JP2015103913A - High frequency amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トランジスタが高周波を増幅する高周波増幅器に関するものである。 The present invention relates to a high frequency amplifier in which a transistor amplifies a high frequency.
図8は以下の非特許文献1に開示されている高周波増幅器を示す断面図である。
図8の高周波増幅器では、3層構造の絶縁層膜のうち、基板上に形成されているエピタキシャル層の上にある第一絶縁層膜に、トランジスタのソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されている。
また、第一絶縁層膜の上部にある第三絶縁層膜には、トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路が形成されている。
図8の高周波増幅器では、整合回路が絶縁層膜に形成されているので、小型化を図ることができる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a high-frequency amplifier disclosed in Non-Patent Document 1 below.
In the high-frequency amplifier of FIG. 8, the source electrode, the gate electrode, and the drain electrode of the transistor are formed on the first insulating layer film on the epitaxial layer formed on the substrate among the three-layered insulating layer film. ing.
A matching circuit connected to the gate electrode or the drain electrode of the transistor is formed in the third insulating layer film above the first insulating layer film.
In the high frequency amplifier of FIG. 8, since the matching circuit is formed in the insulating layer film, the size can be reduced.
従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、集積度を高めるために整合回路がトランジスタの上部の領域に形成される場合、整合回路とトランジスタの間にある容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼすことがある課題があった。 Since the conventional high-frequency amplifier is configured as described above, when the matching circuit is formed in the upper region of the transistor in order to increase the degree of integration, a capacitance component between the matching circuit and the transistor is There were issues that could affect the properties.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、整合回路とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる高周波増幅器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a high-frequency amplifier capable of reducing a capacitance component between a matching circuit and a transistor and preventing a change in electrical characteristics of the transistor. With the goal.
この発明に係る高周波増幅器は、複数の絶縁層膜が積層されている多層絶縁層膜と、多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、トランジスタと整合回路の間にある絶縁層膜に、トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成され、その配線がトランジスタのゲート電極及びドレイン電極の上部を覆っているようにしたものである。 In the high frequency amplifier according to the present invention, a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode are formed on a multilayer insulating layer film in which a plurality of insulating layer films are laminated and an insulating layer film constituting the multilayer insulating layer film. Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, the insulating layer film formed above the insulating layer film on which the transistor is formed is connected to the gate electrode or the drain electrode of the transistor And a wiring connected to the source electrode of the transistor is formed in the insulating layer film between the transistor and the matching circuit among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film. The upper part of the gate electrode and the drain electrode of the transistor is covered.
この発明によれば、多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、トランジスタと整合回路の間にある絶縁層膜に、トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成され、その配線がトランジスタのゲート電極及びドレイン電極の上部を覆っているように構成したので、整合回路とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果がある。 According to the present invention, the wiring connected to the source electrode of the transistor is formed in the insulating layer film between the transistor and the matching circuit among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film. Since the upper part of the gate electrode and the drain electrode of the transistor is covered, there is an effect that the capacitance component between the matching circuit and the transistor can be reduced to prevent a change in the electrical characteristics of the transistor.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による高周波増幅器を示す断面図である。
図1において、基板1の上にはエピタキシャル層2が形成されており、エピタキシャル層2の上には、3つの絶縁層膜4,5,6が積層されている多層絶縁層膜3が形成されている。
図1の例では、多層絶縁層膜3が3層構造であるものを示しているが、これは一例に過ぎず、4層以上の絶縁層膜が積層されていてもよい。
なお、基板1の基板材料としてHA、例えば、GaN、SiC、GaAs、Siなどが考えられる。
Embodiment 1 FIG.
1 is a sectional view showing a high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, an
In the example of FIG. 1, the multilayer insulating layer film 3 has a three-layer structure, but this is only an example, and four or more insulating layer films may be laminated.
As the substrate material of the substrate 1, HA, for example, GaN, SiC, GaAs, Si, or the like can be considered.
多層絶縁層膜3を構成している下部の絶縁層膜4には、トランジスタのソース電極7、ゲート電極8及びドレイン電極9が形成されている。
整合回路10は多層絶縁層膜3を構成している絶縁層膜6に形成されており、トランジスタのゲート電極8と図示せぬ配線によって接続されている。
ここでは、整合回路10がトランジスタのゲート電極8と接続されているものを想定しているが、整合回路10がトランジスタのドレイン電極9と接続されているものであってもよい。
即ち、図1では、1つの整合回路10だけを図示しているが、高周波増幅器は、トランジスタのゲート電極8と接続されている整合回路と、トランジスタのドレイン電極9と接続されている整合回路とを備えており、2つの整合回路が絶縁層膜6に形成されている。
なお、図1では、整合回路10が絶縁層膜6に形成されているが、トランジスタが形成されている絶縁層膜4より上部にある絶縁層膜であれば、どの絶縁層膜に形成されていてもよい。
A
The
Here, it is assumed that the
That is, in FIG. 1, only one
In FIG. 1, the
配線11はトランジスタのソース電極7と接続されている金属部材であり、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼさないようにするため、そのトランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5(絶縁層膜4の上部)に形成されている。
即ち、配線11は例えば長方形の形状をなしており、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼさないようにするため、トランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を完全に覆っている保護配線である。
The
That is, the
次に動作について説明する。
この実施の形態1では、トランジスタのソース電極7、ゲート電極8及びドレイン電極9が多層絶縁層膜3における下部の絶縁層膜4に形成され、トランジスタのゲート電極8又はドレイン電極9と接続されている整合回路10が、絶縁層膜4より上部にある絶縁層膜6に形成されている。
整合回路10とトランジスタの間には容量成分が存在するが、トランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を覆うように、トランジスタのソース電極7と接続されている金属の配線11(保護配線)が、そのトランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5(絶縁層膜4の上部)に形成されている。
このため、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分がほとんどなくなり、その容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼすことがなくなる。
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the
Although there is a capacitance component between the
For this reason, there is almost no capacitive component between the
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、多層絶縁層膜3における複数の絶縁層膜4,5,6の中で、トランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5に、トランジスタのソース電極7と接続されている配線11が形成され、その配線11がトランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を覆っているように構成したので、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the first embodiment, among the plurality of
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2による高周波増幅器を示す断面図であり、図2において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態1では、トランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5に、トランジスタのソース電極7と接続されている配線11が形成されているものを示したが、この実施の形態2では、配線11を形成する代わりに、トランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5の比誘電率εr2を、トランジスタが形成されている絶縁層膜4の比誘電率εr1より低くしている。
εr1 > εr2
2 is a cross-sectional view showing a high frequency amplifier according to
In the first embodiment, the
εr1> εr2
整合回路10とトランジスタの間にある容量成分は、整合回路10とトランジスタの間にある絶縁層膜5の誘電率εrに比例する。
そこで、この実施の形態2では、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分を小さくするために、トランジスタに直接触れていない絶縁層膜5を比誘電率が小さい材料で構成し、絶縁層膜5の比誘電率εr2を、トランジスタが形成されている絶縁層膜4の比誘電率εr1より低くしている。
これにより、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態2でも、上記実施の形態1と同様に、トランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を覆う配線11をトランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5に形成するようにしてもよい。
The capacitance component between the
Therefore, in the second embodiment, in order to reduce the capacitance component between the
As a result, there is an effect that the capacitance component between the
In the second embodiment, as in the first embodiment, the
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3による高周波増幅器を示す断面図であり、図3において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態1では、トランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5に、トランジスタのソース電極7と接続されている配線11が形成されているものを示したが、この実施の形態3では、配線11を形成する代わりに、トランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5の厚さd2を10マイクロメートル以下で、トランジスタが形成されている絶縁層膜4の厚さd1より厚くしている。
10μm ≧ d2 > d1
なお、多層絶縁層膜3を構成している絶縁層膜4,5,6の厚さは、通常、10μm以下であるため、ここでも、絶縁層膜5の厚さd2を10μm以下としている。
Embodiment 3 FIG.
3 is a sectional view showing a high frequency amplifier according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG.
In the first embodiment, the insulating
10 μm ≧ d2> d1
In addition, since the thickness of the insulating
整合回路10とトランジスタの間にある容量成分は、整合回路10とトランジスタの距離に反比例する。
そこで、この実施の形態3では、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分を小さくするために、絶縁層膜5の厚さd2を厚くすることで、整合回路10とトランジスタの距離を長くしている。
これにより、整合回路10とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果を奏する。
The capacitive component between the matching
Therefore, in the third embodiment, the distance between the matching
As a result, there is an effect that the capacitance component between the matching
なお、この実施の形態3でも、上記実施の形態1と同様に、トランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を覆う配線11をトランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5に形成するようにしてもよい。
また、上記実施の形態2と同様に、トランジスタと整合回路10の間にある絶縁層膜5の比誘電率εr2を、トランジスタが形成されている絶縁層膜4の比誘電率εr1より低くしてもよい。
In the third embodiment, as in the first embodiment, the
Similarly to the second embodiment, the dielectric constant εr2 of the insulating
実施の形態4.
図4はこの発明の実施の形態4による高周波増幅器を示す断面図であり、図4において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
配線21はトランジスタのドレイン電極9と整合回路10を接続している金属部材であり、整合回路10が形成されている絶縁層膜6において、トランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を覆っている配線11が形成されている領域と重なる領域に形成されている。
4 is a cross-sectional view showing a high-frequency amplifier according to
The
図5は図4の高周波増幅器の中で、点線で囲まれている部分の等価的な回路図である。
点線で囲まれている部分において、保護配線である配線11と配線21との間には容量成分がある。
また、トランジスタのドレイン電極9と整合回路10を接続している配線21は、シャントインダクタに相当する。
したがって、配線11と配線21の間に存在する容量成分は、図5に示すように、シャントインダクタとグラウンドを接続する容量成分に相当し、図5のような回路構成は広帯域増幅回路として機能する。
これにより、上記実施の形態1と同様に、トランジスタの電気特性の変化を防止することができるほか、広帯域な特性を得ることができる効果を奏する。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a portion surrounded by a dotted line in the high-frequency amplifier of FIG.
In a portion surrounded by a dotted line, there is a capacitive component between the
The
Therefore, as shown in FIG. 5, the capacitance component existing between the
As a result, in the same manner as in the first embodiment, a change in electrical characteristics of the transistor can be prevented and a wide band characteristic can be obtained.
実施の形態5.
図6はこの発明の実施の形態5による高周波増幅器を示す断面図であり、図6において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
配線22はトランジスタのゲート電極8と整合回路10を接続している金属部材であり、整合回路10が形成されている絶縁層膜6において、トランジスタのゲート電極8及びドレイン電極9の上部を覆っている配線11が形成されている領域と重なる領域に形成されている。
6 is a sectional view showing a high frequency amplifier according to
The
図7は図6の高周波増幅器の中で、点線で囲まれている部分の等価的な回路図である。
点線で囲まれている部分において、保護配線である配線11と配線22との間には容量成分がある。
また、トランジスタのゲート電極8と整合回路10を接続している配線22は、シャントインダクタに相当する。
したがって、配線11と配線22の間に存在する容量成分は、図7に示すように、シャントインダクタとグラウンドを接続する容量成分に相当し、図7のような回路構成は広帯域増幅回路として機能する。
これにより、上記実施の形態1と同様に、トランジスタの電気特性の変化を防止することができるほか、広帯域な特性を得ることができる効果を奏する。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a portion surrounded by a dotted line in the high-frequency amplifier of FIG.
In a portion surrounded by a dotted line, there is a capacitance component between the
Further, the
Therefore, as shown in FIG. 7, the capacitance component existing between the
As a result, in the same manner as in the first embodiment, a change in electrical characteristics of the transistor can be prevented and a wide band characteristic can be obtained.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 基板、2 エピタキシャル層、3 多層絶縁層膜、4,5,6 絶縁層膜、7 ソース電極、8 ゲート電極、9 ドレイン電極、10 整合回路、11 配線、21,22 配線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate, 2 Epitaxial layer, 3 Multilayer insulation layer film, 4, 5, 6 Insulation layer film, 7 Source electrode, 8 Gate electrode, 9 Drain electrode, 10 Matching circuit, 11 wiring, 21,22 wiring
Claims (5)
前記多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜に、前記トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成され、前記配線が前記トランジスタのゲート電極及びドレイン電極の上部を覆っていることを特徴とする高周波増幅器。 A multilayer insulating layer film in which a plurality of insulating layer films are laminated;
A transistor in which a source electrode, a gate electrode and a drain electrode are formed on an insulating layer film constituting the multilayer insulating layer film;
Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, matching is formed on the insulating layer film above the insulating layer film on which the transistor is formed and connected to the gate electrode or drain electrode of the transistor With circuit,
Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, a wiring connected to the source electrode of the transistor is formed in the insulating layer film between the transistor and the matching circuit, and the wiring is the transistor A high-frequency amplifier characterized by covering the upper part of the gate electrode and drain electrode of the above.
前記多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜の比誘電率が、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜の比誘電率より低いことを特徴とする高周波増幅器。 A multilayer insulating layer film in which a plurality of insulating layer films are laminated;
A transistor in which a source electrode, a gate electrode and a drain electrode are formed on an insulating layer film constituting the multilayer insulating layer film;
Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, matching is formed on the insulating layer film above the insulating layer film on which the transistor is formed and connected to the gate electrode or drain electrode of the transistor With circuit,
Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, the dielectric constant of the insulating layer film between the transistor and the matching circuit is lower than the dielectric constant of the insulating layer film in which the transistor is formed A high-frequency amplifier characterized by that.
前記多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜の厚さが10マイクロメートル以下であり、かつ、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜の厚さより厚いことを特徴とする高周波増幅器。 A multilayer insulating layer film in which a plurality of insulating layer films are laminated;
A transistor in which a source electrode, a gate electrode and a drain electrode are formed on an insulating layer film constituting the multilayer insulating layer film;
Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, matching is formed on the insulating layer film above the insulating layer film on which the transistor is formed and connected to the gate electrode or drain electrode of the transistor With circuit,
Among the plurality of insulating layer films in the multilayer insulating layer film, the insulating layer film between the transistor and the matching circuit has a thickness of 10 micrometers or less, and the insulating layer in which the transistor is formed A high frequency amplifier characterized by being thicker than the thickness of the film.
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Cited By (1)
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US11205997B2 (en) | 2019-03-20 | 2021-12-21 | Fujitsu Limited | Power amplification apparatus and electromagnetic radiation apparatus |
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2013
- 2013-11-22 JP JP2013242081A patent/JP2015103913A/en active Pending
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