JP3859066B2 - Semiconductor device and semiconductor circuit using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、FET素子特にHEMT素子による半導体装置およびそれを用いた半導体回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
まずHEMT素子の周波数分散が回路に与える影響と、これまでに提案されているHEMT素子の周波数分散抑制方法について説明する。FET素子の主要なパラメータであるトランスコンダクタンスとドレインコンダクタンスが信号周波数によらず安定な値を維持できることは回路応用上たいへん重要である。前記のパラメータに周波数分散が見られる、つまり信号周波数によりその値が変動する場合、HEMT素子を用いる回路形式に依存して様々な問題を生じる。また、HEMT素子のDCバイアス点毎に周波数分散特性も変化している。このことはHEMT素子をCWにて大信号動作させた場合にも周波数分散特性による波形歪みが発生することを意味している。
【0003】
ところで、高速デジタル回路にHEMT素子を用いる場合は、(1)信号マーク率(デジタル信号におけるハイレベルの時問的割合)に依存したクロスポイントの移動によるBER(bit error rate)の増加、(2)信号立ち上がり立ち下がり時に見られる波形の歪み(ゲートラグ、ドレインラグ)、等がある。また一般のアナログ回路にHEMT素子を用いる場合は、(3)利得の変動、(4)高次歪の増加、等の形で問題とされる。HEMT素子の周波数分散の原因としてはデバイス内部のトラップ順位の影響とドレイン領域における衝突イオン化により発生するホールの影響の2つがあり、それぞれに対処方法が異なる。
【0004】
対処方法の第1の従来例として、チャネル層組成の最適化(アイトリプルイートランザクション オブ エレクトロン デバイス、第38巻、第4号、1991年、4月、第862頁−第870頁)がある。HEMTのチャネル領域近傍にトラップが存在すると、トラップの充放電の時定数に依存した周波数分散がトランスコンダクタンスとドレインコンダクタンスに見られるようになる。InP−HEMTにおいて用いられるInGaAsチャネル層に存在するトラップ密度はIn組成が60%の場合最小となり、この時周波数分散が最も抑制されることが報告されている。
【0005】
対処方法の第2の従来例として、リセス領域幅の最適化(アイトリプルイー トランザクション オブ エレクトロン デバイス、第45巻、第12号、1998年、12月、第2390頁−第2399頁)がある。HEMT素子のゲート・ドレイン間電圧が高くなるとゲートのドレイン側に高電界ドメインが発生し電子が加速される結果、衝突イオン化によりチャネル内部に過剰なホールが発生する。このホールが速やかに再結合消滅せずHEMT素子のソース領域に蓄積するとソース側リセス領域(ソース領域でゲートに接する半導体部分をさす)においてホールの擬フェルミレベルが価電子帯へ向かってシフトし、過剰なホールはリセス領域の半導体表面に移動し始め、リセス領域の半導体表面に蓄積する。その結果、チャネルポテンシャルが上昇しリセス領域の電子濃度が増加する。これはリセス領域の抵抗が下がりドレイン電流が増大することを意味し、トランスコンダクタンスとドレインコンダクタンスに変動をもたらす。過剰なホールのチャネルからリセス表面への移動には時定数が伴うため上記のトランスコンダクタンスとドレインコンダクタンスの変動は周波数分散を持つことになる。
【0006】
これを防ぐにはリセス領域を短くしホール移動の影響を受けにくくすること、またドープ量を増やしてリセス領域の電子濃度を最初から高濃度に保ちリセス部分の抵抗変化を相対的に小さくすること等が効果的であることが示されている。
【0007】
対処方法の第3の従来例として、補償回路(特開平5−114825)によるものがある。小信号領域のみを考えるなら、ドレインコンダクタンスの周波数分散はデバイス構造とDCバイアス条件が決まれば常に一定である。よってHEMT素子のドレイン・ソース間にHEMT素子のドレインコンダクタンスの周波数分散と逆の周波数分散を持つ付加回路を設けることで周波数分散の影響を補償できる。付加回路としては抵抗とインダクタからなる受動素子による回路が用いられる。トランスコンダクタンスについても個別のHEMT素子に補償用の回路を設けることで影響を軽減できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のHEMT素子の周波数分散抑制方法には、各々次のような問題点があった。まず、チャネル組成の最適化による方法は、ゲート長0.7μm程度の長チャネルゲートのInP−HEMT素子では有効であるが、高速光通信あるいは高周波増幅回路に用いられるゲート長0.1μmクラスの高性能InP−HEMT素子においては衝突イオン化によるホールの影響が支配的となり実際に使われるデバイスにおいて十分な効果が期待できない。
【0009】
リセス領域幅の最適化の手法は、パターン形成に用いられる露光技術の微細化限界に近いところまでリセス領域を短くしても、まだ周波数分散の影響が見られる。また、露光技術の改良により更にリセス領域幅を狭めることが可能であっても、ゲート・ソース間の逆方向DC耐圧を確保するためには一定のリセス領域幅が必要であり、DC耐圧とのトレードオフを解消できない。また、ドープ濃度は通常のHEMT素子では上限に近いところまで高く設定されており、リセス領域の電子濃度を従来のHEMT素子より大幅に増やすことは技術的に困難である。
【0010】
一方、補償回路を用いる方法は、小信号でありかつ信号周波数の変化がゆっくりしている場合しか適用できない。例えば光通信に用いられる回路において入力信号は大信号であり、また、様々の周波数成分を持つ広帯域信号が入力される。この場合、単純な補償回路で周波数分散を取り除くことは事実上不可能である。さらに、高周波増幅器においても入力信号は大信号かつ入力振幅の変動を伴うことが多く、補償回路による方法を適用するには限界がある。
【0011】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その目的は、ゲート長0.1μmクラスの高性能HEMT素子において生じるトランスコンダクタンスとドレインコンダクタンスの周波数分散を取り除いた半導体装置およびそれを利用した半導体回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1にかかる発明は、第1および第2のFETから構成され、前記第1のFETのソース電極と前記第2のFETのドレイン電極が共通の端子となっている半導体装置であって、前記第1および前記第2のFETのチャネル層が同一の層で構成されるとともに、前記共通の端子が接地され、前記第2のFETのソース電極に印加される電圧が前記共通の端子の電圧よりも低く設定されていることを特徴とする半導体装置とした。
【0013】
請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記第2のFETのゲート電極に印加される電圧が、前記第2のFETのソース電極に印加される電圧と前記第2のFETの閾値電圧の和よりも低く設定されていることを特徴とする半導体装置とした。
【0014】
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2にかかる発明において、前記第1のFETのゲート電極に印加される直流電圧が、一定値に設定されていることを特徴とする半導体装置。
【0015】
請求項4にかかる発明は、請求項1又は2にかかる発明の半導体装置を用いた半導体回路であって、前記第1のFETのゲート電極およびドレイン電極にそれぞれ個別のインピーダンス整合回路が接続されていることを特徴とする半導体回路とした。
【0016】
請求項5にかかる発明は、請求項2にかかる発明の半導体装置を用いた半導体回路であって、前記第2のソース電極にアノード電極が、前記第2のゲート電極にカソード電極が接続されるダイオードを具備し、該ダイオードのカソード電極に印加される電圧が前記第2のFETのソース電極の電圧より低く設定されることを特徴とする半導体回路とした。
【0017】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]
図1(a)はInP基板11の上に、InAlAsによる200nm厚のバッファー層12を形成し、InGaAsによる10nm厚のチャネル層13を形成し、InAlAsによる15nm厚のキャリア供給層14を形成した本実施形態のInP−HEMT素子10の断面である。
【0018】
第1のゲート電極16を有し回路用として使用する第1のHEMT素子21と、第2のゲート電極18を有し衝突イオン化したホールを吸収する素子として働く第2のHEMT素子22が、HEMT層20において直接接続されている。15はドレイン電極、17は第1のHEMT素子21のソース電極と第2のHEMT素子22のドレイン電極を兼ねる第1のソース電極、19は第2のソース電極である。層11〜層14の膜種と膜厚の組み合わせはHEMT層20が形成可能であれば任意の膜種と膜厚において可能である。
【0019】
図1(b)は図1(a)の断面におけるチャネル層13のポテンシャル分布を示す図である。本実施形態においては、第1のHEMT素子21の第1のソース電極17よりも第2のHEMT素子22の第2のソース電極19の電位を常に低く保つようにされている。よって価電子帯36のポテンシャルは第1のHEMT素子21から第2のHEMT素子22へ向かっておおむね単調に上昇するよう保たれている。このため第1のHEMT素子21の領域34で衝突イオン化により発生したホール35は、第1のHEMT素子21のソースである領域33には蓄積することなく、第2のHEMT素子22のソースである領域31または領域32に到達し、やがて電子と再結合し消滅する。
【0020】
また、第2のHEMT素子22に流れるドレイン電流による消費電力の増加を抑制したい場合は、第2のゲート電極18は第2のHEMT素子22にドレイン電流が流れないような電位に保つ必要がある。本実施形態の場合では、第2のHEMT素子22の閾値電圧は−0.4Vであったことから、第2のゲート電極18に印加する電圧は第2のソース電極19のそれより0.4V以上低い電圧にする。この時、伝導帯37は第2のゲート電極18の近傍ではフェルミレベル38よりもポテンシャルが高く、この部分で電子39は空乏化しているため第2のHEMT素子22にはドレイン電流がわずかしか流れない。この結果、本実施形態のHEMT素子10は、実質的に第1のHEMT素子21の第1のソース電極17とドレイン電極15の間にのみ電流が流れ、第2のHEMT素子22は第1のHEMT素子21の回路動作に全く影響を与えることがなく、回路の消費電力を増やすこともない。
【0021】
また、第1のHEMT素子21の第1のソース電極17は接地された状態で使うため、高周波的にはここで終端されていることになる。よって、従来の技術で述べたHEMT素子のドレインコンダクタンスの周波数分散と逆の周波数分散をもつ付加回路を設ける場合に比べ、信号路への余分な回路の挿入が全く不要となる利点がある。これにより、該付加回路の影響による不本意な信号の減衰や余分な位相回転を引き起こすことなく、第1のHEMT素子21の周波数分散を抑制することが可能となる。
【0022】
[第2の実施形態]
図2は図1に示したHEMT素子10を定電流源用HEMT素子10Aとして用いた差動増幅回路の回路図である。41,42は負荷抵抗、43,44は差動接続のFET、45,46は入力端子、47,48は出力端子である。定電流源用であるため、HEMT素子10Aの第1のゲート電極16と、第1のソース電極17は接地されている。電流値を可変にする場合はゲート電極16に接地電圧以外の電圧を印加することも出来る。また、HEMT素子10Aの第2のゲート電極18に接続されたVG端子49と、第2のソース電極19に接続されたVS端子50は、制御電圧が印加できるように外部に引き出されている。
【0023】
ここで、本実施形態による周波数分散抑制の改善効果を得るため、VG端子49とVS端子50にバイアス電圧を印加する必要がある。まずVS端子50にはFETの耐圧上問題とならない範囲でソース電極17の電圧より低い電圧を印加する。また消費電力を抑制したい場合は、上記のInP−HEMTは閾値が−0.4Vであるため、VG端子49はVS端子50より0.4V以上低い電圧にする必要がある。
【0024】
図2において、電源電圧をVDD、負荷抵抗41,42の抵抗値をR、定電流源用HEMT素子10Aに流れる電流をId、入力端子45,46に印加される入力信号が十分大きく出力振幅が飽和している場合を考えると、出力端子47,48の出力振幅は「R×Id」、出力信号の中心電圧は「VDD−0.5×R×Id」となる。よって定電流源用HEMT素子10Aに周波数分散が存在すると、入力端子45,46に入力される信号の周波数とマーク率(デジタル信号におけるハイレベルの時問的割合)に依存してIdが変化することで、出力振幅と出力信号の中心電圧が変動することが分かる。しかし、本実施形態においては、周波数分散抑制効果によりIdが安定化されるため、出力信号における上記の変動は見られなくなる。
【0025】
なお、図2の定電流源用HEMT素子10Aの部分は、図3に示す定電流源用HEMT素子10Bの形態に置き換えても同様な改善効果が得られる。図3において、ゲート電極16を有する第1のHEMT素子21はそのソース電極17がゲート電極16とともにコンデンサ51を介して接地されている。この場合、ゲート端子18を有する第2のHEMT素子22にもドレイン電流が流れるため回路全体の消費電力は増加するが、VG端子49とVS端子50に接続すべきバイアス回路が不要となり回路の簡略化が可能である。
【0026】
[第3の実施形態]
図4に第3の実施の形態として高周波電力増幅回路に第1の実施形態のHEMT素子を用いた場合を示す。ここでは、ソース接地1段の増幅器を構成する高周波電力増幅用HEMT素子10Cとして、図1で述べたInP−HEMT素子10を用いている。この高周波電力増幅用HEMT素子10Cのゲート電極16には入力整合回路61の出力側が、ドレイン電極15には出力整合回路62の入力側が接続されている。VG端子49、VS端子50をともに第2の実施形態と同じ電圧に設定することで、利得変動と歪の少ない高周波電力増幅器が得られる。なお、本実施形態においても図3と同様な回路の簡略化が可能である。
【0027】
[第4の実施形態]
図2、図4に示した第2,第3の実施形態の回路では、VG端子49とVS端子50の2個所に制御電圧を印加する必要があり、外部制御回路が煩雑となる。この点を改良するために、本実施形態では、図5(a)に示すようにレベルシフト用のダイオード71をそのアノードがHEMT素子10A(又は10C)のソース電極19に、カソードがHEMT素子10A(又は10C)のゲート電極18に接続されるダイオード71を用い、そのダイオード71のカソードにVC端子52を接続してもよい。また、図5(b)に示すようにそのダイオード71のカソード71に抵抗72を介してVC端子52を接続してもよい。このようにすることで、制御端子をVC端子52の1つだけにすることができる。なお、ダイオード71は、HEMT素子の閾値電圧が低い場合は、2本以上直列にしてもよい。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の半導体装置によれば、HEMT素子の持つ周波数分散を抑制することができ、このとき消費電力の増加を抑制することもできる。この結果、この半導体装置を用いた高速デジタル回路等の半導体回路においては、信号マーク率に依存するクロスポイントの移動や信号立ち上がり立ち下がり時に見られる波形の歪みが抑制される。また一般のアナログ回路にこの半導体装置を用いた半導体回路の場合は、利得の変動や高次歪の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は第1の実施形態の半導体装置であるHEMT素子の断面図、(b)は(a)のチャネル層に沿ったエネルギーバンドを示す説明図である。
【図2】 第2の実施形態の差動増幅回路の回路図である。
【図3】 図2の差動増幅回路の変形例を示す回路図である。
【図4】 第3の実施形態の差動増幅回路の回路図である。
【図5】 (a)、(b)は図2の差動増幅回路と図4の高周波電力増幅回路のバイアス回路の変形例を示す第4の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
10:InP−HEMT素子
11:基板(InP)、12:バッファ層(InAlAs)、13:チャネル層(InGaAs)、14:キャリア供給層(InAlAs)、15:ドレイン電極、16:第1のゲート電極、17:第1のソース電極、18:第2のゲート電極、19:第2のソース電極、20:HEMT層、21:第1のHEMT素子、22:第2のHEMT素子
31〜34:領域、35:ホール、36:価電子帯、37:伝導帯、38:フェルミレベル、39:電子
41,42:負荷抵抗、43,44:FET、45,46:入力端子、47,48:出力端子、49:VG端子、50:VS端子、51:コンデンサ、52:VC端子
10A、10B:定電流源用HEMT素子、10C:高周波電力増幅用HEMT素子
61:入力整合回路、62:出力整合回路、
71:ダイオード、72:抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device using an FET element, particularly a HEMT element, and a semiconductor circuit using the same.
[0002]
[Prior art]
First, the influence of the frequency dispersion of the HEMT element on the circuit and the frequency dispersion suppression method of the HEMT element proposed so far will be described. It is very important for circuit application that transconductance and drain conductance, which are main parameters of the FET element, can maintain stable values regardless of the signal frequency. When frequency dispersion is seen in the above parameters, that is, the value fluctuates depending on the signal frequency, various problems occur depending on the circuit type using the HEMT element. Further, the frequency dispersion characteristic also changes for each DC bias point of the HEMT element. This means that waveform distortion due to frequency dispersion characteristics occurs even when the HEMT element is operated with a large signal by CW.
[0003]
By the way, when a HEMT element is used in a high-speed digital circuit, (1) an increase in BER (bit error rate) due to cross-point movement depending on the signal mark rate (a high-level temporal ratio in the digital signal), (2 ) Waveform distortion (gate lag, drain lag) seen at the rise and fall of the signal. Further, when a HEMT element is used in a general analog circuit, there are problems in the form of (3) gain fluctuation, (4) increase in higher-order distortion, and the like. There are two causes of the frequency dispersion of the HEMT element, that is, the influence of trap order inside the device and the influence of holes generated by impact ionization in the drain region.
[0004]
As a first conventional example of the coping method, there is optimization of the channel layer composition (Eye Triple E Transaction of Electron Device, Vol. 38, No. 4, April, 1991, pages 862-870). When a trap exists in the vicinity of the channel region of the HEMT, frequency dispersion depending on the charge / discharge time constant of the trap is seen in the transconductance and the drain conductance. It has been reported that the trap density existing in the InGaAs channel layer used in InP-HEMT is minimized when the In composition is 60%, and at this time, frequency dispersion is most suppressed.
[0005]
As a second conventional example of the coping method, there is optimization of the recess area width (I Triple E Transaction of Electron Device, Vol. 45, No. 12, 1998, December, pages 2390-2399). When the voltage between the gate and the drain of the HEMT element increases, a high electric field domain is generated on the drain side of the gate and electrons are accelerated. As a result, excessive holes are generated inside the channel due to impact ionization. When this hole is not rapidly recombined and accumulated in the source region of the HEMT element, the pseudo-Fermi level of the hole shifts toward the valence band in the source-side recess region (which refers to the semiconductor portion in contact with the gate in the source region), Excess holes begin to move to the semiconductor surface in the recess region and accumulate on the semiconductor surface in the recess region. As a result, the channel potential increases and the electron concentration in the recess region increases. This means that the resistance of the recess region is lowered and the drain current is increased, which causes variations in transconductance and drain conductance. Since the movement of excess holes from the channel to the recess surface is accompanied by a time constant, the above-described fluctuations in transconductance and drain conductance have frequency dispersion.
[0006]
To prevent this, shorten the recess area and make it less susceptible to hole movement, and increase the doping amount to keep the electron concentration in the recess area high from the beginning to make the resistance change in the recess relatively small. Etc. have been shown to be effective.
[0007]
As a third conventional example of the coping method, there is a compensation circuit (Japanese Patent Laid-Open No. 5-114825). If only the small signal region is considered, the frequency dispersion of the drain conductance is always constant if the device structure and the DC bias condition are determined. Therefore, the influence of frequency dispersion can be compensated by providing an additional circuit having a frequency dispersion opposite to the frequency dispersion of the drain conductance of the HEMT element between the drain and source of the HEMT element. As the additional circuit, a circuit using a passive element including a resistor and an inductor is used. The effect of the transconductance can be reduced by providing a compensation circuit for each HEMT element.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional HEMT device frequency dispersion suppressing methods described above have the following problems. First, the channel composition optimization method is effective for InP-HEMT devices having a long channel gate with a gate length of about 0.7 μm, but a high gate length of 0.1 μm class used in high-speed optical communication or high-frequency amplifier circuits. In an InP-HEMT device, the effect of holes due to impact ionization is dominant, and a sufficient effect cannot be expected in a device actually used.
[0009]
In the method of optimizing the recess area width, even if the recess area is shortened to a position close to the limit of miniaturization of the exposure technique used for pattern formation, the influence of frequency dispersion is still seen. Even if the recess region width can be further reduced by improving the exposure technique, a certain recess region width is required to secure the reverse DC breakdown voltage between the gate and the source. The trade-off cannot be resolved. In addition, the doping concentration is set to a value close to the upper limit in a normal HEMT device, and it is technically difficult to significantly increase the electron concentration in the recess region compared to the conventional HEMT device.
[0010]
On the other hand, the method using the compensation circuit can be applied only when the signal is small and the signal frequency changes slowly. For example, in a circuit used for optical communication, an input signal is a large signal, and a broadband signal having various frequency components is input. In this case, it is practically impossible to remove the frequency dispersion with a simple compensation circuit. Further, even in a high-frequency amplifier, an input signal is often a large signal and accompanied by fluctuations in input amplitude, and there is a limit to applying a method using a compensation circuit.
[0011]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device from which frequency dispersion of transconductance and drain conductance generated in a high-performance HEMT element having a gate length of 0.1 μm is removed, and to use the same. An object of the present invention is to provide a semiconductor circuit.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a semiconductor device including first and second FETs, wherein the source electrode of the first FET and the drain electrode of the second FET are a common terminal, The channel layers of the first and second FETs are composed of the same layer, the common terminal is grounded, and the voltage applied to the source electrode of the second FET is the voltage of the common terminal. The semiconductor device is characterized by being set lower than the above.
[0013]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the voltage applied to the gate electrode of the second FET is equal to the voltage applied to the source electrode of the second FET and the second FET. The semiconductor device is characterized in that it is set lower than the sum of the threshold voltages.
[0014]
The invention according to claim 3 is the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the DC voltage applied to the gate electrode of the first FET is set to a constant value.
[0015]
The invention according to claim 4 is a semiconductor circuit using the semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein individual impedance matching circuits are connected to the gate electrode and the drain electrode of the first FET, respectively. It was set as the semiconductor circuit characterized by having.
[0016]
The invention according to claim 5 is a semiconductor circuit using the semiconductor device according to claim 2, wherein an anode electrode is connected to the second source electrode, and a cathode electrode is connected to the second gate electrode. A semiconductor circuit comprising a diode, wherein a voltage applied to a cathode electrode of the diode is set lower than a voltage of a source electrode of the second FET.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
In FIG. 1A, a 200 nm thick buffer layer 12 made of InAlAs is formed on an InP substrate 11, a 10 nm thick channel layer 13 made of InGaAs, and a 15 nm thick carrier supply layer 14 made of InAlAs. It is a cross section of InP-HEMT device 10 of an embodiment.
[0018]
A
[0019]
FIG. 1B is a diagram showing the potential distribution of the channel layer 13 in the cross section of FIG. In the present embodiment, the potential of the
[0020]
Further, when it is desired to suppress an increase in power consumption due to the drain current flowing through the
[0021]
In addition, since the
[0022]
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit using the HEMT element 10 shown in FIG. 1 as a constant current source HEMT element 10A. 41 and 42 are load resistors, 43 and 44 are differentially connected FETs, 45 and 46 are input terminals, and 47 and 48 are output terminals. Since it is for a constant current source, the
[0023]
Here, in order to obtain the improvement effect of suppressing the frequency dispersion according to the present embodiment, it is necessary to apply a bias voltage to the
[0024]
In FIG. 2, the power supply voltage is VDD, the resistance values of the
[0025]
The same improvement effect can be obtained even if the constant current
[0026]
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a case where the HEMT device of the first embodiment is used in a high frequency power amplifier circuit as a third embodiment. Here, the InP-HEMT element 10 described in FIG. 1 is used as the high-frequency power
[0027]
[Fourth Embodiment]
In the circuits of the second and third embodiments shown in FIG. 2 and FIG. 4, it is necessary to apply control voltages to the two locations of the
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the frequency dispersion of the HEMT element can be suppressed, and at this time, an increase in power consumption can also be suppressed. As a result, in a semiconductor circuit such as a high-speed digital circuit using this semiconductor device, the waveform distortion seen at the time of cross-point movement and signal rise / fall depending on the signal mark rate is suppressed. In the case of a semiconductor circuit using this semiconductor device for a general analog circuit, it is possible to suppress fluctuations in gain and increase in higher-order distortion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view of a HEMT element that is a semiconductor device of a first embodiment, and FIG. 1B is an explanatory view showing an energy band along a channel layer of FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a second embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a modification of the differential amplifier circuit of FIG. 2;
FIG. 4 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a third embodiment.
5A and 5B are circuit diagrams of a fourth embodiment showing a modification of the bias circuit of the differential amplifier circuit of FIG. 2 and the high-frequency power amplifier circuit of FIG.
[Explanation of symbols]
10: InP-HEMT element 11: substrate (InP), 12: buffer layer (InAlAs), 13: channel layer (InGaAs), 14: carrier supply layer (InAlAs), 15: drain electrode, 16: first gate electrode , 17: first source electrode, 18: second gate electrode, 19: second source electrode, 20: HEMT layer, 21: first HEMT element, 22:
71: Diode, 72: Resistance
Claims (5)
前記第1および前記第2のFETのチャネル層が同一の層で構成されるとともに、前記共通の端子が接地され、前記第2のFETのソース電極に印加される電圧が前記共通の端子の電圧よりも低く設定されていることを特徴とする半導体装置。A semiconductor device comprising a first FET and a second FET, wherein the source electrode of the first FET and the drain electrode of the second FET are common terminals,
The channel layers of the first and second FETs are composed of the same layer, the common terminal is grounded, and the voltage applied to the source electrode of the second FET is the voltage of the common terminal. A semiconductor device characterized by being set lower than the above.
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