JP2006345398A - High frequency switching circuit and semiconductor device using high frequency switch - Google Patents

High frequency switching circuit and semiconductor device using high frequency switch Download PDF

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康之 升元
Tadayoshi Nakatsuka
忠良 中塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase an input power by suppressing both the deterioration of an insertion loss and the deterioration of a high frequency distortion in a high frequency switching circuit. <P>SOLUTION: The high frequency switching circuit 100 includes: a terminal 151 for input and output for inputting or outputting a high frequency signal; and a basic switch 130 constituted of a plurality of serially connected field effect transistors 131-134, and controlling an ON or OFF state of an electric connection between the terminal 151 for input and output and an earth 171. A transistor (131) of the most terminal 151 side for the input and output in sequence of the electric connection among the plurality of field effect transistors 131-134 has a larger threshold voltage than the remaining transistors (132-134) of the plurality of field effect transistors 131-134. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波スイッチ回路に関し、特に、高い入力電力特性を持つ高周波スイッチ回路の実現に関する。   The present invention relates to a high-frequency switch circuit, and more particularly to the realization of a high-frequency switch circuit having high input power characteristics.

近年、移動体通信機器等の高性能化に伴い、端末機に用いられる高周波半導体装置の小型化及び高性能化が強く求められている。また、特に、アンテナ切り替えを行う高周波スイッチ回路には、低挿入損失化、低歪化及び高入力電力化を同時に達成することが要求されている。そこで、多段接続された電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor :以下、FETという)を用いて、高周波スイッチ回路を構成する方法が提案されている。   In recent years, with the improvement in performance of mobile communication devices and the like, there has been a strong demand for miniaturization and higher performance of high-frequency semiconductor devices used in terminals. In particular, high-frequency switch circuits that perform antenna switching are required to simultaneously achieve low insertion loss, low distortion, and high input power. In view of this, there has been proposed a method of constructing a high-frequency switch circuit using field effect transistors (hereinafter referred to as FETs) connected in multiple stages.

図6は、特許文献1に記載された、従来の高周波スイッチ回路を示す図である。高周波該スイッチ回路は、受信機に接続される第1の入出力用端子11、送信機に接続される第2の入出力用端子12及びアンテナに接続される第3の入出力用端子13を備えている。   FIG. 6 is a diagram showing a conventional high-frequency switch circuit described in Patent Document 1. In FIG. The high-frequency switch circuit includes a first input / output terminal 11 connected to the receiver, a second input / output terminal 12 connected to the transmitter, and a third input / output terminal 13 connected to the antenna. I have.

ここで、第1の入出力用端子11は、受信用シャントFET3を介して接地されていると共に、受信用トランスファーFET1を介して第3の入出力用端子13に接続されている。また、第2の入出力用端子12は、送信用トランスファーFET2を介して第3の入出力用端子13に接続されていると共に、送信用シャントFET4を介して接地されている。   Here, the first input / output terminal 11 is grounded via the reception shunt FET 3 and is connected to the third input / output terminal 13 via the reception transfer FET 1. The second input / output terminal 12 is connected to the third input / output terminal 13 via the transmission transfer FET 2 and grounded via the transmission shunt FET 4.

更に、受信用トランスファーFET1のゲート及び送信用シャントFET4のゲートは、それぞれ抵抗20を介して第1の制御端子VC1に接続されていると共に、受信用シャントFET3のゲート及び送信用トランスファーFET2のゲートは、それぞれ抵抗20を介して第2の制御端子VC2に接続されている。   Further, the gate of the reception transfer FET 1 and the gate of the transmission shunt FET 4 are respectively connected to the first control terminal VC1 through the resistor 20, and the gate of the reception shunt FET 3 and the gate of the transmission transfer FET 2 are Are connected to the second control terminal VC2 through the resistors 20, respectively.

このような高周波スイッチ回路によって信号を受信する際には、第1の制御端子VC1にHighの電圧、第2の制御端子VC2にLowの電圧がそれぞれ印加される。これにより、受信用トランスファーFET1及び送信用シャントFET4はオン状態になると共に、受信用シャントFET3及び送信用トランスファーFET2はオフ状態となる。従って、第1の入出力用端子11と第3の入出力用端子13とが電気的に接続され、受信機とアンテナと短絡状態になる。この結果、アンテナから入力された受信信号は、受信機から出力される。   When a signal is received by such a high frequency switch circuit, a high voltage is applied to the first control terminal VC1 and a low voltage is applied to the second control terminal VC2. As a result, the reception transfer FET 1 and the transmission shunt FET 4 are turned on, and the reception shunt FET 3 and the transmission transfer FET 2 are turned off. Accordingly, the first input / output terminal 11 and the third input / output terminal 13 are electrically connected, and the receiver and the antenna are short-circuited. As a result, the reception signal input from the antenna is output from the receiver.

また、信号を送信する際には、信号受信時とは逆に、第1の制御端子VC1にLowの電圧、第2の入出力用端子12にHighの電圧がそれぞれ印加される。これにより、受信用トランスファーFET1及び送信用シャントFET4はオフ状態になると共に、受信用シャントFET3及び送信用トランスファーFET2はオン状態となる。従って、第2の入出力用端子12と第3の入出力用端子13とが電気的に接続され、送信機とアンテナとが短絡状態となる。この結果、送信機から入力された送信信号は、アンテナから出力される。   When transmitting a signal, a low voltage is applied to the first control terminal VC1 and a high voltage is applied to the second input / output terminal 12, contrary to the signal reception. As a result, the reception transfer FET 1 and the transmission shunt FET 4 are turned off, and the reception shunt FET 3 and the transmission transfer FET 2 are turned on. Accordingly, the second input / output terminal 12 and the third input / output terminal 13 are electrically connected, and the transmitter and the antenna are short-circuited. As a result, the transmission signal input from the transmitter is output from the antenna.

次に、図7に示す高周波スイッチ回路は、図6の高周波スイッチ回路における受信用トランスファーFET1をFET11とFET12とが二段に直列接続された構造に置き換えると共に、送信用シャントFET4をFET41とFET42とが二段に直列接続された構造に置き換えたものである。   Next, the high-frequency switch circuit shown in FIG. 7 replaces the reception transfer FET1 in the high-frequency switch circuit of FIG. 6 with a structure in which FET11 and FET12 are connected in series in two stages, and the transmission shunt FET4 is replaced with FET41 and FET42. Is replaced with a structure connected in series in two stages.

このような構造を取ることにより、信号送信時にアンテナから入力された信号電圧は、FET11、FET12、FET41及びFET42によって分圧される。このため、大信号が入力された場合にも、これら四つのFET(FET11、FET12、FET41及びFET42)はオフ状態を維持しやすい。このことから、受信用トランスファーFET2及び送信用シャントFET4がそれぞれ一段のFETによって構成されている図6の高周波スイッチ回路に比べて、優れた歪特性及び高い入力飽和電圧等を得ることができる。   By adopting such a structure, the signal voltage input from the antenna during signal transmission is divided by the FET 11, FET 12, FET 41 and FET 42. For this reason, even when a large signal is input, these four FETs (FET11, FET12, FET41, and FET42) are easily maintained in the OFF state. From this, it is possible to obtain excellent distortion characteristics, a high input saturation voltage, and the like as compared with the high-frequency switch circuit of FIG. 6 in which each of the reception transfer FET 2 and the transmission shunt FET 4 is configured by a single stage FET.

尚、図7の高周波スイッチ回路において、受信用トランスファーFETを構成するFET11及びFET12と、送信用シャントFETを構成するFET41及びFET42とは、それぞれ、しきい値、ゲート長及びゲート幅等の諸条件が同一のものを用いている。
特開平8−70245号公報
In the high-frequency switch circuit of FIG. 7, the FET 11 and FET 12 constituting the reception transfer FET and the FET 41 and FET 42 constituting the transmission shunt FET have various conditions such as threshold value, gate length, and gate width, respectively. Are the same.
JP-A-8-70245

以上に説明したような高周波スイッチ回路において、しきい値を深くすると、挿入損失については良くなるが、高調波三次歪が劣化する等のために入力電力を大きくすることができないという課題がある。   In the high-frequency switch circuit as described above, when the threshold value is deepened, the insertion loss is improved, but there is a problem that the input power cannot be increased because the third-order harmonic distortion is degraded.

そこで、該課題に鑑みて、本発明は、多段接続されたFETを用いる高周波スイッチ回路において、挿入損失の劣化を抑制しながら入力電力を増やすことができる高周波スイッチ回路と、このような高周波スイッチ回路を有する半導体装置とを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the problem, the present invention provides a high-frequency switch circuit that can increase input power while suppressing deterioration of insertion loss in a high-frequency switch circuit using FETs connected in multiple stages, and such a high-frequency switch circuit. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having

直列に多段接続された複数のFETに高周波信号を入力した際、各FETのゲート・ソース間に印加される電圧は、高周波信号が入力されている側の端に位置するFETにおいて最も大きく、高周波信号が入力されている側から反対側に向かって小さくなっていることが知られている。そこで、本願発明者等は、直列に多段接続された複数のFETにおいて、各FETのゲートしきい値電圧を調整することにより、挿入損失の劣化を防ぎつつ入力電力の増加を可能とすることを着想した。   When a high-frequency signal is input to a plurality of FETs connected in multiple stages in series, the voltage applied between the gate and source of each FET is the largest in the FET located at the end on the side where the high-frequency signal is input. It is known that the signal becomes smaller from the input side toward the opposite side. Therefore, the inventors of the present application enable an increase in input power while preventing deterioration of insertion loss by adjusting the gate threshold voltage of each FET in a plurality of FETs connected in multiple stages in series. Inspired.

より具体的には、前記の課題を解決するため、本発明の第1の高周波スイッチ回路は、高周波信号を入力又は出力するための入出力用端子と、直列に接続された複数の電界効果トランジスタによって構成され且つ入出力用端子と接地との間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、複数の電界効果トランジスタのうち電気的接続の順序において最も入出力用端子側であるものは、複数の電界効果トランジスタの残りのものよりも大きいしきい値電圧を有している。   More specifically, in order to solve the above-described problem, the first high-frequency switch circuit of the present invention includes an input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal, and a plurality of field effect transistors connected in series. And a basic switch unit that controls an on / off state of electrical connection between the input / output terminal and the ground, and is the most input / output terminal in the order of electrical connection among the plurality of field effect transistors. The one on the side has a higher threshold voltage than the rest of the plurality of field effect transistors.

第1の高周波スイッチ回路によると、基本スイッチ部に高周波信号が入力された際のゲート・ソース間電圧が最も大きくなるFETである、電気的接続の順序に関して最も入出力用端子側に位置するFETにおいて、残りのFETよりもしきい値電圧が大きくなっている。言い換えると、最も入出力用端子側のFETよりもゲート・ソース間電圧が小さい残りのFETにおいては、しきい値電圧も最も入出力用端子側のFETに比べて小さくなっている。   According to the first high-frequency switch circuit, the FET having the largest gate-source voltage when a high-frequency signal is input to the basic switch portion, the FET located closest to the input / output terminal in the order of electrical connection , The threshold voltage is larger than that of the remaining FETs. In other words, in the remaining FETs having a gate-source voltage smaller than that of the FET on the input / output terminal side, the threshold voltage is also lower than that of the FET on the input / output terminal side.

これにより、全てのFETにおいてしきい値電圧が同じであった従来の基本スイッチ部に比べ、挿入損失の劣化及び高周波歪の劣化を共に抑制しながら入力電力を大きくすることができる。この理由を以下に説明する。   This makes it possible to increase the input power while suppressing both the deterioration of the insertion loss and the deterioration of the high-frequency distortion, as compared with the conventional basic switch unit in which the threshold voltages are the same in all FETs. The reason for this will be described below.

複数のFETを直列に接続することによって構成された基本スイッチ部に高周波信号が入力された際には、最も入出力用端子側のFETにおけるゲート・ソース間電圧が、残りのFETにおけるゲート・ソース間電圧よりも大きくなる。このため、最も入出力用端子側のFETのしきい値電圧を残りのFETのしきい値電圧よりも大きくすることにより、基本スイッチ部における入力損失の劣化を軽減することができる。   When a high-frequency signal is input to a basic switch unit configured by connecting multiple FETs in series, the gate-source voltage in the FET on the most input / output terminal side is the gate-source in the remaining FETs. It becomes larger than the inter-voltage. For this reason, by making the threshold voltage of the FET closest to the input / output terminal larger than the threshold voltages of the remaining FETs, it is possible to reduce the deterioration of the input loss in the basic switch section.

残りのFETについては、最も入出力用端子側のFETに比べてゲート・ソース間電圧が小さいのであるから、入力損失の劣化を防ぎながら最も入出力用端子側のFETよりもしきい値電圧を小さくすることができる。このようにしきい値電圧を小さくすることにより、高調波歪の劣化を抑制することができるため、基本スイッチ部における高調波歪が軽減される。   For the remaining FETs, the gate-source voltage is smaller than that of the FET on the input / output terminal side, so the threshold voltage is made lower than that of the FET on the input / output terminal side while preventing deterioration of input loss. can do. By reducing the threshold voltage in this way, it is possible to suppress the degradation of the harmonic distortion, so that the harmonic distortion in the basic switch unit is reduced.

尚、基本スイッチ部は、直列に接続されたn個(nは2以上の整数)の電界効果トランジスタによって構成され、入出力用端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)の電界効果トランジスタのしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することが好ましい。
The basic switch section is composed of n (n is an integer of 2 or more) field effect transistors connected in series, and is i-th (i is an integer of 1 to n) counted from the input / output terminal side. When the threshold voltage of the field effect transistor of Vth (i) is Vth (i),
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
It is preferable that the relational expression represented by

つまり、入出力用端子側から3番目以降のFETのしきい値電圧は、該FETに対して1つ入出力用端子側に位置するFETのしきい値電圧以下であることが好ましい。尚、第1の高周波スイッチ回路において、最も入出力用端子側(i=1)のFETのしきい値電圧は残りのFETのしきい置電圧よりも大きいのであるから、Vth(1)>Vth(2)が成立している。   In other words, the threshold voltage of the third and subsequent FETs from the input / output terminal side is preferably equal to or lower than the threshold voltage of the FET positioned on the input / output terminal side with respect to the FET. In the first high-frequency switch circuit, since the threshold voltage of the FET on the most input / output terminal side (i = 1) is larger than the threshold voltage of the remaining FETs, Vth (1)> Vth (2) is established.

このようにすると、より確実に、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくする効果を実現することができる。つまり、直列に接続された複数のFETにおいて、入出力用端子側から数えた順序が大きいものほどゲート・ソース間電圧が小さくなるのであるから、入出力用端子側から数えた順序が大きいFETほどしきい値電圧を小さくすることにより、前記の効果が実現する。   In this way, it is possible to realize the effect of increasing the input power more reliably while suppressing the deterioration of the insertion loss and the harmonic distortion. In other words, in a plurality of FETs connected in series, the larger the order counted from the input / output terminal side, the smaller the voltage between the gate and the source, so the FET having the larger order counted from the input / output terminal side. The effect described above is realized by reducing the threshold voltage.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第2の高周波スイッチ回路は、高周波信号を入力又は出力するための第1の入出力用端子及び第2の入出力用端子と、直列に接続された複数の電界効果トランジスタによって構成され且つ第1の入出力用端子と第2の入出力用端子との間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、第1の入出力用端子と第2の入出力用端子のうちの1つは、基本スイッチ部がオフ状態であるときに信号電力が印加されるオフ時活性端子であり、複数の電界効果トランジスタのうち電気的接続の順序において最も前記オフ時活性端子側であるものは、複数の電界効果トランジスタの残りのものよりも大きいしきい値電圧を有している。   In order to achieve the above object, a second high-frequency switch circuit according to the present invention is connected in series with a first input / output terminal and a second input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal. And a basic switch unit configured to control an on / off state of electrical connection between the first input / output terminal and the second input / output terminal. One of the input / output terminal and the second input / output terminal is an off-time active terminal to which signal power is applied when the basic switch unit is in an off state. The one that is closest to the active terminal side in the off-state in the order of the general connection has a threshold voltage that is higher than the remaining one of the plurality of field effect transistors.

第2の高周波スイッチ回路によると、基本スイッチ部に高周波信号が入力された際のゲート・ソース間電圧が最も大きくなるFETである、電気的接続の順序に関して最もオフ時活性端子側に位置するのFETにおいて、残りのFETよりもしきい値電圧が大きくなっている。言い換えると、最もオフ時活性端子側のFETよりもゲート・ソース間電圧が小さい残りのFETにおいては、しきい値電圧についても、最もオフ時活性端子側のFETに比べて小さくなっている。   According to the second high-frequency switch circuit, the FET having the largest gate-source voltage when a high-frequency signal is input to the basic switch portion, is located closest to the active terminal when OFF in the order of electrical connection. The threshold voltage of the FET is larger than that of the remaining FETs. In other words, in the remaining FETs whose gate-source voltage is smaller than that of the FET on the active terminal side when off, the threshold voltage is also smaller than that of the FET on the active terminal side when off.

このようにすることにより、第1の高周波スイッチ回路と同様に、全てのFETにおいてしきい値電圧が同じであった従来の基本スイッチ部に比べ、挿入損失の劣化及び高周波歪の劣化を共に抑制しながら入力電力を大きくすることができる。   By doing so, as with the first high-frequency switch circuit, both the deterioration of insertion loss and the deterioration of high-frequency distortion are suppressed compared to the conventional basic switch section in which the threshold voltage is the same in all FETs. However, the input power can be increased.

尚、基本スイッチ部は、直列に接続されたn個(nは2以上の整数)の電界効果トランジスタによって構成され、オフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)の電界効果トランジスタのしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することが好ましい。
The basic switch section is composed of n (n is an integer of 2 or more) field effect transistors connected in series, and is i-th (i is an integer of 1 to n) counted from the active terminal side when OFF. When the threshold voltage of the field effect transistor of Vth (i) is Vth (i),
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
It is preferable that the relational expression represented by

つまり、オフ時活性端子側から3番目以降のFETのしきい値電圧は、該FETに対して1つオフ時活性端子側に位置するFETのしきい値電圧以下であることが好ましい。尚、第2の高周波スイッチ回路において、最もオフ時活性端子側(i=1)のFETのしきい値電圧は残りのFETのしきい置電圧よりも大きいのであるから、Vth(1)>Vth(2)が成立している。   That is, it is preferable that the threshold voltage of the third and subsequent FETs from the active terminal side when off is one or less than the threshold voltage of the FET located on the active terminal side when off. In the second high-frequency switch circuit, since the threshold voltage of the FET on the active terminal side when off (i = 1) is larger than the threshold voltage of the remaining FETs, Vth (1)> Vth (2) is established.

このようにすると、より確実に、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくする効果を実現することができる。つまり、直列に接続された複数のFETにおいて、オフ時活性端子側から数えた順序が大きいものほどゲート・ソース間電圧が小さくなるのであるから、オフ時活性端子側から数えた順序が大きいFETほどしきい値電圧を小さくすることにより、前記の効果が実現する。   In this way, it is possible to realize the effect of increasing the input power more reliably while suppressing the deterioration of the insertion loss and the harmonic distortion. In other words, in a plurality of FETs connected in series, the larger the order counted from the active terminal side when off, the smaller the voltage between the gate and the source, so the FET whose order counted from the active terminal side when off is larger. The effect described above is realized by reducing the threshold voltage.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第3の高周波スイッチ回路は、高周波信号を入力又は出力するための入出力用端子と、複数のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され且つ入出力用端子及び接地の間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、複数のゲート電極のうち電気的接続の順序において最も入出力用端子側であるものは、複数のゲート電極の残りのものよりも大きいしきい値電圧を有している。   In order to achieve the above object, a third high-frequency switch circuit according to the present invention comprises an input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal, and a multi-gate field effect transistor having a plurality of gate electrodes, and A basic switch unit that controls the on / off state of the electrical connection between the input / output terminal and the ground, and the one that is closest to the input / output terminal in the order of electrical connection among the plurality of gate electrodes, It has a threshold voltage greater than the rest of the plurality of gate electrodes.

第3の高周波スイッチ回路によると、基本スイッチ部に高周波信号が入力された際のゲート・ソース間電圧が最も大きくなるゲート電極である、電気的接続の順序の関して最も入出力用端子側に位置するゲート電極において、残りのゲート電極よりもしきい値電圧が大きくなっている。言い換えると、最も入出力用端子側のゲート電極よりもゲート・ソース間電圧が小さい残りのゲート電極においては、しきい値電圧についても、最も入出力用端子側のゲート電極に比べて小さくなっている。   According to the third high-frequency switch circuit, the gate electrode has the largest voltage between the gate and the source when a high-frequency signal is input to the basic switch portion. The threshold voltage of the gate electrode positioned is higher than that of the remaining gate electrodes. In other words, the threshold voltage of the remaining gate electrode having a smaller gate-source voltage than the gate electrode on the input / output terminal side is smaller than that on the input / output terminal side. Yes.

このことにより、全てのゲート電極においてしきい値電圧が同じであるマルチゲート電界効果トランジスタを用いていた従来の基本スイッチ部に比べ、挿入損失の劣化及び高周波歪の劣化を共に抑制しながら入力電力を大きくすることができる。   As a result, the input power is reduced while suppressing both the deterioration of the insertion loss and the deterioration of the high-frequency distortion, as compared with the conventional basic switch section in which the multi-gate field effect transistor having the same threshold voltage is used in all the gate electrodes. Can be increased.

この理由は、直列に接続された複数のFETによって構成された基本スイッチ部を用いる第1の高周波スイッチ回路の場合と同様である。つまり、最も入出力用端子側のゲート電極においてゲート・ソース間電圧が最も大きくなるのであるから、該ゲート電極のしきい値電圧を残りのゲート電極のしきい値電圧に比べて大きくすることにより、挿入損失の劣化を軽減することができる。また、残りのゲート電極については、最も入出力用端子側のゲート電極に比べてゲート・ソース間電圧が小さいのであるから、挿入損失の劣化を抑制しながらしきい値電圧も小さくすることができる。この結果、基本スイッチ部における高調波歪を軽減することができる。   The reason for this is the same as in the case of the first high-frequency switch circuit that uses a basic switch unit configured by a plurality of FETs connected in series. In other words, since the gate-source voltage is the largest in the gate electrode closest to the input / output terminal, the threshold voltage of the gate electrode is made larger than the threshold voltage of the remaining gate electrodes. Deterioration of insertion loss can be reduced. Further, the remaining gate electrode has a smaller gate-source voltage than the gate electrode on the input / output terminal side, so that the threshold voltage can be reduced while suppressing deterioration of insertion loss. . As a result, harmonic distortion in the basic switch portion can be reduced.

尚、基本スイッチ部は、n個(nは2以上の整数)のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され、入出力用端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のゲート電極のしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することが好ましい。
The basic switch section is composed of a multi-gate field effect transistor having n (n is an integer of 2 or more) gate electrodes, and is the i-th (i is an integer of 1 to n) counted from the input / output terminal side. ) When the threshold voltage of the gate electrode of V) is Vth (i),
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
It is preferable that the relational expression represented by

つまり、入出力用端子側から3番目以降のゲート電極のしきい値電圧は、該ゲート電極に対して1つ入出力用端子側に位置するゲート電極のしきい値電圧以下であることが好ましい。尚、第3の高周波スイッチ回路において、最も入出力用端子側(i=1)のゲート電極のしきい値電圧は、残りのゲート電極のしきい値電圧よりも大きいのであるから、Vth(1)>Vth(2)が成立している。   That is, the threshold voltage of the third and subsequent gate electrodes from the input / output terminal side is preferably equal to or lower than the threshold voltage of one gate electrode positioned on the input / output terminal side with respect to the gate electrode. . In the third high-frequency switch circuit, since the threshold voltage of the gate electrode closest to the input / output terminal (i = 1) is larger than the threshold voltage of the remaining gate electrodes, Vth (1 )> Vth (2) is established.

このようにすると、より確実に、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくする効果を実現することができる。つまり、マルチゲート電界効果トランジスタが有する複数のゲート電極において、入出力用端子側から数えた順序が大きいものほどゲート・ソース間電圧が小さくなるのであるから、入出力用端子側から数えた順序が大きいゲート電極ほどしきい値電圧を小さくすることにより、前記の効果が実現する。   In this way, it is possible to realize the effect of increasing the input power more reliably while suppressing the deterioration of the insertion loss and the harmonic distortion. In other words, in the plurality of gate electrodes of the multi-gate field effect transistor, the larger the order counted from the input / output terminal side, the smaller the gate-source voltage, so the order counted from the input / output terminal side is The effect described above is realized by reducing the threshold voltage for larger gate electrodes.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第4の高周波スイッチ回路は、高周波信号を入力又は出力するための第1の入出力用端子及び第2の入出力用端子と、複数のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され且つ第1の入出力用端子と第2の入出力用端子との間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、第1の入出力用端子と第2の入出力用端子のうちの1つは、基本スイッチ部がオフ状態であるときに信号電力が印加されるオフ時活性端子であり、複数のゲート電極のうち電気的接続の順序において最もオフ時活性端子側であるものは、複数のゲート電極の残りのものよりも大きいしきい値電圧を有している。   To achieve the above object, a fourth high-frequency switch circuit according to the present invention includes a first input / output terminal and a second input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal, and a plurality of gate electrodes. And a basic switch unit that controls an on / off state of electrical connection between the first input / output terminal and the second input / output terminal. One of the input / output terminals and the second input / output terminal is an off-time active terminal to which signal power is applied when the basic switch unit is in an off state. The one that is closest to the active terminal when off in the order of the general connection has a threshold voltage that is higher than the remaining one of the plurality of gate electrodes.

第4の高周波スイッチ回路によると、マルチゲート電界効果トランジスタが有する複数のゲート電極のうち、基本スイッチ部に高周波信号が入力された際のゲート・ソース間電圧が最も大きくなるゲート電極である、電気的接続の順序に関して最もオフ時活性端子側に位置するゲート電極において、残りのゲート電極よりもしきい値電圧が大きくなっている。言い換えると、最もオフ時活性端子側のゲート電極よりもゲート・ソース間電圧が小さい残りのゲート電極においては、しきい値電圧についても、最もオフ時活性端子側のゲート電極に比べて小さくなっている。   According to the fourth high-frequency switch circuit, among the plurality of gate electrodes of the multi-gate field effect transistor, the gate electrode is the gate electrode that has the highest gate-source voltage when a high-frequency signal is input to the basic switch portion. The threshold voltage of the gate electrode located closest to the active terminal when off in relation to the order of connection is higher than that of the remaining gate electrodes. In other words, the threshold voltage of the remaining gate electrode, which has a smaller gate-source voltage than the gate electrode on the active terminal side when off, is smaller than the gate electrode on the active terminal side when off. Yes.

このようにすることにより、第3の高周波スイッチ回路と同様に、全てのゲート電極においてしきい値電圧が同じであるマルチゲート電界効果トランジスタを用いた従来の基本スイッチ部に比べ、挿入損失の劣化及び高周波歪の劣化を共に抑制しながら入力電力を大きくすることができる。   By doing so, as in the third high-frequency switch circuit, the insertion loss is deteriorated as compared with the conventional basic switch unit using the multi-gate field effect transistor having the same threshold voltage in all the gate electrodes. In addition, it is possible to increase the input power while suppressing both the deterioration of the high frequency distortion.

尚、基本スイッチ部は、n個(nは2以上の整数)のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され、オフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のゲート電極のしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することが好ましい。
The basic switch section is composed of a multi-gate field effect transistor having n (n is an integer of 2 or more) gate electrodes, and is the i-th (i is an integer of 1 to n) counted from the active terminal side when OFF. ) When the threshold voltage of the gate electrode of V) is Vth (i),
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
It is preferable that the relational expression represented by

つまり、オフ時活性端子側から3番目以降のゲート電極のしきい値電圧は、該ゲート電極に対してオフ時活性端子側に隣接するゲート電極のしきい値電圧以下であることが好ましい。尚、第4の高周波スイッチ回路において、最もオフ時活性端子側(i=1)のゲート電極は、他のゲート電極よりも大きいしきい値電圧を有しているのであるから、Vth(1)>Vth(2)が成立している。   That is, the threshold voltage of the third and subsequent gate electrodes from the off-state active terminal side is preferably equal to or lower than the threshold voltage of the gate electrode adjacent to the off-state active terminal side. In the fourth high-frequency switch circuit, the gate electrode closest to the active terminal side (i = 1) has a threshold voltage larger than that of the other gate electrodes, so that Vth (1) > Vth (2) is established.

このようにすると、より確実に、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくする効果を実現することができる。つまり、マルチゲート電界効果トランジスタが有する複数のゲート電極において、オフ時活性端子側から数えた順序が大きいものほどゲート・ソース間電圧が小さくなるのであるから、オフ時活性端子側から数えた順序が大きいゲート電極ほどしきい値電圧を小さくすることにより、前記の効果が実現する。   In this way, it is possible to realize the effect of increasing the input power more reliably while suppressing the deterioration of the insertion loss and the harmonic distortion. That is, in the plurality of gate electrodes of the multi-gate field effect transistor, the larger the order counted from the off-state active terminal side, the smaller the gate-source voltage, so the order counted from the off-state active terminal side is The effect described above is realized by reducing the threshold voltage for larger gate electrodes.

前記の目的を達成するため、本発明に係る第5の高周波スイッチ回路は、高周波信号を入力又は出力するための複数の入出力用端子と、本発明に係る第1〜第4のいずれかの高周波スイッチ回路である高周波スイッチ回路を複数備え、複数の入出力用端子の間において高周波信号の流れを切り替えるようになっている。   In order to achieve the above object, a fifth high-frequency switch circuit according to the present invention includes a plurality of input / output terminals for inputting or outputting a high-frequency signal, and any one of the first to fourth aspects according to the present invention. A plurality of high-frequency switch circuits, which are high-frequency switch circuits, are provided, and the flow of high-frequency signals is switched between a plurality of input / output terminals.

第5の高周波スイッチ回路によると、複数の入出力用端子の間において高周波信号の流れを切り替える高周波スイッチ回路において、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくする効果を実現することができる。   According to the fifth high-frequency switch circuit, in the high-frequency switch circuit that switches the flow of the high-frequency signal between the plurality of input / output terminals, the effect of increasing the input power while suppressing the deterioration of the insertion loss and the harmonic distortion is realized. be able to.

前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、本発明に係る第1〜第5の高周波スイッチ回路が基板上に形成されている。   In order to achieve the above object, in a semiconductor device according to the present invention, first to fifth high-frequency switch circuits according to the present invention are formed on a substrate.

本発明の半導体装置によると、高周波スイッチ回路を実現する半導体装置において、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくすることができる。   According to the semiconductor device of the present invention, input power can be increased while suppressing deterioration of insertion loss and harmonic distortion in a semiconductor device that realizes a high-frequency switch circuit.

本発明の高周波スイッチ回路及び該高周波スイッチ回路を用いた半導体装置によると、直列に多段接続された電界効果トランジスタ又はマルチゲート電界効果トランジスタによって構成される基本スイッチ部において、各ゲート電極のしきい値電圧を異なる値にすることにより、挿入損失及び高調波歪の劣化を抑制しながら入力電力を大きくすることができる。このため、従来の高周波スイッチ回路と同等の性能を保ちながら、入力電力を増やすことが出来る。   According to the high-frequency switch circuit of the present invention and the semiconductor device using the high-frequency switch circuit, the threshold value of each gate electrode in the basic switch unit configured by the field effect transistors or multi-gate field effect transistors connected in multiple stages in series. By setting the voltages to different values, it is possible to increase the input power while suppressing deterioration of insertion loss and harmonic distortion. For this reason, it is possible to increase the input power while maintaining the same performance as the conventional high-frequency switch circuit.

(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路及び該高周波スイッチ回路を基板上に集積した半導体装置について、図面を参照して説明する。
(First embodiment)
A high-frequency switch circuit according to a first embodiment of the present invention and a semiconductor device in which the high-frequency switch circuit is integrated on a substrate will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置において、基板上に集積されている高周波スイッチ回路100の回路図である。高周波スイッチ回路100は、第1〜第4の4つの基本スイッチ部110、120、130及び140と、第1〜第3の3つの入出力用端子151、152及び153とを備えている。更に、第1及び第2の接地端子161及び162と、第1及び第2の制御端子171及び172とが備えられている。   FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency switch circuit 100 integrated on a substrate in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The high-frequency switch circuit 100 includes first to fourth basic switch units 110, 120, 130, and 140, and first to third input / output terminals 151, 152, and 153. Further, first and second ground terminals 161 and 162 and first and second control terminals 171 and 172 are provided.

ここで、4つの基本スイッチ部は、それぞれ、設けられている位置における電気的接続を開閉し、オン・オフ状態を切り替える。また、3つの入出力用端子は、いずれも高周波信号を入力又は出力するための端子である。   Here, each of the four basic switch sections opens and closes an electrical connection at the provided position, and switches between on and off states. The three input / output terminals are all terminals for inputting or outputting a high-frequency signal.

また、第1の基本スイッチ部110は、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間に設けられ、第2の基本スイッチ部120は、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間に設けられている。これらの第1及び第2の基本スイッチ部は、いずれも2つの入出力用端子の間に、高周波信号の伝達経路に対して直列に挿入されているのであり、高周波信号の流れを通過と遮断とに切り替えるトランスファー回路として機能する。   The first basic switch unit 110 is provided between the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153, and the second basic switch unit 120 is the second input / output terminal. It is provided between the terminal 152 and the third input / output terminal 153. These first and second basic switch sections are both inserted in series with respect to the high-frequency signal transmission path between the two input / output terminals, and pass and block the flow of the high-frequency signal. It functions as a transfer circuit that switches between and.

更に、第3の基本スイッチ部130は、第1の入出力用端子151と第1の接地端子161との間に設けられ、第4の基本スイッチ部140は、第2の入出力用端子152と第2の接地端子162との間に設けられている。これらの第3及び第4の基本スイッチ部は、いずれも入出力用端子と接地端子との間に、高周波信号の伝達経路に対して並列に挿入されているのであり、漏れ信号を接地に逃がすためのシャント回路として機能する。   Further, the third basic switch unit 130 is provided between the first input / output terminal 151 and the first ground terminal 161, and the fourth basic switch unit 140 is provided with the second input / output terminal 152. And the second ground terminal 162. These third and fourth basic switch sections are both inserted in parallel with the high-frequency signal transmission path between the input / output terminal and the ground terminal, and allow the leakage signal to escape to ground. Function as a shunt circuit.

以上のように、高周波スイッチ回路100は、2つのトランスファー回路と2つのシャント回路とを組み合わせることにより構成され、SPDT(Single Pole Double Throw)回路として機能する。   As described above, the high-frequency switch circuit 100 is configured by combining two transfer circuits and two shunt circuits, and functions as an SPDT (Single Pole Double Throw) circuit.

また、第1の制御端子171は、第1の基本スイッチ部110及び第4の基本スイッチ部140に対して制御電圧を供給し、該2つの基本スイッチ部のオン・オフ状態を切り替える。同様に、第2の制御端子172は、第2の基本スイッチ部120及び第3の基本スイッチ部130に対して制御電圧を供給し、該2つの基本スイッチ部のオン・オフ状態を切り替える。   Further, the first control terminal 171 supplies a control voltage to the first basic switch unit 110 and the fourth basic switch unit 140, and switches the two basic switch units on and off. Similarly, the second control terminal 172 supplies a control voltage to the second basic switch unit 120 and the third basic switch unit 130, and switches the two basic switch units on and off.

また、各基本スイッチ部は、それぞれ直列に接続された4つのFETによって構成されている。より詳しくは、例えば第1の基本スイッチ部110は、FET111、FET112、FET113及びFET114を直列に接続した構成となっている。同様に、第2の基本スイッチ部120はFET121〜FET124、第3の基本スイッチ部130はFET131〜134、第4の基本スイッチ部140はFET141〜144をそれぞれ直列に接続した構成となっている。更に、第1〜第4の基本スイッチ部を構成するFETのゲート電極には、それぞれ抵抗素子Rが接続されており、第1の制御端子171及び第2の制御端子172から供給される制御信号は、それぞれの抵抗素子Rを介して、それぞれのFETが有するゲート電極に供給される。   Each basic switch section is composed of four FETs connected in series. More specifically, for example, the first basic switch unit 110 has a configuration in which an FET 111, an FET 112, an FET 113, and an FET 114 are connected in series. Similarly, the second basic switch unit 120 has a configuration in which FETs 121 to 124, the third basic switch unit 130 have FETs 131 to 134, and the fourth basic switch unit 140 has FETs 141 to 144 connected in series. Further, a resistance element R is connected to each of the gate electrodes of the FETs constituting the first to fourth basic switch sections, and the control signals supplied from the first control terminal 171 and the second control terminal 172. Are supplied to the gate electrodes of the respective FETs through the respective resistance elements R.

尚、図1においては、各抵抗素子はRとだけ示しているが、FET111のゲート電極に接続されている抵抗素子をR111、FET112のゲート電極に接続されている抵抗素子をR112と言うように、対応するFETの符号にRを付けて個々の抵抗素子を呼ぶことにする。   In FIG. 1, each resistance element is indicated only by R, but the resistance element connected to the gate electrode of the FET 111 is called R111, and the resistance element connected to the gate electrode of the FET 112 is called R112. The individual resistance elements are called by adding R to the sign of the corresponding FET.

次に、以上に説明した高周波スイッチ回路100の動作を説明する。ここでは、まず、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する場合を説明する。   Next, the operation of the high-frequency switch circuit 100 described above will be described. Here, first, a case where a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153 will be described.

このような場合、第1の制御端子171にはHigh電圧(例えば、3V)を印加すると共に、第2の制御端子172にはLow電圧(例えば、0V)を印加する。これにより、FET111〜114(第1の基本スイッチ部110)及びFET141〜144(第4の基本スイッチ部140)がオン状態となると共に、FET121〜FET124(第2の基本スイッチ部120)及びFET131〜134(第3の基本スイッチ部130)がオフ状態となる。つまり、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間が短絡状態となり、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送することができる。   In such a case, a high voltage (for example, 3V) is applied to the first control terminal 171 and a low voltage (for example, 0V) is applied to the second control terminal 172. As a result, the FETs 111 to 114 (first basic switch unit 110) and the FETs 141 to 144 (fourth basic switch unit 140) are turned on, and the FETs 121 to 124 (second basic switch unit 120) and the FETs 131 to 131 are turned on. 134 (third basic switch unit 130) is turned off. That is, the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153 are short-circuited, and a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153. Can do.

この際、第2の基本スイッチ部120はオフ状態であるから、第2の制御端子172と第3の入出力用端子153との間は遮断されており、信号は伝達されない。また、第2の入出力用端子152における漏れ信号は、第4の基本スイッチ部140がオン状態であるために、第2の接地端子162に逃がされる。第3の基本スイッチ部130はオフ状態であり、第1の入出力用端子151から第1の接地端子161に信号が逃げることはない。   At this time, since the second basic switch unit 120 is in the OFF state, the second control terminal 172 and the third input / output terminal 153 are disconnected, and no signal is transmitted. Further, the leakage signal at the second input / output terminal 152 is released to the second ground terminal 162 because the fourth basic switch unit 140 is in the ON state. The third basic switch unit 130 is in an off state, and no signal escapes from the first input / output terminal 151 to the first ground terminal 161.

以上に対し、第2の入出力用端子152から第3の入出力用端子153に信号を伝達する場合、先とは逆に、第1の制御端子131にはLow電圧、第2の制御端子132にはHigh電圧が印加される。これにより、先とは4つの基本スイッチ部のオンオフ状態が逆になり、第2の入出力用端子152から第3の入出力用端子153に信号が伝達される。このとき、FET111〜114及びFET141〜144がオフ状態となると共に、FET121〜FET124及びFET131〜134がオン状態となっている。   In contrast, when a signal is transmitted from the second input / output terminal 152 to the third input / output terminal 153, the first control terminal 131 has a low voltage and the second control terminal, contrary to the previous case. A high voltage is applied to 132. As a result, the on / off states of the four basic switch units are reversed, and a signal is transmitted from the second input / output terminal 152 to the third input / output terminal 153. At this time, the FETs 111 to 114 and the FETs 141 to 144 are turned off, and the FETs 121 to 124 and the FETs 131 to 134 are turned on.

以上に説明したように、信号を伝送する際には、幾つかの基本スイッチ部はオフ状態となっている。このとき、オフ状態である基本スイッチ部を構成する各FETには、容量成分が生じている。ここで、高周波スイッチ回路100において、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する際にオフ状態であるFETについて、図2(a)及び(b)に容量成分を示す。   As described above, when transmitting a signal, some basic switch units are in an off state. At this time, a capacitance component is generated in each FET constituting the basic switch unit in the off state. Here, in the high-frequency switch circuit 100, the FET that is off when the signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153 is shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Indicates the volume component.

より詳しく述べると、図2(a)には、第3の基本スイッチ部130を構成するFET131〜134についての容量成分C31〜C34及びC41〜C48が示されている。ここで、C31〜C34は、順にFET131〜134についてのドレイン・ソース間の容量成分であると共に、C41〜C48は、FET131〜134についてのゲート・ソース間及びゲート・ドレイン間の容量成分である。また、第1の入出力用端子151と同電位に点A、FET131とFET132との間に点B、FET132とFET133との間に点C及びFET133とFET134との間に点Dをそれぞれ考える。   More specifically, FIG. 2A shows the capacitance components C31 to C34 and C41 to C48 for the FETs 131 to 134 constituting the third basic switch unit 130. Here, C31 to C34 are capacitance components between the drain and the source for the FETs 131 to 134 in order, and C41 to C48 are capacitance components between the gate and the source and between the gate and the drain for the FETs 131 to 134. Consider point A at the same potential as the first input / output terminal 151, point B between the FET 131 and FET 132, point C between the FET 132 and FET 133, and point D between the FET 133 and FET 134.

また、図2(b)には、第2の基本スイッチ部120を構成するFET121〜124についての容量成分C11〜C14及びC21〜C28が示されている。ここで、C11〜C14は、順にFET121〜124についてのドレイン・ソース間の容量成分であると共に、C21〜C28は、FET121〜124についてのゲート・ソース間及びゲート・ドレイン間の容量成分である。また、第3の入出力用端子153と同電位に点E、FET121とFET122との間に点F、FET122とFET123との間に点G及びFET123とFET124との間に点Hを考える。   Also, FIG. 2B shows capacitance components C11 to C14 and C21 to C28 for the FETs 121 to 124 that constitute the second basic switch unit 120. Here, C11 to C14 are capacitance components between the drain and the source for the FETs 121 to 124 in order, and C21 to C28 are capacitance components between the gate and the source and between the gate and the drain for the FETs 121 to 124. Also, consider point E at the same potential as third input / output terminal 153, point F between FET 121 and FET 122, point G between FET 122 and FET 123, and point H between FET 123 and FET 124.

第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する際、既に説明したように、FET111〜114及びFET141〜144がオン状態にされると共に、FET121〜124及びFET131〜134がオフ状態に制御される。この状態において、第1の入出力用端子151から入力された信号電圧は、オフ状態であるFETの浮遊容量C11〜C14、C21〜C28、C31〜C34及びC41〜C48によって分圧される。   When a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153, as described above, the FETs 111 to 114 and the FETs 141 to 144 are turned on, and the FETs 121 to 124 and the FET 131 are turned on. ˜134 are controlled to be in the off state. In this state, the signal voltage input from the first input / output terminal 151 is divided by the stray capacitances C11 to C14, C21 to C28, C31 to C34, and C41 to C48 of the FET in the off state.

この結果として、図2(a)に示す点B、点C及び点Dにおける電圧は、それぞれ順に、点Aにおける電圧の3/4倍、2/4倍及び1/4倍となる。また、図2(b)に示す点F、点G及び点Hにおける電圧は、それぞれ順に、点Eにおける電圧の3/4倍、2/4倍及び1/4倍となる。   As a result, the voltages at points B, C, and D shown in FIG. 2A are 3/4 times, 2/4 times, and 1/4 times the voltage at point A, respectively. Further, the voltages at points F, G, and H shown in FIG. 2B are 3/4 times, 2/4 times, and 1/4 times the voltage at point E, respectively.

このように、信号経路から離れるに従って端子電圧が低下する。そして、電圧の低下に応じて信号経路に及ぼす影響も小さくなる、つまり、入力信号が徐々に小さくなるのであるから、歪による影響も小さくなる。このことから、信号経路から離れるに従って、基本スイッチ部を構成するFETのゲートしきい値電圧を小さくすることができる。   Thus, the terminal voltage decreases as the distance from the signal path increases. As the voltage decreases, the influence on the signal path is reduced. In other words, since the input signal is gradually reduced, the influence of distortion is also reduced. Therefore, the gate threshold voltage of the FET constituting the basic switch unit can be reduced as the distance from the signal path increases.

そこで、まず、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する際にはオフ状態になるシャント回路である第3の基本スイッチ部130を構成するFET131〜134について、信号電力が印加される第1の入出力用端子151の側に近いものほど大きなしきい値電圧を有するFETを用いる。具体的には、例えば、FET131、132、133及び134のゲートしきい値電圧を、順に−0.9V、−1.0V、−1.1V及び−1.2Vとする。   Therefore, first, the FETs 131 to 134 constituting the third basic switch unit 130 that is a shunt circuit that is turned off when a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153. For the above, an FET having a larger threshold voltage is used closer to the first input / output terminal 151 to which signal power is applied. Specifically, for example, the gate threshold voltages of the FETs 131, 132, 133, and 134 are set to −0.9V, −1.0V, −1.1V, and −1.2V in this order.

また、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する際にはオフ状態になるトランスファー回路である第2の基本スイッチ部120を構成するFET121〜124について、トランスファー回路がオフである際に信号電圧が印可される側の入出力用端子(オフ時活性端子)に近いものほど大きなしきい値電圧を有するFETを用いる。具体的には、例えば、FET121、122、123及び124のゲートしきい値電圧を、順に−0.9V、−1.0V、−1.1V及び−1.2Vとする。   Further, regarding the FETs 121 to 124 that constitute the second basic switch unit 120 that is a transfer circuit that is turned off when a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153, An FET having a larger threshold voltage is used as it is closer to an input / output terminal (active terminal when off) to which a signal voltage is applied when the transfer circuit is off. Specifically, for example, the gate threshold voltages of the FETs 121, 122, 123, and 124 are set to −0.9V, −1.0V, −1.1V, and −1.2V in order.

以上のような構成を有する高周波スイッチ回路100について、図3(a)に挿入損失の入力依存性を、図3(b)に高調波歪の入力依存性を示す。尚、全てのFETについてゲートしきい値電圧が等しい従来の高周波スイッチ回路の場合についても、それぞれ合わせて示している。また、いずれも、周波数が1GHzで且つ制御電圧が3Vの場合である。   With respect to the high-frequency switch circuit 100 having the above configuration, FIG. 3A shows the input dependency of insertion loss, and FIG. 3B shows the input dependency of harmonic distortion. The conventional high-frequency switch circuit having the same gate threshold voltage for all FETs is also shown. In both cases, the frequency is 1 GHz and the control voltage is 3V.

図3(a)において、縦軸は挿入損失を、横軸は入力電力を表す。図3(a)に示すように、高周波スイッチ回路100における低入力レベル時(例えば入力電力が30dBm程度以下の時)の挿入損失は、従来の高周波スイッチ回路と同等である。また、高周波スイッチ回路100において挿入損失が劣化する入力レベルは、従来の高周波スイッチ回路より約1dBm大きくなっている。   In FIG. 3A, the vertical axis represents insertion loss, and the horizontal axis represents input power. As shown in FIG. 3A, the insertion loss at the low input level (for example, when the input power is about 30 dBm or less) in the high frequency switch circuit 100 is equivalent to that of the conventional high frequency switch circuit. Further, the input level at which the insertion loss is degraded in the high frequency switch circuit 100 is about 1 dBm larger than that of the conventional high frequency switch circuit.

また、図3(b)において、縦軸は高調波歪を、横軸は入力電力を表す。図3(b)に示すように、高周波スイッチ回路100における低入力レベル時(例えば入力電力が30dBm程度以下の時)の2次高調波歪は、従来の高周波スイッチ回路と同等である。また、高周波スイッチ回路100における2次高調波歪の劣化が始まる点は、従来の高周波スイッチ回路より約1dBm大きくなっている。   In FIG. 3B, the vertical axis represents harmonic distortion and the horizontal axis represents input power. As shown in FIG. 3B, the second-order harmonic distortion at the low input level (for example, when the input power is about 30 dBm or less) in the high-frequency switch circuit 100 is equivalent to that of the conventional high-frequency switch circuit. Moreover, the point at which the deterioration of the second harmonic distortion in the high frequency switch circuit 100 starts is about 1 dBm larger than that of the conventional high frequency switch circuit.

このように、基本スイッチ部を構成する直列に接続された複数のFETについて、異なるしきい値電圧を有するようにすることにより、挿入損失の劣化及び高調波歪の劣化を共に防ぎながら入力電力を大きくすることができる。   In this way, the plurality of FETs connected in series constituting the basic switch unit have different threshold voltages, thereby reducing the input power while preventing both the deterioration of the insertion loss and the deterioration of the harmonic distortion. Can be bigger.

尚、以上の説明において、高周波スイッチ回路100に含まれるFETのゲートしきい値電圧の値は一例を示したものであり、これらの値に限定されることはない。   In the above description, the value of the gate threshold voltage of the FET included in the high-frequency switch circuit 100 is an example, and is not limited to these values.

例えば、基本スイッチ部が直列に接続されたn個(nは2以上の整数)のFETによって構成されたシャント回路である場合には、入出力用端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のFETのゲートしきい値電圧をVth(i)としたとき、Vth(1)がVth(2)〜Vth(n)よりも大きくなっていればよい。このようになっていると、挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えながら入力電力を増加することができる。   For example, in the case of a shunt circuit composed of n (n is an integer of 2 or more) FETs connected in series with the basic switch section, the i th (i is 1 or more) counted from the input / output terminal side. It is only necessary that Vth (1) is larger than Vth (2) to Vth (n), where Vth (i) is the gate threshold voltage of the FET of n). With this configuration, input power can be increased while suppressing deterioration of insertion loss and high-frequency distortion.

これに加えて、より好ましくは、3以上であるiについて、次の式(1)の成立するのが良い。   In addition to this, it is more preferable that the following expression (1) holds for i that is 3 or more.

Vth(i−1)≧Vth(i) (1)
つまり、最も入出力用端子側に位置するFETのゲートしきい値電圧Vth(1)が最も大きく、その他のFETのゲートしきい値電圧Vth(i)(但しiは2以上)については、それぞれのFETに対して入出力用端子側に隣接するFETのゲートしきい値電圧Vth(i−1)以下であるのが良い。
Vth (i−1) ≧ Vth (i) (1)
That is, the gate threshold voltage Vth (1) of the FET located closest to the input / output terminal is the largest, and the gate threshold voltage Vth (i) (where i is 2 or more) of the other FETs, The gate threshold voltage Vth (i−1) of the FET adjacent to the input / output terminal side with respect to the FET is preferably equal to or lower.

更に好ましくは、3以上であるiについて、次の式(2)の成立するのがよい。   More preferably, for i that is 3 or more, the following equation (2) is satisfied.

Vth(i−1)>Vth(i) (2)
つまり、入出力用端子側に位置するFETほどゲートしきい値電圧が大きくなっているのがよい。これは、入出力用端子側に近い(iの値が小さい)FETほどゲート・ソース間電圧が大きくなることによる。
Vth (i-1)> Vth (i) (2)
That is, it is preferable that the gate threshold voltage be higher as the FET is located closer to the input / output terminal. This is because the gate-source voltage increases as the FET is closer to the input / output terminal side (i value is smaller).

尚、本実施形態において示した各FETのゲートしきい値電圧は、式(2)を満たす例である。   In addition, the gate threshold voltage of each FET shown in this embodiment is an example which satisfy | fills Formula (2).

また、基本スイッチ部が直列接続されたn個(nは2以上の整数)のFETによって構成されたトランスファー回路である場合には、オフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のFETのゲートしきい値電圧をVth(i)とするとき、前記のシャント回路の場合と同様の関係を満たしていれば良い。   Further, when the basic switch unit is a transfer circuit composed of n (n is an integer of 2 or more) FETs connected in series, the i-th (i is 1 or more and n) counting from the active terminal side when OFF. When the gate threshold voltage of the FET of the following integer) is Vth (i), it is only necessary to satisfy the same relationship as in the case of the shunt circuit.

つまり、Vth(1)がVth(2)〜Vth(n)よりも大きくなっていればよい。また、式(1)を満たしているのがより好ましく、式(2)を満たしているのが更に好ましい。   That is, it is only necessary that Vth (1) is larger than Vth (2) to Vth (n). Moreover, it is more preferable to satisfy | fill Formula (1), and it is still more preferable to satisfy | fill Formula (2).

以上のように、直列に多段接続されたFETによって構成された基本スイッチ部において、ゲートしきい値電圧を個々に設定することにより、挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えて従来の高周波スイッチ回路と同等の性能を保ちながら、入力電力については増加することができる。言い換えると、基本スイッチ部を構成する複数のFETについて、少なくとも1つゲートしきい値電圧の異なるFETが含まれ、以上に説明したような関係を満たすようになっていれば良い。   As described above, in the basic switch unit composed of FETs connected in multiple stages in series, by setting the gate threshold voltage individually, the deterioration of the insertion loss and the high-frequency distortion is suppressed and The input power can be increased while maintaining the same performance. In other words, at least one FET having a different gate threshold voltage may be included in the plurality of FETs constituting the basic switch unit so as to satisfy the relationship as described above.

尚、以上の説明では、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間において信号が伝送される場合について説明した。また、この場合にオフ状態となる第2の基本スイッチ部120及び第3の基本スイッチ部130について詳しく説明した。これに対し、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間において信号が伝送される場合にも、同様にして挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えながら入力電力を増加することができる。この場合、第1の基本スイッチ部110及び第4の基本スイッチ部140がオフ状態にされる。   In the above description, the case where a signal is transmitted between the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153 has been described. Further, the second basic switch unit 120 and the third basic switch unit 130 that are turned off in this case have been described in detail. On the other hand, when a signal is transmitted between the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153, the input power is similarly reduced while suppressing the deterioration of insertion loss and high-frequency distortion. Can be increased. In this case, the first basic switch unit 110 and the fourth basic switch unit 140 are turned off.

このため、シャント回路である第4の基本スイッチ部140(FET141〜144)については、第2の入出力用端子152の側に信号電力が印加されるのであるから、FET141、142、143及び144について、例えば、順に−0.9V、−1.0V、−1.1V及び−1.2Vとしてもよい。   For this reason, since the signal power is applied to the second input / output terminal 152 side for the fourth basic switch section 140 (FETs 141 to 144) which is a shunt circuit, the FETs 141, 142, 143 and 144 are applied. For example, -0.9V, -1.0V, -1.1V, and -1.2V may be sequentially set.

また、トランスファー回路である第1の基本スイッチ部110(FET111〜114)については、第3の入出力用端子153の側(オフ時活性端子の側)に信号電力が印加されるのであるから、FET111、112、113及び114について、例えば、順に−0.9V、−1.0V、−1.1V及び−1.2Vとしてもよい。   In addition, since the signal power is applied to the third input / output terminal 153 side (the active terminal side in the off state) for the first basic switch unit 110 (FETs 111 to 114) which is a transfer circuit, For the FETs 111, 112, 113, and 114, for example, -0.9V, -1.0V, -1.1V, and -1.2V may be sequentially set.

また、入出力用端子側又はオフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のFETのゲートしきい値電圧をVth(i)としたとき、Vth(1)がVth(2)〜Vth(n)のいずれか1つよりも大きくなっていれば良いことについても、先に説明した場合と同様である。更に、式(1)を満たしていることがより好ましく、式(2)を満たしていることが尚好ましいことについても同様である。   Further, when the gate threshold voltage of the i-th FET (i is an integer of 1 to n) counted from the input / output terminal side or the off-time active terminal side is Vth (i), Vth (1) is The fact that it should be larger than any one of Vth (2) to Vth (n) is similar to the case described above. Further, it is more preferable that the expression (1) is satisfied, and the same is true for the expression (2).

また、高周波スイッチ回路100において、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間の経路が有効である場合と、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間の経路が有効である場合との特性は同じである。このため、図3(a)及び(b)に示した特性は、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間の経路についてだけではなく、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間の経路についても示しているとみなすことができる。ただし、このようになっている場合に限定するものではない。つまり、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間の経路は、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間の経路とは異なる特性を有していても良い。   Further, in the high frequency switch circuit 100, when the path between the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153 is effective, the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153 are effective. The characteristics are the same as when the path to the output terminal 153 is effective. For this reason, the characteristics shown in FIGS. 3A and 3B are not limited to the path between the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153 but also the second input / output. It can be considered that the route between the terminal 152 for use and the third input / output terminal 153 is also shown. However, the present invention is not limited to such a case. That is, the path between the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153 is the path between the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153. It may have different characteristics.

また、以上に説明した第1の実施形態の高周波スイッチ回路100を基板上に集積化することにより、従来よりも挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えながら入力電力を大きくすることのできる高周波スイッチ回路を半導体装置として実現することができる。   Further, by integrating the high-frequency switch circuit 100 of the first embodiment described above on a substrate, the high-frequency switch circuit can increase the input power while suppressing the deterioration of insertion loss and high-frequency distortion as compared with the prior art. Can be realized as a semiconductor device.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る高周波スイッチ回路及び該高周波スイッチ回路を基板上に集積した半導体装置について、図面を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a high-frequency switch circuit according to a second embodiment of the present invention and a semiconductor device in which the high-frequency switch circuit is integrated on a substrate will be described with reference to the drawings.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置において、基板上に集積されている高周波スイッチ回路200の回路図である。高周波スイッチ回路200は、第1の実施形態の高周波スイッチ回路100とは基本スイッチ部(図1における第1〜第4の基本スイッチ部110、120、130及び140)の構成が異なっており、他の構成要素については高周波スイッチ回路100と同様である。そこで、そのような同様の構成要素については、図4において図1と同じ同じ符号を付すことにより、詳しい説明は省略する。以下、特に相違点である基本スイッチ部について説明する。   FIG. 4 is a circuit diagram of a high-frequency switch circuit 200 integrated on a substrate in a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The high-frequency switch circuit 200 is different from the high-frequency switch circuit 100 of the first embodiment in the configuration of basic switch units (first to fourth basic switch units 110, 120, 130, and 140 in FIG. 1). These components are the same as those of the high-frequency switch circuit 100. Therefore, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Hereinafter, the basic switch part which is particularly different will be described.

図1に示す高周波スイッチ回路100において、第1〜第4の基本スイッチ部110〜140は、いずれも、直列に接続された複数のFETによって構成されていた。例えば第1の基本スイッチ部110は、FET111〜114によって構成されていた。   In the high-frequency switch circuit 100 shown in FIG. 1, each of the first to fourth basic switch units 110 to 140 is composed of a plurality of FETs connected in series. For example, the first basic switch unit 110 is composed of FETs 111 to 114.

これに対し、図4に示す本実施形態に係る高周波スイッチ回路200においては、第1〜第4の基本スイッチ部は、いずれも、複数のゲート電極を有するマルチゲートFETによって構成されている。   On the other hand, in the high-frequency switch circuit 200 according to this embodiment shown in FIG. 4, each of the first to fourth basic switch units is configured by a multi-gate FET having a plurality of gate electrodes.

具体的には、例えば第1の基本スイッチ部210を構成するマルチゲートFET201には、第3の入出力用端子153の側から順にゲート電極211、ゲート電極212、ゲート電極213及びゲート電極214が備えられている。同様に、第2の基本スイッチ部220を構成するマルチゲートFET202には、第3の入出力用端子153の側から順にゲート電極221〜224が備えられている。また、第3の基本スイッチ部230を構成するマルチゲートFET203には、第1の入出力用端子151の側から順にゲート電極231、232、233及び234が備えられている。同様に、第4の基本スイッチ部240を構成するマルチゲートFET204には、第2の入出力用端子152の側から順に、ゲート電極241〜244が備えられている。   Specifically, for example, the multi-gate FET 201 constituting the first basic switch unit 210 includes a gate electrode 211, a gate electrode 212, a gate electrode 213, and a gate electrode 214 in order from the third input / output terminal 153 side. Is provided. Similarly, the multi-gate FET 202 constituting the second basic switch unit 220 includes gate electrodes 221 to 224 in order from the third input / output terminal 153 side. The multi-gate FET 203 constituting the third basic switch unit 230 includes gate electrodes 231, 232, 233 and 234 in order from the first input / output terminal 151 side. Similarly, the multi-gate FET 204 constituting the fourth basic switch unit 240 includes gate electrodes 241 to 244 in order from the second input / output terminal 152 side.

尚、以上の各ゲート電極には、抵抗素子Rを介して第1の接地端子171又は第2の制御端子172から、各基本スイッチ部のオン・オフ状態を切り替えるための制御電圧が供給される。ここで、図4において、抵抗素子はRとだけ示しているが、FET211のゲート電極に接続されている抵抗素子をR211、FET212のゲート電極に接続されている抵抗素子をR212と言うように、対応するFETの符号にRを付けて個々の抵抗素子を呼ぶことにする。   Note that a control voltage for switching the on / off state of each basic switch unit is supplied to each gate electrode from the first ground terminal 171 or the second control terminal 172 via the resistance element R. . Here, in FIG. 4, the resistance element is shown only as R, but the resistance element connected to the gate electrode of the FET 211 is referred to as R211 and the resistance element connected to the gate electrode of the FET 212 is referred to as R212. Each resistance element is called by adding R to the corresponding FET code.

以上のような構成を有する高周波スイッチ回路200の動作は、第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路100の動作と同様であるため、ここでは簡単に説明する。まず、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する場合、第1の制御端子171にHigh電圧(例えば、3V)を印加すると共に、第2の制御端子172にLow電圧(例えば、0V)を供給する。これにより、第1の基本スイッチ部210(ゲート電極211〜214)及び第4の基本スイッチ部240(ゲート電極241〜244)がオン状態となると共に、第2の基本スイッチ部220(ゲート電極221〜224)及び第3の基本スイッチ部230(ゲート電極231〜234)がオフ状態になる。この結果として、前記のように、第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送することができる。   Since the operation of the high-frequency switch circuit 200 having the above configuration is the same as the operation of the high-frequency switch circuit 100 according to the first embodiment, it will be briefly described here. First, when a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153, a high voltage (for example, 3V) is applied to the first control terminal 171 and the second control terminal. A low voltage (eg, 0 V) is supplied to 172. Accordingly, the first basic switch unit 210 (gate electrodes 211 to 214) and the fourth basic switch unit 240 (gate electrodes 241 to 244) are turned on, and the second basic switch unit 220 (gate electrode 221). 224) and the third basic switch unit 230 (gate electrodes 231 to 234) are turned off. As a result, a signal can be transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153 as described above.

これに対して、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間において信号の伝送を行なう場合には、先とは逆に、第1の制御端子171にLow電圧、第2の制御端子172にHigh電圧を供給すればよい。これにより、第2及び第3の基本スイッチ部がオン状態、第1及び第4の基本スイッチ部が共にオフ状態になり、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間において信号の伝送が行なわれる。   On the other hand, when signal transmission is performed between the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153, the low voltage is applied to the first control terminal 171, contrary to the previous case. A high voltage may be supplied to the second control terminal 172. As a result, the second and third basic switch sections are turned on, and the first and fourth basic switch sections are both turned off, and the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153 Signals are transmitted between the two.

このようにして信号の伝送を行なう際には、第1の実施形態の高周波スイッチ回路100と同様に、本実施形態の高周波スイッチ回路100においても信号経路から離れるに従ってゲートしきい値電圧を小さくすることができる。このため、基本スイッチ部を構成するそれぞれもマルチゲートFETについて、信号電力が印加される側の入出力用端子に近いゲート電極ほど大きなしきい値電圧を有するようにすることにより、挿入損失の劣化及び高調波歪の劣化を共に防ぎながら入力電力を大きくすることができる。   When signal transmission is performed in this way, the gate threshold voltage is reduced as the distance from the signal path increases in the high-frequency switch circuit 100 of the present embodiment as well as the high-frequency switch circuit 100 of the first embodiment. be able to. For this reason, for each multi-gate FET constituting the basic switch unit, the gate electrode closer to the input / output terminal to which the signal power is applied has a larger threshold voltage, thereby reducing the insertion loss. In addition, it is possible to increase the input power while preventing degradation of harmonic distortion.

具体的には、例えば第1の入出力用端子151から第3の入出力用端子153に信号を伝送する場合を考える。この際にはオフ状態になるシャント回路である第3の基本スイッチ部230におけるゲート電極231〜234について、信号電力が印加される第1の入出力用端子151の側に近いものほど大きなしきい値電圧を有するゲート電極とする。例えば、ゲート電極231、232、233及び234のゲートしきい値電圧を、順に−0.9V、−1.0V、−1.1V及び−1.2Vとする。   Specifically, for example, a case where a signal is transmitted from the first input / output terminal 151 to the third input / output terminal 153 is considered. In this case, the gate electrodes 231 to 234 in the third basic switch unit 230 which is a shunt circuit that is turned off are closer to the first input / output terminal 151 to which signal power is applied. The gate electrode has a value voltage. For example, the gate threshold voltages of the gate electrodes 231, 232, 233, and 234 are set to −0.9V, −1.0V, −1.1V, and −1.2V in this order.

また、同じときにオフ状態になるトランスファー回路である第2の基本スイッチ部220におけるゲート電極について、信号電力が印加される側の入出力用端子(オフ時活性端子)に近いものほど大きなしきい値電圧を有するゲート電極とする。例えば、ゲート電極221、222、223及び224について、順に−0.9V、−1.0V、−1.1V及び−1.2Vとする。   In addition, the gate electrode in the second basic switch unit 220 which is a transfer circuit that is turned off at the same time has a larger threshold value as it is closer to the input / output terminal on the side to which the signal power is applied (active terminal at the off time). The gate electrode has a value voltage. For example, the gate electrodes 221, 222, 223, and 224 are sequentially set to −0.9 V, −1.0 V, −1.1 V, and −1.2 V, respectively.

また、第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間において信号を伝送する場合についても、詳しい説明は省略するが、同様にして基本スイッチ部が備えるゲート電極についてしきい値電圧を設定することにより、挿入損失の劣化及び高調波歪の劣化を共に防ぎながら入力電力を大きくすることができる。   Further, a detailed description of the case of transmitting a signal between the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153 is omitted, but the gate electrode provided in the basic switch unit is similarly described. By setting the threshold voltage, it is possible to increase the input power while preventing both the degradation of insertion loss and the degradation of harmonic distortion.

以上のような高周波スイッチ回路200と、全てのゲート電極において同じゲートしきい値電圧を有するマルチゲートFETを用いた従来の高周波スイッチ回路について、図5(a)に挿入損失の入力依存性を、図5(b)に高調波歪の入力依存性を示す。   FIG. 5 (a) shows the input dependency of the insertion loss for the high-frequency switch circuit 200 as described above and a conventional high-frequency switch circuit using a multi-gate FET having the same gate threshold voltage in all gate electrodes. FIG. 5B shows the input dependency of the harmonic distortion.

図5(a)に示すように、高周波スイッチ回路200における挿入損失の劣化は、従来の高周波スイッチ回路に比べて約1dBm大きい入力レベルにおいて始まっている。また、図5(b)に示すように、高周波スイッチ回路200における挿入損失の劣化についても、従来の高周波スイッチ回路に比べて約1dBm大きい入力レベルにおいて始まっている。尚、高周波スイッチ回路200は対称な構成を有しており、図5(a)及び(b)に示した特性は、第1の入出力用端子151と第3の入出力用端子153との間に信号を伝送する場合及び第2の入出力用端子152と第3の入出力用端子153との間に信号を伝送する場合の両方について示しているとみなしてよい。   As shown in FIG. 5A, the deterioration of the insertion loss in the high-frequency switch circuit 200 starts at an input level that is about 1 dBm larger than that of the conventional high-frequency switch circuit. Further, as shown in FIG. 5B, the deterioration of the insertion loss in the high-frequency switch circuit 200 also starts at an input level that is about 1 dBm larger than that of the conventional high-frequency switch circuit. The high-frequency switch circuit 200 has a symmetric configuration, and the characteristics shown in FIGS. 5A and 5B are the same as those of the first input / output terminal 151 and the third input / output terminal 153. It may be considered that both the case of transmitting a signal between them and the case of transmitting a signal between the second input / output terminal 152 and the third input / output terminal 153 are shown.

以上のように、本実施形態の高周波スイッチ回路200によると、確かに挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えながら入力電力を増加することができる。   As described above, according to the high-frequency switch circuit 200 of the present embodiment, it is possible to increase the input power while suppressing the deterioration of the insertion loss and the high-frequency distortion.

尚、各ゲート電極のゲートしきい値電圧について、具体例を示したが、これらの値に限定されるものではない。   In addition, although the specific example was shown about the gate threshold voltage of each gate electrode, it is not limited to these values.

例えば、基本スイッチ部がn個(nは2以上の整数)のゲート電極を有するマルチゲートFETによって構成されたシャント回路である場合、入出力用端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のゲート電極のゲートしきい値電圧をVth(i)としたとき、Vth(1)がVth(2)〜Vth(n)よりも大きくなっていればよい。このようになっていると、挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えながら入力電力を増加することができる。   For example, when the basic switch unit is a shunt circuit configured by a multi-gate FET having n gate electrodes (n is an integer of 2 or more), the i-th (i is 1 or more and n) from the input / output terminal side. Vth (1) should be larger than Vth (2) to Vth (n) where Vth (i) is the gate threshold voltage of the gate electrode of the following integer). With this configuration, input power can be increased while suppressing deterioration of insertion loss and high-frequency distortion.

これに加えて、より好ましくは、3以上であるiについて、第1の実施形態において説明したのと同様の次の式(1)の成立するのがよい。   In addition to this, more preferably, for i that is 3 or more, the following equation (1) similar to that described in the first embodiment may be satisfied.

Vth(i−1)≧Vth(i) (1)
つまり、最も入出力用端子側に位置するゲート電極のゲートしきい値電圧Vth(1)が最も大きく、その他のゲート電極のゲートしきい値電圧Vth(i)については、それぞれのゲート電極に対して入出力用端子側に隣接するゲート電極のゲートしきい値電圧Vth(i−1)以下であるのが良い。
Vth (i−1) ≧ Vth (i) (1)
That is, the gate threshold voltage Vth (1) of the gate electrode located closest to the input / output terminal is the largest, and the gate threshold voltages Vth (i) of the other gate electrodes are the same for each gate electrode. Therefore, it is preferable that the voltage be equal to or lower than the gate threshold voltage Vth (i−1) of the gate electrode adjacent to the input / output terminal side.

更に好ましくは、3以上であるiについて、第1の実施形態において説明したのと同様の次の式(2)の成立するのがよい。   More preferably, for i that is 3 or more, the following equation (2) similar to that described in the first embodiment may be satisfied.

Vth(i−1)>Vth(i) (2)
つまり、入出力用端子側に位置するゲート電極ほどゲートしきい値電圧が大きくなっているのがよい。これは、入出力用端子側に近い(iの値が小さい)ゲート電極ほどゲート・ソース間電圧が大きくなることによる。
Vth (i-1)> Vth (i) (2)
In other words, the gate threshold voltage is preferably increased as the gate electrode is positioned closer to the input / output terminal. This is because the gate-source voltage increases as the gate electrode is closer to the input / output terminal side (i value is smaller).

尚、本実施形態において示した各ゲート電極のゲートしきい値電圧は、式(2)を満たす例である。   In addition, the gate threshold voltage of each gate electrode shown in this embodiment is an example which satisfy | fills Formula (2).

また、基本スイッチ部がn個(nは2以上の整数)のゲート電極を有するマルチゲートFETによって構成されたトランスファー回路である場合には、オフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のゲート電極のゲートしきい値電圧をVth(i)とするとき、前記のシャント回路の場合と同様の関係を満たしていれば良い。   In the case where the basic switch unit is a transfer circuit composed of a multi-gate FET having n (n is an integer of 2 or more) gate electrodes, the i-th (i is 1) counted from the active terminal side when off. When the gate threshold voltage of the gate electrode of (n is an integer of n or less) is Vth (i), it is only necessary to satisfy the same relationship as in the case of the shunt circuit.

つまり、Vth(1)がVth(2)〜Vth(n)のいずれか1つよりも大きくなっていればよい。また、式(1)を満たしているのがより好ましく、式(2)を満たしているのが更に好ましい。   That is, Vth (1) only needs to be larger than any one of Vth (2) to Vth (n). Moreover, it is more preferable to satisfy | fill Formula (1), and it is still more preferable to satisfy | fill Formula (2).

以上のように、複数のゲート電極を有するマルチゲートFETによって構成された基本スイッチ部において、各ゲート電極のしきい値電圧を個々に設定することにより、挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えて従来の高周波スイッチ回路と同等の性能を保ちながら、入力電力については増加することができる。言い換えると、基本スイッチ部を構成するマルチゲートFETについて、少なくとも1つのゲートが他のゲートとは異なるゲートしきい値電圧を有し、以上に説明したような関係を満たすようになっていれば良い。   As described above, in the basic switch unit configured by a multi-gate FET having a plurality of gate electrodes, the threshold voltage of each gate electrode is individually set to suppress the deterioration of insertion loss and high-frequency distortion. The input power can be increased while maintaining the same performance as the high-frequency switch circuit. In other words, for the multi-gate FET constituting the basic switch unit, it is sufficient that at least one gate has a gate threshold voltage different from the other gates and satisfies the relationship as described above. .

また、以上に説明した実施形態の高周波スイッチ回路200等を基板上に集積化することにより、従来よりも挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えながら入力電力を大きくすることのできる高周波スイッチ回路を半導体装置として実現することができる。   Further, by integrating the high-frequency switch circuit 200 or the like of the embodiment described above on a substrate, a high-frequency switch circuit that can increase input power while suppressing deterioration of insertion loss and high-frequency distortion as compared with the conventional semiconductor is provided. It can be realized as a device.

本発明の高周波スイッチ回路によると、挿入損失及び高周波歪の劣化を抑えて従来の高周波スイッチ回路と同等の性能を保ちながら入力電力を増加することができるため、高周波スイッチ回路として有用であり、アンテナ切り替え回路等にも利用できる。   According to the high frequency switch circuit of the present invention, the input power can be increased while suppressing the deterioration of the insertion loss and the high frequency distortion and maintaining the same performance as the conventional high frequency switch circuit. It can also be used for switching circuits.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る高周波スイッチ回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency switch circuit according to a first embodiment of the present invention. 図2(a)及び(b)は、図1に示す高周波スイッチ回路におけるオフ状態のFETについて、容量成分を示す図である。2A and 2B are diagrams showing capacitance components of the FET in the off state in the high-frequency switch circuit shown in FIG. 図3(a)及び(b)は、図1に示す高周波スイッチ回路および従来の高周波スイッチ回路の特性を示す図である。3A and 3B are diagrams showing characteristics of the high-frequency switch circuit shown in FIG. 1 and the conventional high-frequency switch circuit. 図4は、本発明の第2の実施形態に係る高周波スイッチ回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a high-frequency switch circuit according to the second embodiment of the present invention. 図5(a)及び(b)は、図4に示す高周波スイッチ回路および従来の高周波スイッチ回路の特性を示す図である。5A and 5B are diagrams showing the characteristics of the high-frequency switch circuit shown in FIG. 4 and the conventional high-frequency switch circuit. 図6は、従来の高周波スイッチ回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional high-frequency switch circuit. 図7は、従来の高周波スイッチ回路の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional high-frequency switch circuit.

符号の説明Explanation of symbols

100 高周波スイッチ回路
110、120、130、140 基本スイッチ部
111〜114、121〜124、131〜134、141〜144 FET
151、152、153 入出力用端子
161、162 接地端子
171、172 制御端子
R 抵抗素子
200 高周波スイッチ回路
210、220、230、240 基本スイッチ部
201、202、203、204 マルチゲートFET
211〜214、221〜224、231〜234、241〜244 ゲート電極
100 High-frequency switch circuit 110, 120, 130, 140 Basic switch part 111-114, 121-124, 131-134, 141-144 FET
151, 152, 153 Input / output terminals 161, 162 Ground terminals 171, 172 Control terminal R Resistive element 200 High-frequency switch circuit 210, 220, 230, 240 Basic switch unit 201, 202, 203, 204 Multi-gate FET
211-214, 221-224, 231-234, 241-244 Gate electrode

Claims (10)

高周波信号を入力又は出力するための入出力用端子と、
直列に接続された複数の電界効果トランジスタによって構成され、前記入出力用端子と接地との間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、
前記複数の電界効果トランジスタのうち電気的接続の順序において最も前記入出力用端子側であるものは、前記複数の電界効果トランジスタの残りのものよりも大きいしきい値電圧を有していることを特徴とする高周波スイッチ回路。
An input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal;
A plurality of field effect transistors connected in series, and a basic switch unit that controls an on / off state of electrical connection between the input / output terminal and the ground, and
Of the plurality of field effect transistors, the one closest to the input / output terminal in the order of electrical connection has a threshold voltage higher than the remaining one of the plurality of field effect transistors. High-frequency switch circuit featuring
請求項1において、
前記基本スイッチ部は、直列に接続されたn個(nは2以上の整数)の電界効果トランジスタによって構成され、
前記入出力用端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)の電界効果トランジスタのしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することを特徴とする高周波スイッチ回路。
In claim 1,
The basic switch unit is composed of n (n is an integer of 2 or more) field effect transistors connected in series,
When the threshold voltage of the i-th field effect transistor counted from the input / output terminal side (i is an integer of 1 to n) is Vth (i), i of 3 or more
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
A high-frequency switch circuit characterized in that a relational expression expressed by:
高周波信号を入力又は出力するための第1の入出力用端子及び第2の入出力用端子と、
直列に接続された複数の電界効果トランジスタによって構成され、前記第1の入出力用端子と前記第2の入出力用端子との間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、
前記第1の入出力用端子と前記第2の入出力用端子のうちの1つは、前記基本スイッチ部がオフ状態であるときに信号電力が印加されるオフ時活性端子であり、
前記複数の電界効果トランジスタのうち電気的接続の順序において最も前記オフ時活性端子側であるものは、前記複数の電界効果トランジスタの残りのものよりも大きいしきい値電圧を有していることを特徴とする高周波スイッチ回路。
A first input / output terminal and a second input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal;
A basic switch unit configured by a plurality of field effect transistors connected in series and controlling an on / off state of electrical connection between the first input / output terminal and the second input / output terminal; With
One of the first input / output terminal and the second input / output terminal is an off-time active terminal to which signal power is applied when the basic switch unit is in an off state;
Among the plurality of field effect transistors, the one that is closest to the active terminal side in the off state in the order of electrical connection has a threshold voltage larger than the remaining one of the plurality of field effect transistors. High-frequency switch circuit featuring
請求項3において、
前記基本スイッチ部は、直列に接続されたn個(nは2以上の整数)の電界効果トランジスタによって構成され、
前記オフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)の電界効果トランジスタのしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することを特徴とする高周波スイッチ回路。
In claim 3,
The basic switch unit is composed of n (n is an integer of 2 or more) field effect transistors connected in series,
When the threshold voltage of the i-th field effect transistor counting from the active terminal side at the off time (i is an integer of 1 to n) is Vth (i), i of 3 or more
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
A high-frequency switch circuit characterized in that a relational expression expressed by:
高周波信号を入力又は出力するための入出力用端子と、
複数のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され、前記入出力用端子及び接地の間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、
前記複数のゲート電極のうち電気的接続の順序において最も前記入出力用端子側であるものは、前記複数のゲート電極の残りのものよりも大きいしきい値電圧を有していることを特徴とする高周波スイッチ回路。
An input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal;
A multi-gate field effect transistor having a plurality of gate electrodes, and comprising a basic switch unit for controlling an on / off state of electrical connection between the input / output terminal and the ground,
Among the plurality of gate electrodes, the one closest to the input / output terminal in the order of electrical connection has a threshold voltage higher than the remaining one of the plurality of gate electrodes. High frequency switch circuit.
請求項5において、
前記基本スイッチ部は、n個(nは2以上の整数)のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され、
前記入出力用端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のゲート電極のしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することを特徴とする高周波スイッチ回路。
In claim 5,
The basic switch unit is configured by a multi-gate field effect transistor having n (n is an integer of 2 or more) gate electrodes,
When the threshold voltage of the i-th gate electrode from the input / output terminal side (i is an integer of 1 to n) is Vth (i), i is 3 or more.
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
A high-frequency switch circuit characterized in that a relational expression expressed by:
高周波信号を入力又は出力するための第1の入出力用端子及び第2の入出力用端子と、
複数のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され、前記第1の入出力用端子と前記第2の入出力用端子との間における電気的接続のオン・オフ状態を制御する基本スイッチ部とを備え、
前記第1の入出力用端子と前記第2の入出力用端子のうちの1つは、前記基本スイッチ部がオフ状態であるときに信号電力が印加されるオフ時活性端子であり、
前記複数のゲート電極のうち電気的接続の順序において最も前記オフ時活性端子側であるものは、前記複数のゲート電極の残りのものよりも大きいしきい値電圧を有していることを特徴とする高周波スイッチ回路。
A first input / output terminal and a second input / output terminal for inputting or outputting a high-frequency signal;
A basic switch unit configured by a multi-gate field effect transistor having a plurality of gate electrodes and controlling an on / off state of electrical connection between the first input / output terminal and the second input / output terminal And
One of the first input / output terminal and the second input / output terminal is an off-time active terminal to which signal power is applied when the basic switch unit is in an off state;
Of the plurality of gate electrodes, the one that is closest to the active terminal when off in the order of electrical connection has a threshold voltage that is greater than the remaining one of the plurality of gate electrodes. High frequency switch circuit.
請求項7において、
前記基本スイッチ部は、n個(nは2以上の整数)のゲート電極を有するマルチゲート電界効果トランジスタによって構成され、
前記オフ時活性端子側から数えてi番目(iは1以上n以下の整数)のゲート電極のしきい値電圧をVth(i)としたとき、3以上であるiについて、
Vth(i−1)≧Vth(i)
で表される関係式が成立することを特徴とする高周波スイッチ回路。
In claim 7,
The basic switch unit is configured by a multi-gate field effect transistor having n (n is an integer of 2 or more) gate electrodes,
When the threshold voltage of the i-th gate electrode (i is an integer not less than 1 and not more than n) counted from the active terminal side in the off state is Vth (i),
Vth (i-1) ≧ Vth (i)
A high-frequency switch circuit characterized in that a relational expression expressed by:
高周波信号を入力又は出力するための複数の入出力用端子と、
請求項1〜8のいずれかに記載の高周波スイッチ回路である高周波スイッチ回路を複数備え、
前記複数の入出力用端子の間において高周波信号の流れを切り替えることを特徴とする高周波スイッチ回路。
A plurality of input / output terminals for inputting or outputting a high-frequency signal;
A plurality of high-frequency switch circuits that are high-frequency switch circuits according to any one of claims 1 to 8,
A high-frequency switch circuit that switches a flow of a high-frequency signal between the plurality of input / output terminals.
請求項1〜9のいずれかに記載の高周波スイッチ回路が基板上に集積化されていることを特徴とする半導体装置。   A semiconductor device, wherein the high-frequency switch circuit according to claim 1 is integrated on a substrate.
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