JP3336977B2 - High frequency circuit - Google Patents

High frequency circuit

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JP3336977B2 JP33348698A JP33348698A JP3336977B2 JP 3336977 B2 JP3336977 B2 JP 3336977B2 JP 33348698 A JP33348698 A JP 33348698A JP 33348698 A JP33348698 A JP 33348698A JP 3336977 B2 JP3336977 B2 JP 3336977B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波信号を取り
扱う高周波回路に関する。特に、高周波線路と半導体素
子との容量結合を低減する必要がある高周波回路に関す
る。例えば、高周波スイッチ素子や高周波検波器などに
適用できる。
The present invention relates to a high-frequency circuit for handling a high-frequency signal. In particular, it relates to a high-frequency circuit that needs to reduce capacitive coupling between a high-frequency line and a semiconductor element. For example, it can be applied to a high-frequency switch element, a high-frequency detector, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体集積化技術を用いて同
一平面上に信号線路とグランド線路を形成した所謂プレ
ーナ線路において、その信号線路とグランド線路間に半
導体素子を接続した回路が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a so-called planar line in which a signal line and a ground line are formed on the same plane by using a semiconductor integration technique, and a semiconductor element is connected between the signal line and the ground line. I have.

【0003】例えば、半導体素子としてPINダイオー
ドを用いた1入力3切替出力の高周波スイッチMMIC
について、IEEE MTT-S digest,1997に掲載のMichae
l Caseらによる論文、”High-Performance W01and GaAs
PIN Diode Single-Pole Triple-Throw Switch CPW MMI
C ”の例がある。
For example, a one-input three-switch output high-frequency switch MMIC using a PIN diode as a semiconductor element
Michael on IEEE MTT-S digest, 1997
l A paper by Case et al., “High-Performance W 01 and GaAs
PIN Diode Single-Pole Triple-Throw Switch CPW MMI
C "is an example.

【0004】その文献によれば、使用されたPINダイ
オードの断面形状は図5に示す基本構造を持つ。半絶縁
性基板上に、下から順次各々所望の層厚を持つN型半導
体31、I型半導体32、P型半導体33を積層した半
導体積層構造を基に、エッチングによりP型半導体33
とI型半導体32は所定の幅に加工され、さらに、P型
半導体33とI型半導体32の所定の幅に比べて、より
広くとられた幅にN型半導体31がエッチングにより加
工されている。そして、外部への電気的接続のため、P
型半導体33の上面にP型オーミック電極36が形成さ
れ、I型半導体32からエッチングにより露出されたN
型半導体の上面にN型オーミック電極37が形成された
構造を基本構造としている。この構造は、一般に、イオ
ン注入技術あるいはエピタキシャル成長技術、フォトリ
ソグラフィ技術、半導体エッチング技術、絶縁膜形成技
術、電極形成技術等の所謂半導体プレーナ加工技術によ
って作製される。
According to the document, the cross-sectional shape of the PIN diode used has the basic structure shown in FIG. On the semi-insulating substrate, a P-type semiconductor 33 is formed by etching based on a semiconductor laminated structure in which an N-type semiconductor 31, an I-type semiconductor 32 and a P-type semiconductor 33 each having a desired layer thickness are sequentially laminated from below.
The I-type semiconductor 32 is processed to have a predetermined width, and the N-type semiconductor 31 is processed by etching to have a wider width than the predetermined width of the P-type semiconductor 33 and the I-type semiconductor 32. . And, for electrical connection to the outside, P
A P-type ohmic electrode 36 is formed on the upper surface of the type semiconductor 33, and the N-type
The basic structure is a structure in which an N-type ohmic electrode 37 is formed on the upper surface of a type semiconductor. This structure is generally manufactured by a so-called semiconductor planar processing technology such as an ion implantation technology or an epitaxial growth technology, a photolithography technology, a semiconductor etching technology, an insulating film formation technology, and an electrode formation technology.

【0005】このPINダイオードをコプレーナ線路と
組合せ1入力3切替出力の高周波スイッチを構成してい
るが、その3切替はある単位スイッチ構成を3つ接続し
た構成である。その単位スイッチ構成は、前述の文献に
よれば、図7に示す構成となっている。一端に高周波信
号源が接続され、他端が出力端子に接続されたコプレー
ナ線路の信号線路10の中間にPINダイオード30の
アノードが接続され、そのPINダイオード30のカソ
ードはグランド線路20に接続されている。
This PIN diode is combined with a coplanar line to constitute a high frequency switch of one input and three switching outputs. The three switching is a configuration in which three unit switch configurations are connected. According to the above-mentioned document, the unit switch configuration is as shown in FIG. One end is connected to a high-frequency signal source, and the other end is connected to the middle of the coplanar line signal line 10 connected to the output terminal. The anode of the PIN diode 30 is connected to the ground, and the cathode of the PIN diode 30 is connected to the ground line 20. I have.

【0006】この単位スイッチの動作を説明する。PI
Nダイオード30が順バイアスされるとPINダイオー
ド30は等価的に数Ωの抵抗成分となり、信号線路10
をグランド線路20に短絡する機能を有し、結果として
信号線路に入力された高周波信号はここで反射され出力
されない。これがスイッチオフの状態である。
The operation of the unit switch will be described. PI
When the N diode 30 is forward biased, the PIN diode 30 becomes equivalently a resistance component of several Ω, and the signal line 10
Is short-circuited to the ground line 20, and as a result, the high-frequency signal input to the signal line is reflected here and is not output. This is the switch-off state.

【0007】一方、PINダイオード30が逆バイアス
されると、PINダイオード30は等価的に数10fF
の容量成分となり、信号線路10とグランド線路20と
を分離する働きを持ち、結果として信号線路に入力され
た高周波信号は出力端子まで伝送される。これがスイッ
チオンの状態である。
On the other hand, when the PIN diode 30 is reverse-biased, the PIN diode 30 is equivalent to several tens of fF.
And has a function of separating the signal line 10 and the ground line 20. As a result, the high-frequency signal input to the signal line is transmitted to the output terminal. This is a switch-on state.

【0008】次に、このPINダイオード30とコプレ
ーナ線路の信号線路10やグランド線路20との接続形
態について説明する。前述した文献に示されたスイッチ
MMIC全体のチップ写真によれば、PINダイオード
30はコプレーナ線路の信号線路10の下側、線路幅方
向の中央に配置されている。そして、PINダイオード
30のカソードに当たるN型オーミック電極は、信号線
路10の両側に位置するグランド線路20へグランド配
線により接続されている。
Next, the connection between the PIN diode 30 and the coplanar signal line 10 or the ground line 20 will be described. According to the chip photograph of the entire switch MMIC shown in the above-mentioned document, the PIN diode 30 is disposed below the coplanar signal line 10 in the center in the line width direction. The N-type ohmic electrode corresponding to the cathode of the PIN diode 30 is connected to ground lines 20 located on both sides of the signal line 10 by ground wiring.

【0009】このチップ写真からは直接観測することの
できない部分の一部推測を含むPINダイオード30の
平面図と、このチップ写真から観測されるコプレーナ線
路、PINダイオード配置位置及びそれらの接続構造を
示す平面図とを組み合わせた簡略図を図6に示す。
A plan view of the PIN diode 30 including a part of the portion that cannot be directly observed from the chip photograph, a coplanar line, a PIN diode arrangement position and a connection structure thereof observed from the chip photograph are shown. FIG. 6 shows a simplified diagram in combination with the plan view.

【0010】PINダイオード30は、前述の断面構造
と照らし合わせると、次のような平面構造を持つものと
推測される。説明の便宜上、順バイアス時の直流電流の
経路に沿って、断面構造の最上部に対応するP型オーミ
ック電極から説明する。P型オーミック電極は信号線路
10と接続され、信号線路の中心線上にP型オーミック
電極の中心が配置されている。P型オーミック電極36
を囲む様にP型半導体33の輪郭線が存在する。この輪
郭線はI型半導体32の輪郭線と共通である。文献によ
れば、この寸法は6μm×6μm、又は、6μm×10
μmである。その輪郭線を囲むようにN型半導体31の
輪郭線が存在する。この輪郭線とI型半導体32の輪郭
線との間にN型オーミック電極37が配置される。グラ
ンド配線34によってN型オーミック電極37とグラン
ド線路20が接続される。
The PIN diode 30 is considered to have the following planar structure in light of the above-mentioned sectional structure. For convenience of explanation, the description will be made from the P-type ohmic electrode corresponding to the uppermost portion of the sectional structure along the path of the direct current at the time of forward bias. The P-type ohmic electrode is connected to the signal line 10, and the center of the P-type ohmic electrode is arranged on the center line of the signal line. P-type ohmic electrode 36
Is surrounded by a contour line of the P-type semiconductor 33. This contour is common to the contour of the I-type semiconductor 32. According to the literature, this dimension is 6 μm × 6 μm or 6 μm × 10
μm. An outline of the N-type semiconductor 31 exists so as to surround the outline. An N-type ohmic electrode 37 is arranged between the outline and the outline of the I-type semiconductor 32. The ground wiring 34 connects the N-type ohmic electrode 37 to the ground line 20.

【0011】図6において、N型オーミック電極37は
PINダイオード30の2つの長辺に沿って配置された
場合について表したが、4辺に沿ってN型オーミック電
極が配置されている場合も有り得る。仮に、この部分に
推測と現実の差異が存在してもN型半導体31の平面面
積は一定であるので、本発明に対する従来例の説明にお
いて、本質的ではない。
FIG. 6 shows the case where the N-type ohmic electrode 37 is arranged along the two long sides of the PIN diode 30, but there may be a case where the N-type ohmic electrode is arranged along the four sides. . Even if there is a difference between the guesswork and the actuality in this portion, the plane area of the N-type semiconductor 31 is constant, so that it is not essential in the description of the conventional example for the present invention.

【0012】逆バイアス時の容量成分は、I型半導体3
2の誘電率と面積と層厚から決まる容量の他、信号線路
10とそれに対向するN型半導体31、N型オーミック
電極37、及びN型オーミック電極37からグランド線
路20に接続しているグランド配線34とから形成され
る寄生容量が加わる。PINダイオード30の逆バイア
ス時の容量が小さい程その容量を介してグランド線路へ
漏洩する信号成分が低減できるため、高周波信号の透過
率は増大する。この様にして、高周波信号はオン・オフ
されている。
The capacitance component at the time of reverse bias is an I-type semiconductor 3
In addition to the capacitance determined by the dielectric constant, area, and layer thickness of No. 2, the signal line 10 and the N-type semiconductor 31, the N-type ohmic electrode 37 facing the signal line 10, and the ground wiring connected to the ground line 20 from the N-type ohmic electrode 37. 34, and a parasitic capacitance formed by the above. As the capacitance of the PIN diode 30 at the time of reverse bias is smaller, the signal component leaking to the ground line via the capacitance can be reduced, so that the transmittance of the high-frequency signal increases. In this way, the high frequency signal is turned on and off.

【0013】また、その他の従来例として、半導体素子
としてショットキダイオードを用い、コプレーナ線路と
組合せて検波器を構成した例がある。IEEE Transaction
onMicrowave Theory and Techniques,vol.46,No5,May
1998 に掲載のYung hong Wuらによる論文”Microwave P
tSi-Si Schottky-Barrier-Detector Diode Fabrication
Using an Implanted Active Layer on High-Resistivi
ty Silicon Substrate がそれである。
Further, as another conventional example, there is an example in which a Schottky diode is used as a semiconductor element and a detector is configured in combination with a coplanar line. IEEE Transaction
onMicrowave Theory and Techniques, vol.46, No5, May
Yung hong Wu et al., 1998, Microwave P
tSi-Si Schottky-Barrier-Detector Diode Fabrication
Using an Implanted Active Layer on High-Resistivi
ty Silicon Substrate is that.

【0014】この例は、高抵抗シリコン基板上にイオン
注入技術でN型伝導領域を形成し、その上にPtSiをショ
ットキメタルとして乗せてショットキダイオード構造を
作製し、コプレーナ線路と接続することにより、高周波
の検波回路を構成した例である。この文献によれば、コ
プレーナ線路とショットキダイオードの接続形態とし
て、図8に示す様に、信号線路10とグランド線路20
とのギャップ部分にショットキダイオード35を配置し
ている。
In this example, an N-type conduction region is formed on a high-resistance silicon substrate by an ion implantation technique, a PtSi is placed on the N-type conduction region as a Schottky metal to form a Schottky diode structure, and the structure is connected to a coplanar line. This is an example in which a high-frequency detection circuit is configured. According to this document, as shown in FIG. 8, a signal line 10 and a ground line 20 are used as a connection form between a coplanar line and a Schottky diode.
The Schottky diode 35 is arranged in the gap between the two.

【0015】[0015]

【発明が解決しようする課題】しかしながら、第1例の
高周波スイッチ回路は、N型半導体31、N型オーミッ
ク電極37、及びN型オーミック電極37からグランド
線路20へ接続するグランド配線34が、信号線路10
と対向する構造となっている。そのため、スイッチオン
時に高周波を透過させる場合において、透過率を増大さ
せるに有害となる逆バイアス時の容量成分が、次のよう
に大きくなっている。即ち、本質的に避けられないI型
半導体の誘電率と面積と層厚から決まる実効的な素子の
容量の他に、信号線路10と実効的な素子領域外の導電
性領域との対向面積に比例する結合容量が存在する。こ
の結合容量が高周波信号の低損失伝送を妨げるという問
題がある。
However, in the high-frequency switch circuit of the first example, the N-type semiconductor 31, the N-type ohmic electrode 37, and the ground wiring 34 connecting the N-type ohmic electrode 37 to the ground line 20 are composed of a signal line. 10
It is a structure facing. Therefore, when a high frequency is transmitted when the switch is turned on, the capacitance component at the time of reverse bias, which is harmful to increase the transmittance, is increased as follows. That is, in addition to the essentially unavoidable effective element capacitance determined by the dielectric constant, area and layer thickness of the I-type semiconductor, the opposing area between the signal line 10 and the conductive area outside the effective element area is limited. There is a proportional coupling capacity. There is a problem that this coupling capacity prevents low-loss transmission of high-frequency signals.

【0016】また、第2例の高周波検波回路におけるシ
ョットキダイオードの配置は、この様な信号線路10と
半導体素子との対向面積をなくするために確かに有効で
あるが、コプレーナ線路の電磁界分布を考えると、信号
線路10とグランド線路20のギャップには電界が最も
集中する部位であり、そこに半導体素子を配置すること
は、不用意に伝送線路の特性インピーダンスを一部変調
することになり、特性インピーダンスの不連続性によっ
て不要な反射が生じる問題がある。
The arrangement of the Schottky diode in the high-frequency detection circuit of the second example is certainly effective in eliminating such an area where the signal line 10 and the semiconductor element face each other, but the electromagnetic field distribution of the coplanar line is eliminated. In consideration of this, the electric field is most concentrated in the gap between the signal line 10 and the ground line 20, and arranging the semiconductor element there inadvertently modulates part of the characteristic impedance of the transmission line. In addition, there is a problem that unnecessary reflection occurs due to discontinuity of characteristic impedance.

【0017】さらに、以下の理由により、必ずしも第2
の例のごとく、半導体素子をコプレーナ線路の信号線路
10とグランド線路20とのギャップに配置できる訳で
はないという問題がある。伝送線路は回路設計上、所望
の特性インピーダンスを実現する必要があるが、コプレ
ーナ線路の場合は、概略2つの要素で特性インピーダン
スが決定される。ひとつの要素は、信号線路10の幅で
あり、もう一つの要素は信号線路10とグランド線路2
0とのギャップである。信号線路10とグランド線路2
0とのギャップに半導体素子を配置するためには、ギャ
ップの広さより半導体素子の幅が小さいことが条件とな
るが、回路設計上必要な特性インピーダンスを確保した
上で、必ずしもこの条件が満たされる訳ではない。その
場合は、第1例のように、信号線路10の下に半導体素
子を配置せざるを得ない。
Further, for the following reasons, the second
As described in the example, there is a problem that the semiconductor element cannot be arranged in the gap between the signal line 10 and the ground line 20 of the coplanar line. The transmission line needs to realize a desired characteristic impedance in circuit design. In the case of a coplanar line, the characteristic impedance is determined by approximately two factors. One element is the width of the signal line 10 and the other element is the signal line 10 and the ground line 2.
This is a gap with zero. Signal line 10 and ground line 2
In order to arrange a semiconductor element in the gap with 0, the width of the semiconductor element must be smaller than the width of the gap, but this condition is always satisfied after securing the characteristic impedance required for circuit design. Not in translation. In that case, as in the first example, a semiconductor element must be arranged below the signal line 10.

【0018】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的はコプレーナ線路に半
導体素子を接続した高周波回路において、信号の不要な
漏洩および反射を増大させることがない構造とすること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to prevent unnecessary leakage and reflection of signals in a high-frequency circuit in which a semiconductor element is connected to a coplanar line. It is a structure.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項1に記載の高周波回路の構成は、半導体基板
上に製造された高周波回路であって、同一平面上に信号
線路とグランド線路から構成されるコプレーナ線路と、
該コプレーナ線路の信号線路とグランド線路の間に接続
された少なくとも2つの端子を具備する半導体素子を有
し、該半導体素子が信号線路下に重なりを持って配置さ
れた高周波回路において、半導体素子は、信号線路幅よ
り小さく、信号線路下の側端部に位置し、2つの端子の
内、一方の端子がその上部に位置する信号線路に接続さ
れ、もう一方の端子がグランド線路に対して最も近接し
た位置でグランド配線により接続されることを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high-frequency circuit which is manufactured on a semiconductor substrate and includes a signal line and a ground on the same plane. A coplanar line composed of tracks,
In a high-frequency circuit having a semiconductor element having at least two terminals connected between a signal line and a ground line of the coplanar line, and the semiconductor element is arranged with an overlap under the signal line, the semiconductor element is , Which is smaller than the signal line width and located at the side end below the signal line, one of the two terminals is connected to the signal line located above it, and the other terminal is most connected to the ground line. It is characterized by being connected by a ground wiring at a close position.

【0020】また、請求項2に記載の高周波回路は、請
求項第1項に記載の高周波回路において、半導体素子
は、素子分離構造により複数に分割されるとともに、信
号線路下の両側側端部に位置し、グランド線路に対して
各々最も近接した位置でグランド配線により接続される
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the high frequency circuit according to the first aspect, the semiconductor element is divided into a plurality of parts by an element isolation structure, and both side end portions under the signal line. , And are connected by ground wiring at positions closest to the ground lines.

【0021】また、請求項3の高周波回路は、請求項第
2項に記載の高周波回路において、その分割された各々
の半導体素子が信号線路の中心線に付いて対称な位置に
配置され、互いに同等形状を有する半導体素子の対を形
成することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the high frequency circuit according to the second aspect, each of the divided semiconductor elements is arranged at a symmetrical position with respect to the center line of the signal line, and A pair of semiconductor elements having the same shape is formed.

【0022】請求項4の高周波回路は、半導体基板は絶
縁性であり、半導体素子は少なくとも信号線路に接続す
る第1の導電性半導体層と、半導体基板に接合する第2
の導電性半導体層とを有し、第2の導電性半導体層はそ
の上に他の半導体層が形成されていない露出面を有し、
その露出面とグランド線路とがグランド配線により接続
されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the high frequency circuit, the semiconductor substrate is insulative, and the semiconductor element has at least a first conductive semiconductor layer connected to a signal line and a second conductive semiconductor layer bonded to the semiconductor substrate.
A conductive semiconductor layer, the second conductive semiconductor layer has an exposed surface on which other semiconductor layers are not formed,
The exposed surface and the ground line are connected by a ground line.

【0023】請求項5の高周波回路は、第2の導電性半
導体層の平面領域を信号線路の外縁線が通過する配置関
係に、半導体素子が配設されていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the high frequency circuit, the semiconductor elements are arranged in such a manner that the outer edge of the signal line passes through the plane area of the second conductive semiconductor layer.

【0024】請求項6の高周波回路は、半導体素子が、
第1の導電性半導体層と第2の導電性半導体層との間に
I型半導体層を有したPIN又はNIP型ダイオードで
あることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the high frequency circuit, the semiconductor element comprises:
It is a PIN or NIP type diode having an I-type semiconductor layer between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer.

【0025】請求項7の高周波回路は、グランド配線
は、信号線路の下の領域においては、第2の導電性半導
体層の露出面又はその露出面に形成された電極の外部の
半導体基板上には形成されていないことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the high frequency circuit, the ground wiring is formed on an exposed surface of the second conductive semiconductor layer or on a semiconductor substrate outside an electrode formed on the exposed surface in a region below the signal line. Are not formed.

【0026】以上の構成において、端子は半導体素子の
信号の入力端、出力端の意味で用いている。半導体素子
が半導体層の積層構造である場合には、信号が入力され
る最上層、信号が出力される最下層の意味である。又、
最上層の上面、最下層の露出面上に金属電極を形成した
場合にはその金属電極の意味でもある。第2の導電性半
導体層の露出面の意味は、その第2の導電性半導体層の
上に第1の導電性半導体層や、その他の半導体層が積層
されていない面の意味である。したがって、その面に金
属電極が形成されていたり、保護膜で覆われていても、
露出面である。又、第2の導電性半導体層の平面領域と
は、基板に平行な断面における領域である。
In the above configuration, the terminals are used as input terminals and output terminals for signals of the semiconductor device. When the semiconductor element has a stacked structure of semiconductor layers, it means the uppermost layer to which a signal is input and the lowermost layer to which a signal is output. or,
When a metal electrode is formed on the upper surface of the uppermost layer or on the exposed surface of the lowermost layer, it also means the metal electrode. The meaning of the exposed surface of the second conductive semiconductor layer means the surface on which the first conductive semiconductor layer and other semiconductor layers are not stacked on the second conductive semiconductor layer. Therefore, even if a metal electrode is formed on that surface or covered with a protective film,
It is an exposed surface. The planar region of the second conductive semiconductor layer is a region in a cross section parallel to the substrate.

【0027】[0027]

【作用および効果】同一平面上に信号線路とグランド線
路から構成されるコプレーナ線路と、そのコプレーナ線
路の信号線路とグランド線路の間に接続された少なくと
も2つの端子を具備する半導体素子を有し、その半導体
素子が信号線路下に重なりを持って配置された高周波回
路においては、一般に、グランド線路に電気的に接続さ
れる側の導電性を有する半導体と、それに電気的接触を
持つオーミック電極、およびそこからグランド線路へ配
線しているグランド配線が、信号線路と対向する構造と
なっており、それらの対向面積に比例した結合容量が発
生する。
The semiconductor device has a coplanar line composed of a signal line and a ground line on the same plane, and at least two terminals connected between the signal line and the ground line of the coplanar line. In a high-frequency circuit in which the semiconductor element is arranged under the signal line with an overlap, generally, a semiconductor having conductivity on the side electrically connected to the ground line, an ohmic electrode having an electrical contact with the semiconductor, and The ground wiring from there to the ground line has a structure opposing the signal line, and a coupling capacitance proportional to the area of the opposition is generated.

【0028】請求項第1項に記載の高周波回路によれ
ば、半導体素子は信号線路下の側端部に配置されてい
る。そして、その半導体素子の一方の端子は直上の信号
線路に接続され、もう一方の端子はグランド線路に対し
て最も近接した位置でグランド配線により接続されてい
る。
According to the high-frequency circuit of the first aspect, the semiconductor element is disposed at a side end portion below the signal line. One terminal of the semiconductor element is connected to a signal line immediately above, and the other terminal is connected to a ground line at a position closest to the ground line by a ground wiring.

【0029】本発明によれば、信号線路の下側、線路幅
方向の中央に配置された半導体素子をそのまま信号線路
下の側端部に移しただけで、グランド配線の面積を低減
できる結果、上記対向面積が低減でき、信号線路と対向
する面積と比例する結合容量が低減され、不要な漏洩や
反射を従来より低減した高周波回路となる。
According to the present invention, the area of the ground wiring can be reduced by simply moving the semiconductor element disposed below the signal line and at the center in the line width direction to the side end portion below the signal line. The facing area can be reduced, the coupling capacitance in proportion to the area facing the signal line is reduced, and a high-frequency circuit is provided in which unnecessary leakage and reflection are reduced as compared with the related art.

【0030】また、請求項第2項に記載の高周波回路に
よれば、半導体素子は素子分離構造により複数に分離さ
れており、信号線路下の両側側端部に配置されている。
したがって、信号線路下における幅中央部の半導体素子
の形成されていない領域のグランド配線を除去できる結
果、グランド配線の面積を低下させることができるの
で、信号線路との対向面積が低減でき、結合容量を低減
することができる。
Further, according to the high frequency circuit of the present invention, the semiconductor element is separated into a plurality by the element isolation structure, and is disposed at both ends below the signal line.
Therefore, the ground wiring in the region where the semiconductor element is not formed in the central portion under the signal line can be removed. As a result, the area of the ground wiring can be reduced, so that the area facing the signal line can be reduced, and the coupling capacitance can be reduced. Can be reduced.

【0031】ここで、線路途中になにも接続されていな
いコプレーナ線路を伝搬する高周波信号の電磁界分布を
考えると、その電磁界分布は信号線路の幅方向につい
て、信号線路の中心線を対称とした線対称となってい
る。この信号線路の片側側端部に半導体素子を配置する
と、伝送線路を伝搬する高周波の電磁界分布の対称性が
崩れ不要な反射をきたす恐れがあり、また伝搬モードが
乱れる恐れもある。請求項第2項に記載の高周波回路に
よれば、半導体素子の有効面積を分割前と分割後で一定
とした場合においても、半導体素子は信号線路の片側の
側端部に配置されるだけでなく、両側側端部に配置され
るため、上記電磁界分布の乱れをより小さくできる。
Here, considering the electromagnetic field distribution of a high-frequency signal propagating through a coplanar line that has no connection in the middle of the line, the electromagnetic field distribution is symmetrical about the center line of the signal line in the width direction of the signal line. The line is symmetric. If a semiconductor element is disposed at one end of the signal line, the symmetry of the distribution of the electromagnetic field of the high frequency propagating through the transmission line may be broken, causing unnecessary reflection, and the propagation mode may be disturbed. According to the high-frequency circuit of the second aspect, even when the effective area of the semiconductor element is constant before and after the division, the semiconductor element is merely disposed at one side end of the signal line. In addition, since they are arranged at both ends, the disturbance of the electromagnetic field distribution can be further reduced.

【0032】また、請求項第3項の高周波回路によれ
ば、その分割された各々の半導体素子が信号線路の中心
線について対称な位置に配置され、互いに同等形状を有
する半導体の対を形成している。これにより、同じく前
記対向面積が低減でき、結合容量ひいては不要な漏洩や
反射を従来より低減し、且つ伝送路を伝搬する高周波の
電磁界分布の対称性を全く乱すことがない。
According to the high frequency circuit of the third aspect, each of the divided semiconductor elements is arranged at a position symmetrical with respect to the center line of the signal line, and forms a semiconductor pair having the same shape as each other. ing. Accordingly, the facing area can be reduced, the coupling capacitance and unnecessary leakage and reflection can be reduced as compared with the related art, and the symmetry of the electromagnetic field distribution of the high frequency propagating through the transmission line is not disturbed at all.

【0033】請求項4の高周波回路においては、半導体
素子は絶縁性基板上に積層された半導体素子であり、少
なくとも、最上層の第1の導電性半導体層と、最下層の
第2の導電性半導体層とを有する。そして、最下層の第
2の導電性半導体層は、グランド線路に接続するために
その上に他の半導体層が形成されていない露出面を有す
る。この露出面とグランド線路とがグランド配線により
接続される。よって、このグランド配線は、ほぼ第2の
導電性半導体層の露出面上に存在し、第2の導電性半導
体層が形成されていない絶縁性基板の上には形成されて
いない。この結果、第2の導電性半導体層の平面面積を
一定とすれば、信号線路と対面するグランド配線の面積
を小さくすることができ、結合容量を低減することがで
きる。
In the high-frequency circuit according to the fourth aspect, the semiconductor element is a semiconductor element laminated on an insulating substrate, and at least the uppermost first conductive semiconductor layer and the lowermost second conductive semiconductor layer. A semiconductor layer. The lowermost second conductive semiconductor layer has an exposed surface on which no other semiconductor layer is formed in order to connect to the ground line. The exposed surface and the ground line are connected by a ground line. Therefore, the ground wiring exists almost on the exposed surface of the second conductive semiconductor layer, and is not formed on the insulating substrate on which the second conductive semiconductor layer is not formed. As a result, if the plane area of the second conductive semiconductor layer is fixed, the area of the ground wiring facing the signal line can be reduced, and the coupling capacitance can be reduced.

【0034】請求項5の高周波回路においては、第2の
導電性半導体層の平面領域を信号線路の外縁線が通過す
る配置関係に、半導体素子が配設されている。即ち、グ
ランド配線は信号線路の下の領域において絶縁性基板と
直接接合することなく、第2の導電性半導体層の露出面
に接続させることができる。よって、導電性領域の拡大
がないため、結合容量を低減することができる。又、第
2の導電性半導体層の平面領域の一部を信号線路の外側
に設けることで、その外側に設けたられた面積だけ信号
線路との対向面積が低下し、結合容量を低減させること
ができる。
In the high-frequency circuit according to the fifth aspect, the semiconductor elements are arranged in such a manner that the outer edge of the signal line passes through the plane area of the second conductive semiconductor layer. That is, the ground wiring can be connected to the exposed surface of the second conductive semiconductor layer without directly bonding to the insulating substrate in a region below the signal line. Therefore, since the conductive region does not expand, the coupling capacity can be reduced. Further, by providing a part of the planar region of the second conductive semiconductor layer outside the signal line, the area facing the signal line is reduced by the area provided outside the signal line, and the coupling capacitance is reduced. Can be.

【0035】請求項6の高周波回路においては、半導体
素子を、第1の導電性半導体層と第2の導電性半導体層
との間にI型半導体層を有したPIN又はNIP型ダイ
オードとすることで、高周波スイッチ回路、検波回路等
を容易に実現することができる。
In the high frequency circuit according to claim 6, the semiconductor element is a PIN or NIP diode having an I-type semiconductor layer between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. Thus, a high-frequency switch circuit, a detection circuit, and the like can be easily realized.

【0036】請求項7の高周波回路においては、グラン
ド配線は、信号線路の下の領域においては、第2の導電
性半導体の露出面又はその露出面に形成された電極の外
部の半導体基板上には形成されていない。よって、信号
線路下において、第2の導電性半導体の平面領域以上に
対向面積が大きくなることはないため、結合容量の低減
を実現することができる。
In the high frequency circuit according to the seventh aspect, the ground wiring is formed on the exposed surface of the second conductive semiconductor or on the semiconductor substrate outside the electrode formed on the exposed surface in the region below the signal line. Is not formed. Therefore, the opposing area does not become larger than the planar region of the second conductive semiconductor below the signal line, so that the coupling capacitance can be reduced.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 (第1実施例)図1に本発明をPINダイオードを半導
体素子として用い、コプレーナ線路と組み合わせ高周波
スイッチ回路を構成した例を示す。図は、スイッチ回路
の一部を切り出した上面図である。尚、コプレーナ線路
の特性インピ−ダンスは50Ωに設計されている。ま
た、PINダイオードの有効面積、即ち、I型半導体層
の面積は合計100平方μmである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following examples. (First Embodiment) FIG. 1 shows an example in which a high-frequency switch circuit is constructed by combining the present invention with a coplanar line using a PIN diode as a semiconductor element. The figure is a top view in which a part of the switch circuit is cut out. The characteristic impedance of the coplanar line is designed to be 50Ω. The effective area of the PIN diode, that is, the area of the I-type semiconductor layer is 100 square μm in total.

【0038】本回路は、半絶縁性のGaAs基板上に形
成されたコプレーナ線路すなわち信号線路110とその
両側に平行に形成されたグランド線路120、およびそ
の信号線路の両側端部に配置され、各々、一方の端子で
あるP型オーミック電極136がその上部に位置する信
号線110に接続され、他方の端子であるN型オーミッ
ク電極137がグランド配線134を介して、グランド
線路120に対して最も近接した位置で接続される半導
体素子であるPINダイオード130a、130bから
構成される。
This circuit is disposed on a coplanar line, ie, a signal line 110 formed on a semi-insulating GaAs substrate, a ground line 120 formed in parallel on both sides thereof, and on both ends of the signal line. The P-type ohmic electrode 136 as one terminal is connected to the signal line 110 located on the upper side, and the N-type ohmic electrode 137 as the other terminal is closest to the ground line 120 via the ground wiring 134. And PIN diodes 130a and 130b, which are semiconductor elements connected at the specified positions.

【0039】2つのPINダイオード130a,130
bは、信号線路110の中心線について全く線対称な平
面構造を持ち、断面構造も同一である。従って、電気的
特性も全く同等な特性であり、信号線路110の両側側
端部にやはり全く左右対称の位置に配置されていること
が特徴である。
Two PIN diodes 130a, 130
b has a plane structure that is completely axisymmetric about the center line of the signal line 110, and has the same cross-sectional structure. Therefore, the electrical characteristics are also completely the same, and they are also characterized in that they are disposed at both side ends of the signal line 110 at symmetrical positions.

【0040】図2にPINダイオード130aと信号線
路110およびグランド線路120aの関係模式図を示
す。図は断面構造図である。本実施例の場合、PINダ
イオード130aは、半絶縁性GaAs基板上にエピタ
キシャル結晶成長技術により形成せられ、下から順に第
2の導電性半導体層であるN型GaAs層131a、I
型GaAs層132a、第1の導電性半導体層であるP
型GaAs層133aとなっている。金属との電気的接
続を可能とするため、P型GaAs層133a上にはP
型オーミック電極136aが、また、N型GaAs層1
31aの上のI型GaAs層132aとP型GaAs層
133aとが形成されていない面上、即ち、N型GaA
s層131aの露出面上にはN型オーミック電極137
aが形成されている。P型オーミック電極136aは、
その直上の信号線路110へ接続され、一方、N型オー
ミック電極137aはグランド配線134aを介し、グ
ランド線路120aに接続されている。もう一方のPI
Nダイオード130bも130aと同様、信号線路11
0とグランド線路120bとに接続されている。尚、露
出していた半導体表面は絶縁膜138により完全にパッ
シベートされている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the PIN diode 130a, the signal line 110, and the ground line 120a. The figure is a sectional structural view. In the case of the present embodiment, the PIN diode 130a is formed on a semi-insulating GaAs substrate by an epitaxial crystal growth technique, and the N-type GaAs layers 131a and I which are the second conductive semiconductor layers are arranged in order from the bottom.
Type GaAs layer 132a, P serving as a first conductive semiconductor layer
GaAs layer 133a. In order to enable electrical connection with metal, P-type GaAs layer 133a has
Ohmic electrode 136a is also provided with N-type GaAs layer 1
On the surface on which the I-type GaAs layer 132a and the P-type GaAs layer 133a are not formed, ie, the N-type GaAs
An N-type ohmic electrode 137 is formed on the exposed surface of the s layer 131a.
a is formed. The P-type ohmic electrode 136a
The N-type ohmic electrode 137a is connected to the signal line 110 immediately above, while being connected to the ground line 120a via the ground wiring 134a. The other PI
Similarly to the N diode 130b, the N diode 130b has the signal line 11
0 and the ground line 120b. Note that the exposed semiconductor surface is completely passivated by the insulating film 138.

【0041】この構造は、エピタキシャル成長技術、フ
ォトリソグラフィ技術、半導体エッチング技術、絶縁膜
形成技術、電極形成技術、金メッキ技術等の所謂半導体
プレーナー加工術によって作製される。信号線路110
とグランド線路120a,120bとの間に所定の直流
バイアスを印加することにより、PINダイオード13
0a,130bは同時に順バイアスあるいは逆バイアス
される。
This structure is manufactured by a so-called semiconductor planar processing technique such as an epitaxial growth technique, a photolithography technique, a semiconductor etching technique, an insulating film forming technique, an electrode forming technique, and a gold plating technique. Signal line 110
By applying a predetermined direct current bias between the ground and the ground lines 120a and 120b, the PIN diode 13
0a and 130b are simultaneously forward-biased or reverse-biased.

【0042】PINダイオード130a,130bが同
時に順バイアスされた場合、2個のダイオードを並列に
接続した等価回路は、抵抗成分3.25Ωと誘導成分
2.5pHの直列接続で表される。これは、コプレーナ
線路の特性インピーダンス50Ωに比べて、極めて小さ
なインピーダンスにあたる。従って、ここまで伝送され
た高周波信号はここで反射され、その先にはほとんど伝
搬しない。これがスイッチオフの状態である。
When the PIN diodes 130a and 130b are simultaneously forward-biased, an equivalent circuit in which two diodes are connected in parallel is represented by a series connection of a resistance component of 3.25Ω and an induction component of 2.5pH. This is an extremely small impedance compared to the characteristic impedance of the coplanar line of 50Ω. Therefore, the high-frequency signal transmitted so far is reflected here and hardly propagates beyond it. This is the switch-off state.

【0043】一方PINダイオード130a,130b
が同時に逆バイアスされた場合、2個のダイオードを並
列に接続した等価回路は、容量成分40fFとなる。こ
の容量は極めて小さな値のため、そのインピーダンスは
コプレーナ線路の特性インピーダンス50Ωに比べて、
極めて大きなインピーダンスにあたる。従って、コプレ
ーナ線路から見れば、線路の途中に何もつながれていな
い場合と近い状態で、高周波信号が伝搬される。これが
スイッチオンの状態である。しかし、詳しく見れば、僅
かな容量値であっても、その容量を介して信号線路11
0からグランド線路120へ信号の漏洩が起きており、
この程度は容量が大きいほど顕著となる。
On the other hand, PIN diodes 130a and 130b
Are simultaneously reverse-biased, an equivalent circuit in which two diodes are connected in parallel has a capacitance component of 40 fF. Since this capacitance is a very small value, its impedance is smaller than the characteristic impedance of the coplanar line of 50Ω.
It corresponds to an extremely large impedance. Therefore, when viewed from the coplanar line, the high-frequency signal is propagated in a state similar to a case where no connection is made in the middle of the line. This is a switch-on state. However, in detail, even if the capacitance value is small, the signal line 11 can be connected through the capacitance.
Signal leakage has occurred from 0 to the ground line 120,
This degree becomes more significant as the capacity is larger.

【0044】本実施例では、有効面積、即ち、P型Ga
As層(I型GaAs層)の平面断面積100平方μm
を2つのPINダイオードに分割、即ち、P型GaAs
層(I型GaAs層)の平面断面積が50平方μmの2
個のPINダイオード130a,130bとし、それら
を信号線路110の両側側端部に配置している。従来方
式、すなわち同じ有効面積100平方μmを持つ1つの
PINダイオードを、信号線路110の中央部に配置し
た場合の逆バイアス時の等価回路は容量成分44fFで
あり、これに比較して、本実施例では約1割の容量低減
が実現できている。
In this embodiment, the effective area, that is, P-type Ga
Plane sectional area of As layer (I-type GaAs layer) 100 square μm
Is divided into two PIN diodes, that is, P-type GaAs
Layer (I-type GaAs layer) having a plane sectional area of 50 square μm
The PIN diodes 130a and 130b are arranged at both ends of the signal line 110. In the conventional method, that is, when one PIN diode having the same effective area of 100 square μm is arranged in the center of the signal line 110, the equivalent circuit at the time of reverse bias is a capacitance component of 44fF. In the example, the capacity is reduced by about 10%.

【0045】逆バイアス時のPINダイオード130の
容量には、I型半導体132の誘電率と面積と層厚から
決まる容量の他、信号線路110とそれに対向するN型
半導体131、N型オーミック電極137、およびそこ
からグランド線路20へ配線しているグランド配線13
4とから形成される寄生容量が加わる。I型半導体13
2の誘電率と面積と層厚から決まる容量は、PINダイ
オード130の有効面積を一定にする限り、理論的には
一定である。従来方式に比べ、本実施例の容量が低減で
きているのは、N型オーミック電極137、およびそこ
からグランド線路20へ配線しているグランド配線13
4とから形成される寄生容量の内、特に信号線路110
とそれに対向するグランド配線134から形成される寄
生容量の低減が主と考えられる。即ち、図1に示すよう
に、素子を分割して、信号線路110の側端部に配置す
ることで、信号線路110の中央部には素子が形成され
ておらず、信号線路110が基板と直接対面する部分が
存在する。この部分の面積は分割せずに1 つの素子を中
央に配置した場合と等しいが、本発明では、その部分に
グランド配線134が必然的に形成されないために、信
号線路110との対向面積が低減される結果、結合容量
が低下する。
The capacitance of the PIN diode 130 at the time of reverse bias includes the capacitance determined by the dielectric constant, the area, and the layer thickness of the I-type semiconductor 132, the signal line 110, the N-type semiconductor 131 opposed thereto, and the N-type ohmic electrode 137. , And the ground wiring 13 which is connected to the ground line 20 therefrom
4 is added. I-type semiconductor 13
The capacitance determined by the dielectric constant, area and layer thickness of No. 2 is theoretically constant as long as the effective area of the PIN diode 130 is kept constant. Compared with the conventional method, the capacitance of the present embodiment can be reduced because of the N-type ohmic electrode 137 and the ground wiring 13 connected therefrom to the ground line 20.
4 and, in particular, the signal line 110
It is considered that the main factor is to reduce the parasitic capacitance formed by the ground wiring 134 and the ground wiring 134 opposed thereto. That is, as shown in FIG. 1, by dividing the element and arranging it at the side end of the signal line 110, no element is formed at the center of the signal line 110, and the signal line 110 is connected to the substrate. There is a part directly facing. Although the area of this portion is equal to the case where one element is arranged at the center without being divided, in the present invention, since the ground wiring 134 is not necessarily formed in that portion, the area facing the signal line 110 is reduced. As a result, the coupling capacity decreases.

【0046】又、図1から明らかなように、信号線路1
10の外縁線111、112に対して、グランド線路1
20a、120bに、それぞれ、近い領域、即ち、信号
線路110の外部領域に、N型GaAs層131a、1
31bの平面領域の一部が張り出している。この結果、
グランド配線134a、134bは信号線路110の下
部において、絶縁性基板に直接接合せずに、N型GaA
s層131a、131b上のN型オーミック電極137
a、137bに接続できる。よって、結合容量を低下で
きる。さらに、信号線路110下の第2の導電性半導体
層であるN型GaAs層131a、131bを低下でき
る。この結果によっても、結合容量の低下が実現でき
る。
Further, as is apparent from FIG.
Ground line 1 for 10 outer edge lines 111 and 112
The N-type GaAs layers 131a, 131a,
A part of the plane area of 31b is overhanging. As a result,
The ground wirings 134a and 134b are not directly connected to the insulating substrate under the signal line 110, but are N-type GaAs.
N-type ohmic electrode 137 on s layers 131a and 131b
a, 137b. Therefore, the coupling capacity can be reduced. Further, the N-type GaAs layers 131a and 131b as the second conductive semiconductor layers below the signal line 110 can be reduced. This result can also reduce the coupling capacity.

【0047】ところで、伝送線路内に高周波信号が入力
されると、一般に高周波信号の電磁界分布は伝送線路の
中心線に対し線対称に形成される。本実施例では、PI
Nダイオード130a,130bは、信号線路110の
両側側端部下に信号線路110の中心線について線対称
となる位置に配置しており、また、PINダイオード1
30a,130bの特性は全く同等であるため、いかな
るバイアス状態であっても、高周波信号の電磁界分布の
対称性を乱すことはない。従って、電磁界分布の乱れに
よる透過特性の低下、すなわちオン時の挿入損失の増大
やオフ時のアイソレーションの低下がない、良好な高周
波スイッチ回路となる。
When a high-frequency signal is input into a transmission line, the electromagnetic field distribution of the high-frequency signal is generally formed symmetrically with respect to the center line of the transmission line. In this embodiment, the PI
The N diodes 130a and 130b are arranged below the both ends of the signal line 110 at positions that are line-symmetric with respect to the center line of the signal line 110.
Since the characteristics of 30a and 130b are completely equivalent, the symmetry of the electromagnetic field distribution of the high-frequency signal is not disturbed in any bias state. Therefore, a good high-frequency switch circuit can be obtained without a decrease in transmission characteristics due to disturbance of the electromagnetic field distribution, that is, an increase in insertion loss at the time of ON and a decrease in isolation at the time of OFF.

【0048】図3に有効面積100平方μmのPINダ
イオードを用いた従来方式の高周波スイッチ回路と有効
面積50平方μmのPINダイオード2個を用いた本実
施例による高周波スイッチ回路の特性比較図を示す。こ
れは、76.5GHZの高周波信号線路を入力した場合
の、それぞれのPINダイオードの等価回路定数と高周
波スイッチ回路の透過特性すなわちオン時の挿入損失と
オフ時のアイソレーションをネットワークアナライザで
測定した結果である。
FIG. 3 is a characteristic comparison diagram of a conventional high-frequency switch circuit using a PIN diode having an effective area of 100 square μm and a high-frequency switch circuit according to the present embodiment using two PIN diodes having an effective area of 50 square μm. . This is the result of measuring the equivalent circuit constant of each PIN diode and the transmission characteristics of the high-frequency switch circuit, that is, the insertion loss at the time of ON and the isolation at the time of OFF, using a network analyzer when a 76.5 GHz high-frequency signal line is input. It is.

【0049】順バイアス時の抵抗成分Rはともに3.2
5Ω、順バイアス時の誘導成分Lは従来2pHに対し、
本実施例では2.5pHであり、順バイアス時について
は従来と本実施例とでほとんど差がないと見られる。実
際、順バイアス時のスイッチ特性としてオフ時のアイソ
レーションを比べるといずれも19dBと同レベルのア
イソレーションが得られた。
The resistance components R at the time of forward bias are both 3.2.
5Ω, the induction component L at the time of forward bias is
In the present embodiment, the pH is 2.5, and it can be seen that there is almost no difference between the conventional example and the present embodiment at the time of forward bias. Actually, when the isolation at the time of off was compared as the switch characteristic at the time of forward bias, the same level of isolation as 19 dB was obtained in each case.

【0050】逆バイアス時の容量成分Cは、従来例が4
4fFであるのに対し本実施例が40fFであり、前述
したとおり約1割の容量低減が実現している。逆バイア
ス時のスイッチ特性としてオン時の挿入損失を比べる
と、従来例が1.1dBであるのに対し、本実施例が
0.9dBと0.2dBの改善が見られた。
The capacitance component C at the time of reverse bias is 4
In contrast to 4 fF, the present embodiment is 40 fF, and a capacity reduction of about 10% is realized as described above. Comparing the on-state insertion loss as the switch characteristics at the time of reverse bias, the present example showed an improvement of 0.9 dB and 0.2 dB compared to 1.1 dB in the conventional example.

【0051】このように、同一の有効面積を持つPIN
ダイオードを用いながらも、PINダイオードを分割
し、そのPINダイオードを信号線路下の両側側端部に
信号線路の中心に対し線対称になるように配置すること
により、アイソレーション特性を低下させることなく、
挿入損失特性を改善する高周波スイッチ回路が実現でき
る。
As described above, PINs having the same effective area
Even though the diode is used, the PIN diode is divided, and the PIN diodes are arranged at both side ends under the signal line so as to be line-symmetric with respect to the center of the signal line, without deteriorating the isolation characteristics. ,
A high-frequency switch circuit with improved insertion loss characteristics can be realized.

【0052】(第2実施例)図4に本発明の高周波スイ
ッチ回路の変形例を示す。図は、スイッチ回路の一部を
切り出した上面図である。尚、コプレーナ線路の特性イ
ンピーダンスは50Ωに設計されている。また、PIN
ダイオードの有効面積は100平方μmである。また、
第1実施例と同等の機能を有する部位には、同じ記号が
付してある。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a modification of the high-frequency switch circuit of the present invention. The figure is a top view in which a part of the switch circuit is cut out. The characteristic impedance of the coplanar line is designed to be 50Ω. Also PIN
The effective area of the diode is 100 μm square. Also,
Parts having functions equivalent to those of the first embodiment are denoted by the same symbols.

【0053】本実施例の第1実施例と異なる所は、第1
実施例におけるPINダイオード130a,130bに
代えて、それら2つのPINダイオードの有効面積を足
し合わせた有効面積を持つ1つのPINダイオード13
0を採用し、それを信号線路110下の片側側端部に配
置したことである。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the first embodiment
Instead of the PIN diodes 130a and 130b in the embodiment, one PIN diode 13 having an effective area obtained by adding the effective areas of these two PIN diodes 13
0 is adopted, and it is arranged at one side end under the signal line 110.

【0054】これにより、本実施例のスイッチ特性は、
第1実施例におけるそれ(図3)に近い値となる。しか
し、伝送線路を伝搬する高周波信号の電磁界分布の対称
性が崩れるため、スイッチオン時の特性は、従来方式よ
りは向上するが、第1実施例の特性よりは劣る。しか
し、本実施例では、PINダイオード130の長辺を信
号線路110に縁線に沿って配置させているので、信号
線路110の外に出ているN型GaAs層131の面積
が多くなるため、信号線路110と対向するN型GaA
s層131の面積が小さくなり、これにより逆バイアス
時の容量が低下するという効果がある。
As a result, the switch characteristics of this embodiment are as follows.
The value is close to that of the first embodiment (FIG. 3). However, since the symmetry of the electromagnetic field distribution of the high-frequency signal propagating through the transmission line is broken, the characteristics at the time of switch-on are improved as compared with the conventional system, but are inferior to those of the first embodiment. However, in the present embodiment, since the long side of the PIN diode 130 is arranged along the edge of the signal line 110, the area of the N-type GaAs layer 131 extending outside the signal line 110 increases. N-type GaAs facing the signal line 110
The area of the s layer 131 is reduced, which has the effect of reducing the reverse bias capacitance.

【0055】また、上述した全ての実施例において、P
INダイオード130a,130bあるいはPINダイ
オード130はGaAs基板上に順に、N型半導体、I
型半導体、P型半導体と形成したが、この順を逆にして
も差し支えない。その際、PINダイオードに印加する
電圧の極正も反転させれば良い。
In all the above-described embodiments, P
The IN diodes 130a and 130b or the PIN diode 130 are sequentially formed on a GaAs substrate by an N-type semiconductor and an I-type semiconductor.
Although a type semiconductor and a P-type semiconductor were formed, the order may be reversed. At this time, the polarity of the voltage applied to the PIN diode may also be inverted.

【0056】また、上述した全ての実施例においては、
半導体素子として縦型半導体素子の一つであるPINダ
イオードを採用したが、少なくとも2つの端子を持つ高
周波信号用半導体素子であれば、縦型半導体素子でも、
横型半導体素子でもかまわない。例えば、PNダイオー
ド、ショットキダイオード、HBT、FET、HEMT
などが挙げられる。
In all the above-described embodiments,
Although a PIN diode, which is one of the vertical semiconductor elements, is used as the semiconductor element, any vertical semiconductor element may be used as long as it is a high-frequency signal semiconductor element having at least two terminals.
A horizontal semiconductor element may be used. For example, PN diode, Schottky diode, HBT, FET, HEMT
And the like.

【0057】さらに、上述した全ての実施例において
は、高周波回路として高周波スイッチを採用したが、コ
プレーナ線路の信号線路とグランド線路の間に半導体素
子を形成した高周波回路において、信号線路と半導体素
子との結合容量を低減させる本発明の主旨に沿うもので
あればその回路の種別は問わない。高周波スイッチの他
に、高周波検波器が挙げられる。
Further, in all of the above-described embodiments, a high-frequency switch is employed as a high-frequency circuit. However, in a high-frequency circuit in which a semiconductor element is formed between a signal line of a coplanar line and a ground line, the signal line and the semiconductor element are connected. The type of the circuit is not limited as long as it is in accordance with the gist of the present invention for reducing the coupling capacitance. In addition to the high-frequency switch, a high-frequency detector may be used.

【0058】[0058]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係わる高周波回路の上面
図。
FIG. 1 is a top view of a high-frequency circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例に係わる高周波回路の断面
図。
FIG. 2 is a sectional view of a high-frequency circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】従来例と第1実施例における特性比較図。FIG. 3 is a characteristic comparison diagram between the conventional example and the first embodiment.

【図4】第2実施例に係わる高周波回路の上面図。FIG. 4 is a top view of a high-frequency circuit according to a second embodiment.

【図5】従来の高周波回路用PINダイオードの断面
図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional high-frequency circuit PIN diode.

【図6】従来の高周波回路の平面図。FIG. 6 is a plan view of a conventional high-frequency circuit.

【図7】単位スイッチの回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a unit switch.

【図8】従来の高周波回路の上面図。FIG. 8 is a top view of a conventional high-frequency circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

110 信号線路 120,120a,b グランド線路 131,131a,b N型GaAs層 137,137a,b N型オーミック電極 132,132a,b I型GaAs層 133,132a,b P型GaAs層 134,134a,b グランド配線 136,136a,b P型オーミック電極 137,137a,b N型オーミック電極 138 絶縁膜 // / B 110 signal line 120, 120a, b ground line 131, 131a, b N-type GaAs layer 137, 137a, b N-type ohmic electrode 132, 132a, b I-type GaAs layer 133, 132a, b P-type GaAs layer 134, 134a, b Ground wiring 136, 136a, b P-type ohmic electrode 137, 137a, b N-type ohmic electrode 138 Insulating film // / B

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に製造された高周波回路であ
って、同一平面上に信号線路とグランド線路から構成さ
れるコプレーナ線路と、該コプレーナ線路の信号線路と
グランド線路の間に接続された少なくとも2つの端子を
具備する半導体素子を有し、該半導体素子が信号線路下
に重なりを持って配置された高周波回路において、 前記半導体素子は、前記信号線路幅より小さく、該信号
線路下の側端部に位置し、前記2つの端子の内、一方の
端子がその上部に位置する前記信号線路に接続され、も
う一方の端子が前記グランド線路に対して最も近接した
位置でグランド配線により接続されることを特徴とする
高周波回路。
1. A high-frequency circuit manufactured on a semiconductor substrate, wherein the coplanar line includes a signal line and a ground line on the same plane, and is connected between the signal line and the ground line of the coplanar line. In a high-frequency circuit having a semiconductor element having at least two terminals, and the semiconductor element is arranged under the signal line so as to overlap, the semiconductor element is smaller than the signal line width, and the semiconductor element has a lower side than the signal line. At the end, one of the two terminals is connected to the signal line located thereabove, and the other terminal is connected to the ground line at a position closest to the ground line by ground wiring. A high frequency circuit characterized by:
【請求項2】前記半導体素子は、素子間分離構造により
複数に分割されるとともに、前記信号線路下の両側側端
部に位置し、前記グランド線路に対して各々最も近接し
た位置でグランド配線により接続されることを特徴とす
る請求項1に記載の高周波回路。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor element is divided into a plurality of parts by an element isolation structure, and is located at both side ends under said signal line, and is located at a position closest to said ground line by a ground wiring. The high-frequency circuit according to claim 1, wherein the high-frequency circuit is connected.
【請求項3】前記半導体素子は、その分割された各々の
半導体素子が信号線路の中心線について対称な位置に配
置され、互いに同等形状を有する半導体素子の対を形成
することを特徴とする請求項2に記載の高周波回路。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the divided semiconductor devices is arranged at a position symmetrical with respect to a center line of the signal line, and forms a pair of semiconductor devices having the same shape as each other. Item 3. The high-frequency circuit according to Item 2.
【請求項4】前記半導体基板は絶縁性であり、前記半導
体素子は少なくとも前記信号線路に接続する第1の導電
性半導体層と、前記半導体基板に接合する第2の導電性
半導体層とを有し、前記第2の導電性半導体層はその上
に他の半導体層が形成されていない露出面を有し、その
露出面と前記グランド線路とが前記グランド配線により
接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3
のいずれか1項に記載の高周波回路。
4. The semiconductor substrate is insulative, and the semiconductor element has at least a first conductive semiconductor layer connected to the signal line and a second conductive semiconductor layer bonded to the semiconductor substrate. The second conductive semiconductor layer has an exposed surface on which no other semiconductor layer is formed, and the exposed surface and the ground line are connected by the ground wiring. Claims 1 to 3
The high-frequency circuit according to any one of the above.
【請求項5】前記第2の導電性半導体層の平面領域を前
記信号線路の外縁線が通過する配置関係に、前記半導体
素子が配設されていることを特徴とする請求項4に記載
の高周波回路。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor elements are arranged in such a relationship that an outer edge of the signal line passes through a plane area of the second conductive semiconductor layer. High frequency circuit.
【請求項6】前記半導体素子は、前記第1の導電性半導
体層と前記第2の導電性半導体層との間にI型半導体層
を有したPIN又はNIP型ダイオードであることを特
徴とする請求項4乃至請求項5のいずれか1項に記載の
高周波回路。
6. A semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor element is a PIN or NIP diode having an I-type semiconductor layer between said first conductive semiconductor layer and said second conductive semiconductor layer. The high-frequency circuit according to any one of claims 4 to 5.
【請求項7】前記グランド配線は、前記信号線路の下の
領域においては、前記第2の導電性半導体層の露出面又
はその露出面に形成された電極の外部の前記半導体基板
上には形成されていないことを特徴とする請求項4乃至
請求項6のいずれか1項に記載の高周波回路。
7. The ground wiring is formed on an exposed surface of the second conductive semiconductor layer or on the semiconductor substrate outside an electrode formed on the exposed surface in a region below the signal line. 7. The high-frequency circuit according to claim 4, wherein the high-frequency circuit is not operated.
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