JPH03261202A - Microwave semiconductor device - Google Patents
Microwave semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、モノリシリックマイクロ波集積回路(MMI
C)などの、半導体基板上に形成されたストリップ線路
の途中にリアクタンス素子部が形成されてなるマイクロ
波半導体装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to monolithic microwave integrated circuits (MMI).
The present invention relates to a microwave semiconductor device such as C) in which a reactance element portion is formed in the middle of a strip line formed on a semiconductor substrate.
モノリシリックマイクロ波集積回路などマイクロ波半導
体装置は、半導体基板上に伝送線路としてマイクロスト
リップ線路やコプレーナ線路等のストリップ線路を形成
し、必要な場所では基板自身で固体素子を作って結合す
ることによって所定の高周波回路を構成するものである
。そして、高周波回路中には通常はりアクタンス素子た
るキャパシタやインダクタを要するので、マイクロ波半
導体装置では、−殻内に、前記ストリップ線路の途中に
リアクタンス素子部が形成されている。Microwave semiconductor devices such as monolithic microwave integrated circuits are manufactured by forming strip lines such as microstrip lines and coplanar lines as transmission lines on a semiconductor substrate, and forming solid-state elements on the substrate itself where necessary and connecting them. It constitutes a predetermined high frequency circuit. Since a high frequency circuit usually requires a capacitor or an inductor as a reactance element, in the microwave semiconductor device, a reactance element portion is formed in the middle of the strip line within the shell.
従来のマイクロ波半導体装置は、例えば、第4図乃至第
7図に示すように構成されていた。Conventional microwave semiconductor devices have been configured as shown in FIGS. 4 to 7, for example.
第4図は従来のマイクロ波半導体装置の要部を示す平面
図、第5図は第4図における■−V矢視図、第6図は第
4図におけるVl−Vl矢視図、第7図は前記マイクロ
波半導体装置の他の要部を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the main parts of a conventional microwave semiconductor device, FIG. 5 is a view taken along the ■-V arrow in FIG. 4, FIG. The figure is a plan view showing other main parts of the microwave semiconductor device.
このマイクロ波半導体装置では、第4図乃至第7図に示
すように、半導体基板1上にストリップ線路としてマイ
クロストリップ線路が形成されている。すなわち、半導
体基板1の下面にアース側となる下側導体2が形成され
るとともに、半導体基板1の上面に線路の特性インピー
ダンスを決定する上側導体3が形成されており、上側導
体3の通常の線路部分の幅W。は所定の特性インピーダ
ンス、例えば50Ωを得るべく定められている。In this microwave semiconductor device, as shown in FIGS. 4 to 7, a microstrip line is formed on a semiconductor substrate 1 as a strip line. That is, a lower conductor 2 that is on the ground side is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 1, and an upper conductor 3 that determines the characteristic impedance of the line is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1. Width W of the track section. is determined to obtain a predetermined characteristic impedance, for example, 50Ω.
そして、前記マイクロストリップ線路の途中、すなわち
、この例では上側導体3の一部に、第4図に示すように
広い幅W。の部分、及び、第7図に示すように狭い幅W
Lの部分が形成されている。A wide width W is formed in the middle of the microstrip line, that is, in a part of the upper conductor 3 in this example, as shown in FIG. and the narrow width W as shown in FIG.
A portion L is formed.
すなわち、線路の一部に形成した特性インピーダンスの
小さい部分がキャパシタとなるとともに、線路の一部に
形成した特性インピーダンスの大きい部分がインダクタ
ンスとなるという特性と、上側導体3の幅を広くすると
その部分の特性インピーダンスが小さくなるとともに、
上側導体3の幅を狭くするとその部分の特性インピーダ
ンスが大きくなるという特性とに基づいて、リアクタン
ス素子部たるキャパシタCが前記広い幅Wcの部分とし
て形成され、リアクタンス素子部たるインダクタLが前
記狭い幅WLの部分として形成されているのである。な
お、半導体基板1の厚みはいずれの箇所においても一定
のhoとされている。In other words, the part formed in a part of the line with a low characteristic impedance becomes a capacitor, and the part formed in a part of the line with a large characteristic impedance becomes an inductance, and if the width of the upper conductor 3 is widened, that part becomes a capacitor. As the characteristic impedance of
Based on the characteristic that when the width of the upper conductor 3 is narrowed, the characteristic impedance of that portion increases, the capacitor C as a reactance element portion is formed as a portion with the wide width Wc, and the inductor L as a reactance element portion is formed as a portion with the narrow width Wc. It is formed as a part of WL. Note that the thickness of the semiconductor substrate 1 is constant ho at any location.
なお、前記のようなキャパシタンス及びインダクタンス
を使用した回路の例を第8図乃至第11図に示す。Incidentally, examples of circuits using the above-mentioned capacitance and inductance are shown in FIGS. 8 to 11.
第8図はローパスフィルタ回路の例を示す上側導体3の
平面図、第9図はその等価回路図であり、これらの図面
おいて、Cはキャパシタ、1〜3
L1〜4はインダクタである。FIG. 8 is a plan view of the upper conductor 3 showing an example of a low-pass filter circuit, and FIG. 9 is an equivalent circuit diagram thereof. In these drawings, C is a capacitor, and 1 to 3 and L1 to 4 are inductors.
この種の回路はFETを用いた増幅回路の入力整合回路
や出力整合回路等に利用される。This type of circuit is used as an input matching circuit, an output matching circuit, etc. of an amplifier circuit using FETs.
しかしながら、前記第4図乃至第7図に示す従来のマイ
クロ波半導体装置では、前記半導体基板1の厚みがいず
れの箇所においても一定とされていたので、前記キャパ
シタCにおける上側導体3の幅Wcが著しく広くなって
非常に大きなスペースを要する欠点があった。However, in the conventional microwave semiconductor device shown in FIGS. 4 to 7, the thickness of the semiconductor substrate 1 is constant at any location, so the width Wc of the upper conductor 3 in the capacitor C is It has the disadvantage that it becomes noticeably wider and requires a much larger space.
すなわち、例えば、半導体基板ユとしてGaAs (
比誘電率:約12.9)を用い、半導体基板1の厚みり
。を200μmとした場合には、線路の特性インピーダ
ンスは上側導体3の幅の変化に従って第10図中のへ曲
線で示すように変化するので、通常の線路部分の特性イ
ンピーダンスを50Ωとするとその部分の上側導体3の
幅W。は143μmとなるが、前記キャパシタCの特性
インピーダンスをその半分程度の値にするためにはその
部分の上側導体3の幅W。を3倍(400μm)以上に
広くする必要があり、非常に大きなスペースを要する欠
点があった。That is, for example, GaAs (
The thickness of the semiconductor substrate 1 is determined by using a dielectric constant of about 12.9). When 200 μm, the characteristic impedance of the line changes as shown by the curve in FIG. Width W of upper conductor 3. is 143 μm, but in order to make the characteristic impedance of the capacitor C about half that value, the width W of the upper conductor 3 at that portion is required. It is necessary to increase the width by three times (400 μm) or more, which has the disadvantage of requiring a very large space.
このため、半導体基板1の表面の面積を有効に活用し得
す、高集積化を図ることができなかった。For this reason, it has not been possible to effectively utilize the surface area of the semiconductor substrate 1 and achieve high integration.
そして、このような事情は、半導体基板上にストリップ
線路としてコプレーナ線路等を形成した他の従来の種々
のマイクロ波半導体装置についても同様であった。This situation also applies to various other conventional microwave semiconductor devices in which a coplanar line or the like is formed as a strip line on a semiconductor substrate.
本発明は、ストリップ線路の途中に形成されたりアクタ
ンス素子部の占めるスペースが小さくてすみ、半導体基
板の表面の面積を有効に活用することができ、高集積化
を図ることかできるマイクロ波半導体装置をていきよう
とすることを目的とする。The present invention provides a microwave semiconductor device that requires only a small space to be formed in the middle of a strip line or occupied by an actance element section, can effectively utilize the surface area of a semiconductor substrate, and can achieve high integration. The purpose is to try to improve the quality of life.
前記課題を解決するため、本発明は、半導体基板上に形
成されたストリップ線路の途中にリアクタンス素子部が
形成されてなるマイクロ波半導体装置において、前記リ
アクタンス素子部における前記半導体基板の厚みを変化
させた構成としたものである。In order to solve the above problems, the present invention provides a microwave semiconductor device in which a reactance element section is formed in the middle of a strip line formed on a semiconductor substrate, in which the thickness of the semiconductor substrate at the reactance element section is changed. The structure is as follows.
前述したように、ストリップ線路の一部に形成した特性
インピーダンスの小さい部分がキャパシタとなるととも
に、ストリップ線路の一部に形成した特性インピーダン
スの大きい部分がインダクタンスとなる。As described above, a portion of the strip line with a low characteristic impedance formed in a portion thereof becomes a capacitor, and a portion of the strip line with a large characteristic impedance formed in a portion of the strip line serves as an inductance.
ところで、ストリップ線路の一部における半導体基板の
厚みを変化させると、その部分の特性インピーダンスが
変化するものである。By the way, when the thickness of the semiconductor substrate in a part of the strip line is changed, the characteristic impedance of that part changes.
したがって、本発明によれば、従来と異なり、リアクタ
ンス素子部における半導体基板の厚みが変化させられて
いるので、リアクタンス素子部の占めるスペースが小さ
くてすみ、半導体基板の表面の面積を有効に活用するこ
とができ、高集積化を図ることができる。Therefore, according to the present invention, unlike the prior art, the thickness of the semiconductor substrate in the reactance element section is changed, so that the space occupied by the reactance element section is small, and the surface area of the semiconductor substrate can be effectively utilized. It is possible to achieve high integration.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第1図は本発明の一実施例に係る一マイクロ波半導体装
置の要部を示す平面図、第2図は第1図における■−■
矢視図、第3図は第1図におけるm−■矢視図である。FIG. 1 is a plan view showing the main parts of a microwave semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
3 is a view taken along the line m-■ in FIG. 1.
このマイクロ波半導体装置では、第1図乃至第3図に示
すように、半導体基板1上にストリップ線路としてマイ
クロストリップ線路が形成されている。すなわち、半導
体基板1の下面にアース側となる下側導体2が形成され
るとともに、半導体基板1の上面に線路の特性インピー
ダンスを決定する上側導体3が形成されており、上側導
体3の幅は一定のW。とされている。なお、半導体基板
1の通常の箇所の厚みはhoとされている。In this microwave semiconductor device, as shown in FIGS. 1 to 3, a microstrip line is formed on a semiconductor substrate 1 as a strip line. That is, a lower conductor 2 that is on the ground side is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 1, and an upper conductor 3 that determines the characteristic impedance of the line is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1, and the width of the upper conductor 3 is as follows. Constant W. It is said that Note that the thickness of the semiconductor substrate 1 at a normal portion is ho.
そして、前記マイクロストリップ線路の途中、すなわち
、この例では前記上側導体3の一部に対応する位置にお
ける半導体基板1の厚みがhlと薄く変化させられてい
る。すなわち、線路の一部に形成した特性インピーダン
スの小さい部分がキャパシタンスとなるという特性と、
線路における半導体基板の厚みを薄くするとその部分の
特性インピーダンスが小さくなるという特性とに基づい
て、リアクタンス素子部たるキャパシタCが前記薄い厚
みhlの部分として形成されているのである。なお、半
導体基板1の薄い厚みhlの部分は、例えば、エツチン
グ(ドライでもウェットでも可)によって−様な厚みの
基板の一部を除去することによって形成することができ
る。The thickness of the semiconductor substrate 1 in the middle of the microstrip line, that is, in this example, at a position corresponding to a part of the upper conductor 3 is reduced to hl. In other words, a part of the line with low characteristic impedance becomes capacitance.
Based on the characteristic that when the thickness of the semiconductor substrate in the line is made thinner, the characteristic impedance of that portion becomes smaller, the capacitor C serving as the reactance element portion is formed as the portion having the thinner thickness hl. Note that the portion of the semiconductor substrate 1 having a small thickness hl can be formed by, for example, removing a portion of the substrate having a thickness of .
この第1図乃至第3図に示すマイクロ波半導体装置では
、例えば、半導体基板1としてGa As(比誘電率:
約12.9)を用い、前記厚みり。In the microwave semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor substrate 1 is made of, for example, GaAs (relative permittivity:
Approximately 12.9) and the above thickness.
を200μmとした場合には、線路の特性インピーダン
スは上側導体3の幅の変化に従って第12図中のA曲線
で示すように変化するとともに、前記厚みhlを50μ
mとした場合には、線路の特性インピーダンスは上側導
体3の幅の変化に従って第12図中B曲線で示すように
変化するので、上側導体3の幅W。を143μmとする
と、通常の線路部分(厚みり。−200μmの部分)の
特性インピーダンスは50Ωとなり、キャパシタC(厚
みhl−50μmの部分)の特性インピーダンスはその
半分程度の値となる。is 200 μm, the characteristic impedance of the line changes as shown by curve A in FIG.
m, the characteristic impedance of the line changes as shown by curve B in FIG. 12 as the width of the upper conductor 3 changes, so the width W of the upper conductor 3. When 143 μm, the characteristic impedance of the normal line portion (thickness: −200 μm) is 50Ω, and the characteristic impedance of the capacitor C (thickness: hl−50 μm) is about half that value.
これを前述の従来例と比較すればわかるように、第1図
乃至第3図に示すマイクロ波半導体装置では、従来と異
なり、半導体基板1の厚みを変化させているので、同一
特性が得られるにもかかわらず、キャパシタCにおける
上側導体3の幅を特別に広げなくてすみ、キャパシタC
の占めるスペースが小さくてすむ。したがって、半導体
基板1の表面の面積を有効に活用することができ、高集
積化を図ることができる。As can be seen by comparing this with the conventional example described above, in the microwave semiconductor device shown in FIGS. 1 to 3, unlike the conventional example, the thickness of the semiconductor substrate 1 is changed, so that the same characteristics can be obtained. Nevertheless, there is no need to particularly widen the width of the upper conductor 3 in the capacitor C.
occupies less space. Therefore, the surface area of the semiconductor substrate 1 can be effectively utilized, and high integration can be achieved.
以上の説明においては、リアクタンス素子部としてキャ
パシタCの部分について説明したが、リアクタンスの部
分については、従来(第7図参照)と同様に、半導体基
板1の厚みはり。のままとして上側導体3の幅を狭くし
ておけばよい。もっとも、上側導体3の幅はW。のまま
として半導体基板1の厚みを厚くしてもよい。In the above description, the portion of the capacitor C has been explained as a reactance element portion, but the reactance portion depends on the thickness of the semiconductor substrate 1 as in the conventional case (see FIG. 7). The width of the upper conductor 3 may be made narrower by leaving it as is. However, the width of the upper conductor 3 is W. The thickness of the semiconductor substrate 1 may be increased without changing the structure.
なお、前述の実施例では、キャパシタCにおける半導体
基板1の厚みだけを変化させて上側半導体3の幅は変化
させていなかったが、本発明では、半導体基板1の厚み
だけでな(上側半導体3の幅も同時に変化させてもよい
。その場合には、パターン(ICマスク)のレイアウト
の自由度が向上し、設計が容易となる。In the above embodiment, only the thickness of the semiconductor substrate 1 in the capacitor C was changed and the width of the upper semiconductor 3 was not changed, but in the present invention, not only the thickness of the semiconductor substrate 1 (the upper semiconductor 3 The width of the IC mask may also be changed at the same time.In that case, the degree of freedom in layout of the pattern (IC mask) is improved and design becomes easier.
また、前述の実施例において、半導体基板1の厚みをり
。からhlに変化させるときにその変化が徐々になるよ
うにしてもよい。つまり、例えば、hlの部分を形成す
るためにエツチング等する際その穴に適当なテーパをつ
けておいてもよい。その場合に、第3図乃至第7図に示
す従来例において上側導体3の幅が急激に変化させられ
ていたことによって生じていた不連続性が緩和される。In addition, in the above-mentioned embodiment, the thickness of the semiconductor substrate 1 is measured. When changing from hl to hl, the change may be made gradual. That is, for example, when etching or the like is performed to form the hl portion, the hole may be appropriately tapered. In this case, the discontinuity caused by the abrupt change in the width of the upper conductor 3 in the conventional examples shown in FIGS. 3 to 7 is alleviated.
さらに、前述の実施例では、半導体基板上にストリップ
線路としてマイクロストリップ線路が形成されていたが
、本発明は、半導体基板上にストリップ線路としてコプ
レーナ線路等を形成たマイクロ波半導体装置についても
同様に適用できるものである。Further, in the above-mentioned embodiment, a microstrip line is formed as a strip line on a semiconductor substrate, but the present invention also applies to a microwave semiconductor device in which a coplanar line or the like is formed as a strip line on a semiconductor substrate. It is applicable.
本発明によれば、ストリップ線路の途中に形成されたり
アクタンス素子部の占めるスペースが小さくてすみ、半
導体基板の表面の面積を有効に活用することができ、高
集積化を図ることができる効果が得られる。According to the present invention, the space occupied by the actance element portion formed in the middle of the strip line can be reduced, the surface area of the semiconductor substrate can be effectively utilized, and high integration can be achieved. can get.
第1図は本発明の一実施例に係るマイクロ波半導体装置
の要部を示す平面図、第2図は第1図における■−■矢
視図、第3図は第1図における■−m矢視図、第4図は
従来のマイクロ波半導体装置の要部〜を示す平面図、第
5図は第4図におけるV−■矢視図、第6図は第4図に
おけるVl−Vl矢視図、第7図は従来のマイクロ波半
導体装置の他の要部を示す平面図、第8図は一回路構成
例を示す平面図、第9図はその等価回路図、第10図は
特性インピーダンスの特性図である。
1・・・半導体基板、C・・・キャパシタ(リアクタン
ス素子部)。FIG. 1 is a plan view showing the main parts of a microwave semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view taken along the ■-■ arrow in FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view showing main parts of a conventional microwave semiconductor device, FIG. 5 is a view taken along the V-■ arrow in FIG. 4, and FIG. 6 is a view taken along the Vl-Vl arrow in FIG. 4. 7 is a plan view showing other main parts of a conventional microwave semiconductor device, FIG. 8 is a plan view showing an example of a circuit configuration, FIG. 9 is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 10 is a characteristic diagram. It is a characteristic diagram of impedance. 1... Semiconductor substrate, C... Capacitor (reactance element part).
Claims (1)
クタンス素子部が形成されてなるマイクロ波半導体装置
において、前記リアクタンス素子部における前記半導体
基板の厚みを変化させたことを特徴とするマイクロ波半
導体装置。A microwave semiconductor device comprising a reactance element section formed in the middle of a strip line formed on a semiconductor substrate, characterized in that the thickness of the semiconductor substrate at the reactance element section is varied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2060367A JPH03261202A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Microwave semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2060367A JPH03261202A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Microwave semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03261202A true JPH03261202A (en) | 1991-11-21 |
Family
ID=13140102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2060367A Pending JPH03261202A (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Microwave semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03261202A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0637515A (en) * | 1992-07-20 | 1994-02-10 | Nec Corp | Printed wiring board |
US5343176A (en) * | 1992-08-10 | 1994-08-30 | Applied Radiation Laboratories | Radio frequency filter having a substrate with recessed areas |
JP2016076773A (en) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 三菱電機株式会社 | Signal transmitter |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP2060367A patent/JPH03261202A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0637515A (en) * | 1992-07-20 | 1994-02-10 | Nec Corp | Printed wiring board |
US5343176A (en) * | 1992-08-10 | 1994-08-30 | Applied Radiation Laboratories | Radio frequency filter having a substrate with recessed areas |
JP2016076773A (en) * | 2014-10-03 | 2016-05-12 | 三菱電機株式会社 | Signal transmitter |
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