下、ＲＦモジュールと称する）を構成するトランジスタ
として、ベース・エミッタ接合にＧａＡｓ−ＡｌＧａＡ
ｓのようなIII-Ｖ族化合物半導体のヘテロ接合を用いた
バイポーラ・トランジスタ（以下、ＨＢＴと称する）を
利用したものが実用化されつつある。従来、ＨＢＴを用
いたＲＦモジュールでは、熱ばらつきに起因して出力用
トランジスタに大きなベース電流が流れてコレクタ電流
が増大しエミッタ・コレクタ間の接合が破壊するという
不良に対する対策は検討されていたが、出力端子に印加
される高電圧に対する保護対策についてはあまり検討さ
れていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、ＲＦモジ
ュールにおける出力用ＨＢＴの保護について検討した結
果、以下のような問題点があることが明らかとなった。
ュールにおける出力用ＨＢＴの保護について検討した結
果、以下のような問題点があることが明らかとなった。
【０００４】すなわち、第１に、組立て工程において、
静電気が印加されることでエミッタ・コレクタ間の接合
が破壊するおそれがある。第２に、移動体通信用のＲＦ
モジュールでは、電話器のアンテナが通話者の身体に触
れたときにインピーダンスが急に変化することで、出力
信号がアンテナで反射して逆位相になってＲＦモジュー
ルに戻って来て、最悪のタイミングでは出力用ＨＢＴの
エミッタ・コレクタ間に出力電圧の２倍の電圧が印加さ
れてしまい、それによってエミッタ・コレクタ間にアバ
ランシェブレークダウンによる大電流が流れて接合が破
壊するおそれがあるというものである。
静電気が印加されることでエミッタ・コレクタ間の接合
が破壊するおそれがある。第２に、移動体通信用のＲＦ
モジュールでは、電話器のアンテナが通話者の身体に触
れたときにインピーダンスが急に変化することで、出力
信号がアンテナで反射して逆位相になってＲＦモジュー
ルに戻って来て、最悪のタイミングでは出力用ＨＢＴの
エミッタ・コレクタ間に出力電圧の２倍の電圧が印加さ
れてしまい、それによってエミッタ・コレクタ間にアバ
ランシェブレークダウンによる大電流が流れて接合が破
壊するおそれがあるというものである。
【０００５】本発明の目的は、出力用トランジスタとし
てヘテロ接合バイポーラ・トランジスタを用いたＲＦモ
ジュールのような半導体集積回路において、出力端子に
高電圧が印加されたりインピーダンスが急に変化したと
しても出力用トランジスタのエミッタ・コレクタ間の接
合が破壊されるのを防止できるようにすることにある。
てヘテロ接合バイポーラ・トランジスタを用いたＲＦモ
ジュールのような半導体集積回路において、出力端子に
高電圧が印加されたりインピーダンスが急に変化したと
しても出力用トランジスタのエミッタ・コレクタ間の接
合が破壊されるのを防止できるようにすることにある。
【０００６】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
から明らかになるであろう。
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。
【０００８】すなわち、エミッタ端子またはコレクタ端
子が出力端子に接続された出力用トランジスタとしてヘ
テロ接合バイポーラ・トランジスタを用いたＲＦモジュ
ールのような半導体集積回路において、出力用トランジ
スタと並列に保護用トランジスタを接続しておくように
したものである。これにより、出力端子に高電圧が印加
されたり出力端子のインピーダンスが急に変化したとし
ても、保護用トランジスタがダイオードとして作用して
エミッタ・コレクタ間に電流が流れ、出力用トランジス
タのエミッタ・コレクタ間の接合が破壊されるのを防止
できる。
子が出力端子に接続された出力用トランジスタとしてヘ
テロ接合バイポーラ・トランジスタを用いたＲＦモジュ
ールのような半導体集積回路において、出力用トランジ
スタと並列に保護用トランジスタを接続しておくように
したものである。これにより、出力端子に高電圧が印加
されたり出力端子のインピーダンスが急に変化したとし
ても、保護用トランジスタがダイオードとして作用して
エミッタ・コレクタ間に電流が流れ、出力用トランジス
タのエミッタ・コレクタ間の接合が破壊されるのを防止
できる。
【０００９】ここで、上記保護用トランジスタのベース
端子は電位的にフローティング（オープン）の状態にし
ておくようにするのがよい。これにより、ベースにバイ
アス電圧が印加されているトランジスタのエミッタ・コ
レクタ間の耐圧よりも、ベースがフローティングの状態
にされたトランジスタのエミッタ・コレクタ間の耐圧が
低くして、、出力端子に高電圧が印加されたときに保護
用トランジスタに先に電流を流して出力用トランジスタ
を有効に保護することができる。
端子は電位的にフローティング（オープン）の状態にし
ておくようにするのがよい。これにより、ベースにバイ
アス電圧が印加されているトランジスタのエミッタ・コ
レクタ間の耐圧よりも、ベースがフローティングの状態
にされたトランジスタのエミッタ・コレクタ間の耐圧が
低くして、、出力端子に高電圧が印加されたときに保護
用トランジスタに先に電流を流して出力用トランジスタ
を有効に保護することができる。
【００１０】本発明は、特に上記ヘテロ接合トランジス
タからなる出力用トランジスタが、複数のトランジスタ
のベース端子、コレクタ端子およびエミッタ端子がそれ
ぞれ互いに結合されて並列形態に接続されたトランジス
タ群からなり、各ベース端子に共通の入力信号が入力さ
れるとともに、共通コレクタ端子が第１の出力端子に接
続され、共通エミッタ端子が第２の出力端子に接続され
ている半導体集積回路に有効である。このような半導体
集積回路として例えばＲＦモジュールがある。
タからなる出力用トランジスタが、複数のトランジスタ
のベース端子、コレクタ端子およびエミッタ端子がそれ
ぞれ互いに結合されて並列形態に接続されたトランジス
タ群からなり、各ベース端子に共通の入力信号が入力さ
れるとともに、共通コレクタ端子が第１の出力端子に接
続され、共通エミッタ端子が第２の出力端子に接続され
ている半導体集積回路に有効である。このような半導体
集積回路として例えばＲＦモジュールがある。
【００１１】また、上記の場合、好ましくは、保護用の
トランジスタは出力用トランジスタと同一構造を有し同
一の大きさとなるように設計し、それらのトランジスタ
のコレクタ領域同士およびエミッタ領域同士が互いに近
接するように並べて配置する。これにより、チップ上に
無駄なスペースを生じさせることがなくしかも接続のた
めの配線パターンが簡素化され、配線設計が容易に行え
るようになる。
トランジスタは出力用トランジスタと同一構造を有し同
一の大きさとなるように設計し、それらのトランジスタ
のコレクタ領域同士およびエミッタ領域同士が互いに近
接するように並べて配置する。これにより、チップ上に
無駄なスペースを生じさせることがなくしかも接続のた
めの配線パターンが簡素化され、配線設計が容易に行え
るようになる。
【００１２】さらに、上記保護用トランジスタのコレク
タとエミッタは出力用トランジスタのコレクタとエミッ
タよりも出力端子に近いところに配置するのが望まし
い。これによって、保護用トランジスタと出力用トラン
ジスタのサイズや特性が同じである場合、出力端子間に
高電圧が印加されたときに出力端子に最も近い保護用ト
ランジスタのコレクタ−エミッタ間に電流が流れ易くな
り、これにより、出力用トランジスタのコレクタとエミ
ッタ間に電流が流れて接合が破壊されるのを防止するこ
とができる。
タとエミッタは出力用トランジスタのコレクタとエミッ
タよりも出力端子に近いところに配置するのが望まし
い。これによって、保護用トランジスタと出力用トラン
ジスタのサイズや特性が同じである場合、出力端子間に
高電圧が印加されたときに出力端子に最も近い保護用ト
ランジスタのコレクタ−エミッタ間に電流が流れ易くな
り、これにより、出力用トランジスタのコレクタとエミ
ッタ間に電流が流れて接合が破壊されるのを防止するこ
とができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。
面に基づいて説明する。
【００１４】図１は本発明をＲＦモジュールの出力回路
に適用した場合の第１の実施例を示す。同図において、
Ｑ１，Ｑ２，……Ｑｎはヘテロ接合バイポーラ・トラン
ジスタからなる出力用トランジスタで、これらのトラン
ジスタＱ１〜Ｑｎは各々のベース端子同士、コレクタ端
子同士、エミッタ端子同士がそれぞれ互いに結合されて
並列に接続され、ベース端子にはベース抵抗Ｒ１，Ｒ
２，……Ｒｎを介して共通の入力信号ＲＦｉｎが入力さ
れてあたかもひとつのトランジスタとして動作するよう
に構成されている。また、各トランジスタＱ１〜Ｑｎの
コレクタ端子Ｃ１，Ｃ２，……Ｃｎは第１の出力端子Ｏ
ＵＴ１に共通に接続され、エミッタ端子Ｅ１，Ｅ２，…
…Ｅｎは第２の出力端子ＯＵＴ２に共通に接続されてい
る。
に適用した場合の第１の実施例を示す。同図において、
Ｑ１，Ｑ２，……Ｑｎはヘテロ接合バイポーラ・トラン
ジスタからなる出力用トランジスタで、これらのトラン
ジスタＱ１〜Ｑｎは各々のベース端子同士、コレクタ端
子同士、エミッタ端子同士がそれぞれ互いに結合されて
並列に接続され、ベース端子にはベース抵抗Ｒ１，Ｒ
２，……Ｒｎを介して共通の入力信号ＲＦｉｎが入力さ
れてあたかもひとつのトランジスタとして動作するよう
に構成されている。また、各トランジスタＱ１〜Ｑｎの
コレクタ端子Ｃ１，Ｃ２，……Ｃｎは第１の出力端子Ｏ
ＵＴ１に共通に接続され、エミッタ端子Ｅ１，Ｅ２，…
…Ｅｎは第２の出力端子ＯＵＴ２に共通に接続されてい
る。
【００１５】そして、この実施例においては、上記出力
用トランジスタＱ１〜Ｑｎの共通コレクタと共通エミッ
タにそれぞれコレクタとエミッタが結合されダイオード
として作用する保護用のトランジスタＱｐが設けられて
いる。この保護用トランジスタＱｐも出力用トランジス
タＱ１〜Ｑｎと同様にヘテロ接合バイポーラ・トランジ
スタで構成されている。そして、上記保護用トランジス
タＱｐのベース端子はフローティング（オープン）にさ
れている。ＧａＡｓ系のＨＢＴはそのベース端子に適当
な電圧が印加された状態ではエミッタ・コレクタ間の耐
圧が２６Ｖ程度であるものを、ベース端子が電位的にフ
ローティングの状態にされた場合にはエミッタ・コレク
タ間の耐圧は１７Ｖ程度にすることができる。
用トランジスタＱ１〜Ｑｎの共通コレクタと共通エミッ
タにそれぞれコレクタとエミッタが結合されダイオード
として作用する保護用のトランジスタＱｐが設けられて
いる。この保護用トランジスタＱｐも出力用トランジス
タＱ１〜Ｑｎと同様にヘテロ接合バイポーラ・トランジ
スタで構成されている。そして、上記保護用トランジス
タＱｐのベース端子はフローティング（オープン）にさ
れている。ＧａＡｓ系のＨＢＴはそのベース端子に適当
な電圧が印加された状態ではエミッタ・コレクタ間の耐
圧が２６Ｖ程度であるものを、ベース端子が電位的にフ
ローティングの状態にされた場合にはエミッタ・コレク
タ間の耐圧は１７Ｖ程度にすることができる。
【００１６】従って、この実施例の出力回路において
は、出力端子ＯＵＴ１またはＯＵＴ２に静電気等による
高電圧が印加されると、まず保護トランジスタＱｐのコ
レクタ−エミッタ間に電流が流れることにより、出力用
トランジスタＱ１〜Ｑｎのコレクタとエミッタ間に大電
流が流れて破壊されるのを防止することができる。
は、出力端子ＯＵＴ１またはＯＵＴ２に静電気等による
高電圧が印加されると、まず保護トランジスタＱｐのコ
レクタ−エミッタ間に電流が流れることにより、出力用
トランジスタＱ１〜Ｑｎのコレクタとエミッタ間に大電
流が流れて破壊されるのを防止することができる。
【００１７】図２には図１の実施例回路の半導体チップ
上におけるレイアウト構成例が示されている。
上におけるレイアウト構成例が示されている。
【００１８】図２において、符号Ｂ１，Ｂ２,……Ｂｎ
が付されている部位が出力用トランジスタＱ１，Ｑ２，
……Ｑｎのベース領域、Ｃ１１，Ｃ１２；Ｃ２１，Ｃ２
２；……Ｃｎ１，Ｃｎ２は出力用トランジスタＱ１，Ｑ
２，……Ｑｎのコレクタ領域、Ｅ１，Ｅ２，……Ｅｎは
出力用トランジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのエミッタ領
域であり、同図に示されているように各トランジスタの
ベース領域、コレクタ領域およびエミッタ領域はそれぞ
れ同一の大きさに形成されている。なお、図示しない
が、上記ベース領域とエミッタ領域はエピタキシャル成
長によりIII−Ｖ族混晶層がヘテロ接合をなすように形
成されている。
が付されている部位が出力用トランジスタＱ１，Ｑ２，
……Ｑｎのベース領域、Ｃ１１，Ｃ１２；Ｃ２１，Ｃ２
２；……Ｃｎ１，Ｃｎ２は出力用トランジスタＱ１，Ｑ
２，……Ｑｎのコレクタ領域、Ｅ１，Ｅ２，……Ｅｎは
出力用トランジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのエミッタ領
域であり、同図に示されているように各トランジスタの
ベース領域、コレクタ領域およびエミッタ領域はそれぞ
れ同一の大きさに形成されている。なお、図示しない
が、上記ベース領域とエミッタ領域はエピタキシャル成
長によりIII−Ｖ族混晶層がヘテロ接合をなすように形
成されている。
【００１９】また、Ｒ１，Ｒ２，……Ｒｎは出力用トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのベース抵抗、Ｂｐ；Ｃ
ｐ１，Ｃｐ２；Ｅｐはそれぞれ保護用トランジスタＱｐ
のベース領域、コレクタ領域、エミッタ領域であり、そ
れらは出力用トランジスタの対応する領域とそれぞれ同
一の大きさに形成されている。上記抵抗Ｒ１，Ｒ２，…
…Ｒｎは、特に制限されないが、それぞれ厚さが約１８
００Åでシート抵抗が約１００Ω／□のＷＳｉ（タング
ステンシリサイド）層により形成されている。
ンジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのベース抵抗、Ｂｐ；Ｃ
ｐ１，Ｃｐ２；Ｅｐはそれぞれ保護用トランジスタＱｐ
のベース領域、コレクタ領域、エミッタ領域であり、そ
れらは出力用トランジスタの対応する領域とそれぞれ同
一の大きさに形成されている。上記抵抗Ｒ１，Ｒ２，…
…Ｒｎは、特に制限されないが、それぞれ厚さが約１８
００Åでシート抵抗が約１００Ω／□のＷＳｉ（タング
ステンシリサイド）層により形成されている。
【００２０】さらに、Ａ１，Ａ２，……Ａｎは出力用ト
ランジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎの各ベース領域Ｂ１，
Ｂ２，……Ｂｎを対応する抵抗Ｒ１，Ｒ２，……Ｒｎの
一端に接続するためのベース引出し電極、Ｄ１１，Ｄ１
２；Ｄ２１，Ｄ２２；……Ｄｎ１，Ｄｎ２は出力用トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのコレクタ領域の引出し
電極である。また、Ａｐは保護用トランジスタＱｐのベ
ース引出し電極、Ｄｐ１，Ｄｐ２は保護用トランジスタ
Ｑｐのコレクタ引出し電極である。保護用トランジスタ
Ｑｐのベース領域Ｂｐはフローティングにされるため、
抵抗に接続されていない。
ランジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎの各ベース領域Ｂ１，
Ｂ２，……Ｂｎを対応する抵抗Ｒ１，Ｒ２，……Ｒｎの
一端に接続するためのベース引出し電極、Ｄ１１，Ｄ１
２；Ｄ２１，Ｄ２２；……Ｄｎ１，Ｄｎ２は出力用トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのコレクタ領域の引出し
電極である。また、Ａｐは保護用トランジスタＱｐのベ
ース引出し電極、Ｄｐ１，Ｄｐ２は保護用トランジスタ
Ｑｐのコレクタ引出し電極である。保護用トランジスタ
Ｑｐのベース領域Ｂｐはフローティングにされるため、
抵抗に接続されていない。
【００２１】この実施例では、上記複数の出力用トラン
ジスタＱ１〜Ｑｎの各ベース引出し電極Ａ１，Ａ２，…
…Ａｎと保護用トランジスタＱｐのベース引出し電極Ａ
ｐが横一列に、また出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎのコ
レクタ引出し電極Ｄ１１，Ｄ１２；Ｄ２１，Ｄ２２；…
…Ｄｎ１，Ｄｎ２と保護用トランジスタＱｐのコレクタ
引出し電極Ｄｐ１，Ｄｐ２が横一列に、さらに抵抗Ｒ
１，Ｒ２，……Ｒｎも横一列にそれぞれ並ぶように配置
されている。
ジスタＱ１〜Ｑｎの各ベース引出し電極Ａ１，Ａ２，…
…Ａｎと保護用トランジスタＱｐのベース引出し電極Ａ
ｐが横一列に、また出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎのコ
レクタ引出し電極Ｄ１１，Ｄ１２；Ｄ２１，Ｄ２２；…
…Ｄｎ１，Ｄｎ２と保護用トランジスタＱｐのコレクタ
引出し電極Ｄｐ１，Ｄｐ２が横一列に、さらに抵抗Ｒ
１，Ｒ２，……Ｒｎも横一列にそれぞれ並ぶように配置
されている。
【００２２】そして、出力用トランジスタＱ１，Ｑ２，
……Ｑｎのエミッタ領域Ｅ１，Ｅ２，……Ｅｎおよび保
護用トランジスタＱｐのエミッタ領域Ｅｐの上方にはこ
れらを電気的に接続するエミッタ配線層Ｌｅが、また出
力用トランジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのコレクタ引出
し電極Ｄ１１，Ｄ１２；Ｄ２１，Ｄ２２；……Ｄｎ１，
Ｄｎ２と保護用トランジスタＱｐのコレクタ引出し電極
Ｄｐ１，Ｄｐ２の上方にはこれらを電気的に接続するコ
レクタ配線層Ｌｃが、さらに抵抗Ｒ１，Ｒ２，……Ｒｎ
の他端（図では上端）の上方にはベース配線層Ｌｂがそ
れぞれ配設されている。そして、上記コレクタ配線層Ｌ
ｃとエミッタ配線層Ｌｅの保護トランジスタＱｐに近い
側の端部には、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２としての電
極パッドＰＤ１，ＰＤ２が設けられている。
……Ｑｎのエミッタ領域Ｅ１，Ｅ２，……Ｅｎおよび保
護用トランジスタＱｐのエミッタ領域Ｅｐの上方にはこ
れらを電気的に接続するエミッタ配線層Ｌｅが、また出
力用トランジスタＱ１，Ｑ２，……Ｑｎのコレクタ引出
し電極Ｄ１１，Ｄ１２；Ｄ２１，Ｄ２２；……Ｄｎ１，
Ｄｎ２と保護用トランジスタＱｐのコレクタ引出し電極
Ｄｐ１，Ｄｐ２の上方にはこれらを電気的に接続するコ
レクタ配線層Ｌｃが、さらに抵抗Ｒ１，Ｒ２，……Ｒｎ
の他端（図では上端）の上方にはベース配線層Ｌｂがそ
れぞれ配設されている。そして、上記コレクタ配線層Ｌ
ｃとエミッタ配線層Ｌｅの保護トランジスタＱｐに近い
側の端部には、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２としての電
極パッドＰＤ１，ＰＤ２が設けられている。
【００２３】このように、この実施例では、各出力用ト
ランジスタＱ１〜Ｑｎおよび保護用トランジスタＱｐが
同一大きさでかつ横一列に形成されているため、チップ
上に無駄なスペースを生じさせることがなくしかも接続
のための配線パターンが簡略化され、配線設計が容易に
行えるようになる。また、保護トランジスタＱｐは、出
力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２としての電極パッドＰＤ１，
ＰＤ２に一番近い側に配置されているため、仮に保護ト
ランジスタＱｐと出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎのエミ
ッタ・コレクタ間の耐圧が同じであったとしても、まず
パッドに近い保護トランジスタＱｐのコレクタ−エミッ
タ間に電流が流れることにより、出力用トランジスタＱ
１〜Ｑｎのコレクタとエミッタ間が破壊されにくくする
ことができる。
ランジスタＱ１〜Ｑｎおよび保護用トランジスタＱｐが
同一大きさでかつ横一列に形成されているため、チップ
上に無駄なスペースを生じさせることがなくしかも接続
のための配線パターンが簡略化され、配線設計が容易に
行えるようになる。また、保護トランジスタＱｐは、出
力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２としての電極パッドＰＤ１，
ＰＤ２に一番近い側に配置されているため、仮に保護ト
ランジスタＱｐと出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎのエミ
ッタ・コレクタ間の耐圧が同じであったとしても、まず
パッドに近い保護トランジスタＱｐのコレクタ−エミッ
タ間に電流が流れることにより、出力用トランジスタＱ
１〜Ｑｎのコレクタとエミッタ間が破壊されにくくする
ことができる。
【００２４】図３は本発明の第２の実施例を示す。この
実施例は、出力回路として、図１の出力回路における出
力用トランジスタＱ１〜Ｑｎのベース抵抗Ｒ１〜Ｒｎの
前段すなわち各ベース抵抗と入力端子との間に容量素子
ＣＣ１〜ＣＣｎを挿入して、入力信号ＲＦｉｎを容量素
子ＣＣ１〜ＣＣｎを介してトランジスタＱ１〜Ｑｎのベ
ースに入力させるとともに、各抵抗Ｒ１〜Ｒｎと容量素
子ＣＣ１〜ＣＣｎとの接続ノードＮ１〜Ｎｎにそれぞれ
抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎを介して直流バイアス電圧ＤＣｉｎ
を与えるようにした回路である。
実施例は、出力回路として、図１の出力回路における出
力用トランジスタＱ１〜Ｑｎのベース抵抗Ｒ１〜Ｒｎの
前段すなわち各ベース抵抗と入力端子との間に容量素子
ＣＣ１〜ＣＣｎを挿入して、入力信号ＲＦｉｎを容量素
子ＣＣ１〜ＣＣｎを介してトランジスタＱ１〜Ｑｎのベ
ースに入力させるとともに、各抵抗Ｒ１〜Ｒｎと容量素
子ＣＣ１〜ＣＣｎとの接続ノードＮ１〜Ｎｎにそれぞれ
抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎを介して直流バイアス電圧ＤＣｉｎ
を与えるようにした回路である。
【００２５】このような出力回路においても第１の実施
例と同様に、出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎの共通コレ
クタと共通エミッタにそれぞれコレクタとエミッタが結
合されダイオードとして作用する保護用のトランジスタ
Ｑｐが設けられている。そして、上記保護用トランジス
タＱｐのベース端子はフローティング（オープン）にさ
れ、出力端子ＯＵＴ１またはＯＵＴ２とに静電気等によ
る高電圧が印加されると、まず保護トランジスタＱｐの
コレクタ−エミッタ間に電流が流れることにより、出力
用トランジスタＱ１〜Ｑｎのコレクタとエミッタ間の接
合が破壊されるのを防止することができるように構成さ
れている。
例と同様に、出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎの共通コレ
クタと共通エミッタにそれぞれコレクタとエミッタが結
合されダイオードとして作用する保護用のトランジスタ
Ｑｐが設けられている。そして、上記保護用トランジス
タＱｐのベース端子はフローティング（オープン）にさ
れ、出力端子ＯＵＴ１またはＯＵＴ２とに静電気等によ
る高電圧が印加されると、まず保護トランジスタＱｐの
コレクタ−エミッタ間に電流が流れることにより、出力
用トランジスタＱ１〜Ｑｎのコレクタとエミッタ間の接
合が破壊されるのを防止することができるように構成さ
れている。
【００２６】また、この実施例では、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２
ｎを介して直流バイアス電圧ＤＣｉｎを与えるようにし
ているため、ベース電位の熱変動による出力トランジス
タの熱暴走（温度変動による誤動作）を防止できるとと
もに、入力信号ＲＦｉｎを容量素子ＣＣ１〜ＣＣｎを介
してトランジスタＱ１〜Ｑｎのベースに入力させること
により抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎを大きくしても高周波領域で
のゲイン低下を少なくすることができるという利点があ
る。図３の回路の場合、ベース抵抗Ｒ１〜Ｒｎを省略す
ることも可能であるが、この抵抗があることによって安
定化係数を高めることができる。
ｎを介して直流バイアス電圧ＤＣｉｎを与えるようにし
ているため、ベース電位の熱変動による出力トランジス
タの熱暴走（温度変動による誤動作）を防止できるとと
もに、入力信号ＲＦｉｎを容量素子ＣＣ１〜ＣＣｎを介
してトランジスタＱ１〜Ｑｎのベースに入力させること
により抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎを大きくしても高周波領域で
のゲイン低下を少なくすることができるという利点があ
る。図３の回路の場合、ベース抵抗Ｒ１〜Ｒｎを省略す
ることも可能であるが、この抵抗があることによって安
定化係数を高めることができる。
【００２７】図４および図５は上記実施例を適用したＲ
Ｆモジュールの構成とその応用システムの一例としての
携帯電話器の概略構成を示す。
Ｆモジュールの構成とその応用システムの一例としての
携帯電話器の概略構成を示す。
【００２８】ＲＦモジュールは、図４に示すように、初
段アンプ１１０と、ドライバ段１２０と、出力段１３０
とから構成されており、入力信号ＲＦｉｎを初段アンプ
１１０とドライバ段１２０と出力段１３０で順次増幅し
て出力する。保護用トランジスタを備えた前記実施例の
回路は、図４における出力段１３０として用いられる。
具体的には、この出力段１３０は、互いに並列に接続さ
れた３５個の出力用トランジスタと一個の保護用トラン
ジスタを備えている。そして、それらの回路のうち出力
段１３０は、例えばＧａＡｓ単結晶のような半導体チッ
プ上に形成される。そして、この出力段チップ１３０が
初段アンプ１１０やドライバ段１２０を形成した半導体
チップとともに銀ペースト等によりリードフレームに装
着され、ワイヤボンディングによりチップ間およびチッ
プとリード端子との間が接続されてから樹脂等のパッケ
ージに封入されてモジュールとして完成される。
段アンプ１１０と、ドライバ段１２０と、出力段１３０
とから構成されており、入力信号ＲＦｉｎを初段アンプ
１１０とドライバ段１２０と出力段１３０で順次増幅し
て出力する。保護用トランジスタを備えた前記実施例の
回路は、図４における出力段１３０として用いられる。
具体的には、この出力段１３０は、互いに並列に接続さ
れた３５個の出力用トランジスタと一個の保護用トラン
ジスタを備えている。そして、それらの回路のうち出力
段１３０は、例えばＧａＡｓ単結晶のような半導体チッ
プ上に形成される。そして、この出力段チップ１３０が
初段アンプ１１０やドライバ段１２０を形成した半導体
チップとともに銀ペースト等によりリードフレームに装
着され、ワイヤボンディングによりチップ間およびチッ
プとリード端子との間が接続されてから樹脂等のパッケ
ージに封入されてモジュールとして完成される。
【００２９】ＲＦモジュールの応用システムとしての携
帯電話器は、図５に示すように、無線アンテナ１１、Ｒ
Ｆ送信ユニット１３やＲＦ受信ユニットなどを含み送受
信信号の処理を行なう信号処理部１０、マイクロホン２
１とスピーカ２２を含む送受話器２０、テンキーなどの
操作部３１と液晶ディスプレイ装置などの表示器３２が
配置された操作パネル３０、汎用のマイクロコンピュー
タを用いたシステム制御部４０、電話番号などの識別情
報（ＩＤ）を発生する識別信号発生部５０などにより構
成されている。
帯電話器は、図５に示すように、無線アンテナ１１、Ｒ
Ｆ送信ユニット１３やＲＦ受信ユニットなどを含み送受
信信号の処理を行なう信号処理部１０、マイクロホン２
１とスピーカ２２を含む送受話器２０、テンキーなどの
操作部３１と液晶ディスプレイ装置などの表示器３２が
配置された操作パネル３０、汎用のマイクロコンピュー
タを用いたシステム制御部４０、電話番号などの識別情
報（ＩＤ）を発生する識別信号発生部５０などにより構
成されている。
【００３０】さらに、上記信号処理部１０は、アンテナ
１１を介して無線信号の送信を行うＲＦ送信ユニット１
３と、アンテナ１１および分波器１２を介して無線信号
の受信を行なうＲＦ受信ユニット１４と、送信信号の変
復処理および受信信号の復調処理を行う変復調部１５
と、送受信信号の多重化制御を行う多重制御部１６と、
ＰＬＬ（位相制御ループ）による送受信周波数の設定お
よび制御を行う周波数制御部１７と、基地局の選択制御
などを行うために受信電界強度を検出する電界強度検出
部１８などにより構成されている。図４のような構成を
有するＲＦモジュールは、このシステムを構成するＲＦ
送信ユニット１３における出力回路に適用される。
１１を介して無線信号の送信を行うＲＦ送信ユニット１
３と、アンテナ１１および分波器１２を介して無線信号
の受信を行なうＲＦ受信ユニット１４と、送信信号の変
復処理および受信信号の復調処理を行う変復調部１５
と、送受信信号の多重化制御を行う多重制御部１６と、
ＰＬＬ（位相制御ループ）による送受信周波数の設定お
よび制御を行う周波数制御部１７と、基地局の選択制御
などを行うために受信電界強度を検出する電界強度検出
部１８などにより構成されている。図４のような構成を
有するＲＦモジュールは、このシステムを構成するＲＦ
送信ユニット１３における出力回路に適用される。
【００３１】また、上記送受話器２０は、マイクロホン
２１およびスピーカ２２のほかに、送話信号をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換器２３および受話信号をアナログ変
換するＤ／Ａ変換器２４を含んでいる。なお、このＡ／
Ｄ変換器２３とＤ／Ａ変換器２４は信号処理部１０側に
含ませるようにしてもよい。
２１およびスピーカ２２のほかに、送話信号をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換器２３および受話信号をアナログ変
換するＤ／Ａ変換器２４を含んでいる。なお、このＡ／
Ｄ変換器２３とＤ／Ａ変換器２４は信号処理部１０側に
含ませるようにしてもよい。
【００３２】操作パネル部３０は、テンキーや各種設定
用キースイッチなどからなる操作部３１、ドットマトリ
ックス方式による文字および画像の表示を行う液晶表示
部３２、通話中あるいは回線接続中などの動作状態をＬ
ＥＤ（発光ダイオード）の点灯により能動的に表示する
ＬＥＤ表示部３３などを有する。
用キースイッチなどからなる操作部３１、ドットマトリ
ックス方式による文字および画像の表示を行う液晶表示
部３２、通話中あるいは回線接続中などの動作状態をＬ
ＥＤ（発光ダイオード）の点灯により能動的に表示する
ＬＥＤ表示部３３などを有する。
【００３３】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、複数の出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎが
横一列に配設されていると説明したが、トランジスタの
数とチップサイズとの関係から一列に並びきらないとき
にはチップ端部で折り返して２列あるいは３列などに配
設するようにしても良い。また、出力用トランジスタに
対して保護用トランジスタを新たに追加するのではな
く、もともとある複数（例えば３６個）の出力用トラン
ジスタのうちの一つを保護用トランジスタとして決定
し、そのベース端子をフローティングにしておくように
構成してもよい。さらに、上記実施例では、出力トラン
ジスタのコレクタとエミッタがそれぞれ出力端子に接続
された回路に適用した例を示したが、この発明は出力ト
ランジスタのコレクタまたはエミッタのいずれか一方が
出力端子に接続され他方は電源電圧端子に接続されてい
るような出力回路にも適用することが可能である。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、複数の出力用トランジスタＱ１〜Ｑｎが
横一列に配設されていると説明したが、トランジスタの
数とチップサイズとの関係から一列に並びきらないとき
にはチップ端部で折り返して２列あるいは３列などに配
設するようにしても良い。また、出力用トランジスタに
対して保護用トランジスタを新たに追加するのではな
く、もともとある複数（例えば３６個）の出力用トラン
ジスタのうちの一つを保護用トランジスタとして決定
し、そのベース端子をフローティングにしておくように
構成してもよい。さらに、上記実施例では、出力トラン
ジスタのコレクタとエミッタがそれぞれ出力端子に接続
された回路に適用した例を示したが、この発明は出力ト
ランジスタのコレクタまたはエミッタのいずれか一方が
出力端子に接続され他方は電源電圧端子に接続されてい
るような出力回路にも適用することが可能である。
【００３４】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＨＢＴ
を出力用トランジスタとして有する半導体集積回路にお
ける保護回路に適用した場合について説明したが、本発
明はそれに限定されるものでなく、バイポーラ・トラン
ジスタを出力回路とする半導体集積回路における保護回
路に広く利用することができる。
なされた発明をその背景となった利用分野であるＨＢＴ
を出力用トランジスタとして有する半導体集積回路にお
ける保護回路に適用した場合について説明したが、本発
明はそれに限定されるものでなく、バイポーラ・トラン
ジスタを出力回路とする半導体集積回路における保護回
路に広く利用することができる。
【００３５】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
【００３６】すなわち、本発明によれば、出力用トラン
ジスタとしてヘテロ接合バイポーラ・トランジスタを用
いたＲＦモジュールのような半導体集積回路において、
出力端子に高電圧が印加されたりインピーダンスが急に
変化したとしても出力用トランジスタのエミッタ・コレ
クタ間の接合が破壊されるのを防止することができる。
ジスタとしてヘテロ接合バイポーラ・トランジスタを用
いたＲＦモジュールのような半導体集積回路において、
出力端子に高電圧が印加されたりインピーダンスが急に
変化したとしても出力用トランジスタのエミッタ・コレ
クタ間の接合が破壊されるのを防止することができる。
【図１】本発明を適用した保護機能付きの出力回路の第
１の実施例を示す回路図。
１の実施例を示す回路図。
【図２】図１の実施例の回路のレイアウト構成例を示す
平面図。
平面図。
【図３】本発明を適用した保護機能付きの出力回路の第
２の実施例を示す回路図。
２の実施例を示す回路図。
【図４】本発明を適用した出力回路を有するＲＦモジュ
ールの概略構成を示す図。
ールの概略構成を示す図。
【図５】ＲＦモジュールの応用システムの一例としての
携帯電話ないしは携帯情報端末装置の概略構成を示すブ
ロック図。
携帯電話ないしは携帯情報端末装置の概略構成を示すブ
ロック図。
Ｑ１〜Ｑｎ 出力用トランジスタ Ｑｐ 保護用トランジスタ Ｒ１〜Ｒｎ ベース抵抗 Ｂ ベース Ｃ コレクタ Ｅ エミッタ ＯＵＴ１，ＯＵＴ２ 出力端子 ＰＤ１，ＰＤ２ 出力パッド Ｌｂ ベース配線層 Ｌｃ コレクタ配線層 Ｌｅ エミッタ配線層 １０ 信号処理部 １１ アンテナ １２ 分波器 １３ ＲＦ送信ユニット（ＲＦモジュール） ２０ 送受話器 ３０ 操作パネル １１０ 初段アンプ １２０ ドライバ段 １３０ 出力段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/73 Ｈ０３Ｆ 1/52 (72)発明者 野島 元 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 5F003 AP01 BB04 BE04 BF06 BJ12 BJ20 BJ90 BJ99 BM02 BP31 5F038 AR08 AZ10 BE09 BH06 BH15 CA02 CA10 DF01 DF03 DF04 DF14 EZ02 EZ20 5F082 AA33 BA35 BC18 CA02 EA22 FA13 FA16 GA04 5J091 AA01 AA21 AA41 CA57 FA11 FP06 GP03 HA06 HA25 HA29 KA20 MA19 QA03 SA14 TA01 UW08
Claims (5)
- 【請求項１】 コレクタ端子またはエミッタ端子が出力
端子に接続されたヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ
からなる出力用トランジスタを備えた半導体集積回路に
おいて、上記出力用トランジスタと並列に保護用トラン
ジスタが接続されていることを特徴とする半導体集積回
路。 - 【請求項２】 上記保護用トランジスタのベース端子
は、電位的にフローティング状態にされていることを特
徴とする請求項１記載の半導体集積回路。 - 【請求項３】 上記出力用トランジスタは、複数のトラ
ンジスタのベース端子、コレクタ端子およびエミッタ端
子がそれぞれ互いに結合されて並列形態に接続されたト
ランジスタ群からなり、各ベース端子に共通の入力信号
が入力されるとともに、共通コレクタ端子が第１の出力
端子に接続され、共通エミッタ端子が第２の出力端子に
接続されていることを特徴とする請求項１または２記載
の半導体集積回路。 - 【請求項４】 上記並列形態に接続された複数の出力ト
ランジスタおよび保護用トランジスタは、同一構造で同
一大きさとされ少なくともコレクタ引出し電極同士が一
列に並ぶように配設されていることを特徴とする請求項
３に記載の半導体集積回路。 - 【請求項５】 上記保護用トランジスタは、上記並列形
態に接続されたトランジスタ群からなる出力トランジス
タよりも出力端子に近い側に配置されていることを特徴
とする請求項４に記載の半導体集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34423599A JP2001160614A (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34423599A JP2001160614A (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001160614A true JP2001160614A (ja) | 2001-06-12 |
Family
ID=18367682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34423599A Pending JP2001160614A (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001160614A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003019776A2 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-06 | Motorola, Inc. | Rf amplifier and method therefor |
| EP1359665A2 (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-05 | Motorola, Inc. | HBT linearizer and power booster |
| JP2005184707A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Nec Corp | トランジスタ増幅器 |
| JP2006203435A (ja) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Fujitsu Ten Ltd | 出力回路 |
| JP2018537913A (ja) * | 2015-11-17 | 2018-12-20 | テンサーコム，インク． | チャンネル選択フィルタを備えた高線形性ＷｉＧｉｇベースバンドアンプ |
-
1999
- 1999-12-03 JP JP34423599A patent/JP2001160614A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003019776A2 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-06 | Motorola, Inc. | Rf amplifier and method therefor |
| WO2003019776A3 (en) * | 2001-08-23 | 2004-02-12 | Motorola Inc | Rf amplifier and method therefor |
| EP1359665A2 (en) * | 2002-04-30 | 2003-11-05 | Motorola, Inc. | HBT linearizer and power booster |
| EP1359665A3 (en) * | 2002-04-30 | 2004-05-12 | Motorola, Inc. | HBT linearizer and power booster |
| JP2005184707A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Nec Corp | トランジスタ増幅器 |
| JP2006203435A (ja) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Fujitsu Ten Ltd | 出力回路 |
| JP2018537913A (ja) * | 2015-11-17 | 2018-12-20 | テンサーコム，インク． | チャンネル選択フィルタを備えた高線形性ＷｉＧｉｇベースバンドアンプ |
| US10734957B2 (en) | 2015-11-17 | 2020-08-04 | Tensorcom, Inc. | High linearly WiGig baseband amplifier with channel select filter |
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