JP2010258150A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of suppressing generation of higher-order harmonic distortion in transmitting. <P>SOLUTION: ON-resistance Ron of a transistor having changed from an OFF state to an ON state can be reduced by increasing an electric potential Vgs1 of the transistor in an OFF state from -Vant to -Vant+1. In other words, the ON-resistance Ron of the transistor having changed from an OFF state to an ON state can be reduced by decreasing the absolute value of the electric potential Vgs1 of the transistor in an OFF state from Vant to Vant-1. As a result, an increase in higher-order harmonic distortion generated from the transistor in an ON state can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、移動体通信機器などに搭載されるアンテナスイッチを含む半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device including an antenna switch mounted on a mobile communication device or the like.

特開2008−11131号公報(特許文献1)には、アンテナ端子と複数の信号端子との間にFET(Field Effect Transistor)を備えるアンテナスイッチにおいて、高次高調波歪を低減するために、アンテナ電圧を上昇させる回路構成をとる技術が記載されている。言い換えれば、高次高調波歪を低減するために、オフ状態となっているFETを深いオフ状態とする技術が記載されている。   Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-111131 (Patent Document 1) discloses an antenna switch for reducing high-order harmonic distortion in an antenna switch including an FET (Field Effect Transistor) between an antenna terminal and a plurality of signal terminals. A technique for taking a circuit configuration for increasing the voltage is described. In other words, in order to reduce high-order harmonic distortion, a technique is described in which an off-state FET is turned into a deep off-state.

特開2008−17170号公報(特許文献2)には、複数段のFETから構成されたスイッチ回路において、高次高調波歪を低減させるため、FETの少なくとも1つのしきい値電圧を他のFETよりも高く設定する技術が記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2008-17170 (Patent Document 2) discloses that in a switch circuit composed of a plurality of stages of FETs, at least one threshold voltage of the FET is set to another FET in order to reduce high-order harmonic distortion. A technique for setting a higher value is described.

特開2008−11131号公報JP 2008-11131 A 特開2008−17170号公報JP 2008-17170 A

近年の携帯電話機では音声通話機能だけでなく様々なアプリケーション機能が追加されている。すなわち、携帯電話機を用いた配信音楽の視聴、動画伝送、データ転送などの音声通話機能以外の機能が携帯電話機に追加されている。このような携帯電話機の多機能化に伴い、世界各国での周波数帯(GSM(Global System for Mobile communications)帯、PCS(Personal Communication Services)帯など)や変調方式(GSM、EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)、WCDMA(Wideband Code Division Multiplex Access)など)が多数存在することになっている。したがって、携帯電話機では、複数の異なる周波数帯や異なる変調方式に対応した送受信信号に対応する必要がある。このことから、携帯電話機では、これらの送受信信号の送信と受信とを1つのアンテナで共用し、アンテナスイッチによってアンテナとの接続を切り替えることが行なわれている。   In recent mobile phones, not only a voice call function but also various application functions are added. That is, functions other than the voice call function such as viewing of distributed music using a mobile phone, moving image transmission, and data transfer are added to the mobile phone. With such multi-functionality of mobile phones, frequency bands (GSM (Global System for Mobile communications) band, PCS (Personal Communication Services) band, etc.) and modulation systems (GSM, EDGE (Enhanced Data rates for) are being developed around the world. GSM Evolution), WCDMA (Wideband Code Division Multiplex Access), etc.) are supposed to exist. Therefore, the mobile phone needs to support transmission / reception signals corresponding to a plurality of different frequency bands and different modulation schemes. For this reason, in mobile phones, transmission and reception of these transmission / reception signals are shared by one antenna, and the connection to the antenna is switched by an antenna switch.

例えば、GSM携帯電話機においては、送信信号の電力が1Wを超えるなど大電力になることが普通であり、アンテナスイッチには、大電力の送信信号の高品質性を確保し、かつ、他の周波数帯の通信に悪影響を与える妨害波(高次高調波歪)の発生を低減する性能が要求される。このため、アンテナスイッチを構成するスイッチング素子として電界効果トランジスタ(FET)を使用する場合、この電界効果トランジスタには、高耐圧性だけでなく、高次高調波歪を低減できる性能が要求される。   For example, in a GSM mobile phone, the power of a transmission signal is usually high, such as exceeding 1 W, and the antenna switch has a high quality of a high-power transmission signal and other frequencies. Performance that reduces the generation of interference waves (high-order harmonic distortion) that adversely affect band communications is required. For this reason, when a field effect transistor (FET) is used as a switching element constituting the antenna switch, the field effect transistor is required to have not only high withstand voltage characteristics but also performance capable of reducing high-order harmonic distortion.

アンテナスイッチは、例えば、アンテナ端子と送信端子との間にスイッチとして機能する送信用FETが接続され、アンテナ端子と受信端子との間にスイッチとして機能する受信用FETが接続された構成をしている。送信信号をアンテナから送信する場合は、送信用FETをオンし、受信用FETをオフする。一方、受信信号をアンテナから受信する場合は、送信FETをオフし、受信用FETをオンする。したがって、アンテナスイッチでは、送信信号を送信する場合と、受信信号を受信する場合の両方で、オンしているFETとオフしているFETが存在することになる。   The antenna switch has a configuration in which, for example, a transmission FET that functions as a switch is connected between the antenna terminal and the transmission terminal, and a reception FET that functions as a switch is connected between the antenna terminal and the reception terminal. Yes. When transmitting a transmission signal from an antenna, the transmission FET is turned on and the reception FET is turned off. On the other hand, when the reception signal is received from the antenna, the transmission FET is turned off and the reception FET is turned on. Therefore, in the antenna switch, there are FETs that are turned on and FETs that are turned off both when the transmission signal is transmitted and when the reception signal is received.

このとき、アンテナスイッチから発生する高次高調波歪は、オンしているFETと、オフしているFETの両方から発生する。オフしているFETから発生する高次高調波歪は、オフしているFETを深いオフ状態にすることで低減することができる。すなわち、オフしているFETのソース領域を基準としたゲート電極の電位(逆バイアスという)が負で、かつ、ゲート電極の電位の絶対値が大きいほど、オフしているFETから発生する高次高調波歪を低減できる。これは、オフしているFETにおいて、ゲート電極とソース領域(あるいはドレイン領域)間の容量の非線形性が、逆バイアスを大きくするほど小さくなるからである。一方、オンしているFETから発生する高次高調波歪は、非線形性を有するオン抵抗と正の相関を持っており、オン抵抗が大きくなると、発生する高次高調波歪も増加する。このように、アンテナスイッチから発生する高次高調波歪を抑制するには、オフしているFETから発生する高次高調波歪と、オンしているFETから発生する高次高調波歪の両方を抑制する必要があることがわかる。   At this time, high-order harmonic distortion generated from the antenna switch is generated from both the turned-on FET and the turned-off FET. High-order harmonic distortion generated from the FET that is turned off can be reduced by setting the FET that is turned off to a deep off state. In other words, the higher the gate electrode potential (referred to as reverse bias) relative to the source region of the FET that is turned off and the larger the absolute value of the gate electrode potential, the higher the order generated from the FET that is turned off. Harmonic distortion can be reduced. This is because the non-linearity of the capacitance between the gate electrode and the source region (or the drain region) becomes smaller as the reverse bias is increased in the FET that is turned off. On the other hand, the high-order harmonic distortion generated from the FET that is turned on has a positive correlation with the on-resistance having non-linearity, and as the on-resistance increases, the generated higher-order harmonic distortion also increases. Thus, in order to suppress high-order harmonic distortion generated from the antenna switch, both high-order harmonic distortion generated from the FET that is turned off and high-order harmonic distortion generated from the FET that is turned on. It is understood that it is necessary to suppress this.

ここで、携帯電話機の通信方式として、例えば、時分割多重接続方式(TDMA方式)がある。時分割多重接続方式とは、伝送に用いる搬送周波数をタイムスロットと呼ばれる単位で分割し、同一周波数において、複数の通信を可能とする技術である。例えば、時分割多重接続方式では、1フレーム(4.615msec)内に8つのタイムスロット(576.9μsec)を有し、各タイムスロットに送信モードや受信モードを割り当てることにより、複数の通信を可能とするものである。このとき、本発明者は、複数のタイムスロットに割り当てるモードの組み合わせにより、アンテナスイッチから発生する高次高調波歪の大きさに相違があることを新たに見出した。具体的には、受信モードの直後のタイムスロットが送信モードである場合に発生する高次高調波歪が、例えば、送信モードだけが存在する試験モード(ローカルモード)である場合に発生する高次高調波歪よりも大きくなることを本発明者は見出した。つまり、受信モードから送信モードに切り替える場合に、高次高調波歪が増加する問題点があることを本発明者は見出した。   Here, as a communication method of the mobile phone, for example, there is a time division multiple access method (TDMA method). The time division multiple access method is a technology that divides a carrier frequency used for transmission into units called time slots and enables a plurality of communications at the same frequency. For example, in the time division multiple access method, there are 8 time slots (576.9 μsec) in one frame (4.615 msec), and multiple communication is possible by assigning transmission mode and reception mode to each time slot. It is what. At this time, the inventor newly found out that there is a difference in the magnitude of high-order harmonic distortion generated from the antenna switch depending on the combination of modes assigned to a plurality of time slots. Specifically, the higher order harmonic distortion that occurs when the time slot immediately after the reception mode is the transmission mode is, for example, the higher order that occurs when the test mode (local mode) in which only the transmission mode exists is present. The present inventor has found that the distortion becomes larger than the harmonic distortion. That is, the present inventor has found that there is a problem that high-order harmonic distortion increases when switching from the reception mode to the transmission mode.

本発明の目的は、送信時における高次高調波歪の発生を抑制することができる技術を提供することにある。   The objective of this invention is providing the technique which can suppress generation | occurrence | production of the high-order harmonic distortion at the time of transmission.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

代表的な実施の形態による半導体装置は、(a)アンテナと電気的に接続されるアンテナ端子と、(b)送信信号が伝達される送信端子と、(c)受信信号が伝達される受信端子とを備える。そして、(d)前記送信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する送信用FETと、(e)前記受信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する受信用FETと、(f)前記送信用FETおよび前記受信用FETのオン/オフを制御する制御信号を入力する制御端子とを備える。このとき、前記送信用FETは、(d1)半導体基板内に離間して形成された一対の第1ソース領域および第1ドレイン領域と、(d2)前記第1ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第1ゲート電極とを有する。一方、前記受信用FETは、(e1)前記半導体基板内に離間して形成された一対の第2ソース領域および第2ドレイン領域と、(e2)前記第2ソース領域と前記第2ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第2ゲート電極とを有する。ここで、前記送信信号を前記アンテナから送信する際には、前記制御端子から入力される前記制御信号により、前記送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第1電位を印加して前記送信用FETをオンさせるとともに、前記受信用FETの前記第2ソース領域を基準にした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第2電位を印加して前記受信用FETをオフさせる。一方、前記受信信号を前記アンテナから受信する際には、前記制御端子から入力される前記制御信号により、前記送信用FETの前記第1ソース領域を基準にした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第3電位を印加して前記送信用FETをオフさせるとともに、前記受信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第4電位を印加して前記受信用FETをオンさせるように構成されている。このとき、前記第3電位の絶対値は、前記第2電位の絶対値よりも小さいことを特徴とするものである。   A semiconductor device according to a typical embodiment includes: (a) an antenna terminal electrically connected to an antenna; (b) a transmission terminal that transmits a transmission signal; and (c) a reception terminal that transmits a reception signal. With. (D) a transmission FET connected between the transmission terminal and the antenna terminal and functioning as a switch; and (e) a reception function connected as a switch between the reception terminal and the antenna terminal. And (f) a control terminal for inputting a control signal for controlling on / off of the transmission FET and the reception FET. At this time, the transmission FET includes (d1) a pair of first source region and first drain region formed separately from each other in the semiconductor substrate, and (d2) the first source region and the first drain region. And a first gate electrode formed on the semiconductor substrate and connected to the control terminal. On the other hand, the receiving FET includes: (e1) a pair of second source region and second drain region formed separately from each other in the semiconductor substrate; and (e2) the second source region and the second drain region. And a second gate electrode formed on the semiconductor substrate and connected to the control terminal. Here, when the transmission signal is transmitted from the antenna, the control signal input from the control terminal is used as a potential of the first gate electrode based on the first source region of the transmission FET. Applying a first potential higher than a threshold voltage to turn on the transmission FET, and as a potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the reception FET, a threshold value A second potential lower than the voltage is applied to turn off the receiving FET. On the other hand, when receiving the received signal from the antenna, the control signal input from the control terminal, as a potential of the first gate electrode with respect to the first source region of the transmission FET, A third potential lower than the threshold voltage is applied to turn off the transmission FET, and a threshold voltage is set as the potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the reception FET. The receiving FET is turned on by applying a higher fourth potential. At this time, the absolute value of the third potential is smaller than the absolute value of the second potential.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

送信時にアンテナスイッチから発生する高次高調波歪を抑制することができる。   Higher-order harmonic distortion generated from the antenna switch during transmission can be suppressed.

携帯電話機の送受信部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmission / reception part of a mobile telephone. 実施の形態におけるRFモジュールの回路ブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit block structure of RF module in embodiment. 実施の形態におけるRFモジュールの実装構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mounting structure of RF module in embodiment. 実施の形態におけるRFモジュールの他の実装構成を示す図である。It is a figure which shows the other mounting structure of RF module in embodiment. 実施の形態におけるHEMTの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of HEMT in embodiment. アンテナスイッチを構成するトランジスタとして使用されるMOSFETの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of MOSFET used as a transistor which comprises an antenna switch. アンテナスイッチを構成する回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit which comprises an antenna switch. 時分割多重接続方式において、試験モードを示す図である。It is a figure which shows a test mode in a time division multiple access system. 時分割多重接続方式において、通常の通信モードを示す図である。It is a figure which shows a normal communication mode in a time division multiple access system. トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位とドレイン電流との関係、および、ソース電極を基準としたゲート電極の電位とゲート・ソース間容量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a gate electrode potential and a drain current with a source electrode of a transistor as a reference, and a relationship between a gate electrode potential and a gate-source capacitance with respect to the source electrode. トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位とドレイン電流との関係、および、ソース電極を基準としたゲート電極の電位とゲート・ソース間容量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between a gate electrode potential and a drain current with a source electrode of a transistor as a reference, and a relationship between a gate electrode potential and a gate-source capacitance with respect to the source electrode. トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位と、オン抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric potential of the gate electrode on the basis of the source electrode of a transistor, and ON resistance. トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位と、オン抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric potential of the gate electrode on the basis of the source electrode of a transistor, and ON resistance. トランジスタのゲート電極に印加するゲート電圧と、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信モードで発生する2次高調波歪、3次高調波歪との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gate voltage applied to the gate electrode of a transistor, and the 2nd harmonic distortion and 3rd harmonic distortion which generate | occur | produce in the transmission mode of GSM high frequency band (DCS / PCS).

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.

<携帯電話機の構成および動作>
図1は、携帯電話機の送受信部の構成を示すブロック図である。図1に示すように、携帯電話機1は、アプリケーションプロセッサ2、メモリ3、ベースバンド部4、RFIC5、電力増幅器6、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ7、アンテナスイッチ8およびアンテナ9を有している。
<Configuration and operation of mobile phone>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission / reception unit of a mobile phone. As shown in FIG. 1, the mobile phone 1 includes an application processor 2, a memory 3, a baseband unit 4, an RFIC 5, a power amplifier 6, a SAW (Surface Acoustic Wave) filter 7, an antenna switch 8, and an antenna 9. .

アプリケーションプロセッサ2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)から構成され、携帯電話機1のアプリケーション機能を実現する機能を有している。具体的には、メモリ3から命令を読みだして解読し、解読した結果に基づいて各種の演算や制御することによりアプリケーション機能を実現している。メモリ3は、データを記憶する機能を有しており、例えば、アプリケーションプロセッサ2を動作させるプログラムや、アプリケーションプロセッサ2での処理データを記憶するように構成されている。また、メモリ3は、アプリケーションプロセッサ2だけでなく、ベースバンド部4ともアクセスできるようになっており、ベースバンド部4で処理されるデータの記憶にも使用できるようになっている。   The application processor 2 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) and has a function of realizing an application function of the mobile phone 1. Specifically, the application function is realized by reading and decoding an instruction from the memory 3 and performing various operations and controls based on the decoded result. The memory 3 has a function of storing data. For example, the memory 3 is configured to store a program for operating the application processor 2 and processing data in the application processor 2. The memory 3 can be accessed not only by the application processor 2 but also by the baseband unit 4, and can also be used for storing data processed by the baseband unit 4.

ベースバンド部4は、中央制御部であるCPUを内蔵し、送信時には、操作部を介したユーザ(通話者)からの音声信号(アナログ信号)をデジタル処理してベースバンド信号を生成できるように構成されている。一方、受信時には、デジタル信号であるベースバンド信号から音声信号を生成できるように構成されている。   The baseband unit 4 has a CPU as a central control unit, and at the time of transmission, a baseband signal can be generated by digitally processing an audio signal (analog signal) from a user (caller) via the operation unit. It is configured. On the other hand, at the time of reception, an audio signal can be generated from a baseband signal that is a digital signal.

RFIC5は、送信時にはベースバンド信号を変調して無線周波数の信号を生成し、受信時には、受信信号を復調してベースバンド信号を生成することができるように構成されている。電力増幅器6は、微弱な入力信号と相似な大電力の信号を電源から供給される電力で新たに生成して出力する半導体装置である。SAWフィルタ7は、受信信号から所定の周波数帯の信号だけを通過させるように構成されている。   The RFIC 5 is configured to generate a radio frequency signal by modulating a baseband signal at the time of transmission, and to generate a baseband signal by demodulating the reception signal at the time of reception. The power amplifier 6 is a semiconductor device that newly generates and outputs a high-power signal similar to a weak input signal using power supplied from a power supply. The SAW filter 7 is configured to pass only signals in a predetermined frequency band from the received signal.

アンテナスイッチ8は、携帯電話機1に入力される受信信号と携帯電話機1から出力される送信信号とを分離するためのものであり、アンテナ9は、電波を送受信するためのものである。   The antenna switch 8 is for separating the reception signal input to the mobile phone 1 and the transmission signal output from the mobile phone 1, and the antenna 9 is for transmitting and receiving radio waves.

携帯電話機1は、上記のように構成されており、以下に、その動作について簡単に説明する。まず、信号を送信する場合について説明する。ベースバンド部4で音声信号などのアナログ信号をデジタル処理することにより生成されたベースバンド信号は、RFIC5に入力される。RFIC5では、入力したベースバンド信号を、変調信号源およびミキサによって、無線周波数(RF(Radio Frequency)周波数)の信号に変換する。無線周波数に変換された信号は、RFIC5から電力増幅器(RFモジュール)6に出力される。電力増幅器6に入力した無線周波数の信号は、電力増幅器6で増幅された後、アンテナスイッチ8を介してアンテナ9より送信される。   The mobile phone 1 is configured as described above, and the operation thereof will be briefly described below. First, a case where a signal is transmitted will be described. A baseband signal generated by digitally processing an analog signal such as an audio signal in the baseband unit 4 is input to the RFIC 5. In the RFIC 5, the input baseband signal is converted into a radio frequency (RF (Radio Frequency) frequency) signal by a modulation signal source and a mixer. The signal converted into the radio frequency is output from the RFIC 5 to the power amplifier (RF module) 6. A radio frequency signal input to the power amplifier 6 is amplified by the power amplifier 6 and then transmitted from the antenna 9 via the antenna switch 8.

次に、信号を受信する場合について説明する。アンテナ9により受信された無線周波数の信号(受信信号)は、SAWフィルタ7を通過した後、RFIC5に入力される。RFIC5では、入力した受信信号を増幅した後、変調信号源およびミキサによって、周波数変換を行なう。そして、周波数変換された信号の検波が行なわれ、ベースバンド信号が抽出される。その後、このベースバンド信号は、RFIC5からベースバンド部4に出力される。このベースバンド信号がベースバンド部4で処理され、音声信号が出力される。   Next, a case where a signal is received will be described. A radio frequency signal (reception signal) received by the antenna 9 passes through the SAW filter 7 and is then input to the RFIC 5. The RFIC 5 amplifies the input received signal and then performs frequency conversion using a modulation signal source and a mixer. Then, the frequency-converted signal is detected and a baseband signal is extracted. Thereafter, the baseband signal is output from the RFIC 5 to the baseband unit 4. The baseband signal is processed by the baseband unit 4 and an audio signal is output.

<RFモジュールの構成>
上述したように、デジタル携帯電話機から信号を送信する際、電力増幅器6によって信号は増幅された後、アンテナスイッチ8を介してアンテナ9から出力される。この電力増幅器6とアンテナスイッチ8とは例えば、1つのRFモジュールHPAとして製品化されている。以下では、このRFモジュールHPAの回路ブロック構成について説明する。図2は、本実施の形態におけるRFモジュールHPAの回路ブロック構成を示す図である。
<Configuration of RF module>
As described above, when a signal is transmitted from the digital cellular phone, the signal is amplified by the power amplifier 6 and then output from the antenna 9 via the antenna switch 8. For example, the power amplifier 6 and the antenna switch 8 are commercialized as one RF module HPA. Hereinafter, a circuit block configuration of the RF module HPA will be described. FIG. 2 is a diagram showing a circuit block configuration of the RF module HPA in the present embodiment.

図2において、本実施の形態におけるRFモジュールHPAは、LowBand(LB)用の増幅回路PA_L、HighBand(HB)用の増幅回路PA_H、LB用の出力整合回路MN_L、HB用の出力整合回路MN_H、LB用のローパスフィルタLPF_L、HB用のローパスフィルタLPF_H、および、アンテナスイッチASWを有している。   In FIG. 2, the RF module HPA in the present embodiment includes an amplifier circuit PA_L for LowBand (LB), an amplifier circuit PA_H for HighBand (HB), an output matching circuit MN_L for LB, an output matching circuit MN_H for HB, It has a low-pass filter LPF_L for LB, a low-pass filter LPF_H for HB, and an antenna switch ASW.

増幅回路PA_Lは、入力端子TE(TX_L)に接続されており、入力端子TE(TX_L)に入力された入力信号を増幅するように構成されている。すなわち、増幅回路PA_Lは、GSM低周波帯域(824MHz〜915MHz)の入力信号を増幅するアンプであり、例えば、2つの増幅段から構成されている。増幅回路PA_Lでは、入力端子TE(TX_L)から出力されたGSM低周波帯域の入力信号がまず、初段の増幅段で増幅される。そして、初段の増幅段で増幅された入力信号は、終段の増幅段で増幅されるようになっている。この増幅回路PA_Lによって、微弱な入力信号と相似の大電力の増幅信号を得ることができる。   The amplifier circuit PA_L is connected to the input terminal TE (TX_L) and configured to amplify the input signal input to the input terminal TE (TX_L). That is, the amplifier circuit PA_L is an amplifier that amplifies an input signal in the GSM low frequency band (824 MHz to 915 MHz), and includes, for example, two amplification stages. In the amplifier circuit PA_L, the GSM low frequency band input signal output from the input terminal TE (TX_L) is first amplified in the first amplification stage. The input signal amplified in the first amplification stage is amplified in the final amplification stage. By this amplifier circuit PA_L, a high power amplified signal similar to a weak input signal can be obtained.

増幅回路PA_Hは、入力端子TE(TX_H)に接続されており、入力端子TE(TX_H)に入力された入力信号を増幅するように構成されている。すなわち、増幅回路PA_Hは、GSM高周波帯域(1710MHz〜1785MHzをDCS、1850MHz〜1910MHzをPCSともいう)の入力信号を増幅するアンプであり、例えば、2つの増幅段から構成されている。増幅回路PA_Hでは、入力端子TE(TX_H)から出力されたGSM高周波帯域(DCS/PCS)の入力信号がまず、初段の増幅段で増幅される。そして、初段の増幅段で増幅された入力信号は、終段の増幅段で増幅されるようになっている。この増幅回路PA_Hによって、微弱な入力信号と相似の大電力の増幅信号を得ることができる。   The amplifier circuit PA_H is connected to the input terminal TE (TX_H) and configured to amplify the input signal input to the input terminal TE (TX_H). That is, the amplifier circuit PA_H is an amplifier that amplifies an input signal in a GSM high frequency band (1710 MHz to 1785 MHz is also referred to as DCS and 1850 MHz to 1910 MHz is also referred to as PCS), and includes, for example, two amplification stages. In the amplifier circuit PA_H, the input signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS) output from the input terminal TE (TX_H) is first amplified in the first amplification stage. The input signal amplified in the first amplification stage is amplified in the final amplification stage. By this amplifier circuit PA_H, a high power amplified signal similar to a weak input signal can be obtained.

以上のように本実施の形態におけるRFモジュールHPAは、GSM低周波帯域(GSM)の信号とGSM高周波帯域(DCS/PCS)の信号という異なる周波数帯域の信号を増幅できるように構成されている。そして、RFモジュールHPAには、GSM低周波帯域(GSM)の信号を増幅する増幅回路PA_Lと、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の信号を増幅する増幅回路PA_Hとを制御する制御回路CNTを有している。制御回路CNTは、RFモジュールHPAに入力される電源(電源電圧)と制御信号(パワー制御電圧)にしたがって、それぞれ、増幅回路PA_Lと増幅回路PA_Hにバイアス電圧を印加して増幅度を制御するように構成されている。   As described above, the RF module HPA in the present embodiment is configured to amplify signals in different frequency bands, that is, a GSM low frequency band (GSM) signal and a GSM high frequency band (DCS / PCS) signal. The RF module HPA includes a control circuit CNT that controls an amplifier circuit PA_L that amplifies a GSM low frequency band (GSM) signal and an amplifier circuit PA_H that amplifies a GSM high frequency band (DCS / PCS) signal. is doing. The control circuit CNT applies a bias voltage to the amplifier circuit PA_L and the amplifier circuit PA_H according to the power supply (power supply voltage) and the control signal (power control voltage) input to the RF module HPA, respectively, and controls the amplification degree. It is configured.

このように、制御回路CNTは、増幅回路PA_Lと増幅回路PA_Hとの制御を行なうが、増幅回路PA_Lの増幅度や増幅回路PA_Hの増幅度が一定になるようにフィードバック制御を行なっている。このフィードバック制御の構成について説明する。   Thus, the control circuit CNT controls the amplification circuit PA_L and the amplification circuit PA_H, but performs feedback control so that the amplification degree of the amplification circuit PA_L and the amplification degree of the amplification circuit PA_H are constant. The configuration of this feedback control will be described.

フィードバック制御を実現するために、GSM低周波帯(GSM)の信号を増幅する増幅回路PA_Lの出力には、方向性結合器(カプラ)(図示せず)が設けられている。方向性結合器は、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号の電力を検出できるように構成されている。具体的に方向性結合器は、主線路を構成する配線と副線路を構成する配線から形成されており、主線路を進行する増幅信号の電力を電磁界結合によって副線路で検出するものである。   In order to implement feedback control, a directional coupler (coupler) (not shown) is provided at the output of the amplifier circuit PA_L that amplifies a GSM low frequency band (GSM) signal. The directional coupler is configured to detect the power of the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L. Specifically, the directional coupler is formed of a wiring that constitutes the main line and a wiring that constitutes the sub line, and detects the power of the amplified signal traveling on the main line in the sub line by electromagnetic coupling. .

この方向性結合器には、検波回路(図示せず)が接続されている。検波回路は、方向性結合器により検出された電力を電圧あるいは電流に変換して制御回路CNTに検出信号を出力するように構成されている。このように、フィードバック制御は、方向性結合器と検波回路により実現されている。制御回路CNTでは、検波回路から入力した検出信号と制御信号(パワー制御電圧)の差分を算出し、算出した差分がなくなるように増幅回路PA_Lに印加するバイアス電圧を調整するように構成されている。このようにして、制御回路CNTは、増幅回路PA_Lの増幅度が一定になるように制御している。同様に、GSM高周波帯(DCS/PCS)の信号を増幅する増幅回路PA_Hの出力には、方向性結合器(カプラ)(図示せず)が設けられ、この方向性結合器に検波回路(図示せず)が接続されている。検波回路で検出された検出信号は、制御回路CNTに入力するようになっている。   A detector circuit (not shown) is connected to the directional coupler. The detection circuit is configured to convert electric power detected by the directional coupler into voltage or current and output a detection signal to the control circuit CNT. Thus, the feedback control is realized by the directional coupler and the detection circuit. The control circuit CNT is configured to calculate the difference between the detection signal input from the detection circuit and the control signal (power control voltage) and adjust the bias voltage applied to the amplifier circuit PA_L so that the calculated difference disappears. . In this way, the control circuit CNT controls the amplification degree of the amplifier circuit PA_L to be constant. Similarly, a directional coupler (coupler) (not shown) is provided at the output of the amplifier circuit PA_H that amplifies a signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS), and a detection circuit (see FIG. (Not shown) is connected. The detection signal detected by the detection circuit is input to the control circuit CNT.

次に、出力整合回路MN_Lは、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号を入力し、この増幅信号のインピーダンス整合をとるように構成されている。すなわち、出力整合回路MN_Lは、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号を効率良く伝達する機能を有し、例えば、インダクタ、容量素子および抵抗素子などの受動部品から構成されている。この出力整合回路MN_Lには、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号が入力されるため、出力整合回路MN_Lは、GSM低周波帯域(GSM)の信号用の出力整合回路である。   Next, the output matching circuit MN_L is configured to input the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L and to perform impedance matching of the amplified signal. That is, the output matching circuit MN_L has a function of efficiently transmitting the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L, and includes, for example, passive components such as an inductor, a capacitive element, and a resistive element. Since the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L is input to the output matching circuit MN_L, the output matching circuit MN_L is an output matching circuit for signals in the GSM low frequency band (GSM).

ローパスフィルタLPF_Lは、出力整合回路MN_Lに接続されており、高調波ノイズを除去する機能を有している。例えば、増幅回路PA_Lで入力信号を増幅する場合、GSM低周波帯域(GSM)の信号が増幅されるが、このとき、GSM低周波帯域(GSM)の整数倍の高調波も生成される。この高調波は、GSM低周波帯域(GSM)の信号に含まれることになるが、GSM低周波帯域(GSM)の増幅信号とは周波数の異なるノイズ成分となる。したがって、増幅されたGSM低周波帯域(GSM)の増幅信号から高調波成分を除去する必要がある。この機能を有するのが、出力整合回路MN_Lの後に接続されたローパスフィルタLPF_Lである。このローパスフィルタLPF_Lは、複数の周波数帯の信号から特定範囲の周波数帯の信号を通過させる選別回路として機能するものである。すなわち、ローパスフィルタLPF_Lは、GSM低周波帯域(GSM)の増幅信号を通過させる一方、GSM低周波帯域(GSM)の増幅信号よりも周波数の高い高調波を減衰させるように構成されている。このローパスフィルタLPF_Lにより、GSM低周波帯域(GSM)の増幅信号に含まれる高調波ノイズを低減することができる。   The low-pass filter LPF_L is connected to the output matching circuit MN_L and has a function of removing harmonic noise. For example, when an input signal is amplified by the amplifier circuit PA_L, a signal in the GSM low frequency band (GSM) is amplified. At this time, harmonics that are integer multiples of the GSM low frequency band (GSM) are also generated. This harmonic is included in the GSM low frequency band (GSM) signal, but becomes a noise component having a frequency different from that of the amplified signal in the GSM low frequency band (GSM). Therefore, it is necessary to remove harmonic components from the amplified GSM low frequency band (GSM) amplified signal. The low-pass filter LPF_L connected after the output matching circuit MN_L has this function. The low-pass filter LPF_L functions as a selection circuit that passes signals in a specific range of frequency bands from a plurality of frequency band signals. That is, the low-pass filter LPF_L is configured to pass a GSM low frequency band (GSM) amplified signal while attenuating higher harmonics than the GSM low frequency band (GSM) amplified signal. This low-pass filter LPF_L can reduce harmonic noise contained in the amplified signal in the GSM low frequency band (GSM).

続いて、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号を生成する増幅回路PA_Hの出力にも、出力整合回路MN_HとローパスフィルタLPF_Hが接続されている。具体的に、出力整合回路MN_Hは、増幅回路PA_Hで増幅された増幅信号を入力し、この増幅信号のインピーダンス整合をとるように構成されている。すなわち、出力整合回路MN_Hは、増幅回路PA_Hで増幅された増幅信号を効率良く伝達する機能を有し、例えば、インダクタ、容量素子および抵抗素子などの受動部品から構成されている。この出力整合回路MN_Hには、増幅回路PA_Hで増幅された増幅信号が入力されるため、出力整合回路MN_Hは、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の信号用の出力整合回路である。   Subsequently, the output matching circuit MN_H and the low-pass filter LPF_H are also connected to the output of the amplifier circuit PA_H that generates an amplified signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS). Specifically, the output matching circuit MN_H is configured to input the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_H and perform impedance matching of the amplified signal. In other words, the output matching circuit MN_H has a function of efficiently transmitting the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_H, and includes, for example, passive components such as an inductor, a capacitive element, and a resistive element. Since the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_H is input to the output matching circuit MN_H, the output matching circuit MN_H is an output matching circuit for signals in the GSM high frequency band (DCS / PCS).

ローパスフィルタLPF_Hは、出力整合回路MN_Hに接続されており、高調波ノイズを除去する機能を有している。例えば、増幅回路PA_Hで入力信号を増幅する場合、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の信号が増幅されるが、このとき、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の整数倍の高調波も生成される。この高調波は、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の信号に含まれることになるが、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号とは周波数の異なるノイズ成分となる。したがって、増幅されたGSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号から高調波成分を除去する必要がある。この機能を有するのが、出力整合回路MN_Hの後に接続されたローパスフィルタLPF_Hである。このローパスフィルタLPF_Hは、複数の周波数帯の信号から特定範囲の周波数帯の信号を通過させる選別回路として機能するものである。すなわち、ローパスフィルタLPF_Hは、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号を通過させる一方、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号よりも周波数の高い高調波を減衰させるように構成されている。このローパスフィルタLPF_Hにより、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号に含まれる高調波ノイズを低減することができる。   The low-pass filter LPF_H is connected to the output matching circuit MN_H and has a function of removing harmonic noise. For example, when an input signal is amplified by the amplifier circuit PA_H, a signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS) is amplified. At this time, harmonics that are integral multiples of the GSM high frequency band (DCS / PCS) are also generated. . This harmonic is included in the signal of the GSM high frequency band (DCS / PCS), but becomes a noise component having a frequency different from that of the amplified signal of the GSM high frequency band (DCS / PCS). Therefore, it is necessary to remove harmonic components from the amplified GSM high frequency band (DCS / PCS) amplified signal. The low-pass filter LPF_H connected after the output matching circuit MN_H has this function. The low-pass filter LPF_H functions as a selection circuit that passes signals in a specific range of frequency bands from a plurality of frequency band signals. That is, the low pass filter LPF_H is configured to pass the amplified signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS) and attenuate the higher harmonics than the amplified signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS). . The low-pass filter LPF_H can reduce harmonic noise contained in the amplified signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS).

次に、アンテナスイッチASWは、アンテナANTに接続する回線を切り替えるように構成されており、この回線の切り替えは、切り替えスイッチによって行なわれる。具体的に、アンテナスイッチASWを構成する切り替えスイッチは、ローパスフィルタLPF_Lの出力とローパスフィルタLPF_Hの出力を切り替え、出力端子TE(OUT)を介して切り替えたパス(経路)をアンテナANTに接続するように構成されている。つまり、ローパスフィルタLPF_Lから出力されるGSM低周波帯域(GSM)の増幅信号をアンテナANTから出力する場合には、切り替えスイッチによって、ローパスフィルタLPF_Lの出力をアンテナANTに接続するようになっている。一方、ローパスフィルタLPF_Hから出力されるGSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅信号をアンテナANTから出力する場合には、切り替えスイッチによって、ローパスフィルタLPF_Hの出力をアンテナANTに接続するようになっている。このようにアンテナスイッチASWは、二系統の出力(送信状態)を切り替えるように構成されているとともに、さらに、受信状態にも切り替えることができるように構成されている。例えば、受信状態では、アンテナで受信した受信信号を受信回路へ出力するように切り替えスイッチを動作させるようになっている。この受信回線も複数存在するため、複数の受信回路へ切り替えることができるように切り替えスイッチが構成されている。例えば、複数の受信信号を出力する受信端子TE(RX_H)や受信端子TE(RX_L)が設けられており、アンテナANTで受信された受信信号は、アンテナスイッチASWによる切り替えにより対応する受信回路へ出力されるように構成されている。   Next, the antenna switch ASW is configured to switch a line connected to the antenna ANT, and the line is switched by the changeover switch. Specifically, the changeover switch constituting the antenna switch ASW switches the output of the low-pass filter LPF_L and the output of the low-pass filter LPF_H, and connects the path (path) switched via the output terminal TE (OUT) to the antenna ANT. It is configured. That is, when the GSM low frequency band (GSM) amplified signal output from the low-pass filter LPF_L is output from the antenna ANT, the output of the low-pass filter LPF_L is connected to the antenna ANT by the changeover switch. On the other hand, when an amplified signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS) output from the low-pass filter LPF_H is output from the antenna ANT, the output of the low-pass filter LPF_H is connected to the antenna ANT by a changeover switch. . As described above, the antenna switch ASW is configured to switch between two systems of output (transmission state), and further configured to be able to switch to the reception state. For example, in the reception state, the changeover switch is operated so as to output a reception signal received by the antenna to the reception circuit. Since there are a plurality of receiving lines, a changeover switch is configured so that the receiving circuit can be switched to a plurality of receiving circuits. For example, a reception terminal TE (RX_H) and a reception terminal TE (RX_L) that output a plurality of reception signals are provided, and a reception signal received by the antenna ANT is output to a corresponding reception circuit by switching by the antenna switch ASW. It is configured to be.

アンテナスイッチASWを構成する切り替えスイッチの制御は、制御回路CNTからの制御信号に基づいて行なわれる。例えば、増幅された増幅信号(RF信号(低周波帯域)(GSM))は、アンテナスイッチASW内に形成されている切り替えスイッチ(スイッチング素子)のオン/オフによってアンテナANTへの出力/非出力が制御されている。また、アンテナからの受信信号は、アンテナスイッチASW内に形成されている別の切り替えスイッチ(スイッチング素子)のオン/オフによって受信回路への出力/非出力が制御される。同様に、増幅された増幅信号(RF信号(高周波帯域)(DCS/PCS))も、アンテナスイッチASW内の切り替えスイッチ(スイッチング素子)のオン/オフによってアンテナANTへの出力/非出力が制御されている。   Control of the changeover switch constituting the antenna switch ASW is performed based on a control signal from the control circuit CNT. For example, the amplified signal (RF signal (low frequency band) (GSM)) is output / non-output to the antenna ANT by turning on / off a changeover switch (switching element) formed in the antenna switch ASW. It is controlled. The output / non-output of the reception signal from the antenna to the reception circuit is controlled by turning on / off another switching switch (switching element) formed in the antenna switch ASW. Similarly, output / non-output of the amplified signal (RF signal (high frequency band) (DCS / PCS)) to the antenna ANT is controlled by turning on / off the switch (switching element) in the antenna switch ASW. ing.

<RFモジュールの動作>
本実施の形態におけるRFモジュールHPAは上記のように構成されており、以下に、その動作について説明する。図2に示すように、本実施の形態では、GSM低周波帯域(GSM)の信号およびGSM高周波帯域(DCS/PCS)の信号を増幅することができるように構成されているが、動作は同様なので、GSM低周波帯域(GSM)の信号を増幅する動作について説明する。なお、通信方式は、GSM方式について説明しているが、その他の通信方式であってもよい。
<Operation of RF module>
The RF module HPA in the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. As shown in FIG. 2, the present embodiment is configured to amplify a GSM low frequency band (GSM) signal and a GSM high frequency band (DCS / PCS) signal, but the operation is the same. Therefore, an operation for amplifying a GSM low frequency band (GSM) signal will be described. Note that although the GSM method has been described as the communication method, other communication methods may be used.

図2に示すように、RFモジュールHPAに微弱な入力信号(RF入力)が入力されると、まず、微弱な入力信号は、増幅回路PA_Lに入力する。続いて、増幅回路PA_Lに入力した入力信号は、増幅回路PA_Lを構成する2つの増幅段によって電力が増幅される。このとき、増幅回路PA_Lによる電力の増幅は、制御回路CNTによって制御される。具体的には、制御回路CNTに入力する電源(電源電圧)と制御信号(パワー制御電圧)に基づいて、制御回路CNTは、増幅回路PA_Lにバイアス電圧を印加する。すると、増幅回路PA_Lは、制御回路CNTからのバイアス電圧に基づいて入力信号を増幅して増幅信号を出力する。このようにして、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号が出力される。   As shown in FIG. 2, when a weak input signal (RF input) is input to the RF module HPA, first, the weak input signal is input to the amplifier circuit PA_L. Subsequently, the power of the input signal input to the amplifier circuit PA_L is amplified by two amplifier stages constituting the amplifier circuit PA_L. At this time, power amplification by the amplifier circuit PA_L is controlled by the control circuit CNT. Specifically, the control circuit CNT applies a bias voltage to the amplifier circuit PA_L based on a power supply (power supply voltage) and a control signal (power control voltage) input to the control circuit CNT. Then, the amplifier circuit PA_L amplifies the input signal based on the bias voltage from the control circuit CNT and outputs the amplified signal. In this way, the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L is output.

増幅回路PA_Lから出力される増幅信号は、一定電力であることが望ましい。しかし、外部からの影響により実際に出力される増幅信号の電力が所望の電力になっているとは限らない。そこで、増幅回路PA_Lを制御する制御回路CNTにフィードバックをかけている。このフィードバック回路の動作について説明する。   The amplified signal output from the amplifier circuit PA_L is preferably constant power. However, the power of the amplified signal that is actually output is not always the desired power due to the influence from the outside. Therefore, feedback is applied to the control circuit CNT that controls the amplifier circuit PA_L. The operation of this feedback circuit will be described.

増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号の電力は、方向性結合器(カプラ)(図示せず)によって検出される。方向性結合器で検出された電力は、方向性結合器に接続されている検波回路(図示ぜす)で電圧に変換される。検波回路で変換された電圧からなる検出信号は、制御回路CNTに入力する。一方、制御回路CNTには、RFモジュールHPAの外部から入力した制御信号(パワー制御電圧)も入力している。そして、制御回路CNTは、検波回路で変換された検出信号と、RFモジュールHPAの外部から入力した制御信号との差分を算出する。次に、制御回路CNTは、算出された差分がなくなるように制御回路CNTから増幅回路PA_Lへ印加するバイアス電圧を制御する。このようにして、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号の電力が一定となる。この動作がフィードバック回路の動作である。   The power of the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L is detected by a directional coupler (coupler) (not shown). The electric power detected by the directional coupler is converted into a voltage by a detection circuit (not shown) connected to the directional coupler. A detection signal composed of the voltage converted by the detection circuit is input to the control circuit CNT. On the other hand, a control signal (power control voltage) input from the outside of the RF module HPA is also input to the control circuit CNT. Then, the control circuit CNT calculates the difference between the detection signal converted by the detection circuit and the control signal input from the outside of the RF module HPA. Next, the control circuit CNT controls the bias voltage applied from the control circuit CNT to the amplifier circuit PA_L so that the calculated difference disappears. In this way, the power of the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L is constant. This operation is the operation of the feedback circuit.

続いて、増幅回路PA_Lで増幅された増幅信号は、出力整合回路MN_Lに入力する。出力整合回路MN_Lでは、増幅された増幅信号に対して、インピーダンス整合をとっているので、反射することなく効率的に増幅信号がローパスフィルタLPF_Lに向って出力される。続いて、ローパスフィルタLPF_Lに入力した増幅信号は、ローパスフィルタLPF_Lで増幅信号に含まれる高次高調波歪が除去される。その後、ローパスフィルタLPF_Lを通過した増幅信号は、アンテナスイッチASWに入力する。このとき、制御回路CNTからのスイッチ切り替え制御信号によってアンテナスイッチASWを構成する切り替えスイッチが制御される。いまの場合には、ローパスフィルタLPF_LとアンテナANTが電気的に接続するように切り替えスイッチを制御する。これにより、ローパスフィルタLPF_Lから出力された増幅信号は、オン状態の切り替えスイッチを介して出力端子TE(OUT)に出力され、この出力端子TE(OUT)からアンテナANTへ送信される。以上のようにして、RFモジュールHPAで増幅された増幅信号をアンテナANTから送信することができる。   Subsequently, the amplified signal amplified by the amplifier circuit PA_L is input to the output matching circuit MN_L. Since the output matching circuit MN_L performs impedance matching on the amplified signal, the amplified signal is efficiently output toward the low-pass filter LPF_L without reflection. Subsequently, the high-order harmonic distortion included in the amplified signal is removed from the amplified signal input to the low-pass filter LPF_L by the low-pass filter LPF_L. Thereafter, the amplified signal that has passed through the low-pass filter LPF_L is input to the antenna switch ASW. At this time, the changeover switch constituting the antenna switch ASW is controlled by the switch changeover control signal from the control circuit CNT. In this case, the changeover switch is controlled so that the low-pass filter LPF_L and the antenna ANT are electrically connected. As a result, the amplified signal output from the low-pass filter LPF_L is output to the output terminal TE (OUT) via the ON-state changeover switch, and is transmitted from the output terminal TE (OUT) to the antenna ANT. As described above, the amplified signal amplified by the RF module HPA can be transmitted from the antenna ANT.

次に、アンテナANTで受信した受信信号を取り込む動作について説明する。アンテナANTで受信された受信信号は、出力端子TE(OUT)を介してアンテナスイッチASWに入力される。その際、制御回路CNTからのスイッチ切り替え制御信号により切り替えスイッチが切り替わる。具体的には、アンテナANTとRFモジュールHPAの外部に設けられている受信回路(図示せず)とを電気的に接続するように、アンテナスイッチASWに含まれる切り替えスイッチを切り替える。すると、アンテナANTで受信された受信信号は、アンテナスイッチASWを構成する切り替えスイッチを介して受信回路に入力する。そして、受信回路内で信号処理される。このようにして、受信信号を受信することができる。   Next, an operation for capturing a reception signal received by the antenna ANT will be described. A reception signal received by the antenna ANT is input to the antenna switch ASW via the output terminal TE (OUT). At that time, the changeover switch is switched by a switch changeover control signal from the control circuit CNT. Specifically, the selector switch included in the antenna switch ASW is switched so as to electrically connect the antenna ANT and a receiving circuit (not shown) provided outside the RF module HPA. Then, the reception signal received by the antenna ANT is input to the reception circuit via the changeover switch constituting the antenna switch ASW. Then, signal processing is performed in the receiving circuit. In this way, the received signal can be received.

<RFモジュールの実装構成>
続いて、RFモジュールHPAの実装構成について説明する。図3は本実施の形態におけるRFモジュールHPAの実装構成の一例を示す図である。図3において、本実施の形態におけるRFモジュールHPAは、配線基板WB上に、半導体チップCHP1(増幅回路用半導体チップ、制御回路用半導体チップ)、半導体チップCHP2(アンテナスイッチ用半導体チップ)および受動部品SMDを有している。そして、半導体チップCHP1と半導体チップCHP2とは、ワイヤによって電気的に接続されている。さらに、半導体チップCHP1と受動部品SMDや、半導体チップCHP2と受動部品SMDも、配線基板WBに形成されている配線(図示せず)で電気的に接続されている。
<RF module mounting configuration>
Next, the mounting configuration of the RF module HPA will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of a mounting configuration of the RF module HPA in the present embodiment. In FIG. 3, the RF module HPA in the present embodiment includes a semiconductor chip CHP1 (amplifier circuit semiconductor chip, control circuit semiconductor chip), a semiconductor chip CHP2 (antenna switch semiconductor chip), and passive components on a wiring board WB. Has SMD. The semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2 are electrically connected by wires. Further, the semiconductor chip CHP1 and the passive component SMD, and the semiconductor chip CHP2 and the passive component SMD are also electrically connected by wiring (not shown) formed on the wiring board WB.

以下に、図3に示すRFモジュールHPAの実装構成図と図2に示す回路ブロック図との対応関係について説明する。まず、図3に示す半導体チップCHP1には、図2に示す制御回路CNTおよび増幅回路PA_L,増幅回路PA_Hが形成されている。具体的に、半導体チップCHP1は、シリコンを主体とする半導体基板から構成されており、この半導体基板に、CMOSFET(Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やLDMOSFET(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が形成されている。半導体基板に形成されているCMOSFETによる集積回路により制御回路CNTが構成され、半導体基板に形成されているLDMOSFETによる集積回路により増幅回路PA_Lおよび増幅回路PA_Hが構成されている。このように図3に示すRFモジュールHPAでは、シリコンを主体とする半導体基板上にCMOSFETとLDMOSFETとを同時に形成することができるので、制御回路CNTと増幅回路PA_Lおよび増幅回路PA_Hとを1つの半導体チップCHP1に形成することができるのである。   The correspondence relationship between the mounting configuration diagram of the RF module HPA shown in FIG. 3 and the circuit block diagram shown in FIG. 2 will be described below. First, in the semiconductor chip CHP1 shown in FIG. 3, the control circuit CNT, the amplifier circuit PA_L, and the amplifier circuit PA_H shown in FIG. 2 are formed. Specifically, the semiconductor chip CHP1 is composed of a semiconductor substrate mainly made of silicon, and a CMOSFET (Complementary Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or an LDMOSFET (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is formed on the semiconductor substrate. Is formed. A control circuit CNT is constituted by an integrated circuit formed of CMOSFET formed on the semiconductor substrate, and an amplifier circuit PA_L and an amplifier circuit PA_H are formed of integrated circuits formed by LDMOSFET formed on the semiconductor substrate. As described above, in the RF module HPA shown in FIG. 3, since the CMOSFET and the LDMOSFET can be simultaneously formed on the semiconductor substrate mainly made of silicon, the control circuit CNT, the amplifier circuit PA_L, and the amplifier circuit PA_H are integrated into one semiconductor. It can be formed on the chip CHP1.

次に、図3に示す半導体チップCHP2には、図2に示すアンテナスイッチASWが形成されている。具体的に、半導体チップCHP2は、GaAsを主体とする化合物半導体基板から構成されており、この化合物半導体基板上にHEMT(High Electron Mobility Transistor)が形成されている。化合物半導体基板に形成されている複数のHEMTによりアンテナスイッチASWが構成されている。このように図3に示すRFモジュールHPAでは、制御回路CNTと増幅回路PA_Lおよび増幅回路PA_Hを、シリコンを主体とする半導体チップCHP1に形成し、アンテナスイッチASWを、GaAsを主体とする半導体チップCHP2に形成している。   Next, the antenna switch ASW shown in FIG. 2 is formed in the semiconductor chip CHP2 shown in FIG. Specifically, the semiconductor chip CHP2 is composed of a compound semiconductor substrate mainly composed of GaAs, and a HEMT (High Electron Mobility Transistor) is formed on the compound semiconductor substrate. The antenna switch ASW is composed of a plurality of HEMTs formed on the compound semiconductor substrate. As described above, in the RF module HPA shown in FIG. 3, the control circuit CNT, the amplifier circuit PA_L, and the amplifier circuit PA_H are formed on the semiconductor chip CHP1 mainly composed of silicon, and the antenna switch ASW is formed on the semiconductor chip CHP2 mainly composed of GaAs. Is formed.

続いて、図3に示す受動部品SMDは、図2に示す出力整合回路MN_L、出力整合回路MN_H、ローパスフィルタLPF_L、ローパスフィルタLPF_Hを構成する部品である。この受動部品SMDは、例えば、チップ抵抗、チップ容量、チップインダクタなどのチップ部品から構成されている。   Subsequently, the passive component SMD illustrated in FIG. 3 is a component that configures the output matching circuit MN_L, the output matching circuit MN_H, the low-pass filter LPF_L, and the low-pass filter LPF_H illustrated in FIG. The passive component SMD is composed of chip components such as a chip resistor, a chip capacitor, and a chip inductor, for example.

このように本実施の形態におけるRFモジュールHPAは図3に示すような実装構成をしているが、これに限らず、別の実装構成も可能である。図4は、本実施の形態におけるRFモジュールHPAの他の実装構成を示す図である。図4において、本実施の形態におけるRFモジュールHPAは、配線基板WB上に、半導体チップCHP1(制御回路用半導体チップ)、半導体チップCHP2(アンテナスイッチ用半導体チップ)、半導体チップCHP3(増幅回路用半導体チップ)、半導体チップCHP4(増幅回路用半導体チップ)および受動部品SMDを有している。そして、半導体チップCHP1と半導体チップCHP2、半導体チップCHP1と半導体チップCHP3、半導体チップCHP1と半導体チップCHP4とは、ワイヤによって電気的に接続されている。さらに、半導体チップCHP1と受動部品SMDや、半導体チップCHP2と受動部品SMD、半導体チップCHP3と受動部品SMDや、半導体チップCHP4と受動部品SMDも、配線基板WBに形成されている配線(図示せず)で電気的に接続されている。   As described above, the RF module HPA in the present embodiment has a mounting configuration as shown in FIG. 3, but is not limited to this, and other mounting configurations are possible. FIG. 4 is a diagram showing another mounting configuration of the RF module HPA in the present embodiment. In FIG. 4, the RF module HPA in the present embodiment includes a semiconductor chip CHP1 (control circuit semiconductor chip), a semiconductor chip CHP2 (antenna switch semiconductor chip), and a semiconductor chip CHP3 (amplifier circuit semiconductor) on the wiring board WB. Chip), a semiconductor chip CHP4 (amplifier circuit semiconductor chip), and a passive component SMD. The semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP2, the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP3, and the semiconductor chip CHP1 and the semiconductor chip CHP4 are electrically connected by wires. Furthermore, the semiconductor chip CHP1 and the passive component SMD, the semiconductor chip CHP2 and the passive component SMD, the semiconductor chip CHP3 and the passive component SMD, and the semiconductor chip CHP4 and the passive component SMD are also formed on the wiring board WB (not shown). ) Is electrically connected.

以下に、図4に示すRFモジュールHPAの実装構成図と図2に示す回路ブロック図との対応関係について説明する。半導体チップCHP1は、例えば、シリコンを主体とする半導体基板から形成されており、この半導体基板にCMOSFETが形成されている。このような半導体チップCHP1には、図2に示す制御回路CNTが形成されている。   The correspondence relationship between the mounting configuration diagram of the RF module HPA shown in FIG. 4 and the circuit block diagram shown in FIG. 2 will be described below. The semiconductor chip CHP1 is formed from, for example, a semiconductor substrate mainly made of silicon, and a CMOSFET is formed on the semiconductor substrate. A control circuit CNT shown in FIG. 2 is formed in such a semiconductor chip CHP1.

半導体チップCHP2には、図2に示すアンテナスイッチASWが形成されている。具体的に、半導体チップCHP2は、GaAsを主体とする化合物半導体基板から構成されており、この化合物半導体基板上にHEMT(High Electron Mobility Transistor)(高電子移動度トランジスタ)が形成されている。化合物半導体基板に形成されている複数のHEMTによりアンテナスイッチASWが構成されている。   An antenna switch ASW shown in FIG. 2 is formed in the semiconductor chip CHP2. Specifically, the semiconductor chip CHP2 is composed of a compound semiconductor substrate mainly composed of GaAs, and a HEMT (High Electron Mobility Transistor) (high electron mobility transistor) is formed on the compound semiconductor substrate. The antenna switch ASW is composed of a plurality of HEMTs formed on the compound semiconductor substrate.

続いて、半導体チップCHP3および半導体チップCHP4には、図2に示す増幅回路PA_Lおよび増幅回路PA_Hが形成されている。具体的に、半導体チップCHP3および半導体チップCHP4は、GaAsを主体とする化合物半導体基板から形成されており、この化合物半導体基板に、HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)が形成されている。このように図4に示す実装構成では、増幅回路PA_Lや増幅回路PA_Hを化合物半導体基板に形成したHBTから構成し、かつ、制御回路CNTをシリコン基板に形成したCMOSFETから構成しているので、増幅回路PA_L(増幅回路PA_H)と制御回路CNTとを別々の半導体チップで形成することになる。   Subsequently, the amplifier circuit PA_L and the amplifier circuit PA_H shown in FIG. 2 are formed in the semiconductor chip CHP3 and the semiconductor chip CHP4. Specifically, the semiconductor chip CHP3 and the semiconductor chip CHP4 are formed from a compound semiconductor substrate mainly composed of GaAs, and an HBT (Heterojunction Bipolar Transistor) is formed on the compound semiconductor substrate. . As described above, in the mounting configuration shown in FIG. 4, the amplifier circuit PA_L and the amplifier circuit PA_H are configured by the HBT formed on the compound semiconductor substrate, and the control circuit CNT is configured by the CMOSFET formed on the silicon substrate. The circuit PA_L (amplifier circuit PA_H) and the control circuit CNT are formed by separate semiconductor chips.

図4に示す受動部品SMDは、図2に示す出力整合回路MN_L、出力整合回路MN_H、ローパスフィルタLPF_L、ローパスフィルタLPF_Hを構成する部品である。この受動部品SMDは、例えば、チップ抵抗、チップ容量、チップインダクタなどのチップ部品から構成されている。   The passive component SMD shown in FIG. 4 is a component that constitutes the output matching circuit MN_L, the output matching circuit MN_H, the low-pass filter LPF_L, and the low-pass filter LPF_H shown in FIG. The passive component SMD is composed of chip components such as a chip resistor, a chip capacitor, and a chip inductor, for example.

<アンテナスイッチのデバイス構成>
以上のように、本実施の形態におけるRFモジュールHPAは、図3や図4に示す実装構成をしていることになる。特に、半導体チップCHP2には、例えば、HEMTからなるアンテナスイッチASWが形成されており、このアンテナスイッチASWを構成するHEMTのデバイス構造について説明する。
<Device configuration of antenna switch>
As described above, the RF module HPA in the present embodiment has the mounting configuration shown in FIGS. In particular, an antenna switch ASW made of, for example, HEMT is formed in the semiconductor chip CHP2, and the device structure of the HEMT that constitutes the antenna switch ASW will be described.

図5は、本実施の形態におけるHEMTの構成を示す断面図である。図5において、半絶縁性基板10上にエピタキシャル層11が形成されている。半絶縁性基板10とは、化合物半導体であるGaAs基板から構成される以下に示すような基板である。つまり、禁制帯幅の大きい化合物半導体では、ある種の不純物を添加すると、禁制帯の内部に深い準位が形成される。そして、この深い準位の電子および正孔が固定され、伝導帯の電子密度あるいは価電子帯の正孔密度が非常に小さくなり絶縁体に近くなる。このような基板を半絶縁性基板と呼ぶ。GaAs基板では、Cr、In、酸素などを添加したり、過剰に砒素を導入することにより深い準位が形成され、半絶縁性基板となる。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the HEMT in the present embodiment. In FIG. 5, an epitaxial layer 11 is formed on a semi-insulating substrate 10. The semi-insulating substrate 10 is a substrate composed of a compound semiconductor GaAs substrate as shown below. That is, in a compound semiconductor having a large forbidden band, when a certain type of impurity is added, a deep level is formed inside the forbidden band. The deep level electrons and holes are fixed, and the electron density in the conduction band or the hole density in the valence band becomes very small, becoming closer to an insulator. Such a substrate is called a semi-insulating substrate. In a GaAs substrate, deep levels are formed by adding Cr, In, oxygen or the like, or introducing arsenic excessively, thereby forming a semi-insulating substrate.

半絶縁性基板10上に形成されているエピタキシャル層11は、例えば、GaAs層から形成されている。そして、このエピタキシャル層11上にバッファ層12が形成され、このバッファ層12上にAlGaAs層13が形成される。このAlGaAs層13はメサ形状に加工され素子分離がなされている。そして、AlGaAs層13上にゲート電極Gが形成されている。ゲート電極Gは、例えば、Pt(白金)を最下層とする金属層から形成され、下層よりPt、Ti(チタン)、Pt、Au(金)を順次積層した積層膜が用いられる。これにより、AlGaAs層13とゲート電極G(最下層のPt)とは、ショットキー接合を形成することになる。さらに、ゲート電極Gを離間して挟むように、n型GaAs層14が形成されており、このn型GaAs層14上にソース電極SE(オーミック電極)とドレイン電極DE(オーミック電極)が形成されている。このソース電極SEとドレイン電極DEは、n型GaAs層14とオーミック接触するように構成されている。   The epitaxial layer 11 formed on the semi-insulating substrate 10 is formed from, for example, a GaAs layer. A buffer layer 12 is formed on the epitaxial layer 11, and an AlGaAs layer 13 is formed on the buffer layer 12. The AlGaAs layer 13 is processed into a mesa shape and element isolation is performed. A gate electrode G is formed on the AlGaAs layer 13. The gate electrode G is formed of, for example, a metal layer having Pt (platinum) as the lowermost layer, and a stacked film in which Pt, Ti (titanium), Pt, and Au (gold) are sequentially stacked from the lower layer is used. As a result, the AlGaAs layer 13 and the gate electrode G (lowermost layer Pt) form a Schottky junction. Further, an n-type GaAs layer 14 is formed so as to sandwich the gate electrode G, and a source electrode SE (ohmic electrode) and a drain electrode DE (ohmic electrode) are formed on the n-type GaAs layer 14. ing. The source electrode SE and the drain electrode DE are configured to make ohmic contact with the n-type GaAs layer 14.

上述した高電子移動度トランジスタ(HEMT)は、半絶縁性基板(化合物半導体基板)10上に、高抵抗なエピタキシャル層11(GaAs層)とAlGaAs層13を積層して形成し、GaAs層とAlGaAs層とのヘテロ結合界面にできる三角形の井戸型ポテンシャルを利用するものである。この高電子移動度トランジスタ(HEMT)は、AlGaAs層13の表面に金属膜を形成してショットキー障壁型のゲート電極Gを有し、このゲート電極Gを挟んで、ヘテロ接合面に電流を流すためのオーム性のソース電極SE(オーミック電極)とドレイン電極DE(オーミック電極)を設けた構造をしている。   The above-described high electron mobility transistor (HEMT) is formed by laminating a high-resistance epitaxial layer 11 (GaAs layer) and an AlGaAs layer 13 on a semi-insulating substrate (compound semiconductor substrate) 10 to form a GaAs layer and an AlGaAs layer. A triangular well-type potential formed at the hetero-bond interface with the layer is used. This high electron mobility transistor (HEMT) has a Schottky barrier type gate electrode G by forming a metal film on the surface of the AlGaAs layer 13, and a current flows through the heterojunction plane with the gate electrode G interposed therebetween. Therefore, an ohmic source electrode SE (ohmic electrode) and a drain electrode DE (ohmic electrode) are provided.

高電子移動度トランジスタ(HEMT)は、この井戸型ポテンシャルに形成される2次元電子ガスをキャリアとして利用する。ヘテロ接合界面に存在する井戸型ポテンシャルの幅が電子の波長と同程度の幅しかなく、電子は、ほぼ界面に沿った2次元的な運動しかできないため、大きな電子移動度が得られるという特性がある。したがって、2次元電子ガスの高移動度特性により、高周波特性および高速特性に優れ、雑音が非常に少ないことから、高速性を要求されるアンテナスイッチASWに使用されているのである。   A high electron mobility transistor (HEMT) uses a two-dimensional electron gas formed in this well-type potential as a carrier. Since the width of the well-type potential existing at the heterojunction interface is only as wide as the wavelength of the electrons, and the electrons can only move two-dimensionally along the interface, a large electron mobility can be obtained. is there. Therefore, the high mobility characteristic of the two-dimensional electron gas is excellent in the high frequency characteristic and the high speed characteristic, and the noise is very small. Therefore, it is used for the antenna switch ASW that requires high speed.

本実施の形態では、アンテナスイッチASWをHEMTから構成する例を説明しているが、これに限らず、例えば、アンテナスイッチASWを構成するトランジスタとしてMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を使用することもできる。   In the present embodiment, an example in which the antenna switch ASW is configured from HEMT has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is used as a transistor configuring the antenna switch ASW. You can also.

図6は、アンテナスイッチASWを構成するトランジスタとして使用されるMOSFETの構造を示す断面図である。図6に示すように、シリコンを主体とする半導体基板20上に、例えば、酸化シリコン膜からなる埋め込み絶縁層21が形成され、この埋め込み絶縁層21上にシリコン層(活性層)22が形成されている。つまり、この例では、半導体基板20と、埋め込み絶縁層21と、シリコン層22よりなるSOI(Silicon on Insulator)基板上にMOSFETが形成されている。このMOSFETは、シリコン層22に形成された素子分離領域STIで区画された活性領域に形成されている。具体的に、MOSFETは、シリコン層22上に形成されたゲート絶縁膜GOXを有し、このゲート絶縁膜GOX上にゲート電極Gを有している。ゲート絶縁膜GOXは、例えば、酸化シリコン膜から形成され、ゲート電極Gは、例えば、ポリシリコン膜とシリサイド膜の積層膜から形成される。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a MOSFET used as a transistor constituting the antenna switch ASW. As shown in FIG. 6, a buried insulating layer 21 made of, for example, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 20 mainly composed of silicon, and a silicon layer (active layer) 22 is formed on the buried insulating layer 21. ing. That is, in this example, a MOSFET is formed on an SOI (Silicon on Insulator) substrate composed of the semiconductor substrate 20, the buried insulating layer 21, and the silicon layer 22. This MOSFET is formed in an active region partitioned by an element isolation region STI formed in the silicon layer 22. Specifically, the MOSFET has a gate insulating film GOX formed on the silicon layer 22, and has a gate electrode G on the gate insulating film GOX. The gate insulating film GOX is formed from, for example, a silicon oxide film, and the gate electrode G is formed from, for example, a stacked film of a polysilicon film and a silicide film.

そして、ゲート電極Gの両側の側壁には、例えば、酸化シリコン膜からなるサイドウォールSWが形成され、このサイドウォールSW直下のシリコン層22内にゲート電極Gに整合して不純物拡散領域であるエクステンション領域EXが形成されている。そして、エクステンション領域EXの外側にサイドウォールSWに整合したソース領域S1およびドレイン領域D1が形成されている。エクステンション領域EXおよびソース領域S1、ドレイン領域D1は、リンや砒素などのn型不純物を導入した半導体領域であり、エクステンション領域EXに導入されている不純物量は、ソース領域S1やドレイン領域D1に導入されている不純物量よりも少なくなっている。   Then, sidewalls SW made of, for example, a silicon oxide film are formed on the sidewalls on both sides of the gate electrode G, and extensions that are impurity diffusion regions are aligned with the gate electrode G in the silicon layer 22 immediately below the sidewall SW. Region EX is formed. A source region S1 and a drain region D1 aligned with the sidewall SW are formed outside the extension region EX. The extension region EX, the source region S1, and the drain region D1 are semiconductor regions into which n-type impurities such as phosphorus and arsenic are introduced, and the amount of impurities introduced into the extension region EX is introduced into the source region S1 and the drain region D1. It is less than the amount of impurities.

以上のようにして、本実施の形態におけるMOSFETが構成されており、このMOSFET上に層間絶縁膜ILが形成されている。そして、この層間絶縁膜ILを貫通してソース領域S1やドレイン領域D1に達するプラグPLGが形成されている。層間絶縁膜IL上には、プラグPLGと電気的に接続される配線L1が形成されている。   As described above, the MOSFET in the present embodiment is configured, and the interlayer insulating film IL is formed on the MOSFET. Then, plugs PLG that reach the source region S1 and the drain region D1 through the interlayer insulating film IL are formed. A wiring L1 electrically connected to the plug PLG is formed on the interlayer insulating film IL.

本実施の形態では、MOSFETをSOI基板上に形成しているが、MOSFETをSOI基板上に形成することで、完全に素子分離することができ、また、ソース領域S1あるいはドレイン領域D1の容量を低減することができる。このため、集積密度や動作速度の向上、高耐圧化やラッチアップフリー化を実現できる利点がある。   In the present embodiment, the MOSFET is formed on the SOI substrate. However, by forming the MOSFET on the SOI substrate, the elements can be completely separated, and the capacitance of the source region S1 or the drain region D1 can be increased. Can be reduced. For this reason, there is an advantage that an integration density and an operation speed can be improved, a high breakdown voltage and a latch-up free can be realized.

なお、本実施の形態では、SOI基板上にMOSFETを形成する例について説明したが、例えば、SOI基板に代えてSOS(Silicon on Sapphire)基板上にMOSFETを形成する場合にも適用することができるし、さらには、SOI基板ではなく、通常の半導体基板上に形成されるMOSFETをアンテナスイッチASWに適用することもできる。   In this embodiment, an example in which a MOSFET is formed on an SOI substrate has been described. However, for example, the present invention can also be applied to a case where a MOSFET is formed on an SOS (Silicon on Sapphire) substrate instead of the SOI substrate. In addition, a MOSFET formed on a normal semiconductor substrate instead of the SOI substrate can be applied to the antenna switch ASW.

<アンテナスイッチの回路構成>
本実施の形態は、RFモジュールHPAに搭載されるアンテナスイッチASWに着目している。以下では、このアンテナスイッチASWの回路構成について説明する。図7は、アンテナスイッチASWを構成する回路の一例を示す図である。図7に示すように、アンテナスイッチASWは、送信端子TX1、送信端子TX2、アンテナ端子TE(ANT)および受信端子RXを有している。送信端子TX1はGSM低周波帯域(GSM)の増幅回路PA_Lの出力(詳細にはローパスフィルタLPF_Lの出力)と接続されており、送信端子TX2はGSM高周波帯域(DCS/PCS)の増幅回路PA_Hの出力(詳細にはローパスフィルタLPF_Hの出力)と接続されている。そして、アンテナ端子TE(ANT)はアンテナに接続されており、受信端子RXは受信回路の入力に接続されている。
<Circuit configuration of antenna switch>
The present embodiment focuses on the antenna switch ASW mounted on the RF module HPA. Hereinafter, the circuit configuration of the antenna switch ASW will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a circuit constituting the antenna switch ASW. As shown in FIG. 7, the antenna switch ASW has a transmission terminal TX1, a transmission terminal TX2, an antenna terminal TE (ANT), and a reception terminal RX. The transmission terminal TX1 is connected to the output of the GSM low frequency band (GSM) amplifier circuit PA_L (specifically, the output of the low pass filter LPF_L), and the transmission terminal TX2 is connected to the GSM high frequency band (DCS / PCS) amplifier circuit PA_H. It is connected to the output (specifically, the output of the low pass filter LPF_H). The antenna terminal TE (ANT) is connected to the antenna, and the reception terminal RX is connected to the input of the reception circuit.

送信端子TX1とアンテナ端子TE(ANT)との間には、スイッチング素子としてトランジスタQ1(第1送信用FET)が接続されている。送信端子TX1とアンテナ端子TE(ANT)との間に接続されているトランジスタQ1は、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極G1を有している。このとき、トランジスタQ1におけるソース電極とドレイン電極は同等であり、オーミック電極となる。本明細書では、トランジスタQ1のうちアンテナ端子TE(ANT)と接続する側のオーミック電極をソース電極とし、送信端子TX1と接続する側のオーミック電極をドレイン電極と定義する。ゲート電極G1はゲート抵抗Rgg1を介してゲート端子TX1cと接続されている。ゲート抵抗Rgg1は、送信端子TX1とアンテナ端子TE(ANT)との間を流れる送信信号がゲート端子TX1cに漏れ出ることを防ぐために設けられているアイソレーション抵抗である。   A transistor Q1 (first transmission FET) is connected as a switching element between the transmission terminal TX1 and the antenna terminal TE (ANT). The transistor Q1 connected between the transmission terminal TX1 and the antenna terminal TE (ANT) has a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode G1. At this time, the source electrode and the drain electrode in the transistor Q1 are equivalent and become ohmic electrodes. In the present specification, the ohmic electrode on the side connected to the antenna terminal TE (ANT) of the transistor Q1 is defined as a source electrode, and the ohmic electrode on the side connected to the transmission terminal TX1 is defined as a drain electrode. The gate electrode G1 is connected to the gate terminal TX1c via the gate resistance Rgg1. The gate resistor Rgg1 is an isolation resistor provided to prevent a transmission signal flowing between the transmission terminal TX1 and the antenna terminal TE (ANT) from leaking to the gate terminal TX1c.

続いて、送信端子TX2とアンテナ端子TE(ANT)との間には、スイッチング素子としてトランジスタQ2(第2送信用FET)が接続されている。送信端子TX2とアンテナ端子TE(ANT)との間に接続されているトランジスタQ2は、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極G2を有している。このとき、トランジスタQ2におけるソース電極とドレイン電極は同等であり、オーミック電極となる。本明細書では、トランジスタQ2のうちアンテナ端子TE(ANT)と接続する側のオーミック電極をソース電極とし、送信端子TX2と接続する側のオーミック電極をドレイン電極と定義する。ゲート電極G2はゲート抵抗Rgg2を介してゲート端子TX2cと接続されている。ゲート抵抗Rgg2は、送信端子TX2とアンテナ端子TE(ANT)との間を流れる送信信号がゲート端子TX2cに漏れ出ることを防ぐために設けられているアイソレーション抵抗である。   Subsequently, a transistor Q2 (second transmission FET) is connected as a switching element between the transmission terminal TX2 and the antenna terminal TE (ANT). The transistor Q2 connected between the transmission terminal TX2 and the antenna terminal TE (ANT) has a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode G2. At this time, the source electrode and the drain electrode in the transistor Q2 are equivalent and become ohmic electrodes. In the present specification, the ohmic electrode on the side connected to the antenna terminal TE (ANT) of the transistor Q2 is defined as a source electrode, and the ohmic electrode on the side connected to the transmission terminal TX2 is defined as a drain electrode. The gate electrode G2 is connected to the gate terminal TX2c via the gate resistance Rgg2. The gate resistor Rgg2 is an isolation resistor provided to prevent a transmission signal flowing between the transmission terminal TX2 and the antenna terminal TE (ANT) from leaking to the gate terminal TX2c.

受信端子RXとアンテナ端子TE(ANT)との間には、スイッチング素子としてトランジスタQ3(受信用FET)が接続されている。受信端子RXとアンテナ端子TE(ANT)との間に接続されているトランジスタQ3は、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極G3を有している。このとき、トランジスタQ3におけるソース電極とドレイン電極は同等であり、オーミック電極となる。本明細書では、トランジスタQ3のうちアンテナ端子TE(ANT)と接続する側のオーミック電極をソース電極とし、受信端子RXと接続する側のオーミック電極をドレイン電極と定義する。ゲート電極G3はゲート抵抗Rgg3を介してゲート端子RX1cと接続されている。ゲート抵抗Rgg3は、受信端子RXとアンテナ端子TE(ANT)との間を流れる送信信号がゲート端子RX1cに漏れ出ることを防ぐために設けられているアイソレーション抵抗である。   A transistor Q3 (reception FET) is connected as a switching element between the reception terminal RX and the antenna terminal TE (ANT). The transistor Q3 connected between the reception terminal RX and the antenna terminal TE (ANT) has a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode G3. At this time, the source electrode and the drain electrode in the transistor Q3 are equivalent and become ohmic electrodes. In the present specification, the ohmic electrode on the side connected to the antenna terminal TE (ANT) of the transistor Q3 is defined as a source electrode, and the ohmic electrode on the side connected to the receiving terminal RX is defined as a drain electrode. The gate electrode G3 is connected to the gate terminal RX1c through the gate resistance Rgg3. The gate resistor Rgg3 is an isolation resistor provided to prevent a transmission signal flowing between the reception terminal RX and the antenna terminal TE (ANT) from leaking to the gate terminal RX1c.

<アンテナスイッチの一般的な回路動作>
本実施の形態におけるアンテナスイッチASWは上記のように構成されており、以下にその一般的な動作について説明する。アンテナスイッチASWの動作を説明する前に、本実施の形態に用いるトランジスタとしては、高電子移動度トランジスタ(HEMT)を想定した説明になっている。HEMTの基本動作を、図7に示したトランジスタQ1を例に、図5に示した断面構造を用いて説明する。ゲート電極G(G1)は、AlGaAs層13とショットキー接合を形成して接している。ゲート電極G(G1)がソース電極SE(もしくはドレイン電極DE)に対し、しきい値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より低い電位であればソース電極SEとドレイン電極DE間が高インピーダンスになりオフ状態となる。逆に、ゲート電極G(G1)に印加される電圧をソース電極SE(もしくは、ドレイン電極DE)に対して、しきい値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くする。すると、ゲート電極G(G1)とAlGaAs層13とのショットキー障壁がつぶれて、ゲート電極G(G1)に印加された電圧がソース電極SEおよびドレイン電極DEにかかり、同時に、ソース電極SEとドレイン電極DE間が低インピーダンスとなりオン状態になる。ゲート電極G(G1)とソース電極SE(ドレイン電極DE)間の電位差によるトランジスタQ1のオン/オフ制御は、MOSFETでも同じように切り替えることができる。そこで、具体的に、送信信号をアンテナから送信する場合について説明する。
<General circuit operation of antenna switch>
The antenna switch ASW in the present embodiment is configured as described above, and the general operation thereof will be described below. Before describing the operation of the antenna switch ASW, a high electron mobility transistor (HEMT) is assumed as a transistor used in this embodiment. The basic operation of the HEMT will be described using the transistor Q1 shown in FIG. 7 as an example and the cross-sectional structure shown in FIG. The gate electrode G (G1) is in contact with the AlGaAs layer 13 by forming a Schottky junction. If the gate electrode G (G1) has a potential lower than the threshold voltage Vth (generally about −1.0 V) with respect to the source electrode SE (or the drain electrode DE), there is a gap between the source electrode SE and the drain electrode DE. It becomes high impedance and turns off. Conversely, the voltage applied to the gate electrode G (G1) is set higher than the threshold voltage Vth (generally about −1.0 V) with respect to the source electrode SE (or the drain electrode DE). Then, the Schottky barrier between the gate electrode G (G1) and the AlGaAs layer 13 is crushed, and the voltage applied to the gate electrode G (G1) is applied to the source electrode SE and the drain electrode DE. The impedance between the electrodes DE becomes low and the switch is turned on. The on / off control of the transistor Q1 by the potential difference between the gate electrode G (G1) and the source electrode SE (drain electrode DE) can be similarly switched in the MOSFET. Therefore, specifically, a case where a transmission signal is transmitted from an antenna will be described.

まず、GSM低周波帯域(GSM)の送信信号をアンテナから送信する場合のアンテナスイッチASWの動作について、図7を参照しながら説明する。   First, the operation of the antenna switch ASW when transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal from an antenna will be described with reference to FIG.

トランジスタQ1のゲート電極G1に正電圧(〜4V)を印加すると、ゲート電極G1に印加される電圧がソース電極(もしくは、ドレイン電極)に対して、閾値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くなるのでトランジスタQ1はオンする。すなわち、トランジスタQ1において、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1がしきい値電圧以上となるので、トランジスタQ1はオンする。それと同時に、ソース電極(あるいは、ドレイン電極)にはショットキー障壁分だけ下がった電圧(〜0.5V程度低下)が印加される。ここで、トランジスタQ1がオンした時、ソース電極(ドレイン電極)には上述したように、ゲート電極G1に印加した電圧からショットキー障壁分下がった電位が印加されるが、以下の記載では、ショットキー障壁分の電圧降下を無視して、トランジスタQ1のソース電極(ドレイン電極)には、ゲート電極G1と同電位が印加されるとする。したがって、トランジスタQ1のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは、正電位(〜4V)となる。   When a positive voltage (˜4V) is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1, the voltage applied to the gate electrode G1 is a threshold voltage Vth (generally −1.0V) with respect to the source electrode (or drain electrode). Transistor Q1 is turned on. That is, in the transistor Q1, since the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is equal to or higher than the threshold voltage, the transistor Q1 is turned on. At the same time, a voltage that is lowered by the amount corresponding to the Schottky barrier (down by about 0.5 V) is applied to the source electrode (or drain electrode). Here, when the transistor Q1 is turned on, the source electrode (drain electrode) is applied with a potential that is lower than the voltage applied to the gate electrode G1 by the Schottky barrier, as described above. It is assumed that the same potential as the gate electrode G1 is applied to the source electrode (drain electrode) of the transistor Q1, ignoring the voltage drop for the key barrier. Therefore, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) that is electrically connected to the source electrode of the transistor Q1 is a positive potential (˜4 V).

一方、トランジスタQ2をオフ状態にするために、トランジスタQ2のゲート電極G2には0Vが印加される。トランジスタQ1をオンさせるためにゲート電極G1に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ1のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ1のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ2のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ2のゲート電極G2は0Vであるので、ゲート電極G2はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ2では、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ2はオフ状態となる。   On the other hand, in order to turn off the transistor Q2, 0V is applied to the gate electrode G2 of the transistor Q2. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q1 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G1 to turn on the transistor Q1. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q1 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q2 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G2 of the transistor Q2 is 0 V, the gate electrode G2 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q2, since the potential Vgs2 of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q2 is turned off.

同様に、トランジスタQ3のゲート電極G3には0Vが印加される。トランジスタQ1をオンさせるためにゲート電極G1に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ1のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ1のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ3のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ3のゲート電極G3は0Vであるので、ゲート電極G3はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ3では、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ3はオフ状態となる。   Similarly, 0V is applied to the gate electrode G3 of the transistor Q3. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q1 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G1 to turn on the transistor Q1. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q1 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q3 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G3 of the transistor Q3 is 0 V, the gate electrode G3 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q3, since the potential Vgs3 of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q3 is turned off.

したがって、アンテナ端子TE(ANT)は、オンしているトランジスタQ1を介して送信端子TX1と電気的に接続される。この状態で、送信端子TX1からアンテナスイッチASWに入力したGSM低周波帯域(GSM)の送信信号(RF信号)は、オン状態のトランジスタQ1を通ってアンテナ端子TE(ANT)に出力された後、アンテナから送信される。   Therefore, the antenna terminal TE (ANT) is electrically connected to the transmission terminal TX1 via the transistor Q1 that is turned on. In this state, the GSM low frequency band (GSM) transmission signal (RF signal) input from the transmission terminal TX1 to the antenna switch ASW is output to the antenna terminal TE (ANT) through the transistor Q1 in the on state. Sent from antenna.

次に、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号をアンテナから送信する場合のアンテナスイッチASWの動作について、図7を参照しながら説明する。   Next, the operation of the antenna switch ASW when a transmission signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS) is transmitted from the antenna will be described with reference to FIG.

トランジスタQ2のゲート電極G2に正電圧(〜4V)を印加すると、ゲート電極G2に印加される電圧がソース電極(もしくは、ドレイン電極)に対して、閾値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くなるのでトランジスタQ2はオンする。すなわち、トランジスタQ2において、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2がしきい値電圧以上となるので、トランジスタQ2はオンする。それと同時に、ソース電極(あるいは、ドレイン電極)にはショットキー障壁分だけ下がった電圧(〜0.5V程度低下)が印加される。ここで、トランジスタQ2がオンした時、ソース電極(ドレイン電極)には上述したように、ゲート電極G2に印加した電圧からショットキー障壁分下がった電位が印加されるが、以下の記載では、ショットキー障壁分の電圧降下を無視して、トランジスタQ2のソース電極(ドレイン電極)には、ゲート電極G2と同電位が印加されるとする。したがって、トランジスタQ2のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは、正電位(〜4V)となる。   When a positive voltage (˜4V) is applied to the gate electrode G2 of the transistor Q2, the voltage applied to the gate electrode G2 is a threshold voltage Vth (generally −1.0V with respect to the source electrode (or drain electrode)). Transistor Q2 is turned on. That is, in the transistor Q2, since the potential Vgs2 of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is equal to or higher than the threshold voltage, the transistor Q2 is turned on. At the same time, a voltage that is lowered by the amount corresponding to the Schottky barrier (down by about 0.5 V) is applied to the source electrode (or drain electrode). Here, when the transistor Q2 is turned on, the source electrode (drain electrode) is applied with a potential that is lower by the Schottky barrier than the voltage applied to the gate electrode G2, as described above. Assume that the same potential as the gate electrode G2 is applied to the source electrode (drain electrode) of the transistor Q2 ignoring the voltage drop for the key barrier. Therefore, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q2 becomes a positive potential (˜4V).

一方、トランジスタQ1をオフ状態にするために、トランジスタQ1のゲート電極G1には0Vが印加される。トランジスタQ2をオンさせるためにゲート電極G2に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ2のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ2のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ1のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ1のゲート電極G1は0Vであるので、ゲート電極G1はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ1では、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ1はオフ状態となる。   On the other hand, in order to turn off the transistor Q1, 0V is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q2 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G2 to turn on the transistor Q2. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q2 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q1 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G1 of the transistor Q1 is 0 V, the gate electrode G1 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q1, the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, so that the transistor Q1 is turned off.

同様に、トランジスタQ3のゲート電極G3には0Vが印加される。トランジスタQ2をオンさせるためにゲート電極G2に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ2のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ2のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ3のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ3のゲート電極G3は0Vであるので、ゲート電極G3はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ3では、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ3はオフ状態となる。   Similarly, 0V is applied to the gate electrode G3 of the transistor Q3. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q2 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G2 to turn on the transistor Q2. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q2 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q3 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G3 of the transistor Q3 is 0 V, the gate electrode G3 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q3, since the potential Vgs3 of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q3 is turned off.

したがって、アンテナ端子TE(ANT)は、オンしているトランジスタQ2を介して送信端子TX2と電気的に接続される。この状態で、送信端子TX2からアンテナスイッチASWに入力したGSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号(RF信号)は、導通状態のトランジスタQ2を通ってアンテナ端子TE(ANT)に出力された後、アンテナから送信される。   Therefore, the antenna terminal TE (ANT) is electrically connected to the transmission terminal TX2 via the transistor Q2 that is turned on. In this state, the GSM high frequency band (DCS / PCS) transmission signal (RF signal) input from the transmission terminal TX2 to the antenna switch ASW is output to the antenna terminal TE (ANT) through the transistor Q2 in the conductive state. Transmitted from the antenna.

続いて、受信信号をアンテナから受信する場合について説明する。トランジスタQ3のゲート電極G3に正電圧(〜4V)を印加すると、ゲート電極G3に印加される電圧がソース電極(もしくは、ドレイン電極)に対して、閾値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くなるのでトランジスタQ3はオンする。すなわち、トランジスタQ3において、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3がしきい値電圧以上となるので、トランジスタQ3はオンする。それと同時に、ソース電極(あるいは、ドレイン電極)にはショットキー障壁分だけ下がった電圧(〜0.5V程度低下)が印加される。ここで、トランジスタQ3がオンした時、ソース電極(ドレイン電極)には上述したように、ゲート電極G3に印加した電圧からショットキー障壁分下がった電位が印加されるが、以下の記載では、ショットキー障壁分の電圧降下を無視して、トランジスタQ3のソース電極(ドレイン電極)には、ゲート電極G3と同電位が印加されるとする。したがって、トランジスタQ3のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは、正電位(〜4V)となる。   Next, a case where a received signal is received from an antenna will be described. When a positive voltage (˜4V) is applied to the gate electrode G3 of the transistor Q3, the voltage applied to the gate electrode G3 is a threshold voltage Vth (generally −1.0V) with respect to the source electrode (or drain electrode). Transistor Q3 is turned on. That is, in the transistor Q3, since the potential Vgs3 of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is equal to or higher than the threshold voltage, the transistor Q3 is turned on. At the same time, a voltage that is lowered by the amount corresponding to the Schottky barrier (down by about 0.5 V) is applied to the source electrode (or drain electrode). Here, when the transistor Q3 is turned on, the source electrode (drain electrode) is applied with a potential that is lower by the Schottky barrier than the voltage applied to the gate electrode G3 as described above. Assume that the same potential as the gate electrode G3 is applied to the source electrode (drain electrode) of the transistor Q3 ignoring the voltage drop of the key barrier. Therefore, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q3 is a positive potential (˜4V).

一方、トランジスタQ1をオフ状態にするために、トランジスタQ1のゲート電極G1には0Vが印加される。トランジスタQ3をオンさせるためにゲート電極G3に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ3のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ3のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ1のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ1のゲート電極G1は0Vであるので、ゲート電極G1はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ1では、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ1はオフ状態となる。   On the other hand, in order to turn off the transistor Q1, 0V is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q3 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G3 to turn on the transistor Q3. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q3 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q1 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G1 of the transistor Q1 is 0 V, the gate electrode G1 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q1, the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, so that the transistor Q1 is turned off.

同様に、トランジスタQ2のゲート電極G2には0Vが印加される。トランジスタQ3をオンさせるためにゲート電極G3に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ3のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ3のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ2のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ2のゲート電極G2は0Vであるので、ゲート電極G2はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ2では、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ2はオフ状態となる。   Similarly, 0V is applied to the gate electrode G2 of the transistor Q2. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q3 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G3 to turn on the transistor Q3. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q3 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q2 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G2 of the transistor Q2 is 0 V, the gate electrode G2 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q2, since the potential Vgs2 of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q2 is turned off.

したがって、アンテナ端子TE(ANT)は、オンしているトランジスタQ3を介して受信端子RXと電気的に接続される。この状態で、アンテナ端子TE(ANT)からアンテナスイッチに入力した受信信号(RF信号)は、オン状態のトランジスタQ3を通って受信端子RXに出力された後、受信回路に入力する。   Therefore, the antenna terminal TE (ANT) is electrically connected to the reception terminal RX via the transistor Q3 that is turned on. In this state, the reception signal (RF signal) input from the antenna terminal TE (ANT) to the antenna switch is output to the reception terminal RX through the transistor Q3 in the on state, and then input to the reception circuit.

このように、GSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する際には、トランジスタQ1をオンし、かつ、トランジスタQ2およびトランジスタQ3をオフすることにより、送信端子TX1から入力した送信信号をアンテナ端子TE(ANT)から送信することができる。同様に、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号を送信する際には、トランジスタQ2をオンし、かつ、トランジスタQ1およびトランジスタQ3をオフすることにより、送信端子TX2から入力した送信信号をアンテナ端子TE(ANT)から送信することができる。一方、受信信号の受信時においては、トランジスタQ1およびトランジスタQ2をオフし、かつ、トランジスタQ3をオンすることにより、アンテナ端子TE(ANT)から入力した受信信号を受信回路に出力することができる。   As described above, when transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal, the transistor Q1 is turned on, and the transistor Q2 and the transistor Q3 are turned off, whereby the transmission signal input from the transmission terminal TX1 is transmitted to the antenna. Transmission is possible from the terminal TE (ANT). Similarly, when transmitting a transmission signal in the GSM high frequency band (DCS / PCS), the transistor Q2 is turned on and the transistors Q1 and Q3 are turned off so that the transmission signal input from the transmission terminal TX2 is transmitted to the antenna. Transmission is possible from the terminal TE (ANT). On the other hand, when receiving a reception signal, the transistor Q1 and the transistor Q2 are turned off and the transistor Q3 is turned on, whereby the reception signal input from the antenna terminal TE (ANT) can be output to the reception circuit.

ここで、アンテナスイッチから送信信号を出力する場合を考える。送信信号の電力は、例えば、1Wを超える大電力であり、この送信信号に含まれる高次高調波歪を抑制する必要がある。つまり、送信信号はアンテナから送信されるが、送信信号の周波数は予め定められている周波数帯域の信号だけが含まれていることが望ましい。しかし、送信信号は、例えば、図2に示すRFモジュールHPAの増幅回路PA_Lや増幅回路PA_Hで増幅されるが、このとき、使用する周波数の2倍や3倍の高次高調波歪も発生する。したがって、増幅回路PA_Lや増幅回路PA_Hから出力された送信信号をそのままアンテナから送信すると、使用帯域よりも高い高次高調波歪が含まれることとなり電波法との関係で問題となる。すなわち、送信信号の周波数帯は予め規定されており、規定外の周波数帯の信号が発生すると、他の信号の妨害波となるため、高次高調波歪の発生を低減する必要がある。このことから、図2に示すように、増幅回路PA_Lや増幅回路PA_Hで増幅された送信信号は、ローパスフィルタLPF_LやローパスフィルタLPF_Hを通過するように構成されており、ローパスフィルタLPF_LやローパスフィルタLPF_Hにより送信信号に含まれる高次高調波歪は極力除去される。   Here, a case where a transmission signal is output from the antenna switch is considered. The power of the transmission signal is, for example, large power exceeding 1 W, and it is necessary to suppress high-order harmonic distortion included in this transmission signal. That is, although the transmission signal is transmitted from the antenna, it is desirable that the frequency of the transmission signal includes only a signal in a predetermined frequency band. However, the transmission signal is amplified by, for example, the amplifier circuit PA_L or the amplifier circuit PA_H of the RF module HPA shown in FIG. . Therefore, if the transmission signal output from the amplifier circuit PA_L or the amplifier circuit PA_H is transmitted as it is from the antenna, higher-order harmonic distortion higher than the use band is included, which is a problem in relation to the radio wave law. In other words, the frequency band of the transmission signal is specified in advance, and if a signal in a frequency band outside the specification is generated, it becomes an interference wave of other signals, so that it is necessary to reduce the occurrence of high-order harmonic distortion. Therefore, as shown in FIG. 2, the transmission signal amplified by the amplifier circuit PA_L and the amplifier circuit PA_H is configured to pass through the low-pass filter LPF_L and the low-pass filter LPF_H, and the low-pass filter LPF_L and the low-pass filter LPF_H. Therefore, high-order harmonic distortion included in the transmission signal is removed as much as possible.

ところが、ローパスフィルタLPF_LやローパスフィルタLPF_Hでも高次高調波歪を完全に除去することはできず、さらに、ローパスフィルタLPF_LやローパスフィルタLPF_Hを通過した後に入力するアンテナスイッチASWからも高次高調波歪が発生する。したがって、アンテナスイッチASWにおいて発生する高次高調波歪を低減する必要がある。具体的に、アンテナスイッチASWは、図7に示すように、例えば、トランジスタQ1、トランジスタQ2およびトランジスタQ3から構成されている。GSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する際には、トランジスタQ1をオン状態にし、かつ、トランジスタQ2およびトランジスタQ3をオフ状態とする。このとき、オンしているトランジスタQ1から高次高調波歪が発生するとともに、オフしているトランジスタQ2やトランジスタQ3からも高次高調波歪が発生する。   However, the high-order harmonic distortion cannot be completely removed even by the low-pass filter LPF_L or the low-pass filter LPF_H, and the high-order harmonic distortion is also received from the antenna switch ASW that is input after passing through the low-pass filter LPF_L or the low-pass filter LPF_H. Occurs. Therefore, it is necessary to reduce high-order harmonic distortion generated in the antenna switch ASW. Specifically, as shown in FIG. 7, the antenna switch ASW includes, for example, a transistor Q1, a transistor Q2, and a transistor Q3. When transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal, the transistor Q1 is turned on, and the transistors Q2 and Q3 are turned off. At this time, high-order harmonic distortion is generated from the transistor Q1 that is turned on, and high-order harmonic distortion is also generated from the transistor Q2 and the transistor Q3 that are turned off.

まず、オンしているトランジスタQ1とオフしているトランジスタQ2、Q3のいずれにおいても、高次高調波歪の発生を低減する構成を採用している。例えば、トランジスタQ1のソース電極とドレイン電極との間に抵抗Rd1を設けている。同様に、トランジスタQ2のソース電極とドレイン電極の間に抵抗Rd2を設け、トランジスタQ3のソース電極とドレイン電極の間に抵抗Rd3を設けている。この理由について説明する。例えば、トランジスタQ1について考えて見る。トランジスタQ1のソース電極とドレイン電極の間を抵抗Rd1で接続するのは、ソース電極とドレイン電極とをDC的に同電位にするためである。つまり、ソース電極とドレイン電極がDC的に同電位になっていないと、ソース電極とドレイン電極間の非線形性が顕在化し、この非線形性の顕在化により送信信号が通過する際、高次高調波歪が発生するのである。つまり、送信信号に高次高調波歪を発生させる一要因として、トランジスタQ1におけるソース電極とドレイン電極間の非線形性が挙げられるのである。このため、ソース電極とドレイン電極とを抵抗Rd1でDC的に同電位にすることにより、高次高調波歪の発生を抑制することができる。同様の理由から、トランジスタQ2においても、ソース電極とドレイン電極の間に抵抗Rd2を設け、トランジスタQ3においても、ソース電極とドレイン電極の間の抵抗Rd3を設けている。   First, in both the transistor Q1 that is turned on and the transistors Q2 and Q3 that are turned off, a configuration is adopted that reduces the occurrence of high-order harmonic distortion. For example, the resistor Rd1 is provided between the source electrode and the drain electrode of the transistor Q1. Similarly, a resistor Rd2 is provided between the source electrode and the drain electrode of the transistor Q2, and a resistor Rd3 is provided between the source electrode and the drain electrode of the transistor Q3. The reason for this will be described. For example, consider transistor Q1. The reason why the source electrode and the drain electrode of the transistor Q1 are connected by the resistor Rd1 is to make the source electrode and the drain electrode have the same potential in terms of DC. In other words, if the source electrode and the drain electrode are not at the same potential in terms of DC, nonlinearity between the source electrode and the drain electrode becomes apparent, and when the transmission signal passes due to the manifestation of this nonlinearity, higher order harmonic Distortion occurs. That is, one factor that causes high-order harmonic distortion in the transmission signal is nonlinearity between the source electrode and the drain electrode in the transistor Q1. For this reason, generation | occurrence | production of a high order harmonic distortion can be suppressed by making a source electrode and a drain electrode into the same electric potential like DC with resistance Rd1. For the same reason, the transistor R2 also has a resistor Rd2 between the source electrode and the drain electrode, and the transistor Q3 also has a resistor Rd3 between the source electrode and the drain electrode.

なお、図7において、例えば、ソース電極とドレイン電極とを抵抗Rd1で接続すると、トランジスタQ1をオフしている状態でも、ソース電極とドレイン電極が導通すると考えられるが、ソース電極とドレイン電極はDC的に同電位であり、かつ、抵抗Rd1は、RF信号を遮蔽するのに充分大きな抵抗を使用しているので、トランジスタQ1がオフ状態のときにソース電極とドレイン電極の間をRF信号が流れることはないのである。   In FIG. 7, for example, when the source electrode and the drain electrode are connected by the resistor Rd1, it is considered that the source electrode and the drain electrode are conductive even when the transistor Q1 is turned off. Since the resistance Rd1 is sufficiently large to shield the RF signal, the RF signal flows between the source electrode and the drain electrode when the transistor Q1 is off. There is nothing.

<本発明者が見出した新規な課題>
以上のように、アンテナスイッチASWから発生する高次高調波歪が問題となるが、本発明者は、アンテナスイッチASWから発生する高次高調波歪について検討を行なった結果、以下に示すような新規な課題を見出した。この課題について説明する。
<New problem found by the present inventor>
As described above, high-order harmonic distortion generated from the antenna switch ASW becomes a problem. The present inventor has studied high-order harmonic distortion generated from the antenna switch ASW, and as a result, the following is shown. I found a new problem. This problem will be described.

携帯電話機の通信方式として、例えば、時分割多重接続方式(TDMA方式)がある。時分割多重接続方式とは、伝送に用いる搬送周波数をタイムスロットと呼ばれる単位で分割し、同一周波数において、複数の通信を可能とする技術である。例えば、時分割多重接続方式では、図8に示すように、1フレーム(4.615msec)内に8つのタイムスロット(576.9μsec)を有し、各タイムスロットに送信モードや受信モードを割り当てることにより、複数の通信を可能とするものである。図8では、複数のタイムスロットを送信モードだけに使用する試験モード(ローカルモード)を示す図である。図8に示す試験モードでは、アンテナスイッチASWから発生する高次高調波歪は問題とならないレベルであることが検証されている。つまり、複数のタイムスロットを送信モードだけで使用する場合は、送信時の高次高調波歪のレベルが低くなっている。   As a communication system for mobile phones, for example, there is a time division multiple access system (TDMA system). The time division multiple access method is a technology that divides a carrier frequency used for transmission into units called time slots and enables a plurality of communications at the same frequency. For example, in the time division multiple access method, as shown in FIG. 8, there are eight time slots (576.9 μsec) in one frame (4.615 msec), and a transmission mode and a reception mode are assigned to each time slot. Thus, a plurality of communications is possible. FIG. 8 is a diagram illustrating a test mode (local mode) in which a plurality of time slots are used only for the transmission mode. In the test mode shown in FIG. 8, it has been verified that the high-order harmonic distortion generated from the antenna switch ASW is at a level that does not cause a problem. That is, when a plurality of time slots are used only in the transmission mode, the level of high-order harmonic distortion during transmission is low.

これに対し、図9は、実際に携帯電話機で通信を行なう場合の例を示す図である。図9は、受信モードの直後に送信モードが存在する場合を示している。これは、実際の携帯電話機で通信する場合、まず、基地局からの電波を受信して通信できる基地局を確認し、その後、確認した基地局に対して携帯電話機から電波を送信することに対応したものである。つまり、実際の携帯電話機の通信では、受信モードの直後に送信モードが存在する組み合わせが一般的に存在する。そして、図8に示す試験モードに比べて、図9に示すような受信モードの直後に送信モードが存在するような場合は、アンテナスイッチASWから発生する高次高調波歪が増加することを本発明者は新たに見出したのである。特に、送信モードが30dBを超える大電力であるGSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信するモードの場合に高次高調波歪の増加が顕著になることを本発明者は見出した。   On the other hand, FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which communication is actually performed using a mobile phone. FIG. 9 shows a case where the transmission mode exists immediately after the reception mode. This corresponds to the fact that when communicating with an actual mobile phone, first, the base station that can receive and communicate with the radio wave from the base station is confirmed, and then the radio wave is transmitted from the mobile phone to the confirmed base station. It is a thing. That is, in actual mobile phone communication, there is generally a combination in which the transmission mode exists immediately after the reception mode. Compared with the test mode shown in FIG. 8, when the transmission mode exists immediately after the reception mode as shown in FIG. 9, the high-order harmonic distortion generated from the antenna switch ASW increases. The inventor has newly found out. In particular, the present inventor has found that an increase in high-order harmonic distortion becomes significant in a mode in which a transmission signal is transmitted in a GSM low frequency band (GSM) with a large power exceeding 30 dB.

そこで、本発明者がこの原因を追究したところ、受信モードから送信モードに遷移することに高次高調波歪の増加の原因があるのではないかと考えた。つまり、送信モードだけが存在する試験モードでは、送信モードから遷移する状態はないのに対し、通常の通信モードでは、受信モードから送信モードへ遷移する状態が存在するからである。具体的には、試験モードでは、アンテナスイッチASWにおけるオン/オフの切り替えが存在しないのに対し、通常の通信モードでは、アンテナスイッチASWにおけるオン/オフの切り替えが存在することが、高次高調波歪の増加の一因であるのではないかと推測している。そこで、本発明者は、まず、アンテナスイッチASWにおいて、オフしているトランジスタから発生する高次高調波歪と、オンしているトランジスタから発生する高次高調波歪を検討した。   Therefore, when the present inventor investigated this cause, it was thought that there was a cause of an increase in high-order harmonic distortion in the transition from the reception mode to the transmission mode. That is, in the test mode in which only the transmission mode exists, there is no state that makes a transition from the transmission mode, whereas in the normal communication mode, there exists a state that makes a transition from the reception mode to the transmission mode. Specifically, in the test mode, there is no on / off switching in the antenna switch ASW, whereas in the normal communication mode, there is an on / off switching in the antenna switch ASW. It is speculated that this may be a cause of the increase in distortion. Therefore, the present inventor first examined high-order harmonic distortion generated from the turned-off transistor and high-order harmonic distortion generated from the turned-on transistor in the antenna switch ASW.

<オフしているトランジスタから発生する高次高調波歪>
オフしているトランジスタから発生する高次高調波歪について説明する。図10は、トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsとドレイン電流Idsとの関係、および、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsとゲート・ソース間容量Cgsとの関係を示すグラフである。図10において、横軸は電位Vgsを示しており、縦軸がドレイン電流Ids、および、ゲート・ソース間容量Cgsを示している。このとき、図10では、横軸は原点(0V)から左側に延在している。そして、電位Vgsは負の値をとっており、左側に進むにつれて絶対値が大きくなっている。
<High-order harmonic distortion generated from an off transistor>
The high-order harmonic distortion generated from the transistor that is turned off will be described. FIG. 10 shows the relationship between the gate electrode potential Vgs and the drain current Ids relative to the source electrode of the transistor, and the relationship between the gate electrode potential Vgs and the gate-source capacitance Cgs relative to the source electrode. It is a graph. In FIG. 10, the horizontal axis represents the potential Vgs, and the vertical axis represents the drain current Ids and the gate-source capacitance Cgs. At this time, in FIG. 10, the horizontal axis extends to the left from the origin (0 V). The potential Vgs has a negative value, and the absolute value increases as it proceeds to the left.

まず、電位Vgsとドレイン電流Idsとの関係を見ると、電位Vgsの値がしきい値電圧Vthよりも大きくなるとドレイン電流Idsが流れる。この状態がトランジスタのオン状態である。一方、電位Vgsの値がしきい値電圧Vthよりも小さくなるとドレイン電流Idsが流れなくなる。この状態がトランジスタのオフ状態である。すなわち、図10において、電位Vgsの値がしきい値電圧Vthよりも大きい場合(電位VgsがVthよりも右側にある場合)はトランジスタのオン状態を示しており、電位Vgsの値がしきい値電圧Vthよりも小さい場合(電位VgsがVthよりも左側にある場合)はトランジスタのオフ状態を示している。   First, looking at the relationship between the potential Vgs and the drain current Ids, the drain current Ids flows when the value of the potential Vgs exceeds the threshold voltage Vth. This state is the on state of the transistor. On the other hand, when the value of the potential Vgs becomes smaller than the threshold voltage Vth, the drain current Ids does not flow. This state is an off state of the transistor. That is, in FIG. 10, when the value of the potential Vgs is larger than the threshold voltage Vth (when the potential Vgs is on the right side of Vth), the transistor is on, and the value of the potential Vgs is When it is lower than the voltage Vth (when the potential Vgs is on the left side of Vth), it indicates an off state of the transistor.

続いて、トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsと、ゲート・ソース間容量との関係について説明する。図10に示すように、電位Vgsの値が大きくなると(電位Vgsは負であるため、絶対値は小さくなる)、ゲート・ソース間容量Cgsは増加する。一方、電位Vgsの値が小さくなると(電位Vgsは負であるため、絶対値は大きくなる)、ゲート・ソース間容量Cgsは減少する。これは以下のようにして説明することができる。例えば、電位Vgsがしきい値電圧Vthよりも小さくなるということは、トランジスタがオフすることを意味する。オフしているトランジスタでは、ゲート電極とソース電極との間の空乏層が広がり、電位Vgsがしきい値電圧Vthよりも小さくなればなるほど深くオフされ空乏層は広がる。このことは、電位Vgsがしきい値電圧Vthよりも小さくなればなるほど、ゲート・ソース間容量Cgsの容量絶縁膜となる空乏層の幅が大きくなることを意味し、ゲート・ソース間容量Cgsが低下するのである。一方、電位Vgsがしきい値電圧Vthよりも大きくなるということは、トランジスタがオンすることを意味する。オンしているトランジスタでは、空乏層の幅が減少し、チャネル領域が形成されるため、ゲート・ソース間容量CGsが増加するのである。したがって、電位Vgsが小さいほどゲート・ソース間容量Cgsは低下し、電位Vgsが大きくなるにしたがってゲート・ソース間容量Cgsは増加することになる。このとき、ゲート・ソース間容量Cgsの変化は図10に示すような曲線で示される。特に、しきい値電圧Vth近傍の領域Aでは、急激にゲート・ソース間容量Cgsが変化していることがわかる。つまり、領域Aにおけるゲート・ソース間容量Cgsの変化は、非線形性が増大しているということになる。   Next, the relationship between the potential Vgs of the gate electrode with reference to the source electrode of the transistor and the gate-source capacitance will be described. As shown in FIG. 10, when the value of the potential Vgs increases (the absolute value decreases because the potential Vgs is negative), the gate-source capacitance Cgs increases. On the other hand, when the value of the potential Vgs becomes small (because the potential Vgs is negative, the absolute value becomes large), the gate-source capacitance Cgs decreases. This can be explained as follows. For example, the fact that the potential Vgs is smaller than the threshold voltage Vth means that the transistor is turned off. In a transistor that is turned off, a depletion layer between the gate electrode and the source electrode spreads, and as the potential Vgs becomes smaller than the threshold voltage Vth, the transistor is turned off deeper and the depletion layer spreads. This means that as the potential Vgs becomes lower than the threshold voltage Vth, the width of the depletion layer serving as the capacitive insulating film of the gate-source capacitance Cgs increases, and the gate-source capacitance Cgs becomes smaller. It goes down. On the other hand, when the potential Vgs is higher than the threshold voltage Vth, it means that the transistor is turned on. In a transistor that is turned on, the width of the depletion layer decreases and a channel region is formed, so that the gate-source capacitance CGs increases. Therefore, the gate-source capacitance Cgs decreases as the potential Vgs decreases, and the gate-source capacitance Cgs increases as the potential Vgs increases. At this time, the change in the gate-source capacitance Cgs is shown by a curve as shown in FIG. In particular, it can be seen that in the region A in the vicinity of the threshold voltage Vth, the gate-source capacitance Cgs changes abruptly. That is, the change in the gate-source capacitance Cgs in the region A means that the nonlinearity is increased.

ここで、図10において、オフしているトランジスタを考える。このオフしているトランジスタのソース電極を基準にしたゲート電極の電位Vgsが−Vant´であるとする。そして、このオフしているトランジスタにRF信号が入力されたとする。すると、図10に示すように、電位Vgsは、−Vant´にRF信号が重畳されて変化することになる。例えば、電位Vgsは−Vant´を中心にして振幅(Vin/2)で変化する。この場合、電位Vgsの変化にともなってゲート・ソース間容量Cgsも変化する。このとき、図10に示すように、電位Vgsの変化がしきい値電圧Vthの近傍にまで及ぶと、ゲート・ソース間容量Cgsの変化も非線形成分の大きい領域Aで行なわれることになる。このため、オフしているトランジスタでは、入力されたRF信号により、ゲート・ソース間容量Cgsが変化し、この変化したゲート・ソース間容量Cgsの非線形性により高次高調波歪が発生するのである。つまり、オフしているトランジスタでは、ゲート・ソース間容量Cgsの非線形性によって高次高調波歪が発生するのである。   Here, a transistor that is turned off in FIG. 10 is considered. It is assumed that the potential Vgs of the gate electrode with reference to the source electrode of the transistor that is turned off is −Vant ′. Assume that an RF signal is input to the transistor that is turned off. Then, as shown in FIG. 10, the potential Vgs changes with the RF signal superimposed on −Vant ′. For example, the potential Vgs changes with an amplitude (Vin / 2) around −Vant ′. In this case, the gate-source capacitance Cgs also changes as the potential Vgs changes. At this time, as shown in FIG. 10, when the change in the potential Vgs reaches the vicinity of the threshold voltage Vth, the change in the gate-source capacitance Cgs is also performed in the region A where the nonlinear component is large. Therefore, in the transistor that is turned off, the gate-source capacitance Cgs changes due to the input RF signal, and high-order harmonic distortion occurs due to the non-linearity of the changed gate-source capacitance Cgs. . That is, in the transistor that is turned off, high-order harmonic distortion is generated due to the nonlinearity of the gate-source capacitance Cgs.

そこで、オフしているトランジスタからの高次高調波歪の発生を抑制するため、以下に示す技術が採用されている。図11は、トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsとドレイン電流Idsとの関係、および、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsとゲート・ソース間容量Cgsとの関係を示すグラフである。図11において、横軸は電位Vgsを示しており、縦軸がドレイン電流Ids、および、ゲート・ソース間容量Cgsを示している。このとき、図11では、横軸は原点(0V)から左側に延在している。そして、電位Vgsは負の値をとっており、左側に進むにつれて絶対値が大きくなっている。   Therefore, in order to suppress generation of high-order harmonic distortion from the transistor that is turned off, the following technique is employed. FIG. 11 shows the relationship between the gate electrode potential Vgs and the drain current Ids relative to the source electrode of the transistor, and the relationship between the gate electrode potential Vgs and the gate-source capacitance Cgs relative to the source electrode. It is a graph. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the potential Vgs, and the vertical axis indicates the drain current Ids and the gate-source capacitance Cgs. At this time, in FIG. 11, the horizontal axis extends to the left from the origin (0 V). The potential Vgs has a negative value, and the absolute value increases as it proceeds to the left.

図11において、オフしているトランジスタを考える。このオフしているトランジスタのソース電極を基準にしたゲート電極の電位Vgsが−Vantであるとする。図11に示す−Vantは、図10に示す−Vant´よりも充分に小さくなっている。そして、このオフしているトランジスタにRF信号が入力されたとする。すると、図11に示すように、電位Vgsは、−VantにRF信号が重畳されて変化することになる。例えば、電位Vgsは−Vantを中心にして振幅(Vin/2)で変化する。この場合、電位Vgsの変化にともなってゲート・ソース間容量Cgsも変化する。このとき、図11に示すように、−Vantがしきい値電圧Vthよりも充分に小さくなっているため、電位Vgsの変化がしきい値電圧Vthの近傍にまで及ばない。したがって、ゲート・ソース間容量Cgsの変化は非線形成分の小さい領域Bで行なわれることになる。このため、オフしているトランジスタでは、入力されたRF信号により、ゲート・ソース間容量Cgsが変化するが、この変化したゲート・ソース間容量Cgsの非線形性が小さいので、高次高調波歪の発生を抑制できるのである。つまり、オフしているトランジスタからの高次高調波歪の発生を抑制するには、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsをしきい値電圧Vthよりも充分に低くすることで実現できることがわかる。   In FIG. 11, a transistor that is turned off is considered. It is assumed that the potential Vgs of the gate electrode with reference to the source electrode of the transistor that is turned off is −Vant. -Vant shown in FIG. 11 is sufficiently smaller than -Vant 'shown in FIG. Assume that an RF signal is input to the transistor that is turned off. Then, as shown in FIG. 11, the potential Vgs is changed by superimposing the RF signal on -Vant. For example, the potential Vgs changes with an amplitude (Vin / 2) around -Vant. In this case, the gate-source capacitance Cgs also changes as the potential Vgs changes. At this time, as shown in FIG. 11, since −Vant is sufficiently smaller than the threshold voltage Vth, the change in the potential Vgs does not reach the vicinity of the threshold voltage Vth. Therefore, the change of the gate-source capacitance Cgs is performed in the region B where the nonlinear component is small. For this reason, in the transistor that is turned off, the gate-source capacitance Cgs is changed by the input RF signal. However, since the non-linearity of the changed gate-source capacitance Cgs is small, high-order harmonic distortion is reduced. Generation can be suppressed. That is, in order to suppress the occurrence of high-order harmonic distortion from the transistor that is turned off, it can be realized by making the potential Vgs of the gate electrode with reference to the source electrode sufficiently lower than the threshold voltage Vth. Recognize.

<オンしているトランジスタから発生する高次高調波歪>
次に、オンしているトランジスタから発生する高次高調波歪について説明する。オンしているトランジスタから発生する高次高調波歪は、非線形性を持ったオン抵抗と正の相関をもっており、オン抵抗が大きくなると、高次高調波歪も増加する。したがって、オンしているトランジスタから発生する高次高調波歪を抑制するためには、オン抵抗を低減する必要があることがわかる。
<High-order harmonic distortion generated from an on transistor>
Next, high-order harmonic distortion generated from a transistor that is turned on will be described. High-order harmonic distortion generated from a transistor that is turned on has a positive correlation with non-linear on-resistance. As the on-resistance increases, higher-order harmonic distortion also increases. Therefore, it can be seen that the on-resistance needs to be reduced in order to suppress high-order harmonic distortion generated from the transistor that is turned on.

上述したように、オフしているトランジスタからの高次高調波歪を抑制するには、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsを充分に小さくすることで実現できる。ところが、本発明者が検討したところ、電位Vgsを充分に小さくすると、トランジスタをオンした場合のオン抵抗が増加することがわかった。つまり、オフしているトランジスタからの高次高調波歪を抑制するために、電位Vgsを充分に低くすると、オフからオンに遷移したトランジスタのオン抵抗が増加し、オンしたトランジスタから発生する高次高調波歪が増加することがわかった。   As described above, high-order harmonic distortion from an off transistor can be suppressed by sufficiently reducing the potential Vgs of the gate electrode with respect to the source electrode. However, as a result of studies by the present inventors, it has been found that if the potential Vgs is sufficiently small, the on-resistance when the transistor is turned on increases. That is, if the potential Vgs is sufficiently lowered to suppress high-order harmonic distortion from the off transistor, the on-resistance of the transistor that has transitioned from off to on increases, and the higher order generated from the on transistor. It was found that harmonic distortion increased.

具体的に、図12は、トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsと、オン抵抗との関係を示す図である。図12において、横軸は電位Vgsを示しており、縦軸がオン抵抗Ronを示している。このとき、図12では、横軸は原点(0V)から左側に延在している。そして、電位Vgsは負の値をとっており、左側に進むにつれて絶対値が大きくなっている。図12に示すように、オフしているトランジスタの電位Vgsが小さくなればなるほどオン抵抗Ronが増加することがわかる。例えば、オフしているトランジスタの電位Vgsが−Vant´である場合から、オンに遷移した場合のオン抵抗R1よりも、オフしているトランジスタの電位Vgsが−Vantである場合から、オンに遷移した場合のオン抵抗R2のほうが大きくなる。したがって、オフしているトランジスタの電位Vgsが低ければ低いほど、オンに遷移した場合のオン抵抗Ronが大きくなり、オンに遷移したトランジスタから発生する高次高調波歪が増加するのである。   Specifically, FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between the potential Vgs of the gate electrode with respect to the source electrode of the transistor and the on-resistance. In FIG. 12, the horizontal axis represents the potential Vgs, and the vertical axis represents the on-resistance Ron. At this time, in FIG. 12, the horizontal axis extends to the left from the origin (0 V). The potential Vgs has a negative value, and the absolute value increases as it proceeds to the left. As shown in FIG. 12, it can be seen that the on-resistance Ron increases as the potential Vgs of the off transistor decreases. For example, when the potential Vgs of the transistor that is turned off is −Vant ′, it is turned on when the potential Vgs of the transistor that is turned off is −Vant rather than the on-resistance R1 when the transistor is turned on. In this case, the on-resistance R2 is larger. Accordingly, the lower the potential Vgs of the transistor that is turned off, the larger the on-resistance Ron when it is turned on, and the higher-order harmonic distortion generated from the transistor that is turned on increases.

このようにオフしているトランジスタの電位Vgsを低くすればするほど、オンに遷移したトランジスタのオン抵抗が増加するには以下に示すようなメカニズムによると考えられている。すなわち、電位Vgsをしきい値電圧Vthよりも低くしてトランジスタをオフさせる場合、オフしているトランジスタのゲート電極周辺にトラップ準位(捕獲準位)が発生し、このトラップ準位に正孔(ホール)や電子が捕獲される。この結果、オフからオンに遷移した場合に、トランジスタのチャネル領域(キャリアが自由に移動できる領域)が狭くなり、非線形性を持ったオン抵抗Ronが増加するというものである。このメカニズムによれば、電位Vgsを低くすればするほど、発生するトラップ準位が増加する。この結果、オフからオンに遷移した場合に、トランジスタのチャネル領域(キャリアが自由に移動できる領域)が狭くなり、非線形性を持ったオン抵抗Ronが増加すると考えることができる。   It is considered that the lower the potential Vgs of the transistor that is turned off in this way, the higher the on-resistance of the transistor that has turned on is due to the following mechanism. That is, when the transistor is turned off with the potential Vgs lower than the threshold voltage Vth, a trap level (capture level) is generated around the gate electrode of the transistor that is turned off, and holes are trapped in the trap level. (Hole) and electrons are captured. As a result, when a transition is made from off to on, the channel region (region in which carriers can freely move) of the transistor is narrowed, and the on-resistance Ron having nonlinearity increases. According to this mechanism, the lower the potential Vgs, the more trap levels that are generated. As a result, it can be considered that when the transistor transitions from off to on, the channel region (region in which carriers can freely move) of the transistor becomes narrow, and the on-resistance Ron having nonlinearity increases.

以上のことから、オフしているトランジスタから発生する高次高調波歪を抑制するには、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsをしきい値電圧Vthよりも充分に低くすることで実現できる。しかし、オフしているトランジスタの電位Vgsを充分に低くすると、オフからオンに遷移したトランジスタのオン抵抗Ronが増加し、オンしたトランジスタから発生する高次高調波歪が増加してしまうことがわかる。この現象が、本発明者らが新規に見出した課題の原因と考えられる。つまり、送信モードだけが存在する試験モードでは、オフしているトランジスタがオンに遷移することはないので、オフしているトランジスタから発生する高次高調波歪を抑制するために、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsをしきい値電圧Vthよりも充分に低くしても、オンに遷移するトランジスタから発生する高次高調波歪の影響は考慮しなくてもよい。これに対し、受信モードの直後に送信モードが存在する通信モードでは、受信モードではオフになっているトランジスタが送信モードでオンするため、オフからオンへ遷移するトランジスタが存在することになる。この場合、オフしているトランジスタから発生する高次高調波歪を抑制するために、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsをしきい値電圧Vthよりも充分に低くすると、オフからオンに遷移するトランジスタのオン抵抗Ronが上昇し、オンしたトランジスタから発生する高次高調波歪が増加することになるのである。このことから、試験モードに比べて、受信モードの直後に送信モードが存在するような通信モードの場合では、アンテナスイッチASWから発生する高次高調波歪が増加すると考えられる。特に、受信モードの直後に存在する送信モードがGSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信するモードである場合、高次高調波歪の増加が顕著となっている。これは、GSM低周波帯域(GSM)の電力が30dBを超える大電力であり、オフしているトランジスタからの高次高調波歪の発生を抑制するために、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsをしきい値電圧Vthよりもかなり低くする必要があるからである。   From the above, in order to suppress high-order harmonic distortion generated from an off transistor, it is realized by making the potential Vgs of the gate electrode with reference to the source electrode sufficiently lower than the threshold voltage Vth. it can. However, it can be seen that if the potential Vgs of the transistor that is turned off is sufficiently lowered, the on-resistance Ron of the transistor that has transitioned from off to on increases, and the higher-order harmonic distortion generated from the turned-on transistor increases. . This phenomenon is considered to be the cause of the problem newly found by the present inventors. In other words, in the test mode in which only the transmission mode exists, the transistor that is turned off does not transition to the on state, so the source electrode is used as a reference in order to suppress high-order harmonic distortion that occurs from the transistor that is turned off. Even if the gate electrode potential Vgs is sufficiently lower than the threshold voltage Vth, it is not necessary to consider the effect of high-order harmonic distortion generated from the transistor that is turned on. On the other hand, in the communication mode in which the transmission mode exists immediately after the reception mode, a transistor that is turned off in the reception mode is turned on in the transmission mode, so that there is a transistor that transitions from off to on. In this case, when the potential Vgs of the gate electrode with respect to the source electrode is sufficiently lower than the threshold voltage Vth in order to suppress high-order harmonic distortion generated from the transistor that is turned off, the transistor is turned from off to on. The on-resistance Ron of the transitioning transistor rises, and the higher-order harmonic distortion generated from the turned-on transistor increases. From this, it is considered that the higher-order harmonic distortion generated from the antenna switch ASW is increased in the communication mode in which the transmission mode exists immediately after the reception mode as compared with the test mode. In particular, when the transmission mode existing immediately after the reception mode is a mode for transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal, an increase in high-order harmonic distortion is significant. This is a large power with a GSM low frequency band (GSM) power exceeding 30 dB, and in order to suppress the generation of high-order harmonic distortion from an off transistor, the gate electrode with respect to the source electrode is used as a reference. This is because the potential Vgs needs to be considerably lower than the threshold voltage Vth.

<本実施の形態におけるアンテナスイッチの特徴>
そこで、本実施の形態におけるアンテナスイッチASWでは以下のように対策している。具体的に、GSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する際にオンし、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号を送信する際および受信信号を受信する際にオフするトランジスタQ1において、オフしているトランジスタQ1のソース電極を基準としたゲート電極に印加される電位Vgs1を従来に比べて大きくするように構成するものである。つまり、本実施の形態における特徴は、図7に示すトランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1を、トランジスタQ2のオフ時の電位Vgs2やトランジスタQ3のオフ時の電位Vgs3よりも大きくする点にある。言い換えれば、オフ時の電位Vgs1〜電位Vgs3は、負の値をしていることから、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1を、トランジスタQ2のオフ時の電位Vgs2やトランジスタQ3のオフ時の電位Vgs3よりも大きくするということは、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1の絶対値を、トランジスタQ2のオフ時の電位Vgs2の絶対値やトランジスタQ3のオフ時の電位Vgs3の絶対値よりも小さくするということができる。これにより、受信モードからGSM低周波帯域(GSM)の送信モードへ移行する際、トランジスタQ1は、オフ状態からオン状態に遷移するが、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1の絶対値を小さくすることで、オフからオンに遷移したトランジスタQ1のオン抵抗Ronを低減することができる。この結果、オンしたトランジスタQ1から発生する高次高調波歪の増加を抑制することができる。
<Characteristics of antenna switch in this embodiment>
Therefore, the antenna switch ASW in the present embodiment takes the following countermeasures. Specifically, in the transistor Q1 which is turned on when transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal and turned off when transmitting a GSM high frequency band (DCS / PCS) transmission signal and receiving a reception signal. The potential Vgs1 applied to the gate electrode with reference to the source electrode of the transistor Q1 that is turned off is configured to be larger than in the prior art. That is, the feature of this embodiment is that the potential Vgs1 when the transistor Q1 shown in FIG. 7 is off is larger than the potential Vgs2 when the transistor Q2 is off or the potential Vgs3 when the transistor Q3 is off. In other words, since the off-state potential Vgs1 to Vgs3 are negative, the off-state potential Vgs1 of the transistor Q1 is used as the off-state potential Vgs2 of the transistor Q2 or the off-state potential Vgs3 of the transistor Q3. The larger value means that the absolute value of the potential Vgs1 when the transistor Q1 is off is made smaller than the absolute value of the potential Vgs2 when the transistor Q2 is off or the absolute value of the potential Vgs3 when the transistor Q3 is off. Can do. As a result, when shifting from the reception mode to the GSM low frequency band (GSM) transmission mode, the transistor Q1 transitions from the off state to the on state, but the absolute value of the potential Vgs1 when the transistor Q1 is off is reduced. Thus, the on-resistance Ron of the transistor Q1 transitioned from off to on can be reduced. As a result, it is possible to suppress an increase in high-order harmonic distortion generated from the transistor Q1 that is turned on.

図13は、トランジスタのソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgsと、オン抵抗との関係を示す図である。図13において、横軸は電位Vgs1を示しており、縦軸がオン抵抗Ronを示している。このとき、図13では、横軸は原点(0V)から左側に延在している。そして、電位Vgs1は負の値をとっており、左側に進むにつれて絶対値が大きくなっている。このとき、例えば、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1を−Vantから−Vant+1に大きくすることにより、オフ状態からオン状態に遷移したトランジスタQ1のオン抵抗Ronを小さくすることができる。言い換えれば、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1の絶対値をVantからVant−1に小さくすることにより、オフ状態からオン状態に遷移したトランジスタQ1のオン抵抗Ronを小さくすることができる。この結果、オンしたトランジスタQ1から発生する高次高調波歪の増加を抑制することができることがわかる。   FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between the potential Vgs of the gate electrode with respect to the source electrode of the transistor and the on-resistance. In FIG. 13, the horizontal axis represents the potential Vgs1, and the vertical axis represents the on-resistance Ron. At this time, in FIG. 13, the horizontal axis extends to the left from the origin (0 V). The potential Vgs1 has a negative value, and the absolute value increases as it proceeds to the left. At this time, for example, by increasing the potential Vgs1 when the transistor Q1 is off from −Vant to −Vant + 1, the on-resistance Ron of the transistor Q1 that has transitioned from the off state to the on state can be reduced. In other words, by reducing the absolute value of the potential Vgs1 when the transistor Q1 is off from Vant to Vant-1, the on-resistance Ron of the transistor Q1 that has transitioned from the off state to the on state can be reduced. As a result, it can be seen that an increase in high-order harmonic distortion generated from the turned-on transistor Q1 can be suppressed.

ここで、トランジスタQ1だけオフ時の電位Vgs1の絶対値を小さくし、トランジスタQ2のオフ時の電位Vgs2の絶対値とトランジスタQ3のオフ時の電位Vgs3の絶対値とを小さくしないのは、以下に示す理由による。すなわち、受信モードの直後にGSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する送信モードが存在する場合に高次高調波歪の増加を抑制する必要があるからである。このとき、オフ状態からオン状態へ遷移するトランジスタはトランジスタQ1であり、トランジスタQ2はオフ状態を維持し、トランジスタQ3は、オン状態からオフ状態へ遷移する。つまり、オフ状態からオン状態へ遷移するトランジスタQ1では、オフ時の電位Vgs1の絶対値を小さくすることにより、オフ時の高次高調波歪の発生を多少増加させても、オン時(GSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する送信モード)の高次高調波歪の発生を低減させる必要があるからである。一方、GSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する送信モードでは、トランジスタQ2とトランジスタQ3はオフ状態となっている。したがって、GSM低周波帯域(GSM)の送信信号を送信する送信モードでは、トランジスタQ2とトランジスタQ3に求められる要求は、オフ時の高次高調波歪の発生を低減させることである。このため、トランジスタQ2とトランジスタQ3では、オフ時の高次高調波歪の発生を抑制するために、トランジスタQ2のオフ時の電位Vgs2の絶対値とトランジスタQ3のオフ時の電位Vgs3の絶対値とをトランジスタQ1のように小さくしないのである。   Here, the reason why the absolute value of the potential Vgs1 when the transistor Q1 is off is reduced by the transistor Q1 and the absolute value of the potential Vgs2 when the transistor Q2 is off and the absolute value of the potential Vgs3 when the transistor Q3 is off is not reduced below. Depending on the reason shown. That is, when there is a transmission mode for transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal immediately after the reception mode, it is necessary to suppress an increase in high-order harmonic distortion. At this time, the transistor that transitions from the off state to the on state is the transistor Q1, the transistor Q2 maintains the off state, and the transistor Q3 transitions from the on state to the off state. In other words, in the transistor Q1 that transitions from the off state to the on state, the absolute value of the off-state potential Vgs1 is reduced, so that even when the occurrence of high-order harmonic distortion in the off state is slightly increased, the on-state (GSM low This is because it is necessary to reduce the occurrence of high-order harmonic distortion in a transmission mode in which a transmission signal in the frequency band (GSM) is transmitted. On the other hand, in the transmission mode in which a GSM low frequency band (GSM) transmission signal is transmitted, the transistor Q2 and the transistor Q3 are in an off state. Therefore, in the transmission mode in which a GSM low frequency band (GSM) transmission signal is transmitted, the requirement required for the transistors Q2 and Q3 is to reduce the occurrence of high-order harmonic distortion when turned off. Therefore, in the transistor Q2 and the transistor Q3, in order to suppress the occurrence of high-order harmonic distortion when the transistor Q2 is off, the absolute value of the potential Vgs2 when the transistor Q2 is off and the absolute value of the potential Vgs3 when the transistor Q3 is off are Is not made as small as transistor Q1.

次に、トランジスタQ1において、オフ時の電位Vgs1の絶対値を小さくすると、トランジスタQ1のオフ時における高次高調波歪の発生が大きくなると考えられる。トランジスタQ1がオフしている際に送信モードとなるのは、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号を送信する送信モードである。   Next, when the absolute value of the off-state potential Vgs1 is reduced in the transistor Q1, it is considered that the generation of high-order harmonic distortion when the transistor Q1 is off increases. When the transistor Q1 is off, the transmission mode is the transmission mode for transmitting a GSM high frequency band (DCS / PCS) transmission signal.

図14は、オフ状態でのトランジスタQ1のゲート電極に印加するゲート電圧Vtx1cと、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信モードで発生する2次高調波歪PCS_2HD、3次高調波歪PCS_3HDとの関係を示すグラフである。このとき、ゲート電圧Vtx1cは、ソース電極を基準としたゲート電極の電位Vgs1とは異なるものであり、ゲート電圧Vtx1cは、ゲート電極に実際に印加される電圧である。つまり、電位Vgs1はソース電極の電位を基準としたゲート電極の電位であり、ゲート電圧Vtx1cをソース電極の電位を基準として表したものが電位Vgs1である。例えば、ソース電極の電位をVsとすると、Vtx1c−Vs=Vgs1となる。したがって、Vtx1cの値がVsの値を超えない範囲で大きくなるということは、電位Vgs1に換算すると、電位Vgs1の絶対値が小さくなることを意味している。例えば、ソース電極の電位Vsを4Vとすると、ゲート電圧Vtx1cが0Vのとき、電位Vgs1は−4Vとなり、ゲート電圧Vtx1cが1Vのとき、電位Vgsは−3Vとなる。   FIG. 14 shows the relationship between the gate voltage Vtx1c applied to the gate electrode of the transistor Q1 in the off state and the second harmonic distortion PCS_2HD and the third harmonic distortion PCS_3HD generated in the transmission mode of the GSM high frequency band (DCS / PCS). It is a graph which shows a relationship. At this time, the gate voltage Vtx1c is different from the gate electrode potential Vgs1 with respect to the source electrode, and the gate voltage Vtx1c is a voltage actually applied to the gate electrode. That is, the potential Vgs1 is the potential of the gate electrode with reference to the potential of the source electrode, and the potential Vgs1 represents the gate voltage Vtx1c with respect to the potential of the source electrode. For example, when the potential of the source electrode is Vs, Vtx1c−Vs = Vgs1. Therefore, increasing the value of Vtx1c within a range not exceeding the value of Vs means that the absolute value of the potential Vgs1 is reduced when converted to the potential Vgs1. For example, when the potential Vs of the source electrode is 4V, the potential Vgs1 is −4V when the gate voltage Vtx1c is 0V, and the potential Vgs is −3V when the gate voltage Vtx1c is 1V.

したがって、オフしているトランジスタQ1のゲート電圧Vtx1cを大きくするということは、オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1の絶対値を小さくすることに対応している。この条件のもとで、図14を見ると、オフしているトランジスタQ1のゲート電圧Vtx1cを大きくすると(オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1の絶対値を小さくすると)、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信モードで発生する2次高調波歪PCS_2HDおよび3次高調波歪PCS_3HDが増大していることがわかる。2次高調波歪PCS_2HDおよび3次高調波歪PCS_3HDをデシベルで表示しているが、このデシベル表示は、高次高調波歪の大きさが入力電力の電力からどれだけ減衰させているかを示している。すなわち、高次高調波歪のデシベル表示が小さくなるほど減衰が小さくなり、高次高調波歪の大きさが増大していることを示していることになる。   Therefore, increasing the gate voltage Vtx1c of the transistor Q1 that is turned off corresponds to reducing the absolute value of the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off. 14 under this condition, when the gate voltage Vtx1c of the transistor Q1 that is turned off is increased (when the absolute value of the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off is reduced), the GSM high frequency band (DCS / It can be seen that second-order harmonic distortion PCS_2HD and third-order harmonic distortion PCS_3HD generated in the transmission mode of (PCS) are increasing. The second harmonic distortion PCS_2HD and the third harmonic distortion PCS_3HD are displayed in decibels. This decibel display indicates how much the magnitude of the higher harmonic distortion attenuates from the power of the input power. Yes. That is, as the decibel display of the higher order harmonic distortion becomes smaller, the attenuation becomes smaller, indicating that the magnitude of the higher order harmonic distortion has increased.

図14からわかるように、オフしているトランジスタQ1のゲート電圧Vtx1cが1Vを超えると、高次高調波歪(2次高調波歪PCS_2HDおよび3次高調波歪PCS_3HD)が増大することがわかる。このため、オフしているトランジスタQ1のゲート電圧Vtx1cを1V以下にする必要があることがわかる。言い換えれば、オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1の絶対値が(Vs−1)よりも小さくなると、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信モードで発生する高次高調波歪が増大することがわかる。   As can be seen from FIG. 14, when the gate voltage Vtx1c of the transistor Q1 that is turned off exceeds 1V, the higher-order harmonic distortion (second-order harmonic distortion PCS_2HD and third-order harmonic distortion PCS_3HD) increases. Therefore, it can be seen that the gate voltage Vtx1c of the transistor Q1 that is turned off needs to be 1 V or less. In other words, if the absolute value of the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off is smaller than (Vs-1), higher-order harmonic distortion that occurs in the transmission mode of the GSM high frequency band (DCS / PCS) may increase. Recognize.

以上のことから、GSM低周波帯域(GSM)の送信モードで発生する高次高調波歪を抑制する観点からは、オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1の絶対値を小さくすることが望ましいが、あまり、小さくしすぎると、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信モードで発生する高次高調波歪が増大してしまうのである。このため、オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1の絶対値を小さくするが、オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1の絶対値を(Vs−1)よりも大きくすることで、GSM低周波帯域(GSM)の送信モードと、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信モードの両方で、高次高調波歪の増加を抑制することができる。   From the above, from the viewpoint of suppressing high-order harmonic distortion generated in the GSM low frequency band (GSM) transmission mode, it is desirable to reduce the absolute value of the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off. If it is too small, the higher-order harmonic distortion generated in the transmission mode of the GSM high frequency band (DCS / PCS) will increase. For this reason, the absolute value of the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off is reduced, but by making the absolute value of the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off larger than (Vs-1), the GSM low frequency band ( In both the GSM transmission mode and the GSM high frequency band (DCS / PCS) transmission mode, an increase in high-order harmonic distortion can be suppressed.

<本実施の形態におけるアンテナスイッチの特徴的な動作>
以下に、本実施の形態におけるアンテナスイッチの特徴的な動作について説明する。まず、受信信号をアンテナから受信する場合について説明する。トランジスタQ3のゲート電極G3に正電圧(〜4V)を印加すると、ゲート電極G3に印加される電圧がソース電極(もしくは、ドレイン電極)に対して、閾値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くなるのでトランジスタQ3はオンする。すなわち、トランジスタQ3において、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3がしきい値電圧以上となるので、トランジスタQ3はオンする。それと同時に、ソース電極(あるいは、ドレイン電極)にはショットキー障壁分だけ下がった電圧(〜0.5V程度低下)が印加される。ここで、トランジスタQ3がオンした時、ソース電極(ドレイン電極)には上述したように、ゲート電極G3に印加した電圧からショットキー障壁分下がった電位が印加されるが、以下の記載では、ショットキー障壁分の電圧降下を無視して、トランジスタQ3のソース電極(ドレイン電極)には、ゲート電極G3と同電位が印加されるとする。したがって、トランジスタQ3のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは、正電位(〜4V)となる。
<Characteristic Operation of Antenna Switch in this Embodiment>
Hereinafter, a characteristic operation of the antenna switch according to the present embodiment will be described. First, a case where a received signal is received from an antenna will be described. When a positive voltage (˜4 V) is applied to the gate electrode G3 of the transistor Q3, the voltage applied to the gate electrode G3 is a threshold voltage Vth (generally −1.0 V with respect to the source electrode (or drain electrode)). Transistor Q3 is turned on. That is, in the transistor Q3, since the potential Vgs3 of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is equal to or higher than the threshold voltage, the transistor Q3 is turned on. At the same time, a voltage (about 0.5 V lower) that is lowered by the Schottky barrier is applied to the source electrode (or drain electrode). Here, when the transistor Q3 is turned on, the source electrode (drain electrode) is applied with a potential that is lower than the voltage applied to the gate electrode G3 by a Schottky barrier, as described above. It is assumed that the same potential as the gate electrode G3 is applied to the source electrode (drain electrode) of the transistor Q3 ignoring the voltage drop for the key barrier. Therefore, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q3 is a positive potential (˜4V).

一方、トランジスタQ1をオフ状態にするために、トランジスタQ1のゲート電極G1には1Vが印加される。トランジスタQ3をオンさせるためにゲート電極G3に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ3のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ3のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ1のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ1のゲート電極G1は1Vであるので、ゲート電極G1はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ1では、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1(〜−3V)がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ1はオフ状態となる。   On the other hand, 1 V is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1 in order to turn off the transistor Q1. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q3 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G3 to turn on the transistor Q3. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q3 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q1 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G1 of the transistor Q1 is 1V, the gate electrode G1 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q1, since the potential Vgs1 (˜−3 V) of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q1 is turned off.

トランジスタQ2のゲート電極G2には0Vが印加される。トランジスタQ3をオンさせるためにゲート電極G3に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ3のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ3のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ2のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ2のゲート電極G2は0Vであるので、ゲート電極G2はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ2では、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2(〜−4V)がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ2はオフ状態となる。   0 V is applied to the gate electrode G2 of the transistor Q2. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q3 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G3 to turn on the transistor Q3. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q3 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q2 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G2 of the transistor Q2 is 0 V, the gate electrode G2 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q2, since the potential Vgs2 (˜−4 V) of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q2 is turned off.

したがって、アンテナ端子TE(ANT)は、オンしているトランジスタQ3を介して受信端子RXと電気的に接続される。この状態で、アンテナ端子TE(ANT)からアンテナスイッチに入力した受信信号(AC信号)は、導通状態のトランジスタQ3を通って受信端子RXに出力された後、受信回路に入力する。   Therefore, the antenna terminal TE (ANT) is electrically connected to the reception terminal RX via the transistor Q3 that is turned on. In this state, a reception signal (AC signal) input from the antenna terminal TE (ANT) to the antenna switch is output to the reception terminal RX through the transistor Q3 in the conductive state, and then input to the reception circuit.

このとき、本実施の形態における特徴は、トランジスタQ1のゲート電極G1に1Vを印加することにより、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1を−3V程度としてトランジスタQ1をオフしている点にある。一方、トランジスタQ2のゲート電極G2に0Vを印加することにより、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2を−4V程度としてトランジスタQ2をオフしている。   At this time, the feature of this embodiment is that 1V is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1, thereby setting the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode to about −3V, thereby turning off the transistor Q1. It is in. On the other hand, by applying 0 V to the gate electrode G2 of the transistor Q2, the potential Vgs2 of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is set to about −4 V, and the transistor Q2 is turned off.

次に、GSM低周波帯域(GSM)の送信信号をアンテナから送信する場合のアンテナスイッチASWの動作について、図7を参照しながら説明する。   Next, the operation of the antenna switch ASW when transmitting a GSM low frequency band (GSM) transmission signal from an antenna will be described with reference to FIG.

トランジスタQ1のゲート電極G1に正電圧(〜4V)を印加すると、ゲート電極G1に印加される電圧がソース電極(もしくは、ドレイン電極)に対して、閾値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くなるのでトランジスタQ1はオンする。すなわち、トランジスタQ1において、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1がしきい値電圧以上となるので、トランジスタQ1はオンする。それと同時に、ソース電極(あるいは、ドレイン電極)にはショットキー障壁分だけ下がった電圧(〜0.5V程度低下)が印加される。ここで、トランジスタQ1がオンした時、ソース電極(ドレイン電極)には上述したように、ゲート電極G1に印加した電圧からショットキー障壁分下がった電位が印加されるが、以下の記載では、ショットキー障壁分の電圧降下を無視して、トランジスタQ1のソース電極(ドレイン電極)には、ゲート電極G1と同電位が印加されるとする。したがって、トランジスタQ1のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは、正電位(〜4V)となる。   When a positive voltage (˜4V) is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1, the voltage applied to the gate electrode G1 is a threshold voltage Vth (generally −1.0V) with respect to the source electrode (or drain electrode). Transistor Q1 is turned on. That is, in the transistor Q1, since the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is equal to or higher than the threshold voltage, the transistor Q1 is turned on. At the same time, a voltage that is lowered by the amount corresponding to the Schottky barrier (down by about 0.5 V) is applied to the source electrode (or drain electrode). Here, when the transistor Q1 is turned on, the source electrode (drain electrode) is applied with a potential that is lower than the voltage applied to the gate electrode G1 by the Schottky barrier, as described above. It is assumed that the same potential as the gate electrode G1 is applied to the source electrode (drain electrode) of the transistor Q1, ignoring the voltage drop for the key barrier. Therefore, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) that is electrically connected to the source electrode of the transistor Q1 is a positive potential (˜4 V).

一方、トランジスタQ2をオフ状態にするために、トランジスタQ2のゲート電極G2には0Vが印加される。トランジスタQ1をオンさせるためにゲート電極G1に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ1のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ1のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ2のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ2のゲート電極G2は0Vであるので、ゲート電極G2はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ2では、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2(〜−4V)がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ2はオフ状態となる。   On the other hand, in order to turn off the transistor Q2, 0V is applied to the gate electrode G2 of the transistor Q2. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q1 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G1 to turn on the transistor Q1. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q1 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q2 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G2 of the transistor Q2 is 0 V, the gate electrode G2 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q2, since the potential Vgs2 (˜−4 V) of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q2 is turned off.

同様に、トランジスタQ3のゲート電極G3には0Vが印加される。トランジスタQ1をオンさせるためにゲート電極G1に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ1のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ1のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ3のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ3のゲート電極G3は0Vであるので、ゲート電極G3はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ3では、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3(〜−4V)がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ3はオフ状態となる。   Similarly, 0V is applied to the gate electrode G3 of the transistor Q3. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q1 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G1 to turn on the transistor Q1. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q1 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q3 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G3 of the transistor Q3 is 0 V, the gate electrode G3 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q3, the potential Vgs3 (˜−4 V) of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, so that the transistor Q3 is turned off.

したがって、アンテナ端子TE(ANT)は、オンしているトランジスタQ1を介して送信端子TX1と電気的に接続される。この状態で、送信端子TX1からアンテナスイッチASWに入力したGSM低周波帯域(GSM)の送信信号(AC信号)は、導通状態のトランジスタQ1を通ってアンテナ端子TE(ANT)に出力された後、アンテナから送信される。   Therefore, the antenna terminal TE (ANT) is electrically connected to the transmission terminal TX1 via the transistor Q1 that is turned on. In this state, the GSM low frequency band (GSM) transmission signal (AC signal) input from the transmission terminal TX1 to the antenna switch ASW is output to the antenna terminal TE (ANT) through the conductive transistor Q1, Sent from antenna.

このとき、本実施の形態における特徴は、トランジスタQ1のゲート電極G1に0Vではなく1Vを印加することにより、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1を−3V程度としてトランジスタQ1をオフしていることにある。そして、この状態から、トランジスタQ1のゲート電極G1に正電圧(〜4V)を印加して、トランジスタQ1をオンしている。したがって、トランジスタQ1は、例えば、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1を−4Vから−3Vに大きくすることにより、オフ状態からオン状態に遷移したトランジスタQ1のオン抵抗Ronを小さくすることができる。言い換えれば、トランジスタQ1のオフ時の電位Vgs1の絶対値を4Vから3Vに小さくすることにより、オフ状態からオン状態に遷移したトランジスタQ1のオン抵抗Ronを小さくすることができる。この結果、オンしたトランジスタQ1から発生する高次高調波歪の増加を抑制することができるのである。   At this time, a feature of this embodiment is that by applying 1 V instead of 0 V to the gate electrode G1 of the transistor Q1, the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is set to about −3 V, thereby turning off the transistor Q1. There is in being. From this state, a positive voltage (˜4 V) is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1, and the transistor Q1 is turned on. Therefore, the transistor Q1 can reduce the on-resistance Ron of the transistor Q1 that has transitioned from the off-state to the on-state, for example, by increasing the off-state potential Vgs1 of the transistor Q1 from −4V to −3V. In other words, by reducing the absolute value of the potential Vgs1 when the transistor Q1 is off from 4 V to 3 V, the on-resistance Ron of the transistor Q1 that has transitioned from the off state to the on state can be reduced. As a result, it is possible to suppress an increase in high-order harmonic distortion generated from the transistor Q1 that is turned on.

最後に、GSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号をアンテナから送信する場合のアンテナスイッチASWの動作について、図7を参照しながら説明する。   Finally, the operation of the antenna switch ASW when transmitting a GSM high frequency band (DCS / PCS) transmission signal from an antenna will be described with reference to FIG.

トランジスタQ2のゲート電極G2に正電圧(〜4V)を印加すると、ゲート電極G2に印加される電圧がソース電極(もしくは、ドレイン電極)に対して、閾値電圧Vth(一般的には−1.0V程度)より高くなるのでトランジスタQ2はオンする。すなわち、トランジスタQ2において、ソース電極を基準としたゲート電極G2の電位Vgs2がしきい値電圧以上となるので、トランジスタQ2はオンする。それと同時に、ソース電極(あるいは、ドレイン電極)にはショットキー障壁分だけ下がった電圧(〜0.5V程度低下)が印加される。ここで、トランジスタQ2がオンした時、ソース電極(ドレイン電極)には上述したように、ゲート電極G2に印加した電圧からショットキー障壁分下がった電位が印加されるが、以下の記載では、ショットキー障壁分の電圧降下を無視して、トランジスタQ2のソース電極(ドレイン電極)には、ゲート電極G2と同電位が印加されるとする。したがって、トランジスタQ2のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは、正電位(〜4V)となる。   When a positive voltage (˜4V) is applied to the gate electrode G2 of the transistor Q2, the voltage applied to the gate electrode G2 is a threshold voltage Vth (generally −1.0V with respect to the source electrode (or drain electrode)). Transistor Q2 is turned on. That is, in the transistor Q2, since the potential Vgs2 of the gate electrode G2 with respect to the source electrode is equal to or higher than the threshold voltage, the transistor Q2 is turned on. At the same time, a voltage that is lowered by the amount corresponding to the Schottky barrier (down by about 0.5 V) is applied to the source electrode (or drain electrode). Here, when the transistor Q2 is turned on, the source electrode (drain electrode) is applied with a potential that is lower by the Schottky barrier than the voltage applied to the gate electrode G2, as described above. Assume that the same potential as the gate electrode G2 is applied to the source electrode (drain electrode) of the transistor Q2 ignoring the voltage drop for the key barrier. Therefore, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q2 becomes a positive potential (˜4V).

一方、トランジスタQ1をオフ状態にするために、トランジスタQ1のゲート電極G1には1Vが印加される。トランジスタQ2をオンさせるためにゲート電極G2に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ2のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ2のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ1のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ1のゲート電極G1は1Vであるので、ゲート電極G1はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ1では、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1(〜−3V)がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ1はオフ状態となる。   On the other hand, 1 V is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1 in order to turn off the transistor Q1. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q2 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G2 to turn on the transistor Q2. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q2 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q1 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G1 of the transistor Q1 is 1V, the gate electrode G1 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q1, since the potential Vgs1 (˜−3 V) of the gate electrode G1 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, the transistor Q1 is turned off.

トランジスタQ3のゲート電極G3には0Vが印加される。トランジスタQ2をオンさせるためにゲート電極G2に印加した正電圧(〜4V)により、この正電位(〜4V)がトランジスタQ2のソース電極およびドレイン電極に印加されている。すなわち、トランジスタQ2のソース電極と電気的に接続されているアンテナ端子TE(ANT)の電位Vantは正電位(〜4V)となり、このアンテナ端子TE(ANT)と電気的に接続されているトランジスタQ3のソース電極にも正電位(〜4V)が印加されることになる。トランジスタQ3のゲート電極G3は0Vであるので、ゲート電極G3はソース電極(ドレイン電極)に対して、しきい値電圧Vthより低い電圧になる。つまり、トランジスタQ3では、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3(〜−4V)がしきい値電圧以下となるので、トランジスタQ3はオフ状態となる。   0V is applied to the gate electrode G3 of the transistor Q3. This positive potential (˜4V) is applied to the source electrode and the drain electrode of the transistor Q2 by the positive voltage (˜4V) applied to the gate electrode G2 to turn on the transistor Q2. That is, the potential Vant of the antenna terminal TE (ANT) electrically connected to the source electrode of the transistor Q2 becomes a positive potential (˜4 V), and the transistor Q3 electrically connected to the antenna terminal TE (ANT). A positive potential (˜4 V) is also applied to the source electrode. Since the gate electrode G3 of the transistor Q3 is 0 V, the gate electrode G3 has a voltage lower than the threshold voltage Vth with respect to the source electrode (drain electrode). That is, in the transistor Q3, the potential Vgs3 (˜−4 V) of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is equal to or lower than the threshold voltage, so that the transistor Q3 is turned off.

したがって、アンテナ端子TE(ANT)は、オンしているトランジスタQ2を介して送信端子TX2と電気的に接続される。この状態で、送信端子TX2からアンテナスイッチASWに入力したGSM高周波帯域(DCS/PCS)の送信信号(AC信号)は、導通状態のトランジスタQ2を通ってアンテナ端子TE(ANT)に出力された後、アンテナから送信される。   Therefore, the antenna terminal TE (ANT) is electrically connected to the transmission terminal TX2 via the transistor Q2 that is turned on. In this state, after the transmission signal (AC signal) of the GSM high frequency band (DCS / PCS) input from the transmission terminal TX2 to the antenna switch ASW is output to the antenna terminal TE (ANT) through the transistor Q2 in the conductive state. Transmitted from the antenna.

このとき、本実施の形態における特徴は、トランジスタQ1のゲート電極G1に1Vを印加することにより、ソース電極を基準としたゲート電極G1の電位Vgs1を−3V程度としてトランジスタQ1をオフしている点にある。一方、トランジスタQ3のゲート電極G3に0Vを印加することにより、ソース電極を基準としたゲート電極G3の電位Vgs3を−4V程度としてトランジスタQ3をオフしている。したがって、オフしているとトランジスタQ1の電位Vgs1(〜−3V)の絶対値は、オフしているトランジスタQ3の電位Vgs3(〜−4V)の絶対値よりも小さいので、オフしているトランジスタQ1から発生する高次高調波歪は、オフしているトランジスタQ3から発生する高次高調波歪よりも増加すると考えられる。しかし、図14で示したように、オフしているトランジスタQ1の電位Vgs1が−3V程度(図14のゲート電圧Vtx1c=1Vに対応)であれば、高次高調波歪の増加を抑制することができることがわかる。   At this time, the feature of this embodiment is that 1V is applied to the gate electrode G1 of the transistor Q1, thereby setting the potential Vgs1 of the gate electrode G1 with respect to the source electrode to about −3V, thereby turning off the transistor Q1. It is in. On the other hand, by applying 0 V to the gate electrode G3 of the transistor Q3, the potential Vgs3 of the gate electrode G3 with respect to the source electrode is set to about −4 V, and the transistor Q3 is turned off. Therefore, when the transistor Q1 is off, the absolute value of the potential Vgs1 (˜−3V) of the transistor Q1 is smaller than the absolute value of the potential Vgs3 (˜−4V) of the transistor Q3 that is off. The higher order harmonic distortion generated from the transistor Q3 is considered to increase more than the higher order harmonic distortion generated from the transistor Q3 that is turned off. However, as shown in FIG. 14, if the potential Vgs1 of the transistor Q1 that is turned off is about −3V (corresponding to the gate voltage Vtx1c = 1V in FIG. 14), an increase in higher-order harmonic distortion is suppressed. You can see that

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。   The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.

1 携帯電話機
2 アプリケーションプロセッサ
3 メモリ
4 ベースバンド部
5 RFIC
6 電力増幅器
7 SAWフィルタ
8 アンテナスイッチ
9 アンテナ
10 半絶縁性基板
11 エピタキシャル層
12 バッファ層
13 AlGaAs層
14 n型GaAs層
20 半導体基板
21 埋め込み絶縁層
22 シリコン層
A 領域
ANT アンテナ
ASW アンテナスイッチ
B 領域
Cgs ゲート・ソース間容量
CHP1〜CHP4 半導体チップ
CNT 制御回路
D1 ドレイン領域
DE ドレイン電極
EX エクステンション領域
G ゲート電極
G1〜G3 ゲート電極
GOX ゲート絶縁膜
HPA RFモジュール
Ids ドレイン電流
IL 層間絶縁膜
L1 配線
LPF_H ローパスフィルタ
LPF_L ローパスフィルタ
MN_H 出力整合回路
MN_L 出力整合回路
PA_H 増幅回路
PA_L 増幅回路
PCS_2HD 2次高調波歪
PCS_3HD 3次高調波歪
PLG プラグ
Q1〜Q3 トランジスタ
Rd1〜Rd3 抵抗
Rgg1〜Rgg3 ゲート抵抗
R1 オン抵抗
R2 オン抵抗
Ron オン抵抗
RX 受信端子
RX1c ゲート端子
S1 ソース領域
SE ソース電極
SMD 受動部品
STI 素子分離領域
SW サイドウォール
TE(ANT)アンテナ端子
TE(OUT) 出力端子
TE(RX_H) 受信端子
TE(RX_L) 受信端子
TE(TX_H) 入力端子
TE(TX_L) 入力端子
TX1 送信端子
TX1c ゲート端子
TX2 送信端子
TX2c ゲート端子
Vant 電位
Vgs 電位
Vgs1〜Vgs3 電位
Vth しきい値電圧
Vtx1c ゲート電圧
WB 配線基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile phone 2 Application processor 3 Memory 4 Baseband part 5 RFIC
6 power amplifier 7 SAW filter 8 antenna switch 9 antenna 10 semi-insulating substrate 11 epitaxial layer 12 buffer layer 13 AlGaAs layer 14 n-type GaAs layer 20 semiconductor substrate 21 buried insulating layer 22 silicon layer A region ANT antenna ASW antenna switch B region Cgs Capacitance between gate and source CHP1 to CHP4 Semiconductor chip CNT Control circuit D1 Drain region DE Drain electrode EX Extension region G Gate electrode G1 to G3 Gate electrode GOX Gate insulating film HPA RF module Ids Drain current IL Interlayer insulating film L1 Wiring LPF_H Low pass filter LPF_L Low pass filter MN_H Output matching circuit MN_L Output matching circuit PA_H Amplifying circuit PA_L Amplifying circuit PCS_2HD Second harmonic Distortion PCS_3HD Third harmonic distortion PLG plug Q1 to Q3 Transistors Rd1 to Rd3 Resistance Rgg1 to Rgg3 Gate resistance R1 On resistance R2 On resistance Ron On resistance RX Receive terminal RX1c Gate terminal S1 Source region SE Source electrode SMD Passive component STI Element isolation region SW side wall TE (ANT) antenna terminal TE (OUT) output terminal TE (RX_H) receiving terminal TE (RX_L) receiving terminal TE (TX_H) input terminal TE (TX_L) input terminal TX1 transmitting terminal TX1c gate terminal TX2 transmitting terminal TX2c gate Terminal Vant potential Vgs potential Vgs1 to Vgs3 potential Vth threshold voltage Vtx1c Gate voltage WB Wiring board

Claims (16)

(a)アンテナと電気的に接続されるアンテナ端子と、
(b)送信信号が伝達される送信端子と、
(c)受信信号が伝達される受信端子と、
(d)前記送信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する送信用FETと、
(e)前記受信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する受信用FETと、
(f)前記送信用FETおよび前記受信用FETのオン/オフを制御する制御信号を入力する制御端子とを備え、
前記送信用FETは、
(d1)半導体基板内に離間して形成された一対の第1ソース領域および第1ドレイン領域と、
(d2)前記第1ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第1ゲート電極とを有し、
前記受信用FETは、
(e1)前記半導体基板内に離間して形成された一対の第2ソース領域および第2ドレイン領域と、
(e2)前記第2ソース領域と前記第2ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第2ゲート電極とを有し、
前記送信信号を前記アンテナから送信する際には、前記制御端子から入力される前記制御信号により、前記送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第1電位を印加して前記送信用FETをオンさせるとともに、前記受信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第2電位を印加して前記受信用FETをオフさせる一方、
前記受信信号を前記アンテナから受信する際には、前記制御端子から入力される前記制御信号により、前記送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第3電位を印加して前記送信用FETをオフさせるとともに、前記受信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第4電位を印加して前記受信用FETをオンさせるように構成されている半導体装置であって、
前記第3電位の絶対値は、前記第2電位の絶対値よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
(A) an antenna terminal electrically connected to the antenna;
(B) a transmission terminal to which a transmission signal is transmitted;
(C) a receiving terminal to which a received signal is transmitted;
(D) a transmission FET connected between the transmission terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(E) a receiving FET connected between the receiving terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(F) a control terminal for inputting a control signal for controlling on / off of the transmission FET and the reception FET;
The transmission FET is
(D1) a pair of first source region and first drain region formed separately in the semiconductor substrate;
(D2) having a first gate electrode formed on the semiconductor substrate between the first source region and the first drain region and connected to the control terminal;
The receiving FET is
(E1) A pair of second source region and second drain region formed separately from each other in the semiconductor substrate;
(E2) having a second gate electrode formed on the semiconductor substrate between the second source region and the second drain region and connected to the control terminal;
When transmitting the transmission signal from the antenna, the control signal input from the control terminal is used as a threshold of the first gate electrode with respect to the first source region of the transmission FET. A first potential higher than a value voltage is applied to turn on the transmission FET, and a potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the reception FET is set to be higher than a threshold voltage. While applying a low second potential to turn off the receiving FET,
When receiving the received signal from the antenna, the control signal input from the control terminal is used as a threshold of the first gate electrode with respect to the first source region of the transmitting FET. A third potential lower than the value voltage is applied to turn off the transmission FET, and a potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the reception FET is set to be higher than a threshold voltage. A semiconductor device configured to turn on the receiving FET by applying a high fourth potential,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an absolute value of the third potential is smaller than an absolute value of the second potential.
請求項1記載の半導体装置であって、
前記第1電位と前記第4電位とは、同電位であることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the first potential and the fourth potential are the same potential.
請求項1記載の半導体装置であって、
前記送信用FETは、前記半導体基板と前記第1ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであり、
前記受信用FETは、前記半導体基板と前記第2ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The transmission FET is a high electron mobility transistor in which a Schottky barrier exists between the semiconductor substrate and the first gate electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the receiving FET is a high electron mobility transistor having a Schottky barrier between the semiconductor substrate and the second gate electrode.
請求項1記載の半導体装置であって、
前記送信用FETは、前記半導体基板と前記第1ゲート電極との間に第1ゲート絶縁膜が形成されたMISFETであり、
前記受信用FETは、前記半導体基板と前記第2ゲート電極との間に第2ゲート絶縁膜が形成されたMISFETであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The transmission FET is a MISFET in which a first gate insulating film is formed between the semiconductor substrate and the first gate electrode.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the receiving FET is a MISFET in which a second gate insulating film is formed between the semiconductor substrate and the second gate electrode.
(a)配線基板と、
(b)アンテナスイッチが形成されたアンテナスイッチ用半導体チップと、
(c)送信信号の電力を増幅する増幅回路が形成された増幅回路用半導体チップと、
(d)前記増幅回路および前記アンテナスイッチを制御する制御回路が形成された制御回路用半導体チップとを備え、
前記アンテナスイッチ用半導体チップは、
(b1)アンテナと電気的に接続される接続されるアンテナ端子と、
(b2)前記送信信号が伝達される送信端子と、
(b3)受信信号が伝達される受信端子と、
(b4)前記送信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する送信用FETと、
(b5)前記受信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する受信用FETと、
(b6)前記送信用FETのオン/オフと、前記受信用FETのオン/オフとを制御する制御信号が伝達される制御端子とを含み、
前記送信用FETは、
(b41)半導体基板内に離間して形成された一対の第1ソース領域および第1ドレイン領域と、
(b42)前記第1ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第1ゲート電極とを有し、
前記受信用FETは、
(b51)前記半導体基板内に離間して形成された一対の第2ソース領域および第2ドレイン領域と、
(b52)前記第2ソース領域と前記第2ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第2ゲート電極とを有し、
前記送信信号を前記アンテナから送信する際、前記制御回路は、前記送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第1電位を印加して前記送信用FETをオンさせるとともに、前記受信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第2電位を印加して前記受信用FETをオフさせる一方、
前記受信信号を前記アンテナから受信する際、前記制御回路は、前記送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第3電位を印加して前記送信用FETをオフさせるとともに、前記受信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第4電位を印加して前記受信用FETをオンさせるように構成されている半導体装置であって、
前記第3電位の絶対値は、前記第2電位の絶対値よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
(A) a wiring board;
(B) an antenna switch semiconductor chip on which an antenna switch is formed;
(C) an amplifier circuit semiconductor chip in which an amplifier circuit for amplifying the power of the transmission signal is formed;
(D) comprising a control circuit semiconductor chip on which a control circuit for controlling the amplifier circuit and the antenna switch is formed;
The antenna switch semiconductor chip is:
(B1) a connected antenna terminal electrically connected to the antenna;
(B2) a transmission terminal to which the transmission signal is transmitted;
(B3) a receiving terminal to which the received signal is transmitted;
(B4) a transmission FET connected between the transmission terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(B5) a reception FET connected between the reception terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(B6) including a control terminal to which a control signal for controlling ON / OFF of the transmission FET and ON / OFF of the reception FET is transmitted,
The transmission FET is
(B41) A pair of first source region and first drain region formed separately in the semiconductor substrate;
(B42) a first gate electrode formed on the semiconductor substrate between the first source region and the first drain region and connected to the control terminal;
The receiving FET is
(B51) a pair of second source region and second drain region formed separately from each other in the semiconductor substrate;
(B52) a second gate electrode formed on the semiconductor substrate between the second source region and the second drain region and connected to the control terminal;
When transmitting the transmission signal from the antenna, the control circuit uses a first potential higher than a threshold voltage as a potential of the first gate electrode with respect to the first source region of the transmission FET. And applying the second potential lower than the threshold voltage as the potential of the second gate electrode with reference to the second source region of the receiving FET. While turning off the receiving FET,
When receiving the received signal from the antenna, the control circuit uses a third potential lower than a threshold voltage as the potential of the first gate electrode with respect to the first source region of the transmitting FET. And applying a fourth potential higher than a threshold voltage as the potential of the second gate electrode with reference to the second source region of the receiving FET. A semiconductor device configured to turn on a receiving FET,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an absolute value of the third potential is smaller than an absolute value of the second potential.
請求項5記載の半導体装置であって、
前記増幅回路用半導体チップと、前記制御回路用半導体チップとは、別々の半導体チップから構成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5,
The semiconductor device for an amplifier circuit and the semiconductor chip for a control circuit are constituted by separate semiconductor chips.
請求項5記載の半導体装置であって、
前記増幅回路用半導体チップと、前記制御回路用半導体チップとは、同一の半導体チップから構成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5,
The semiconductor device for an amplifier circuit and the semiconductor chip for a control circuit are constituted by the same semiconductor chip.
請求項5記載の半導体装置であって、
前記送信用FETは、前記半導体基板と前記第1ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであり、
前記受信用FETは、前記半導体基板と前記第2ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5,
The transmission FET is a high electron mobility transistor in which a Schottky barrier exists between the semiconductor substrate and the first gate electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the receiving FET is a high electron mobility transistor having a Schottky barrier between the semiconductor substrate and the second gate electrode.
(a)配線基板と、
(b)アンテナスイッチが形成されたアンテナスイッチ用半導体チップと、
(c)第1周波数帯の第1送信信号の電力を増幅する第1増幅回路と、前記第1周波数帯とは異なる第2周波数帯の第2送信信号の電力を増幅する第2増幅回路が形成された増幅回路用半導体チップと、
(d)前記増幅回路および前記アンテナスイッチを制御する制御回路が形成された制御回路用半導体チップとを備え、
前記アンテナスイッチ用半導体チップは、
(b1)アンテナと電気的に接続される接続されるアンテナ端子と、
(b2)前記第1送信信号が伝達される第1送信端子と、
(b3)前記第2送信信号が伝達される第2送信端子と、
(b4)受信信号が伝達される受信端子と、
(b5)前記第1送信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する第1送信用FETと、
(b6)前記第2送信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する第2送信用FETと、
(b7)前記受信端子と前記アンテナ端子との間に接続され、スイッチとして機能する受信用FETと、
(b8)前記第1送信用FETのオン/オフと、前記第2送信用FETのオン/オフと、前記受信用FETのオン/オフとを制御する制御信号が伝達される制御端子とを含み、
前記第1送信用FETは、
(b51)半導体基板内に離間して形成された一対の第1ソース領域および第1ドレイン領域と、
(b52)前記第1ソース領域と前記第1ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第1ゲート電極とを有し、
前記第2送信用FETは、
(b61)前記半導体基板内に離間して形成された一対の第2ソース領域および第2ドレイン領域と、
(b62)前記第2ソース領域と前記第2ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第2ゲート電極とを有し、
前記受信用FETは、
(b71)前記半導体基板内に離間して形成された一対の第3ソース領域および第3ドレイン領域と、
(b72)前記第3ソース領域と前記第3ドレイン領域の間の前記半導体基板上に形成され、前記制御端子と接続された第3ゲート電極とを有し、
前記第1送信信号を前記アンテナから送信する際、前記制御回路は、前記第1送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い第1電位を印加して前記第1送信用FETをオンさせ、かつ、前記第2送信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第2電位を印加して前記第2送信用FETをオフさせるとともに、前記受信用FETの前記第3ソース領域を基準とした前記第3ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い前記第2電位を印加して前記受信用FETをオフさせ、
前記第2送信信号を前記アンテナから送信する際、前記制御回路は、前記第1送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い第3電位を印加して前記第1送信用FETをオフさせ、かつ、前記第2送信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い前記第1電位を印加して前記第2送信用FETをオンさせるとともに、前記受信用FETの前記第3ソース領域を基準とした前記第3ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い前記第2電位を印加して前記受信用FETをオフさせ、
前記受信信号を前記アンテナから受信する際、前記制御回路は、前記第1送信用FETの前記第1ソース領域を基準とした前記第1ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い前記第3電位を印加して前記第1送信用FETをオフさせ、かつ、前記第2送信用FETの前記第2ソース領域を基準とした前記第2ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも低い前記第2電位を印加して前記第2送信用FETをオフさせるとともに、前記受信用FETの前記第3ソース領域を基準とした前記第3ゲート電極の電位として、しきい値電圧よりも高い前記第1電位を印加して前記受信用FETをオンさせるように構成されている半導体装置であって、
前記第3電位の絶対値は、前記第2電位の絶対値よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
(A) a wiring board;
(B) an antenna switch semiconductor chip on which an antenna switch is formed;
(C) a first amplifier circuit that amplifies the power of the first transmission signal in the first frequency band, and a second amplifier circuit that amplifies the power of the second transmission signal in the second frequency band different from the first frequency band. A formed semiconductor chip for an amplifier circuit;
(D) comprising a control circuit semiconductor chip on which a control circuit for controlling the amplifier circuit and the antenna switch is formed;
The antenna switch semiconductor chip is:
(B1) a connected antenna terminal electrically connected to the antenna;
(B2) a first transmission terminal to which the first transmission signal is transmitted;
(B3) a second transmission terminal to which the second transmission signal is transmitted;
(B4) a receiving terminal to which a received signal is transmitted;
(B5) a first transmission FET connected between the first transmission terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(B6) a second transmission FET connected between the second transmission terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(B7) a receiving FET connected between the receiving terminal and the antenna terminal and functioning as a switch;
(B8) including a control terminal to which a control signal for controlling on / off of the first transmission FET, on / off of the second transmission FET, and on / off of the reception FET is transmitted. ,
The first transmission FET is
(B51) a pair of first source region and first drain region formed separately in the semiconductor substrate;
(B52) having a first gate electrode formed on the semiconductor substrate between the first source region and the first drain region and connected to the control terminal;
The second transmission FET is
(B61) a pair of second source region and second drain region formed separately in the semiconductor substrate;
(B62) a second gate electrode formed on the semiconductor substrate between the second source region and the second drain region and connected to the control terminal;
The receiving FET is
(B71) A pair of third source region and third drain region formed separately in the semiconductor substrate;
(B72) a third gate electrode formed on the semiconductor substrate between the third source region and the third drain region and connected to the control terminal;
When transmitting the first transmission signal from the antenna, the control circuit is higher than a threshold voltage as the potential of the first gate electrode with respect to the first source region of the first transmission FET. The first potential is applied to turn on the first transmission FET, and the potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the second transmission FET is higher than a threshold voltage. A second low potential is applied to turn off the second transmission FET, and the potential of the third gate electrode with respect to the third source region of the reception FET is lower than a threshold voltage. Applying a second potential to turn off the receiving FET;
When transmitting the second transmission signal from the antenna, the control circuit is lower than a threshold voltage as a potential of the first gate electrode with respect to the first source region of the first transmission FET. A third potential is applied to turn off the first transmission FET, and the potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the second transmission FET is greater than a threshold voltage. The high first potential is applied to turn on the second transmission FET, and the potential of the third gate electrode with respect to the third source region of the reception FET is lower than a threshold voltage Applying the second potential to turn off the receiving FET;
When receiving the received signal from the antenna, the control circuit uses the first gate electrode potential that is lower than a threshold voltage as a potential of the first gate electrode with respect to the first source region of the first transmission FET. Three potentials are applied to turn off the first transmission FET, and the potential of the second gate electrode with respect to the second source region of the second transmission FET is lower than a threshold voltage The second potential is applied to turn off the second transmission FET, and the potential of the third gate electrode with respect to the third source region of the reception FET is higher than a threshold voltage. A semiconductor device configured to turn on the receiving FET by applying a first potential,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an absolute value of the third potential is smaller than an absolute value of the second potential.
請求項9記載の半導体装置であって、
前記第1周波数帯の前記第1送信信号の電力は、前記第2周波数帯の前記第2送信信号の電力よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 9,
The power of the first transmission signal in the first frequency band is greater than the power of the second transmission signal in the second frequency band.
請求項10記載の半導体装置であって、
前記第1周波数帯の周波数は、前記第2周波数帯の周波数よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 10,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a frequency of the first frequency band is smaller than a frequency of the second frequency band.
請求項9記載の半導体装置であって、
前記制御回路は、前記第1送信信号を前記アンテナから送信する第1送信モードと、前記第2送信信号を前記アンテナから送信する第2送信モードと、前記受信信号を前記アンテナから受信する受信モードとを、時分割多元接続方式で動作させることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 9,
The control circuit includes a first transmission mode for transmitting the first transmission signal from the antenna, a second transmission mode for transmitting the second transmission signal from the antenna, and a reception mode for receiving the reception signal from the antenna. Are operated by a time division multiple access method.
請求項12記載の半導体装置であって、
前記制御回路により実施される時分割多元接続方式は、前記受信モードを動作させた直後に前記第1送信モードを動作させる場合を含むことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device according to claim 12,
The time division multiple access method implemented by the control circuit includes a case of operating the first transmission mode immediately after operating the reception mode.
請求項9記載の半導体装置であって、
前記増幅回路用半導体チップと、前記制御回路用半導体チップとは、別々の半導体チップから構成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 9,
The semiconductor device for an amplifier circuit and the semiconductor chip for a control circuit are constituted by separate semiconductor chips.
請求項9記載の半導体装置であって、
前記増幅回路用半導体チップと、前記制御回路用半導体チップとは、同一の半導体チップから構成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 9,
The semiconductor device for an amplifier circuit and the semiconductor chip for a control circuit are constituted by the same semiconductor chip.
請求項9記載の半導体装置であって、
前記第1送信用FETは、前記半導体基板と前記第1ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであり、
前記第2送信用FETは、前記半導体基板と前記第2ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであり、
前記受信用FETは、前記半導体基板と前記第3ゲート電極との間にショットキー障壁が存在する高電子移動度トランジスタであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 9,
The first transmission FET is a high electron mobility transistor in which a Schottky barrier exists between the semiconductor substrate and the first gate electrode,
The second transmission FET is a high electron mobility transistor in which a Schottky barrier exists between the semiconductor substrate and the second gate electrode,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the receiving FET is a high electron mobility transistor having a Schottky barrier between the semiconductor substrate and the third gate electrode.
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