JP2006041232A - High frequency circuit - Google Patents

High frequency circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2006041232A
JP2006041232A JP2004219800A JP2004219800A JP2006041232A JP 2006041232 A JP2006041232 A JP 2006041232A JP 2004219800 A JP2004219800 A JP 2004219800A JP 2004219800 A JP2004219800 A JP 2004219800A JP 2006041232 A JP2006041232 A JP 2006041232A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
region
electrode
frequency circuit
effect transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004219800A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junko Iwanaga
順子 岩永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004219800A priority Critical patent/JP2006041232A/en
Publication of JP2006041232A publication Critical patent/JP2006041232A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency circuit capable of simply and appropriately adjusting impedance matching after forming a semiconductor device in a substrate. <P>SOLUTION: A high frequency circuit 40 is provided with a field-effect transistor 6 and matching circuits 2, 3 and 4. The field-effect transistor 6 comprises a semiconductor substrate 8 including a channel domain 18, a source region 10 and a drain region 11 which estrange each other in-between the channel region 18 and are formed in the surface of the semiconductor substrate 8, a body region 9 constituted by semiconductor substrate 8 directly under the channel region 18, a source electrode 14 connected to the source region 10, a drain electrode 15 connected to the drain region 11, a body electrode 16 connected to the body region 9, and a gate electrode 13 arranged on the channel region 18. The matching circuits 2, 3 and 4 are connected to each of the source electrode 14, the drain electrode 15, and the gate electrode 13. For impedance matching, bias voltage is impressed to the body electrode 16. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波回路に関し、特に半導体素子を基板に形成した後に、その整合調整を可能にする高周波回路に関する。   The present invention relates to a high-frequency circuit, and more particularly to a high-frequency circuit that enables matching adjustment after a semiconductor element is formed on a substrate.

図6は、移動体通信装置や無線LANの用途に使用される従来の高周波回路(高周波増幅器)の回路構成を示した図である。   FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional high-frequency circuit (high-frequency amplifier) used for mobile communication devices and wireless LAN applications.

従来の高周波回路30は、図6に示すように、ソース端子Sおよびドレイン端子D並びにゲート端子Gを含む電界効果トランジスタ1を有して、ゲート端子Gに高周波信号Vinを入力することによりドレイン端子Dから増幅した出力信号Voutを得るように構成された回路である。そして、入力信号Vinのインピーダンス整合をとる入力整合回路2と、出力信号Voutのインピーダンス整合をとる出力整合回路3と、線形性を改善するための整合回路4とが、各々ゲート端子G、ドレイン端子Dおよびソース端子Sに接続されている。また、サージ対策のためのサージ用バイアス回路5が、電源電圧Vddの端子とドレイン端子Dとの間に配置されている。   As shown in FIG. 6, the conventional high-frequency circuit 30 includes a field effect transistor 1 including a source terminal S, a drain terminal D, and a gate terminal G. By inputting a high-frequency signal Vin to the gate terminal G, the drain terminal A circuit configured to obtain an output signal Vout amplified from D. An input matching circuit 2 that performs impedance matching of the input signal Vin, an output matching circuit 3 that performs impedance matching of the output signal Vout, and a matching circuit 4 for improving linearity are respectively a gate terminal G and a drain terminal. D and source terminal S are connected. Further, a surge bias circuit 5 for surge countermeasures is disposed between the terminal of the power supply voltage Vdd and the drain terminal D.

各整合回路2、3、4およびサージ用バイアス回路5は、インダクタ素子および抵抗素子並びにキャパシタ素子並びにダイオード素子における適宜の組み合わせ回路である。   Each of the matching circuits 2, 3, 4 and the surge bias circuit 5 is an appropriate combination circuit of an inductor element, a resistance element, a capacitor element, and a diode element.

より詳しくは、入力整合回路2の一例は、入力信号Vinの端子と接地部とに接続するインダクタ素子と、ゲート端子Gと接地部とに接続する抵抗素子と、インダクタ素子の入力信号Vinの端子に接続された端と抵抗素子のゲート端子Gと接続された端とに接続されたキャパシタ素子と、によって構成されている。   More specifically, an example of the input matching circuit 2 includes an inductor element connected to the terminal of the input signal Vin and the ground part, a resistor element connected to the gate terminal G and the ground part, and a terminal of the input signal Vin of the inductor element. And a capacitor element connected to an end connected to the gate terminal G of the resistance element.

また、出力整合回路3の一例は、ドレイン端子Dと出力信号Voutの端子の間に配置したキャパシタ素子と、このキャパシタ素子の一端(Voutの端子と反対側の一端)と電源電圧Vddの端子との間に配置したインダクタ素子と、によって構成されている。   An example of the output matching circuit 3 is a capacitor element disposed between the drain terminal D and the terminal of the output signal Vout, one end of the capacitor element (one end opposite to the terminal of Vout), and a terminal of the power supply voltage Vdd. And an inductor element disposed between the two.

また、線形性を改善するための整合回路4の一例は、ソース端子Sに互いに並列に接続された抵抗素子およびキャパシタ素子と、この抵抗素子およびキャパシタ素子と接地部とに接続されたインダクタ素子と、によって構成されている。   An example of the matching circuit 4 for improving linearity includes a resistance element and a capacitor element connected in parallel to the source terminal S, and an inductor element connected to the resistance element, the capacitor element, and the ground portion. , Is composed of.

また、サージ用バイアス回路5の一例は、出力整合回路3を構成するインタスタンス素子の一端(ドレイン端子Dと反対側の一端であり、電源電圧Vddの端子とも接続されている。)と接地部との間に配置したキャパシタ素子と、このキャパシタ素子と並列に配置された抵抗素子およびダイオード素子と、によって構成され、抵抗素子を電源電圧Vddの端子側に接続しかつダイオード素子を接地部の側に接続するようにこれらの素子が直列に繋がれている。   An example of the surge bias circuit 5 is one end of an instance element constituting the output matching circuit 3 (one end opposite to the drain terminal D and also connected to the terminal of the power supply voltage Vdd) and a grounding portion. And a resistance element and a diode element arranged in parallel with the capacitor element, the resistance element is connected to the terminal side of the power supply voltage Vdd, and the diode element is connected to the ground portion side. These elements are connected in series so as to be connected to each other.

ここで、こうした電界効果トランジスタ1および各整合回路2、3、4並びにサージ用バイアス回路5を1チップに内蔵するマイクロ波モノリシック集積回路(MMIC)構成を採用する場合には、これらの回路が同一半導体基板に適宜の半導体プロセスにより形成される。   Here, when such a microwave monolithic integrated circuit (MMIC) configuration in which the field effect transistor 1 and the matching circuits 2, 3, 4 and the surge bias circuit 5 are incorporated in one chip is employed, these circuits are the same. The semiconductor substrate is formed by an appropriate semiconductor process.

一方、これらの回路を別個にモジュールに構成すれば、能動回路や受動回路の各々はチップ部品であって、これらのチップ部品が、プリント基板に半田付け実装される。   On the other hand, if these circuits are separately formed into modules, each of the active circuit and the passive circuit is a chip component, and these chip components are soldered and mounted on a printed circuit board.

こうした回路を1チップに集積する範囲は、各々の回路の特性ばらつき度合いや歩留の良否に依存する。例えば、出力整合回路3のみを電界効果トランジスタ1と共に1チップに内蔵して集積し、これ以外の回路を外付けチップ部品とするモジュール構成によって歩留を改善する対応が実行されている。   The range in which such circuits are integrated on one chip depends on the degree of variation in the characteristics of each circuit and the yield. For example, only the output matching circuit 3 is built in and integrated with the field effect transistor 1 in one chip, and measures for improving the yield are implemented by a module configuration in which other circuits are external chip components.

なお、こうした高周波回路の開発例として、サージ静電破壊を防止する保護回路のインピーダンスがバイアス電圧により変化せずに、これにより高周波回路の動作時にインピーダンス整合のずれ発生を抑制する回路が提案されている(特許文献1参照)。
特開2003−274553号公報
As an example of the development of such a high-frequency circuit, a circuit has been proposed in which the impedance of the protection circuit that prevents surge electrostatic breakdown does not change due to the bias voltage, thereby suppressing the occurrence of impedance matching deviation during operation of the high-frequency circuit. (See Patent Document 1).
JP 2003-274553 A

しかし、図6に記載の高周波回路30を構成する半導体素子を基板に形成する際に、そのインピーダンス整合を調整するため、整合回路2、3、4のコンデンサ素子(チップ部品)、インダクタ素子(チップ部品)および抵抗素子(チップ部品)を実装しつつこれらの最適な組合せを探る必要があるにもかかわらず、こうした素子の組合せ数は無数にある。このため、整合回路2、3、4のインピーダンス整合の調整作業は、製造コストにおいて多大の負担となっている。   However, when the semiconductor elements constituting the high-frequency circuit 30 shown in FIG. 6 are formed on the substrate, the capacitor elements (chip components) of the matching circuits 2, 3, and 4 and the inductor elements (chips) are used to adjust the impedance matching. Although there is a need to find an optimal combination of these while mounting components) and resistance elements (chip components), there are an infinite number of such combinations. For this reason, the adjustment work of the impedance matching of the matching circuits 2, 3, and 4 is a great burden on the manufacturing cost.

また近年、このようなモジュール構成よりも寧ろMMIC構成を採用することにより、上記調整作業を止めて高周波回路のコスト削減を図ることも検討されているが、整合回路2、3、4毎のインピーダンス整合特性のばらつきが大きく、安定的に高歩留を維持したMMIC構成の高周波回路は得られていない。   In recent years, it has been studied to reduce the cost of the high-frequency circuit by stopping the adjustment work by adopting the MMIC configuration rather than the module configuration. A high-frequency circuit having an MMIC configuration with a large variation in matching characteristics and stably maintaining a high yield has not been obtained.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、基板に形成した各種の半導体素子から構成される高周波回路であって、これらの半導体素子を基板に形成した後に、そのインピーダンス整合を簡易かつ適切に調整可能にした高周波回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a high-frequency circuit composed of various semiconductor elements formed on a substrate. After these semiconductor elements are formed on a substrate, impedance matching is simplified. An object of the present invention is to provide a high-frequency circuit that can be appropriately adjusted.

上記課題を解決するため、本発明に係る高周波回路は、チャネル領域を含む半導体基板と、前記チャネル領域を挟んで互いに離間して前記半導体基板の表面に形成されるソース領域およびドレイン領域と、前記チャネル領域の直下における前記半導体基板により構成されたボディ領域と、前記ソース領域に接続されたソース電極と、前記ドレイン領域に接続されたドレイン電極と、前記ボディ領域に接続されたボディ電極と、前記チャネル領域の上に配置されたゲート電極と、を有する電界効果トランジスタと、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記ゲート電極の各々に接続された整合回路と、を備え前記ボディ電極にインピーダンス整合するためのバイアス電圧を印加するものである。なおここで、この高周波回路は、前記バイアス電圧を発生する電圧発生回路を備えるものであっても良い。   In order to solve the above problems, a high-frequency circuit according to the present invention includes a semiconductor substrate including a channel region, a source region and a drain region formed on the surface of the semiconductor substrate spaced apart from each other with the channel region interposed therebetween, A body region formed by the semiconductor substrate immediately below the channel region, a source electrode connected to the source region, a drain electrode connected to the drain region, a body electrode connected to the body region, and A field effect transistor having a gate electrode disposed on the channel region; and a matching circuit connected to each of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode, for impedance matching to the body electrode This bias voltage is applied. Here, the high frequency circuit may include a voltage generation circuit for generating the bias voltage.

これにより、基板に形成した各種の半導体素子から構成される高周波回路であって、これらの半導体素子を基板に形成した後に、ボディ電極に対するインピーダンス整合用のバイアス電圧印加によって、そのインピーダンス整合を簡易かつ適切に調整可能にした高周波回路が得られる。   This is a high-frequency circuit composed of various semiconductor elements formed on the substrate. After these semiconductor elements are formed on the substrate, the impedance matching can be easily and easily performed by applying a bias voltage for impedance matching to the body electrode. A high-frequency circuit that can be appropriately adjusted is obtained.

前記電圧発生回路の一例は、抵抗分割により電圧を発生する回路である。これにより、簡易にバイアス電圧を発生させ得る。   An example of the voltage generation circuit is a circuit that generates a voltage by resistance division. Thereby, a bias voltage can be easily generated.

前記電圧発生回路の一例は、レギュレータにより電圧を発生する回路である。これにより、バイアス電圧が任意に可変できる。   An example of the voltage generation circuit is a circuit that generates a voltage using a regulator. Thereby, the bias voltage can be arbitrarily changed.

また、前記電界効果トランジスタは、ショットキー接合型電界効果トランジスタであっても良い。そして、前記半導体基板がGaAs基板であり、前記ボディ電極が前記GaAsの裏面に配置されるものであっても良い。   The field effect transistor may be a Schottky junction field effect transistor. The semiconductor substrate may be a GaAs substrate, and the body electrode may be disposed on the back surface of the GaAs.

こうした構成では、前記半導体基板の厚みが、5μm以上、100μm以下にすることにより、チャネル領域直下のボディ領域に有効なバイアス電圧が印加され得る。   In such a configuration, when the thickness of the semiconductor substrate is 5 μm or more and 100 μm or less, an effective bias voltage can be applied to the body region immediately below the channel region.

なお、前記電界効果トランジスタと前記整合回路と前記電圧発生回路とが各々別個の基板に実装されても良く、前記電界効果トランジスタと少なくとも一つの整合回路とが、同一の基板に実装された集積回路であり、前記集積回路と前記電圧発生回路とが各々別個の基板に実装されても良く、前記電界効果トランジスタと前記整合回路と前記電圧発生回路とが、同一の基板に実装される集積回路であっても良い。   The field effect transistor, the matching circuit, and the voltage generation circuit may be mounted on separate substrates, and the field effect transistor and at least one matching circuit are mounted on the same substrate. The integrated circuit and the voltage generating circuit may be mounted on separate substrates, and the field effect transistor, the matching circuit, and the voltage generating circuit are integrated circuits mounted on the same substrate. There may be.

本発明によれば、基板に形成した各種の半導体素子から構成される高周波回路であって、これらの半導体素子を基板に形成した後に、そのインピーダンス整合を簡易かつ適切に調整可能にした高周波回路が得られる。   According to the present invention, there is provided a high frequency circuit composed of various semiconductor elements formed on a substrate, wherein the impedance matching can be easily and appropriately adjusted after these semiconductor elements are formed on the substrate. can get.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る高周波回路の回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency circuit according to an embodiment of the present invention.

図1(実施の形態)と図6(従来例)との対比から理解されるとおり、図1に示した高周波回路40は、図6に示した高周波回路30に対し、電界効果トランジスタ6のボディ電極(後ほど説明)に接続してボディ領域(後ほど説明)に所定のバイアス電圧を印加するボディ端子Bと共に、ここに接続してインピーダンス整合用のバイアス電圧を印加する電圧発生回路7を付加して配置されるものである。   As understood from the comparison between FIG. 1 (embodiment) and FIG. 6 (conventional example), the high-frequency circuit 40 shown in FIG. 1 is different from the high-frequency circuit 30 shown in FIG. A voltage generation circuit 7 for applying a bias voltage for impedance matching is added to a body terminal B for applying a predetermined bias voltage to a body region (to be described later) by connecting to an electrode (to be described later). Is to be placed.

即ち、図1に示す高周波増幅器40は、ソース端子Sおよびドレイン端子D並びにゲート端子G並びにボディ端子Bを含む電界効果トランジスタ1を有して、ゲート端子Gに高周波信号Vinを入力することによりドレイン端子Dから増幅した出力信号Voutを得るように構成された回路である。そして、入力信号Vinのインピーダンス整合をとる入力整合回路2と、出力信号Voutのインピーダンス整合をとる出力整合回路3と、線形性を改善するための整合回路4と、電圧発生回路7とが、各々ゲート端子G、ドレイン端子D、ソース端子Sおよびボディ端子Bに接続されている。   That is, the high frequency amplifier 40 shown in FIG. 1 has a field effect transistor 1 including a source terminal S, a drain terminal D, a gate terminal G, and a body terminal B, and inputs a high frequency signal Vin to the gate terminal G. It is a circuit configured to obtain an amplified output signal Vout from a terminal D. An input matching circuit 2 for impedance matching of the input signal Vin, an output matching circuit 3 for impedance matching of the output signal Vout, a matching circuit 4 for improving linearity, and a voltage generation circuit 7 are respectively provided. The gate terminal G, drain terminal D, source terminal S and body terminal B are connected.

また、サージ対策のためのサージ用バイアス回路5が、電源電圧Vddの端子とドレイン端子Dとの間に配置されている。   Further, a surge bias circuit 5 for surge countermeasures is disposed between the terminal of the power supply voltage Vdd and the drain terminal D.

勿論、高周波回路40の構成例として、高周波回路40にボディ端子Bのみが具備され、ボディ端子40にバイアス電圧を印加する電圧発生回路が別途に設けられるものであっても良い。   Of course, as a configuration example of the high frequency circuit 40, only the body terminal B may be provided in the high frequency circuit 40, and a voltage generation circuit for applying a bias voltage to the body terminal 40 may be provided separately.

なお、図1に示した各整合回路2、3、4およびサージ用バイアス回路5の内部構成は、図6に示したそれと同じであるため、ここではその説明は省略する。   The internal configuration of each of the matching circuits 2, 3, 4 and the surge bias circuit 5 shown in FIG. 1 is the same as that shown in FIG.

電圧発生回路7は、抵抗分割により電圧を発生する簡易な回路により構成され、詳しくは、電源電圧Vddの端子と接地部との間で直列に配置された電圧分割用の2つの抵抗素子7Rによって構成され、両抵抗素子7Rの間を繋ぐ部分がボディ端子Bに接続されている。そして、抵抗素子7Rの抵抗比率を変えることにより電源電圧Vddが抵抗素子7Rにより適宜の割合で分割され、これによりボディ端子B(より具体的には図2又は図3に示すボディ電極16)にインピーダンス整合用のバイアス電圧が印加される。   The voltage generation circuit 7 is configured by a simple circuit that generates a voltage by resistance division. Specifically, the voltage generation circuit 7 is formed by two resistance elements 7R for voltage division arranged in series between the terminal of the power supply voltage Vdd and the ground portion. The part which is comprised and connects between both the resistance elements 7R is connected to the body terminal B. Then, by changing the resistance ratio of the resistance element 7R, the power supply voltage Vdd is divided by the resistance element 7R at an appropriate ratio, and thereby the body terminal B (more specifically, the body electrode 16 shown in FIG. 2 or FIG. 3). A bias voltage for impedance matching is applied.

電界効果トランジスタ6の例としては、MOS型電界効果トランジスタやショットキー接合型電界効果トランジスタがあり、以下、図面を参照してこれらの構成を説明する。   Examples of the field effect transistor 6 include a MOS field effect transistor and a Schottky junction field effect transistor, and the configuration thereof will be described below with reference to the drawings.

まず、MOS型電界効果トランジスタの構成例を説明する。   First, a configuration example of a MOS field effect transistor will be described.

図2は、本実施の形態におけるMOS型トランジスタの構造を模式的に示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the MOS transistor in the present embodiment.

図2に示した電界効果トランジスタ6は、チャネル領域18を含むシリコン基板8(半導体基板)と、このチャネル領域18を挟んで互いに離間してシリコン基板8の表面に形成されたソース領域10およびドレイン領域11と、チャネル領域18およびソース領域10並びにドレイン領域11を包むようにシリコン基板8に形成され、ソース領域10およびドレイン領域11と異なった導電型を有するボディ領域9と、チャネル領域18およびソース領域10の一部並びにドレイン領域11の一部を覆ってシリコン基板8の表面に形成されたゲート酸化膜12と、ソース領域10の電圧を制御するためにソース領域10に接続してシリコン基板8の表面に配置されたソース電極14と、ドレイン領域11の電圧を制御するためにドレイン領域11に接続してシリコン基板8の表面に配置されたドレイン電極15と、ボディ領域9の電圧を制御するためにボディ領域9に接続してシリコン基板8の表面に配置されたボディ電極16と、チャネル領域18の電圧を制御するためにチャネル領域18に対向してゲート酸化膜12の上に配置されたゲート電極13と、を有している。   The field effect transistor 6 shown in FIG. 2 includes a silicon substrate 8 (semiconductor substrate) including a channel region 18 and a source region 10 and a drain formed on the surface of the silicon substrate 8 so as to be spaced apart from each other with the channel region 18 interposed therebetween. Region 11, body region 9 formed in silicon substrate 8 so as to surround channel region 18, source region 10, and drain region 11, and having a conductivity type different from that of source region 10 and drain region 11, channel region 18, and source region 10 is formed on the surface of the silicon substrate 8 so as to cover a part of the drain region 11 and the drain region 11, and the source region 10 is connected to the source region 10 in order to control the voltage of the source region 10. In order to control the voltage between the source electrode 14 disposed on the surface and the drain region 11, the drain region 11, a drain electrode 15 disposed on the surface of the silicon substrate 8 and a body electrode 16 disposed on the surface of the silicon substrate 8 connected to the body region 9 to control the voltage of the body region 9; In order to control the voltage of the channel region 18, the gate electrode 13 is disposed on the gate oxide film 12 so as to face the channel region 18.

なお、ゲート電極13、ソース電極14、ドレイン電極15およびボディ電極16は各々、図1に示すゲート端子G、ソース端子S、ドレイン端子D、ボディ端子Bに接続されており、ここではこれらの端子G、S、D、Bの図示は省略している。   Note that the gate electrode 13, the source electrode 14, the drain electrode 15, and the body electrode 16 are connected to the gate terminal G, the source terminal S, the drain terminal D, and the body terminal B, respectively, shown in FIG. Illustrations of G, S, D, and B are omitted.

ここで、ボディ領域9における不純物キャリアの濃度は、1017cm-3〜1018cm-3程度であり、これにより、ボディ電極16に印加した電圧によりチャネル領域18の直下におけるボディ領域9(シリコン基板8の表層部分)にインピーダンス整合を取るための有効な電界を発生することが可能になる。 Here, the concentration of impurity carriers in the body region 9 is about 10 17 cm −3 to 10 18 cm −3 , whereby the body region 9 (silicon) immediately below the channel region 18 is applied by the voltage applied to the body electrode 16. It is possible to generate an effective electric field for impedance matching on the surface layer portion of the substrate 8.

次に、ショットキー接合型電界効果トランジスタの構成例を説明する。   Next, a configuration example of a Schottky junction field effect transistor will be described.

図3は、本実施の形態におけるショットキー接合型電界効果トランジスタの構造を模式的に示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the Schottky junction field effect transistor in the present embodiment.

図3に示した電界効果トランジスタ6は、チャネル領域18を含むGaAs(ガリウムヒ素)基板17(半導体基板)と、このチャネル領域18を挟んで互いに離間してGaAs基板17の表面に形成されたソース領域10およびドレイン領域11と、GaAs基板17の、ソース領域10およびドレイン領域11並びにチャネル領域18の以外の部分により構成されたボディ領域9と、ソース領域10の電圧を制御するためにソース領域10に接続してGaAs基板17の表面に配置されたソース電極14と、ドレイン領域11の電圧を制御するためにドレイン領域11に接続してGaAs基板17の表面に配置されたドレイン電極15と、ボディ領域9の電圧を制御するためにボディ領域9に接続してGaAs基板17の裏面に配置されたボディ電極16と、チャネル領域18の電圧を制御するためにチャネル領域18に対向してGaAs基板17の表面に配置されたゲート電極13と、を有している。   The field effect transistor 6 shown in FIG. 3 includes a GaAs (gallium arsenide) substrate 17 (semiconductor substrate) including a channel region 18 and a source formed on the surface of the GaAs substrate 17 so as to be separated from each other across the channel region 18. In order to control the voltage of the source region 10 and the region 10 and the drain region 11, the body region 9 constituted by the GaAs substrate 17 other than the source region 10 and the drain region 11 and the channel region 18. A source electrode 14 connected to the surface of the GaAs substrate 17, a drain electrode 15 connected to the drain region 11 to control the voltage of the drain region 11 and a surface of the GaAs substrate 17, a body In order to control the voltage of the region 9, it is connected to the body region 9 and arranged on the back surface of the GaAs substrate 17. A body electrode 16, a, a gate electrode 13 disposed on the surface of the GaAs substrate 17 opposite to the channel region 18 to control the voltage of the channel region 18.

なお、ゲート電極13、ソース電極14、ドレイン電極15およびボディ電極16は各々、図1に示すゲート端子G、ソース端子S、ドレイン端子D、ボディ端子Bに接続されており、ここではこれらの端子G、S、D、Bの図示は省略している。   Note that the gate electrode 13, the source electrode 14, the drain electrode 15, and the body electrode 16 are connected to the gate terminal G, the source terminal S, the drain terminal D, and the body terminal B, respectively, shown in FIG. Illustrations of G, S, D, and B are omitted.

また、ボディ電極16は、GaAs基板17を流れる電流容量に応じて発生する熱を放熱するための放熱板(金属板)としての役割も兼ね備えている。   The body electrode 16 also serves as a heat radiating plate (metal plate) for radiating heat generated according to the current capacity flowing through the GaAs substrate 17.

また、GaAs基板17は半絶縁基板であり、GaAs基板17が全体としてボディ領域9に相当する。このため、GaAs基板17の裏面に配置したボディ電極16に印加した電圧によってチャネル領域18の直下のボディ領域9(GaAs基板17)に対してインピーダンス整合を取るための有効な電界を印加するには、GaAs基板17の厚みを薄くする必要がある。そして、GaAs基板17の厚みを約80μmにまで薄く研磨すると、有効な電界が得られることが確認された。この結果からGaAs基板17の厚みを、少なくとも100μm以下、望ましくは80μm以下、更に望ましくは50μm以下になるように薄く研磨する必要があると言える。もっとも、5μm未満の厚みにGaAs基板17を製造することは困難であるため、GaAs基板17の厚みの範囲は、100μm以下、5μm以上、望ましくは80μm以下、5μm以上、更に望ましくは50μm以下、5μm以上である。   The GaAs substrate 17 is a semi-insulating substrate, and the GaAs substrate 17 corresponds to the body region 9 as a whole. Therefore, an effective electric field for impedance matching is applied to the body region 9 (GaAs substrate 17) immediately below the channel region 18 by the voltage applied to the body electrode 16 disposed on the back surface of the GaAs substrate 17. It is necessary to reduce the thickness of the GaAs substrate 17. It has been confirmed that an effective electric field can be obtained when the thickness of the GaAs substrate 17 is polished to about 80 μm. From this result, it can be said that the GaAs substrate 17 needs to be thinly polished so that the thickness is at least 100 μm or less, desirably 80 μm or less, and more desirably 50 μm or less. However, since it is difficult to manufacture the GaAs substrate 17 with a thickness of less than 5 μm, the thickness range of the GaAs substrate 17 is 100 μm or less, 5 μm or more, desirably 80 μm or less, 5 μm or more, and more desirably 50 μm or less, 5 μm. That's it.

こうした高周波回路40のボディ電極16に対してバイアス電圧を印加すると、以下に説明するように高周波回路40のインピーダンス整合を取ることが可能になる。   When a bias voltage is applied to the body electrode 16 of the high-frequency circuit 40, impedance matching of the high-frequency circuit 40 can be achieved as described below.

図4は、ボディ電極に対する電圧印加により高周波回路のインピーダンス整合を取り得ることを説明するスミスチャートであり、図3に示したショットキー接合型電界効果トランジスタを使用してそのインピーダンスを測定したものである。   FIG. 4 is a Smith chart for explaining that impedance matching of a high-frequency circuit can be achieved by applying a voltage to the body electrode. The impedance is measured using the Schottky junction field effect transistor shown in FIG. is there.

図4に示したVdはボディ電極16に印加する電圧であり、図4にはVd=0VおよびVd=−1V(GaAs基板の裏面に負バイアス印加)におけるインピーダンス特性が比較して示されている。また、S22は、Sパラメータにおける入力側を整合した場合の出力側から見た電力反射係数であり、S21は、その電力透過係数であり電力増幅率(利得)に相当するものである。   Vd shown in FIG. 4 is a voltage applied to the body electrode 16, and FIG. 4 shows a comparison of impedance characteristics at Vd = 0V and Vd = −1V (negative bias applied to the back surface of the GaAs substrate). . S22 is a power reflection coefficient viewed from the output side when the input side in the S parameter is matched, and S21 is the power transmission coefficient corresponding to the power amplification factor (gain).

図4から理解されるとおり、電界効果トランジスタ6のボディ電極16(図3に示すGaAs基板17の側)にバイアスを印加すると、電界効果トランジスタ6のインピーダンスを可変させ得ることが見出された。   As understood from FIG. 4, it has been found that the impedance of the field effect transistor 6 can be varied by applying a bias to the body electrode 16 (the GaAs substrate 17 side shown in FIG. 3) of the field effect transistor 6.

より詳しくは、ボディ電極16に負バイアス(Vd=−1V)を印加すれば、S22は、特性インピーダンス(50オーム)を示す点Pから外れて、バイアスゼロ(Vd=0V)に比べて外側に動き、正バイアスを印加すれば、それが点Pに近づき、バイアスゼロ(Vd=0V)に比べて内側に動く(図示せず)。こうして、ボディ電極16に適宜のバイアスを印加することによって、出力側のS22を制御でき、ひいては電界効果トランジスタ6のインピーダンスを制御することが可能になる。   More specifically, if a negative bias (Vd = −1V) is applied to the body electrode 16, S22 deviates from the point P indicating the characteristic impedance (50 ohms), and is on the outer side compared to zero bias (Vd = 0V). If a positive bias is applied, it approaches point P and moves inward compared to zero bias (Vd = 0V) (not shown). Thus, by applying an appropriate bias to the body electrode 16, S22 on the output side can be controlled, and consequently the impedance of the field effect transistor 6 can be controlled.

よって、整合回路2、3、4における各種素子の最適化という従来の煩雑なインピーダンス整合の調整作業を止めて、ボディ電極16の電圧調整のみによりインピーダンス整合の調整でき、インピーダンス整合の調整作業が簡素化され得る。また、製造の済みのMMICまたは単体トランジスタであっても、インピーダンス整合に調整が可能である。   Therefore, the conventional complicated impedance matching adjustment work of optimization of various elements in the matching circuits 2, 3, and 4 can be stopped, and the impedance matching can be adjusted only by adjusting the voltage of the body electrode 16, and the impedance matching adjustment work is simple. Can be Even a manufactured MMIC or a single transistor can be adjusted for impedance matching.

なお、図4によれば、ボディ電極16に負バイアス(Vd=−1V)を印加することによって、利得S21が増加することが分かる。このことは、GaAs基板17の厚みを薄くして負バイアスを印加することにより、GaAs基板17の側に流れるAC電流が増大してドレインコンダクタンスが小さくなって、ゲート容量が小さくなることによるものである。   According to FIG. 4, it can be seen that the gain S21 is increased by applying a negative bias (Vd = −1V) to the body electrode 16. This is because by applying a negative bias by reducing the thickness of the GaAs substrate 17, the AC current flowing to the GaAs substrate 17 side increases, the drain conductance decreases, and the gate capacitance decreases. is there.

また、以上に説明した電界効果トランジスタ6および各整合回路2、3、4並びにサージ用バイアス回路5並びに電圧発生回路7をいずれも、1チップに内蔵して、同一基板に集積した集積回路として構成しても良く、これらを各々、別個の基板に実装してそれらを集積回路として構成しても良い。もしくは、電界効果トランジスタ6と少なくとも一つの整合回路とが1チップ内に内蔵され、同一基板に集積した集積回路として構成し、この集積回路と電圧発生回路7とが各々別個の基板に実装されるように構成しても良い。   Further, the field effect transistor 6 and the matching circuits 2, 3, 4, the surge bias circuit 5 and the voltage generation circuit 7 described above are all built in one chip and configured as an integrated circuit integrated on the same substrate. Alternatively, these may be mounted on separate substrates and configured as an integrated circuit. Alternatively, the field effect transistor 6 and at least one matching circuit are built in one chip and configured as an integrated circuit integrated on the same substrate, and the integrated circuit and the voltage generation circuit 7 are mounted on separate substrates. You may comprise as follows.

〔変形例〕
ここまで、高周波回路におけるボディ端子Bへの印加電圧発生用の電圧発生回路として、簡易な抵抗分割により電圧を発生する回路を例示したが、この変形例として、図5に示すように、電圧発生回路7が、レギュレータ20により電圧を発生する回路であっても良い。即ち、ボディバイアスコントロール端子BCに対する入力信号に応じて、電源電圧Vddの端子に接続するレギュレータ20が適宜のバイアス電圧を生成して、これにより、ボディ端子Bにインピーダンス整合用のバイアス電圧を任意に可変しつつ印加され得る。
[Modification]
Up to this point, as a voltage generation circuit for generating a voltage to be applied to the body terminal B in the high-frequency circuit, a circuit that generates a voltage by simple resistance division has been exemplified. As a modification of this, as shown in FIG. The circuit 7 may be a circuit that generates a voltage using the regulator 20. That is, in accordance with an input signal to the body bias control terminal BC, the regulator 20 connected to the terminal of the power supply voltage Vdd generates an appropriate bias voltage, thereby arbitrarily applying a bias voltage for impedance matching to the body terminal B. It can be applied in a variable manner.

なお、図5に示した高周波回路50の構成は、この電圧発生回路7を除き図1に示した高周波回路40と同じため、その説明は省略する。   The configuration of the high-frequency circuit 50 shown in FIG. 5 is the same as that of the high-frequency circuit 40 shown in FIG.

本発明に係る高周波回路によれば、高周波電界効果トランジスタのボディ領域にバイアス電圧を印加することにより、電界効果トランジスタのインピーダンス整合の調整が可能になり、例えば、移動体通信装置や無線LAN等の高周波増幅器やミキサー等の高周波回路の用途に適用できる。   According to the high-frequency circuit of the present invention, it is possible to adjust the impedance matching of the field-effect transistor by applying a bias voltage to the body region of the high-frequency field-effect transistor, such as a mobile communication device or a wireless LAN. Applicable to high frequency circuits such as high frequency amplifiers and mixers.

本発明の実施の形態に係る高周波回路の回路図である。It is a circuit diagram of the high frequency circuit concerning an embodiment of the invention. 本実施の形態におけるMOS型トランジスタの構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the MOS type transistor in this Embodiment. 本実施の形態におけるショットキー接合型電界効果トランジスタの構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the Schottky junction type field effect transistor in this Embodiment. ボディ電極に対する電圧印加により高周波回路のインピーダンス整合を取り得ることを説明するスミスチャートである。It is a Smith chart explaining that the impedance matching of a high frequency circuit can be taken by the voltage application with respect to a body electrode. 高周波回路における電圧発生回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the voltage generation circuit in a high frequency circuit. 従来の高周波回路(高周波増幅器)の回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure of the conventional high frequency circuit (high frequency amplifier).

符号の説明Explanation of symbols

1、6 電界効果トランジスタ
2 入力整合回路
3 出力整合回路
4 整合回路
5 サージ用バイアス回路
7 電圧発生回路
8 シリコン基板
9 ボディ領域
10 ソース領域
11 ドレイン領域
12 ゲート酸化膜
13 ゲート電極
14 ソース電極
15 ドレイン電極
16 ボディ電極
17 GaAs基板
18 チャネル領域
20 レギュレータ
30、40、50 高周波回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 6 Field effect transistor 2 Input matching circuit 3 Output matching circuit 4 Matching circuit 5 Surge bias circuit 7 Voltage generating circuit 8 Silicon substrate 9 Body region 10 Source region 11 Drain region 12 Gate oxide film 13 Gate electrode 14 Source electrode 15 Drain Electrode 16 Body electrode 17 GaAs substrate 18 Channel region 20 Regulator 30, 40, 50 High frequency circuit

Claims (10)

チャネル領域を含む半導体基板と、前記チャネル領域を挟んで互いに離間して前記半導体基板の表面に形成されるソース領域およびドレイン領域と、前記チャネル領域の直下における前記半導体基板により構成されたボディ領域と、前記ソース領域に接続されたソース電極と、前記ドレイン領域に接続されたドレイン電極と、前記ボディ領域に接続されたボディ電極と、前記チャネル領域の上に配置されたゲート電極と、を有する電界効果トランジスタと、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記ゲート電極の各々に接続された整合回路と、を備え
前記ボディ電極にインピーダンス整合するためのバイアス電圧が印加される高周波回路。
A semiconductor substrate including a channel region; a source region and a drain region formed on a surface of the semiconductor substrate spaced apart from each other across the channel region; and a body region formed by the semiconductor substrate immediately below the channel region; An electric field having a source electrode connected to the source region, a drain electrode connected to the drain region, a body electrode connected to the body region, and a gate electrode disposed on the channel region An effect transistor;
And a matching circuit connected to each of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode, and a high-frequency circuit to which a bias voltage for impedance matching is applied to the body electrode.
前記バイアス電圧を発生する電圧発生回路を備えた請求項1記載の高周波回路。   The high-frequency circuit according to claim 1, further comprising a voltage generation circuit that generates the bias voltage. 前記電圧発生回路は、抵抗分割により電圧を発生する回路である請求項2記載の高周波回路。   The high-frequency circuit according to claim 2, wherein the voltage generation circuit is a circuit that generates a voltage by resistance division. 前記電圧発生回路は、レギュレータにより電圧を発生する回路である請求項2記載の高周波回路。   The high-frequency circuit according to claim 2, wherein the voltage generation circuit is a circuit that generates a voltage using a regulator. 前記電界効果トランジスタは、ショットキー接合型電界効果トランジスタである請求項1記載の高周波回路   2. The high frequency circuit according to claim 1, wherein the field effect transistor is a Schottky junction type field effect transistor. 前記半導体基板がGaAs基板であり、前記ボディ電極が前記GaAs基板の裏面に配置される請求項5記載の高周波回路。   The high-frequency circuit according to claim 5, wherein the semiconductor substrate is a GaAs substrate, and the body electrode is disposed on a back surface of the GaAs substrate. 前記半導体基板の厚みが、5μm以上、100μm以下である請求項6記載の高周波回路。   The high-frequency circuit according to claim 6, wherein the semiconductor substrate has a thickness of 5 μm or more and 100 μm or less. 前記電界効果トランジスタと前記整合回路と前記電圧発生回路とが各々別個の基板に実装される請求項2記載の高周波回路。   The high-frequency circuit according to claim 2, wherein the field effect transistor, the matching circuit, and the voltage generation circuit are each mounted on separate substrates. 前記電界効果トランジスタと少なくとも一つの整合回路とが、同一の基板に実装された集積回路であり、前記集積回路と前記電圧発生回路とが各々別個の基板に実装される請求項2記載の高周波回路。   3. The high-frequency circuit according to claim 2, wherein the field effect transistor and at least one matching circuit are integrated circuits mounted on the same substrate, and the integrated circuit and the voltage generation circuit are mounted on separate substrates. . 前記電界効果トランジスタと前記整合回路と前記電圧発生回路とが、同一の基板に実装される集積回路である請求項2記載の高周波回路。


3. The high frequency circuit according to claim 2, wherein the field effect transistor, the matching circuit, and the voltage generation circuit are integrated circuits mounted on the same substrate.


JP2004219800A 2004-07-28 2004-07-28 High frequency circuit Withdrawn JP2006041232A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004219800A JP2006041232A (en) 2004-07-28 2004-07-28 High frequency circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004219800A JP2006041232A (en) 2004-07-28 2004-07-28 High frequency circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006041232A true JP2006041232A (en) 2006-02-09

Family

ID=35905901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004219800A Withdrawn JP2006041232A (en) 2004-07-28 2004-07-28 High frequency circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006041232A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138423A (en) * 2013-01-15 2014-07-28 Triquint Semiconductor Inc Switching device with resistive divider
WO2018155668A1 (en) * 2017-02-27 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 High frequency transistor
JP2018191351A (en) * 2013-02-11 2018-11-29 コーボ ユーエス、インコーポレイテッド Body-biased switching device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014138423A (en) * 2013-01-15 2014-07-28 Triquint Semiconductor Inc Switching device with resistive divider
JP2018191351A (en) * 2013-02-11 2018-11-29 コーボ ユーエス、インコーポレイテッド Body-biased switching device
WO2018155668A1 (en) * 2017-02-27 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 High frequency transistor
CN110326091A (en) * 2017-02-27 2019-10-11 松下知识产权经营株式会社 High frequency transistor
US10756165B2 (en) 2017-02-27 2020-08-25 Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd. High-frequency transistor
US11195904B2 (en) 2017-02-27 2021-12-07 Nuvoton Technology Corporation Japan High-frequency transistor
CN110326091B (en) * 2017-02-27 2023-05-23 新唐科技日本株式会社 Transistor for high frequency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09260957A (en) Semiconductor amplifier circuit
US11990874B2 (en) Device stack with novel gate capacitor topology
CN107785328B (en) Power transistor with harmonic control
JPH11308059A (en) High frequency amplifier
CN108292907B (en) Power amplifier
JP2000068747A (en) Wave detecting circuit
Uygur et al. An ultra low-voltage, ultra low-power DTMOS-based CCII design for speech processing filters
TW200412714A (en) Radio frequency power amplifier active self-bias compensation circuit
US7667499B2 (en) MuGFET circuit for increasing output resistance
JP2006041232A (en) High frequency circuit
CN103905012A (en) Inductor capable of being designed to be small
JP2001196865A (en) Wireless communication apparatus and semiconductor device
US9800210B2 (en) Power amplifier including a plurality of FET cells connected in parallel
JP7171950B2 (en) power amplifier
US20060214740A1 (en) Blocking a leakage current
US6535067B1 (en) Power saturation control of class C bipolar amplifiers
US5032885A (en) Semiconductor device including a light receiving element, an amplifier, and an equalizer having a capacitor with the same laminate structure as the light receiving element
JP7239023B2 (en) high frequency semiconductor device
JP2002134746A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR101058641B1 (en) Tunable active inductor
KR101873219B1 (en) GaN-BASED POWER SWITCHING DEVICE
US20190363198A1 (en) Gallium-nitride-based transcaps for millimeter wave applications
JPH1174367A (en) Semiconductor device and amplifier
JPH06310953A (en) Matching circuit
JP2004274463A (en) Differential electronic circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20071002