JPH07321130A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH07321130A JPH07321130A JP13246594A JP13246594A JPH07321130A JP H07321130 A JPH07321130 A JP H07321130A JP 13246594 A JP13246594 A JP 13246594A JP 13246594 A JP13246594 A JP 13246594A JP H07321130 A JPH07321130 A JP H07321130A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、UHF帯(0.3〜3
GHz)の多段高周波電力増幅器に用いる電界効果トラ
ンジスタの構造に関する。The present invention relates to the UHF band (0.3 to 3).
(GHz) multi-stage high-frequency power amplifier field effect transistor structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】移動体通信などに用いられるUHF帯の
高周波電力増幅器として、GaAs電界効果トランジス
タ(FET)を用いたソース接地回路を多段に接続した
ものが用られている。GaAsFETは、UHF帯での
電力増幅に際して優れた利得がえられるが、1段増幅の
みでは必要な出力電力が得られない場合に2段以上の多
段に縦続接続して用いられる。この場合、FET間の接
続、および、入出力とのインピーダンス整合のために整
合回路が必要となる。また、GaAsFETの出力電力
は、そのゲート幅に比例するため、数百mW以上の出力
電力を得るためには、通常数mm以上のゲート幅が必要
となる。このような長いゲート幅を得るために、ゲート
電極を複数のゲート電極指に分割し、それらを並列に接
続したくし型構造とよばれるFETの平面構造が用いら
れている。2. Description of the Related Art As a UHF band high frequency power amplifier used for mobile communication or the like, a multi-stage source grounded circuit using a GaAs field effect transistor (FET) is used. GaAsFETs have excellent gain in power amplification in the UHF band, but are used in cascade connection in two or more stages when the required output power cannot be obtained by only one-stage amplification. In this case, a matching circuit is required for connection between the FETs and impedance matching with the input / output. Further, since the output power of the GaAs FET is proportional to its gate width, a gate width of several mm or more is usually required to obtain the output power of several hundred mW or more. In order to obtain such a long gate width, a planar structure of an FET called a comb structure in which a gate electrode is divided into a plurality of gate electrode fingers and connected in parallel is used.
【0003】このようなUHF帯の高周波電力増幅器に
対して、小型化、組立ての簡便化などが望まれている。
しかしながら、従来の構造では、FETの前後にインピ
ーダンス整合のための整合回路が必要となり、特にUH
F帯では分布定数回路を用いているため、小型化には限
界があった。また、パッケージに収められていないFE
Tを用いることで小型化を図ることもできるが、この場
合、FETが、特にGaAsFETでは、半導体チップ
自体が破損しやすく組立て工程が難しくなっていた。他
方、半導体基板上にFETと整合回路を集積したMMI
C(MicrowaveMonolithic Integrated Circuit)が知ら
れている。しかし、UHF帯では、整合回路の寸法が相
対的に大きくなり、基板面積が大きくなるため、高コス
トとなり、また、組立て調整も困難であり、量産工程に
適するものではない。For such a UHF band high frequency power amplifier, downsizing and simplification of assembly are desired.
However, in the conventional structure, a matching circuit for impedance matching is required before and after the FET.
Since the distributed constant circuit is used in the F band, there is a limit to miniaturization. In addition, the FE not included in the package
Although it is possible to reduce the size by using T, in this case, the FET, particularly the GaAs FET, is liable to damage the semiconductor chip itself, and the assembling process is difficult. On the other hand, an MMI in which an FET and a matching circuit are integrated on a semiconductor substrate
C (Microwave Monolithic Integrated Circuit) is known. However, in the UHF band, the size of the matching circuit is relatively large and the substrate area is large, resulting in high cost and difficulty in assembly and adjustment, which is not suitable for a mass production process.
【0004】このような問題を解決するために、一つの
半導体基板上に縦続に接続されるFETを独立に複数個
設けた特殊なFET(以下、縦続多段FETという)を
用いた増幅器が検討されている。この縦続多段FETお
よびそれを用いた増幅器の一例を図4を用いて説明す
る。縦続多段FET1は、前段FET20と後段FET
30が同一基板上に設けられ、パッケージに収められて
いる。前段FET20の前段ドレイン端子3と後段FE
T30の後段ゲート端子4はパッケージの一辺に隣接し
て設けられており、前段FET20の前段ゲート端子2
と後段FET30の後段ドレイン端子5はその一辺に対
向する他辺に近接して設けられており、前段FET20
と後段FET30に共通する共通ソース端子6はパッケ
ージの裏面に設けられている。図示した電力増幅回路4
0は、縦続多段FET1と誘電体基板41上の入力整合
回路50、段間整合回路60および出力整合回路70と
から構成されている。In order to solve such a problem, an amplifier using a special FET (hereinafter referred to as cascade multi-stage FET) in which a plurality of FETs connected in series on a single semiconductor substrate is independently provided has been studied. ing. An example of this cascaded multi-stage FET and an amplifier using the same will be described with reference to FIG. The cascade multi-stage FET 1 is composed of a front stage FET 20 and a rear stage FET.
30 is provided on the same substrate and is packaged. The front stage drain terminal 3 of the front stage FET 20 and the rear stage FE
The rear gate terminal 4 of T30 is provided adjacent to one side of the package, and the front gate terminal 2 of the front FET 20 is provided.
And the rear-stage drain terminal 5 of the rear-stage FET 30 is provided close to the other side opposite to the one side thereof.
The common source terminal 6 common to the latter stage FET 30 is provided on the back surface of the package. The illustrated power amplifier circuit 4
0 is composed of a cascaded multi-stage FET 1, an input matching circuit 50 on the dielectric substrate 41, an inter-stage matching circuit 60, and an output matching circuit 70.
【0005】電力増幅回路40の入力信号は、入力整合
回路50を介して前段FET20に入力される。すなわ
ち、電力増幅回路40の入力信号は、入力特性インピー
ダンスに整合した入力ストリップライン51に入力さ
れ、入力整合用ストリップライン52を介して前段ゲー
ト端子2に導かれる。入力整合用ストリップライン52
の一端は、直流カット用コンデンサ53を介して入力ス
トリップライン51に接続され、また、バイアス供給用
ストリップライン54の一端に接続されている。バイア
ス供給用ストリップライン54の他端は、誘電体基板4
1上の接地面42にバイパスコンデンサ55を介して接
地され、前段FET20のゲートバイアス電圧が供給さ
れる。これら入力整合用ストリップライン52、バイア
ス供給用ストリップライン54などにより入力特性イン
ピーダンスと前段FET20の入力とを整合している。
なお、図示されていないが、縦続多段FET1の共通ソ
ース端子6は、誘電体基板41の裏面の裏面接地板48
に接続されている。The input signal of the power amplification circuit 40 is input to the front stage FET 20 via the input matching circuit 50. That is, the input signal of the power amplifier circuit 40 is input to the input strip line 51 matched to the input characteristic impedance and guided to the front gate terminal 2 via the input matching strip line 52. Input matching strip line 52
Is connected to the input strip line 51 via a DC cut capacitor 53, and is also connected to one end of a bias supply strip line 54. The other end of the bias supply strip line 54 is connected to the dielectric substrate 4
The ground plane 42 above 1 is grounded via the bypass capacitor 55, and the gate bias voltage of the preceding FET 20 is supplied. The input characteristic impedance and the input of the preceding stage FET 20 are matched by the input matching strip line 52, the bias supply strip line 54, and the like.
Although not shown, the common source terminal 6 of the cascade multi-stage FET 1 is the back surface ground plate 48 on the back surface of the dielectric substrate 41.
It is connected to the.
【0006】前段FET20の出力信号は、段間整合回
路60を介して後段FET30に入力される。すなわ
ち、前段FET20の出力信号は前段ドレイン端子3か
ら出力され、段間整合用ストリップライン62を介し
て、後段ゲート端子4に導かれる。段間整合用ストリッ
プライン62は、その中間に配置された整合用コンデン
サ63により直流的には分離され、ぞれぞれに、バイア
ス供給用ストリップライン64、66の一端が接続され
ている。バイアス供給用ストリップライン64、66の
他端は、誘電体基板41上の接地面43、44にバイパ
スコンデンサ65、67を介して接地され、前段FET
20のドレイン電圧、および、後段FET30のゲート
バイアス電圧が供給される。The output signal of the front stage FET 20 is input to the rear stage FET 30 via the interstage matching circuit 60. That is, the output signal of the front stage FET 20 is output from the front stage drain terminal 3 and guided to the rear stage gate terminal 4 via the interstage matching strip line 62. The inter-stage matching strip line 62 is separated in terms of direct current by a matching capacitor 63 arranged in the middle thereof, and one end of the bias supplying strip lines 64 and 66 is connected to each. The other ends of the bias supply strip lines 64 and 66 are grounded to the ground planes 43 and 44 on the dielectric substrate 41 via the bypass capacitors 65 and 67, and the front-stage FET
The drain voltage of 20 and the gate bias voltage of the post-stage FET 30 are supplied.
【0007】後段FET30の出力信号は出力整合回路
70を経て、電力増幅回路40の出力として得られる。
すなわち、後段FET30の出力信号は後段ドレイン端
子5から出力され、出力整合用ストリップライン72を
介して、出力特性インピーダンスに整合した出力ストリ
ップライン71から電力増幅回路40の出力が得られ
る。出力整合用ストリップライン72と誘電体基板41
上の接地面45、46の間には整合用コンデンサ78、
79が配置される。出力整合用ストリップライン72の
一端は、直流カット用コンデンサ73を介して出力スト
リップライン71に接続され、また、バイアス供給用ス
トリップライン74の一端に接続されている。バイアス
供給用ストリップライン74の他端は、誘電体基板41
上の接地面45にバイパスコンデンサ75を介して接地
され、後段FET20のドレイン電圧が供給される。こ
れら出力整合用ストリップライン72、バイアス供給用
ストリップライン74などにより後段FET30の出力
と出力特性インピーダンスとを整合している。The output signal of the post-stage FET 30 is obtained as the output of the power amplification circuit 40 through the output matching circuit 70.
That is, the output signal of the post-stage FET 30 is output from the post-stage drain terminal 5, and the output of the power amplification circuit 40 is obtained from the output stripline 71 matched to the output characteristic impedance via the output matching stripline 72. Output matching strip line 72 and dielectric substrate 41
A matching capacitor 78 between the upper ground planes 45, 46,
79 is arranged. One end of the output matching strip line 72 is connected to the output strip line 71 via the DC cutting capacitor 73, and is also connected to one end of the bias supplying strip line 74. The other end of the bias supply strip line 74 is connected to the dielectric substrate 41.
The upper ground plane 45 is grounded via the bypass capacitor 75, and the drain voltage of the post-stage FET 20 is supplied. The output matching strip line 72, the bias supply strip line 74, and the like match the output of the post-stage FET 30 with the output characteristic impedance.
【0008】以上の増幅器においては、2段の増幅回路
を構成するFET素子が1つの半導体基板上に設けら
れ、かつ、前段の出力を後段の入力に隣接して設けてい
るので、この段間を整合する回路を1つのFET素子に
隣接して設けることができる。このため、2つの別々の
FET素子の間に整合回路を設けていないので増幅器の
小型化が可能となり、実装も容易となる。In the above amplifier, the FET elements forming the two-stage amplifier circuit are provided on one semiconductor substrate, and the output of the preceding stage is provided adjacent to the input of the following stage. Can be provided adjacent to one FET device. Therefore, since the matching circuit is not provided between the two separate FET elements, the amplifier can be downsized and the mounting becomes easy.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
縦続多段FETにおいて、前段の出力と後段の入力を接
近させると、必然的に前段の入力と後段の出力が接近す
ることとなる。このため、多段増幅回路の入力側と出力
側が接近して、電気的に結合が生じ、不要なフィードバ
ックがかかる、動作が不安定となるなどの問題がある。
本発明はこのような課題を解決したもので、本発明の目
的は、小型化、組立ての簡便化が可能な構造のUHF帯
の高周波電力増幅器に用いる電界効果トランジスタを含
んだ半導体装置において、入出力間の不要な結合が少な
く、安定に動作する電界効果トランジスタの構成を提供
することにある。However, in the above-mentioned cascaded multi-stage FET, when the output of the preceding stage and the input of the succeeding stage are brought close to each other, the input of the preceding stage and the output of the succeeding stage are necessarily brought close to each other. Therefore, there are problems that the input side and the output side of the multistage amplifier circuit come close to each other, electrical coupling occurs, unnecessary feedback is applied, and the operation becomes unstable.
The present invention has solved such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device including a field effect transistor used in a UHF band high frequency power amplifier having a structure capable of downsizing and facilitating assembly. An object of the present invention is to provide a structure of a field effect transistor that operates stably with less unnecessary coupling between outputs.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
一主面上の複数の領域にそれぞれ設けられ、複数のゲー
ト電極指からなるゲート電極を有し、外部回路により縦
続接続される複数の電界効果トランジスタを含む半導体
装置において、前記領域間の前記一主面上に溝が設けら
れている、または/および、一の前記電界効果トランジ
スタに含まれるゲート電極指と他の前記電界効果トラン
ジスタに含まれるゲート電極指の延びている方向が直交
しているものである。半導体基板の一主面上の複数の領
域にそれぞれ設けられ、複数のゲート電極指からなるゲ
ート電極を有し、外部回路により縦続接続される複数の
電界効果トランジスタを含む半導体装置において、少な
くとも2つの前記電界効果トランジスタのソース電極が
前記半導体基板内部に設けられた導電部分を介して前記
半導体基板の他の主面上の裏面電極に接続されているこ
と、または、前記電界効果トランジスタのソース電極が
前記一主面上で相互に接続されておらず、それぞれ独立
した配線により前記外部回路に接続されるように設けら
れていることが望ましい。According to the present invention, there are provided a plurality of gate electrodes each provided in a plurality of regions on one main surface of a semiconductor substrate, the gate electrodes being composed of a plurality of gate electrode fingers, and connected in cascade by an external circuit. A semiconductor device including the field effect transistor, wherein a groove is provided on the one main surface between the regions, and / or a gate electrode finger included in the one field effect transistor and another field effect transistor. The directions in which the gate electrode fingers included in are extending are orthogonal to each other. A semiconductor device including a plurality of field effect transistors, each of which is provided in each of a plurality of regions on one main surface of a semiconductor substrate, has a gate electrode formed of a plurality of gate electrode fingers, and is cascade-connected by an external circuit. The source electrode of the field effect transistor is connected to a back surface electrode on the other main surface of the semiconductor substrate via a conductive portion provided inside the semiconductor substrate, or the source electrode of the field effect transistor is It is desirable that they are provided so as not to be connected to each other on the one main surface but to be connected to the external circuit by independent wirings.
【0011】さらに、前記半導体基板がGaAsからな
り、前記ゲート電極、ドレイン電極およびソース電極が
ショットキー接合型電界効果トランジスタを構成するこ
とが望ましい。前記ゲート電極指の延びている方向が直
交とは、その角度が90度のみではなく80〜100度
でもよい。Further, it is preferable that the semiconductor substrate is made of GaAs, and the gate electrode, the drain electrode and the source electrode constitute a Schottky junction type field effect transistor. The direction in which the gate electrode fingers extend is orthogonal to each other, and the angle may be not only 90 degrees but also 80 to 100 degrees.
【0012】[0012]
【作用及び効果】上記構成を用いると、FETが設けら
れた領域間の半導体基板のおもて面上に溝が設けられて
いるため、FET間の基板表面の電気的な、特に容量的
な結合を低減できる。または/加えて、ゲート電極指の
延びている方向が直交しているため、FET間の基板表
面の電気的な、特に電磁誘導的な結合を低減できる。し
たがって、小型化、組立ての簡便化が可能な構造の増幅
器に用いる電界効果トランジスタにおいて、入出力間の
不要な結合が少なく、安定な動作が可能となる。[Advantageous Effects] With the above structure, since the groove is provided on the front surface of the semiconductor substrate between the regions where the FETs are provided, the electric field, especially the capacitance, of the substrate surface between the FETs is provided. Coupling can be reduced. Alternatively and / or additionally, since the extending directions of the gate electrode fingers are orthogonal to each other, it is possible to reduce the electrical, particularly electromagnetic inductive coupling between the FETs on the substrate surface. Therefore, in the field effect transistor used in the amplifier having a structure that can be downsized and can be easily assembled, unnecessary coupling between input and output is reduced, and stable operation is possible.
【0013】さらに、ソース電極を半導体基板内部に設
けられたビアホールとよばれる導電部分を介して裏面電
極に接続することにより、外部回路に接続するための配
線が半導体基板表面上で交差することなく、電気的な結
合が少なくなるとともに、機械的にも安定なものとな
る。また、ソース電極が半導体基板表面上で相互に接続
されておらず、それぞれ独立した配線により外部回路に
接続することにより、増幅器の設計条件に応じて各段の
ソース電極にそれぞれ異なる回路要素を付加することが
できるため、多段の増幅器を目的に応じて安定に動作さ
せることができる。Furthermore, by connecting the source electrode to the back electrode through a conductive portion called a via hole provided inside the semiconductor substrate, wiring for connecting to an external circuit does not intersect on the surface of the semiconductor substrate. , The electrical coupling is reduced and the mechanical stability is improved. In addition, the source electrodes are not connected to each other on the surface of the semiconductor substrate, but by connecting to an external circuit by independent wiring, different circuit elements are added to the source electrodes of each stage according to the design conditions of the amplifier. Therefore, the multistage amplifier can be stably operated according to the purpose.
【0014】したがって、本発明による半導体装置を用
いれば、増幅器への半導体装置の実装が簡単であり、増
幅器の小型化が可能となり、同時に、安定に動作させる
ことができる。加えて、半導体装置の基板面積は、2つ
の素子を分けた場合に比べて小さくすることが可能であ
り、半導体装置の低コスト化が可能である。Therefore, by using the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device can be easily mounted on the amplifier, the amplifier can be miniaturized, and at the same time, stable operation can be achieved. In addition, the substrate area of the semiconductor device can be reduced as compared with the case where the two elements are separated, and the cost of the semiconductor device can be reduced.
【0015】さらに、半導体基板がGaAsからなり、
FET素子がショットキー接合型電界効果トランジスタ
を構成する場合には、UHF帯において高い増幅利得が
得られ、基板面積の低減による低コスト化の効果が顕著
である。また、整合回路が分布定数回路を含む場合に
は、実装面積が比較的大きくなるUHF帯において有用
である。Further, the semiconductor substrate is made of GaAs,
When the FET element constitutes a Schottky junction field effect transistor, a high amplification gain is obtained in the UHF band, and the effect of cost reduction due to the reduction of the substrate area is remarkable. Further, when the matching circuit includes a distributed constant circuit, it is useful in the UHF band where the mounting area is relatively large.
【0016】[0016]
【実施例1】本発明の第1の実施例であるGaAs電界
効果トランジスタをその平面図である図1に基いて説明
する。半絶縁性GaAsからなる半導体基板10上に約
1GHzの信号を増幅する2段電力増幅器の前段を構成
する前段FET20と、後段を構成する後段FET30
が形成されている。この前段FET20、後段FET3
0は、インピーダンス整合をとり縦続に接続することに
より、前段FET20入力7dBmで、後段FET30
出力31dBm、電力利得24dBを得ることができる
ように設計されている。First Embodiment A GaAs field effect transistor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a plan view thereof. On a semiconductor substrate 10 made of semi-insulating GaAs, a front stage FET 20 constituting a front stage of a two-stage power amplifier for amplifying a signal of about 1 GHz and a rear stage FET 30 constituting a rear stage thereof.
Are formed. This front FET20, rear FET3
0 is an input of 7 dBm in the front stage FET 20 and is connected to the rear stage FET 30 by impedance matching and cascade connection.
It is designed so that an output of 31 dBm and a power gain of 24 dB can be obtained.
【0017】前段FET20は、半導体基板10の右側
に配置され、イオン注入法により形成された能動層領域
21上のゲート電極となる10本のゲート電極指22
と、それをはさむドレイン電極23およびソース電極2
4から構成される。ゲート電極指22、ドレイン電極2
3およびソース電極24はそれぞれの引き出し領域であ
るゲートパッド25、ドレインパッド26およびソース
パッド27に接続されている。また、同様に後段FET
30は、半導体基板10の左側に配置され、イオン注入
法により形成された能動層領域31上のゲート電極とな
る34本のゲート電極指32と、それをはさむドレイン
電極33およびソース電極34から構成される。ゲート
電極指32、ドレイン電極33およびソース電極34は
それぞれの引き出し領域であるゲートパッド35、ドレ
インパッド36およびソースパッド37に接続されてい
る。前段のゲート電極指22の長さは0.2mmであ
り、前段FET20のゲート幅は2.0mmとなり、後
段のゲート電極指32の長さは約0.35mmであり、
後段FET30のゲート幅は12mmとなる。The pre-stage FET 20 is arranged on the right side of the semiconductor substrate 10 and has ten gate electrode fingers 22 which serve as gate electrodes on the active layer region 21 formed by the ion implantation method.
And the drain electrode 23 and the source electrode 2 sandwiching it
It is composed of 4. Gate electrode finger 22, drain electrode 2
3 and the source electrode 24 are connected to the gate pad 25, the drain pad 26, and the source pad 27, which are the respective lead-out regions. Similarly, the latter stage FET
30 is arranged on the left side of the semiconductor substrate 10 and is composed of 34 gate electrode fingers 32 which are gate electrodes on the active layer region 31 formed by the ion implantation method, and a drain electrode 33 and a source electrode 34 sandwiching the gate electrode fingers 32. To be done. The gate electrode finger 32, the drain electrode 33, and the source electrode 34 are connected to a gate pad 35, a drain pad 36, and a source pad 37, which are respective lead regions. The length of the front gate electrode finger 22 is 0.2 mm, the gate width of the front FET 20 is 2.0 mm, and the length of the rear gate electrode finger 32 is about 0.35 mm.
The gate width of the post-stage FET 30 is 12 mm.
【0018】なお、ゲート電極指22、32は、ゲート
長0.8μmであり、蒸着により形成されたTi金属層
からなり、能動領域21、31とショットキー接合を形
成する。ドレイン電極23、33およびソース電極2
4、34は、能動領域21、31とオーミックコンタク
トするAuGe/Ni/Auの連続蒸着により形成され
た金属層からなり、同時に、この金属層はゲートパッド
25、35、ドレインパッド26、36およびソースパ
ッド27、37を構成する。ゲート電極指22、32と
ゲートパッド25、35とは、蒸着により形成されたM
o/Au金属層からなるゲートバス28、38により接
続されている。ソース電極24、34は、エアーブリッ
ジによりゲートバス28、38と空中で交差してソース
パッド27、37と接続されているが、他のワイヤ配
線、絶縁層を介した多層配線などにより半導体基板10
の主面上で接続することもできる。The gate electrode fingers 22 and 32 have a gate length of 0.8 μm and are made of a Ti metal layer formed by vapor deposition and form Schottky junctions with the active regions 21 and 31. Drain electrodes 23 and 33 and source electrode 2
4, 34 comprises a metal layer formed by successive vapor deposition of AuGe / Ni / Au in ohmic contact with the active regions 21, 31, at the same time the metal layer comprises gate pads 25, 35, drain pads 26, 36 and sources. The pads 27 and 37 are formed. The gate electrode fingers 22 and 32 and the gate pads 25 and 35 are M formed by vapor deposition.
It is connected by gate buses 28 and 38 made of an o / Au metal layer. The source electrodes 24 and 34 intersect the gate buses 28 and 38 in the air by air bridges and are connected to the source pads 27 and 37, but the semiconductor substrate 10 is formed by other wire wiring, multilayer wiring via insulating layers, or the like.
You can also connect on the main surface of.
【0019】半導体基板10の主面は、長方形であり、
一方の長辺12、それに対向する他の長辺13、そし
て、短辺15、それに対向する他の短辺16で区切られ
ている。ゲート電極指22、32は、長辺12に垂直な
方向、すなわち、短辺15に平行な方向に延びており、
半導体基板10の中央部に配置されている。ドレイン電
極23、33およびソース電極24、34は、ゲート電
極指22、32をはさむように隣接して長辺12に垂直
な方向にストリップ状に延びている。前段FET20の
ゲートパッド25は、ゲート電極指22と他の長辺13
の間に配置され、そのドレインパッド26は、ゲート電
極指22と長辺12の間に配置されている。後段FET
30のゲートパッド35は、ゲート電極指32と長辺1
2の間に配置され、そのドレインパッド36は、ゲート
電極指32と他の長辺13の間に配置されている。そし
て、ソースパッド27、37はそれぞれゲートパッド2
5、35を囲むように配置されている。The main surface of the semiconductor substrate 10 is rectangular,
It is divided by one long side 12, another long side 13 facing it, a short side 15, and another short side 16 facing it. The gate electrode fingers 22 and 32 extend in a direction perpendicular to the long side 12, that is, in a direction parallel to the short side 15,
It is arranged in the central portion of the semiconductor substrate 10. The drain electrodes 23 and 33 and the source electrodes 24 and 34 are adjacent to each other so as to sandwich the gate electrode fingers 22 and 32 and extend in a strip shape in a direction perpendicular to the long side 12. The gate pad 25 of the front FET 20 includes the gate electrode finger 22 and the other long side 13
And the drain pad 26 is arranged between the gate electrode finger 22 and the long side 12. Second stage FET
The gate pad 35 of 30 includes the gate electrode finger 32 and the long side 1
2 and the drain pad 36 thereof is arranged between the gate electrode finger 32 and the other long side 13. The source pads 27 and 37 are the gate pads 2 respectively.
It is arranged so as to surround 5, 35.
【0020】前段FET20と後段FET30の間のソ
ース電極27、37の間の領域に溝11が設けられてい
る。この溝11は、幅:30μm、深さ:20μmであ
り、短辺15に平行方向に設けられている。この溝11
によりゲート電極指22、ゲートパッド25とドレイン
電極33、ドレインパッド36間の電気的な結合を弱め
ることができる。この溝11は、幅および深さが半導体
基板10の厚さの0.2〜0.4倍程度が望ましく、
0.2倍程度以下では電気的な結合を充分に弱めること
ができず、また、0.4倍程度以上では半導体基板10
の機械的強度が弱まるため、取扱いが困難となる。な
お、溝11を半導体基板10の何れかの辺に平行な方向
とすることで、半導体基板10の切断時に溝11を同時
に作製することが可能となり、作製が容易である。A groove 11 is provided in a region between the source electrodes 27 and 37 between the front FET 20 and the rear FET 30. The groove 11 has a width of 30 μm and a depth of 20 μm, and is provided parallel to the short side 15. This groove 11
Thus, the electrical coupling between the gate electrode finger 22, the gate pad 25 and the drain electrode 33, the drain pad 36 can be weakened. The width and depth of the groove 11 are preferably about 0.2 to 0.4 times the thickness of the semiconductor substrate 10,
If it is about 0.2 times or less, the electric coupling cannot be sufficiently weakened, and if it is about 0.4 times or more, the semiconductor substrate 10
It becomes difficult to handle because the mechanical strength of is weakened. By setting the groove 11 in a direction parallel to any side of the semiconductor substrate 10, the groove 11 can be formed at the same time when the semiconductor substrate 10 is cut, and the manufacturing is easy.
【0021】本実施例1による電界効果トランジスタを
前述の図4に示した増幅回路に用い、前段ゲート端子
2、後段ゲート端子4、前段ドレイン端子3および後段
ドレイン端子5として、ゲートパッド25、35および
ドレインパッド26、36をそれぞれ用いることによ
り、増幅器の小型化、実装の簡便化が可能となるのみで
はなく、前段FET20のゲートと後段FET30のド
レイン間の電気的な結合を低く抑えることができるの
で、増幅器の動作が安定なものとなる。また、ソースパ
ッド27、37は独立したボンデイングワイヤにより誘
電体基板41上の接地面に接続されている。このボンデ
イングワイヤの長さを調節することにより、前段FET
20と後段FET30のソース電極と接地間に接続する
インダクタンス量を組立て時に調整することができる。
これにより、FET素子間のばらつきや増幅回路の使用
目的に応じて調整することが可能となる。The field effect transistor according to the first embodiment is used in the amplifying circuit shown in FIG. 4, and the gate pads 25 and 35 are used as the front gate terminal 2, the rear gate terminal 4, the front drain terminal 3 and the rear drain terminal 5. By using the drain pad and the drain pad, respectively, not only the amplifier can be downsized and the mounting can be simplified, but also the electrical coupling between the gate of the front-stage FET 20 and the drain of the rear-stage FET 30 can be suppressed low. Therefore, the operation of the amplifier becomes stable. The source pads 27 and 37 are connected to the ground plane on the dielectric substrate 41 by independent bonding wires. By adjusting the length of this bonding wire,
It is possible to adjust the amount of inductance connected between the source electrode of 20 and the FET 30 of the subsequent stage and the ground at the time of assembly.
This makes it possible to make adjustments according to variations between FET elements and the purpose of use of the amplifier circuit.
【0022】[0022]
【実施例2】本発明の第2の実施例であるGaAs電界
効果トランジスタをその平面図である図2(a)および
断面図である図2(b)に基いて説明する。第2の実施
例は、ソース電極24、34およびソースパッド27、
37がビアホール29、39により半導体基板10の裏
面電極19に接続されている点を除いて第1の実施例と
同様であり、同様の部分の説明を省略する。ビアホール
29、39は、表面側の電極が全て形成された後、半導
体基板10の裏面を薄く研磨し、ソースパッド27、3
7が形成されている領域を裏面側からドライエッチング
などにより直径50μmの貫通孔を設け、その後、この
貫通孔内を電解めっきにより金(Au)などの良電導性
の金属を充填することにより作製される。その際、同時
に裏面電極19を設けることもできる。裏面電極19は
半導体基板10の裏面全面に設けられており、前段FE
T20と後段FET30に共通である。Second Embodiment A GaAs field effect transistor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 (a) which is a plan view thereof and FIG. 2 (b) which is a sectional view thereof. In the second embodiment, the source electrodes 24 and 34 and the source pad 27,
The second embodiment is similar to the first embodiment except that 37 is connected to the back surface electrode 19 of the semiconductor substrate 10 by the via holes 29 and 39, and the description of the same parts is omitted. For the via holes 29 and 39, after all the electrodes on the front surface side are formed, the back surface of the semiconductor substrate 10 is thinly polished to form the source pads 27, 3
A region where 7 is formed is provided with a through hole having a diameter of 50 μm from the back surface side by dry etching or the like, and then the inside of this through hole is filled with a highly conductive metal such as gold (Au) by electrolytic plating. To be done. At that time, the back surface electrode 19 can be provided at the same time. The back surface electrode 19 is provided on the entire back surface of the semiconductor substrate 10.
It is common to T20 and the post-stage FET 30.
【0023】本実施例2による電界効果トランジスタを
前述の図4に示した増幅回路に用い、前段ゲート端子
2、後段ゲート端子4、前段ドレイン端子3および後段
ドレイン端子5として、ゲートパッド25、35および
ドレインパッド26、36をそれぞれ用いることによ
り、増幅器の小型化、実装の簡便化が可能となるのみで
はなく、ソース電極24、34をビアホール29、39
により裏面電極19に接続することにより、不要なイン
ダクタンス分がソース・接地間に挿入されることがな
く、比較的高い周波数で優れた高周波特性を得ることが
できる。半導体基板10上にソースを接続するためのボ
ンデイングワイヤを配置する必要がないので、配置上の
制限がなく、各電極間の電気的な結合を避けることがで
き、かつ、機械的にも安定な構造となる。The field effect transistor according to the second embodiment is used in the amplifier circuit shown in FIG. 4 described above, and the gate pads 25 and 35 are used as the front gate terminal 2, the rear gate terminal 4, the front drain terminal 3 and the rear drain terminal 5. By using the drain pad and the drain pad, respectively, not only the size of the amplifier can be reduced and the mounting can be simplified, but also the source electrode and the source electrode can be connected to the via holes and 39.
By connecting to the back surface electrode 19, an unnecessary inductance component is not inserted between the source and the ground, and excellent high frequency characteristics can be obtained at a relatively high frequency. Since it is not necessary to dispose the bonding wire for connecting the source on the semiconductor substrate 10, there is no restriction on the disposition, electrical coupling between the electrodes can be avoided, and mechanically stable. It becomes a structure.
【0024】[0024]
【実施例3】本発明の第3の実施例であるGaAs電界
効果トランジスタをその平面図である図3に基いて説明
する。第3の実施例は、前段FET20を構成する各電
極が90度回転して配置されており、溝11が設けられ
ていない点を除いて第1の実施例と同様であり、同様の
部分の説明を省略する。前段FET20のゲート電極指
22は長辺12に平行な方向に、後段FET30のゲー
ト電極指32は長辺12に垂直な方向にそれぞれ延びて
いる。ドレイン電極23、33およびソース電極24、
34は、ゲート電極指22、32をはさむように隣接し
てストリップ状に延びている。前段FET20のゲート
パッド25は、ゲート電極指22と短辺15の間に配置
され、そのドレインパッド26は、ゲート電極指22と
後段FET30のゲート電極指23の間に配置されてい
る。後段FET30のゲートパッド35は、ゲート電極
指32と長辺12の間に配置され、そのドレインパッド
36は、ゲート電極指32と他の長辺13の間に配置さ
れている。[Embodiment 3] A GaAs field effect transistor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 which is a plan view thereof. The third embodiment is the same as the first embodiment except that the electrodes forming the pre-stage FET 20 are arranged rotated by 90 degrees, and the groove 11 is not provided. The description is omitted. The gate electrode finger 22 of the front FET 20 extends in the direction parallel to the long side 12, and the gate electrode finger 32 of the rear FET 30 extends in the direction perpendicular to the long side 12. The drain electrodes 23 and 33 and the source electrode 24,
34 extend adjacent to each other so as to sandwich the gate electrode fingers 22 and 32 in a strip shape. The gate pad 25 of the front FET 20 is arranged between the gate electrode finger 22 and the short side 15, and the drain pad 26 thereof is arranged between the gate electrode finger 22 and the gate electrode finger 23 of the rear FET 30. The gate pad 35 of the post-stage FET 30 is arranged between the gate electrode finger 32 and the long side 12, and the drain pad 36 thereof is arranged between the gate electrode finger 32 and the other long side 13.
【0025】本実施例3による電界効果トランジスタを
前述の図4に示した増幅回路に用い、前段ゲート端子
2、後段ゲート端子4、前段ドレイン端子3および後段
ドレイン端子5として、ゲートパッド25、35および
ドレインパッド26、36をそれぞれ用いることによ
り、増幅器の小型化、実装の簡便化が可能となるのみで
はなく、ゲート電極指22、32を直交させ、かつ前段
FET20のゲートと後段FET30のドレイン間の距
離を遠ざけることができるので、電気的な結合を低く抑
えることができ、増幅器の動作が安定なものとなる。こ
の場合、実施例1と同様に溝11を設けることにより、
さらに電気的な結合を低くすることもできる。ソース電
極24、34を独立したボンデイングワイヤにより誘電
体基板41上の接地面に接続するが、ビアホール29、
39により裏面電極19に接続することもできる。The field effect transistor according to the third embodiment is used in the amplifying circuit shown in FIG. 4, and the gate pads 25 and 35 are used as the front gate terminal 2, the rear gate terminal 4, the front drain terminal 3 and the rear drain terminal 5, respectively. By using the drain pad and the drain pad, respectively, not only the size of the amplifier can be reduced and the mounting can be simplified, but also the gate electrode fingers 22 and 32 are made orthogonal to each other, and the gate of the front-stage FET 20 and the drain of the rear-stage FET 30 are connected. Since the distance can be increased, the electrical coupling can be suppressed to a low level, and the operation of the amplifier becomes stable. In this case, by providing the groove 11 as in the first embodiment,
Furthermore, the electrical coupling can be lowered. The source electrodes 24 and 34 are connected to the ground plane on the dielectric substrate 41 by independent bonding wires.
It is also possible to connect to the back surface electrode 19 by 39.
【0026】なお、以上の実施例では、パッケージに収
められていないGaAs電界効果トランジスタを用いて
説明したが、取扱いを簡便にするためにセラミックスな
どのパッケージに収められていても同様な構成を採用で
きることは明らかである。また、ソース電極、ドレイン
電極、ゲート電極指の長さ、幅、本数、構成材料など
は、多段増幅器を構成するように適宜選択しうる。In the above embodiments, the GaAs field effect transistor which is not housed in the package has been described. However, the same structure is adopted even if the field effect transistor is housed in a package made of ceramics or the like for easy handling. It is clear that you can do it. Further, the length, width, number, constituent materials, and the like of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode finger can be appropriately selected so as to form a multistage amplifier.
【図1】本発明の第1の実施例による溝付きのGaAs
電界効果トランジスタの構造を示す平面図である。FIG. 1 shows a grooved GaAs according to a first embodiment of the present invention.
It is a top view which shows the structure of a field effect transistor.
【図2】本発明の第2の実施例によるビアホール接続の
GaAs電界効果トランジスタの構造を示す平面図
(a)および断面図(b)である。FIG. 2 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a structure of a GaAs field effect transistor having a via hole connection according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例によるゲート電極指が直
交するGaAs電界効果トランジスタの構造を示す平面
図である。FIG. 3 is a plan view showing the structure of a GaAs field effect transistor in which the gate electrode fingers are orthogonal to each other according to the third embodiment of the present invention.
【図4】縦続多段FETを用いた電力増幅回路の構造を
示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the structure of a power amplifier circuit using cascaded multi-stage FETs.
10 半導体基板 11 溝 12 長辺 13 他の長辺 15 短辺 16 他の短辺 19 裏面電極 20 前段FET 30 後段FET 21,31 能動層領域 22,32 ゲート電極指 23,33 ドレイン電極 24,34 ソース電極 25,35 ゲートパッド 26,36 ドレインパッド 27,37 ソースパッド 28,38 ゲートバス 29,39 ビアホール 10 Semiconductor Substrate 11 Groove 12 Long Side 13 Other Long Side 15 Short Side 16 Other Short Side 19 Back Side Electrode 20 Front Stage FET 30 Post Stage FET 21, 31 Active Layer Region 22, 32 Gate Electrode Finger 23, 33 Drain Electrode 24, 34 Source electrode 25,35 Gate pad 26,36 Drain pad 27,37 Source pad 28,38 Gate bus 29,39 Via hole
フロントページの続き (72)発明者 江島 正憲 埼玉県戸田市新曽南三丁目17番35号 株式 会社ジャパンエナジ−内Front page continuation (72) Inventor Masanori Ejima 3-17-35, Shinsōnan, Toda City, Saitama Prefecture, Japan Energy Co., Ltd.
Claims (5)
れぞれ設けられ、複数のゲート電極指からなるゲート電
極を有し、外部回路により縦続接続される複数の電界効
果トランジスタを含む半導体装置において、前記領域間
の前記一主面上に溝が設けられていることを特徴とする
半導体装置。1. A semiconductor device including a plurality of field effect transistors, each of which is provided in a plurality of regions on one main surface of a semiconductor substrate, has a gate electrode composed of a plurality of gate electrode fingers, and is cascade-connected by an external circuit. The semiconductor device according to claim 1, wherein a groove is provided on the one main surface between the regions.
れぞれ設けられ、複数のゲート電極指からなるゲート電
極を有し、外部回路により縦続接続される複数の電界効
果トランジスタを含む半導体装置において、一の前記電
界効果トランジスタに含まれるゲート電極指と他の前記
電界効果トランジスタに含まれるゲート電極指の延びて
いる方向が直交していることを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor device including a plurality of field effect transistors, each of which is provided in each of a plurality of regions on one main surface of a semiconductor substrate, has a gate electrode composed of a plurality of gate electrode fingers, and is cascade-connected by an external circuit. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the extending directions of the gate electrode fingers included in one of the field effect transistors and the gate electrode fingers included in the other of the field effect transistors are orthogonal to each other.
れていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a groove is provided on the one main surface between the regions.
スタのソース電極が前記半導体基板内部に設けられた導
電部分を介して前記半導体基板の他の主面上の裏面電極
に接続されていることを特徴とする請求項1ないし3記
載の半導体装置。4. The source electrodes of at least two field effect transistors are connected to a back surface electrode on the other main surface of the semiconductor substrate via a conductive portion provided inside the semiconductor substrate. The semiconductor device according to claim 1, wherein
が前記一主面上で相互に接続されておらず、それぞれ独
立した配線により前記外部回路に接続されるように設け
られていることを特徴とする請求項1ないし3記載の半
導体装置。5. The source electrode of the field effect transistor is not connected to each other on the one main surface, but is provided so as to be connected to the external circuit by independent wirings. The semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13246594A JPH07321130A (en) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13246594A JPH07321130A (en) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07321130A true JPH07321130A (en) | 1995-12-08 |
Family
ID=15082014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13246594A Pending JPH07321130A (en) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07321130A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008228347A (en) * | 2008-05-26 | 2008-09-25 | Renesas Technology Corp | High-frequency power amplifier module |
JP2010161348A (en) * | 2008-12-10 | 2010-07-22 | Toshiba Corp | High-frequency semiconductor device |
US8295057B2 (en) | 1998-07-06 | 2012-10-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2017228966A (en) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 株式会社東芝 | High-frequency semiconductor amplifier |
-
1994
- 1994-05-24 JP JP13246594A patent/JPH07321130A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8295057B2 (en) | 1998-07-06 | 2012-10-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
JP2008228347A (en) * | 2008-05-26 | 2008-09-25 | Renesas Technology Corp | High-frequency power amplifier module |
JP2010161348A (en) * | 2008-12-10 | 2010-07-22 | Toshiba Corp | High-frequency semiconductor device |
JP2017228966A (en) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 株式会社東芝 | High-frequency semiconductor amplifier |
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