JPH0927507A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0927507A
JPH0927507A JP7196179A JP19617995A JPH0927507A JP H0927507 A JPH0927507 A JP H0927507A JP 7196179 A JP7196179 A JP 7196179A JP 19617995 A JP19617995 A JP 19617995A JP H0927507 A JPH0927507 A JP H0927507A
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circuit
wiring
fet
semiconductor device
drain
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Mamoru Ito
護 伊藤
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路性能と実装上の自由度を向上させた半導
体装置を提供する。 【構成】 所望の回路機能を持つ複数からなる回路素子
及び回路配線のいずれとも接続されないで、かつ、互い
に異なる端子列に設けられた少なくとも2つの端子間を
接続させる配線経路を設ける。 【効果】 上記配線経路を利用して回路素子の集積化等
による外部配線での交差を回避させて外部信号経路を構
成することができるため、回路性能と実装上の自由度を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関し、
例えばUHF帯域のような高周波帯域の電力増幅回路を
構成する少なくとも2つの増幅素子が搭載されたものに
利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、普及が著しい通信機器としてUH
F帯域の電磁波を使用した携帯電話機や自動車電話機等
の移動電話機がある。このような移動電話機の電磁波を
発信する高周波電力増幅ユニットは、主として半導体メ
ーカの製造する高周波電力増幅モジュール(以下、単に
モジュールという)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記モジュールの基本
機能は、所定の周波数帯域の高周波電力増幅を行うこと
であるが、負荷となる移動電話機のアンテナの接続状態
や、印加電圧あるいは環境温度等、モジュールの置かれ
る動作環境状態の変化に対して、特定の安定性や所定時
間内でモジュールが故障してはならない等、非定常状態
時での特性安定性が要求される。また、モジュールの主
要特性の一つとして、基地局との距離や障害物による電
波状態の変化に対して、通話の安定性を図るために、所
定の出力電力制御特性が要求される。
【0004】この発明の目的は、実装基板の自由度を向
上させることができる半導体装置を提供することにあ
る。この発明の他の目的は、回路性能と実装上の自由度
を向上させた半導体装置を提供することにある。この発
明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、所望の回路機能を持つ複数
からなる回路素子及び回路配線のいずれとも接続されな
いで、かつ、互いに異なる端子列に設けられた少なくと
も2つの端子間を接続させる配線経路を設ける。
【0006】
【作用】上記した手段によれば、上記配線経路を利用し
て回路素子の集積化等による外部配線での交差を回避さ
せて外部信号経路を構成することができるため、回路性
能と実装上の自由度を向上させることができる。
【0007】
【実施例】図7には、この発明が適用される高周波電力
増幅モジュールの一実施例のブロック図が示されてい
る。入力端子、バイアス端子、電源端子及び出力端子か
らなる4ケのリード端子の配置は、下側(図面の右側)
にインライン配置にされる。これは、モジュールが移動
電話機に搭載されるときの実装上の要求によるものであ
り、後述するようにモジュールを構成する配線パターン
設計を難しくする原因になっている。
【0008】入力端子から供給された高周波信号は、入
力整合回路によりガリウム砒素電界効果トランジスタ又
はシリコン電界効果トランジスタ(以下、単にFETと
いう)FET1の入力インピーダンスとインピーダンス
整合が行われる。入力整合回路に記載されている矢印
は、高周波信号の伝達方向を理解し易くするために示し
たものである。このことは、他の段間整合回路や出力整
合回路においても同様である。
【0009】上記FET1で増幅された高周波信号は、
段間整合回路1でFET1の出力インピーダンスと次段
増幅回路を構成するFET2の入力インピーダンスとの
インピーダンス整合が行われる。かかるFET2で電力
増幅された高周波信号は段間整合回路2で、その出力イ
ンピーダンスと出力段増幅回路を構成するFET3の入
力インピーダンスとインピーダンス整合が行われる。そ
して、出力整合回路は、上記出力段のFET3の出力イ
ンピーダンスと出力端子のインピーダンスとインピーダ
ンス整合が行われる。上記入力端子や出力端子のインピ
ーダンスは、通常50Ωに設計されており、移動電話機
を構成する通常他の電子部品や配線路のインピーダンス
も50Ωであるために、モジュールとの接続が整合回路
を用いずに容易に行えるようにされる。
【0010】バイアス端子は、各FET1ないしFET
3のバイアス電圧を変化させ、FET1〜FET3の利
得を変えて、出力電力を制御するバイアス用直流印加電
圧端子であり、各FET1〜FET3のゲートに印加さ
せるための端子である。この実施例では、バイアス端子
に印加された電圧は、入力整合回路の一部を回路共通化
させることで、入力整合回路を横断して、各整合回路と
各FET1〜FET3を挟んで、各端子と反対側にバイ
アス回路を成す。FET1にはバイアス回路分岐1を介
してバイアス電圧が印加され、FET2にはバイアス回
路分岐2を介してバイアス電圧が印加され、FET3に
はバイアス回路分岐3を介してバイアス電圧が印加され
る。
【0011】電源端子は、各FET1ないしFET3の
ドレインに電源電圧を印加させるための端子である。電
源端子から印加されて電圧は、電源回路を成す。FET
1には、電源回路分岐1を介して段間整合回路1の一部
と回路共用化されて電源電圧が印加される。FET2に
は、電源回路分岐2を介して段間整合回路2の一部と回
路共用化されて電源電圧が印加される。FET3には、
電源回路分岐3を介して電源電圧が印加される。
【0012】図8と図9には、上記モジュールの組立完
成状態(樹脂コート前、すなわち封止前)の一例の平面
図が示されている。図8は、上記モジュールの入力側の
半分が、図9には出力側の半分が示されており、両図の
関係を明確にするために中間増幅段部分が重複して示さ
れている。
【0013】発信機から入力リード22dに入力された
微弱な高周波信号は、上記の説明したような各インピー
ダンス整合のためのストリップライン18とチップコン
デンサ21(C1〜C13)とからなる高周波電力整合
回路により、FETチップ14c、14b、14aとの
入力整合をとり、各FETチップ14c、14b、14
aで電力増幅されて出力リード22aからアンテナに供
給される高周波電力までの機能を持つ。
【0014】信号伝達経路としてのストリップライン1
8は、銅からなる導体印刷により形成され、良好な導電
性を有する。CA,CBの表示で示された21a,21
bもチップコンデンサであり、CAのチップコンデンサ
21aは表示はバイアス回路のバイパスコンデンサを示
し、CB表示のチップコンデンサ21bは電源回路のバ
イパスコンデンサで高周波電流を接地電位GNDに短絡
させ、モジュールの動作を安定化させるためのものであ
る。印刷抵抗20は、各FETチップ14c,14b,
14aへ所定のバイアス電圧を与えるためのブリーダ抵
抗、高周波電流の回り込み防止用の高周波電流ブロック
抵抗兼用のバイアス電圧供給用抵抗である。
【0015】バイアス(APC)リード22cは、各F
ET14c,14b,14aのバイアス電圧を変化させ
ることでそれぞれの利得を変え、出力電力をコントロー
ルする出力制御端子であり、正の直流可変電圧が印加さ
れる。電源リード22bは、電源供給端子であり、正の
直流電圧が印加される。ヘッダー11は、負の電源端子
であり、高周波的な接地(GND)端子でもあり、か
つ、熱的な放電板の機能を有する。そして、かかるヘッ
ダー11は、移動電話機セットへのネジ止め用フランジ
の役目を持つようにされる。
【0016】4はセラミック基板であり、12c、12
b、12aは、セラミック基板中の貫通穴、13c、1
3b、13aは、金属性のヒートシンクで各FET14
c、14b、14aのソース電極でもあり、ヘッダー1
1にハンダ付接続される。15c、15b、15aは、
金属性ポストタブで16c、16b、16aの各アルミ
ワイヤとストリップライン18とを機械的・電気的に接
続する仲介を果たすものである。
【0017】19は接地(GND)パターンであり、同
パターン内に○で図示した基板スルーホールの側面導体
(銅)印刷を介してセラミック裏面に電気的に接続され
る。セラミック基板4の裏面は、全面に銅からなる導体
層が全面に印刷形成されている。この裏面のベタ印刷部
の全面はハンダ付により、電気・機械・熱的にヘッダー
11に密着されている。
【0018】図10には、FET(チップキャリア)の
搭載部における断面構造図が示されている。ヘッダー1
1は、銅板で全面にニッケル(Ni)メッキ11aが施
されている。セラミック基板4は、両面に銅パターン1
8が形成され、裏面側の銅パターンは全面に形成され
る。セラミック基板4の裏面とヘッダー11の表面はハ
ンダ3により接続される。FETチップ50は、ヒート
シンク85にAu−Si(金−シリコン)共晶49によ
りダイボンディングされている。ヒートシンク85は、
チップのダイボンディング側は金メッキがされ、裏面側
にはハンダメッキがされている。これにより、共晶ダイ
ボンディング及びハンダ付けを容易にした構造になって
いる。
【0019】FETチップ50の表面からは、ゲートリ
ード83bに金ワイヤ88が、ドレインリード82bに
は金ワイヤ89がそれぞれネールヘッドボンディング法
により結線されている。この例のFETチップ50の場
合には、Si基板がソースに接続されているため、ヒー
トシンク85そのものがソース電極となり、その素材が
銅であるために極めて低いソース抵抗と熱抵抗で接地電
位兼放熱板であるヘッダー11に電気・熱的に接続され
ている。ヒートシンク85には、ガリウム砒素FETチ
ップを搭載する場合には、ソースワイヤボンディング用
にソースボンディングパッド90が銀ロウ付けされてい
るが、上記のようにAu−Si共晶ダイボンディングを
行うシリコンチップの場合には、これが無くとも支障は
ない。
【0020】上記のチップキャリアの構成部品は、ヒー
トシンク85の先端面(裏面)とゲートリード83bと
ドレインリード82bのハンダ付け用アウトリーダ部を
除いて、モールドレジン94により取り囲まれている。
本願では、上記のような半導体装置をチップキリア搭載
方式と呼ぶものである。これに対して、図8,図9に示
したようにFETチップを裸状態でヘッダー11に搭載
し、かつ、FETチップとセラミック基板4間をワイヤ
ボンディングにより接続した構造をベアチップ搭載方式
と呼ぶものとする。かかるモジュールでは、封止工程で
フェノール系樹脂とシリコンレンジによる防湿コートが
施され樹脂キャップ94が付けられて完成品とされる。
【0021】図7のような高周波電力増幅モジュールに
おいて、個々のFETを1つの半導体チップで構成した
場合には、図8及び図9の平面図に示したように、セラ
ミック基板上に形成された1層の配線層からなるストリ
ップラインにより回路を組むことができる。しかし、こ
のようにした場合には、各FETチップの特性を揃える
のに手間とコストがかかる。つまり、印加電圧や環境温
度の変化等や、基地局との距離や障害物による電波状態
の変化に対して、通話の安定性を確保するためには、精
度の高い出力電力制御特性が要求され、かかる特性を満
足させるためには、FETチップの特性が揃っているこ
とが重要であるからである。
【0022】すなわち、特性安定性の要求に対して、F
ETチップのロット組み合わせを規定してモジュール製
造ロットを構成し、必要に応じてモジュールロット毎に
整合回路の微調整を行い、モジュール製造ロット毎に特
性安定性の試験や選別を行う必要がある。安定性試験の
測定は、時間がかかる項目であり、FETチップの組み
合わせミスポテンシャルがつきまとう。そして、FET
チップロットは、ロット毎の数量が必ずしも一致してお
らず、組み立て歩留りロット差もあるために、FETチ
ップロットの組み合わせに漏れた端数チップが発生し、
端数チップは最終的には廃棄されるために無駄が多くな
ってしまう。
【0023】これらの問題を解決する対策、つまりFE
Tチップロットの組み合わせミスの防止及び組み合わせ
端数発生対策として、FETチップのIC化が考えられ
る。このようなFETチップのIC化よりプロセスバラ
ツキの大きなVthを揃えることもでき、性能的にも安定
させることができる。
【0024】図11には、この発明を説明するための高
周波電力増幅モジュールのブロック図が示されている。
同図では、3段からなる電力増幅回路のうちの扱う信号
が大きな中間段と出力段のFETをIC化した場合が示
されている。このようなIC化によって、上記FETチ
ップロットの組み合わせミスの防止及び組み合わせ端数
発生対策が可能になる反面、電源回路分岐2はゲートG
1の入力線及びバイアス回路分岐2と交差させるジャン
パ配線1により構成する必要がある。また、段間整合回
路2の出力信号線は出力整合回路や電源回路分岐3と交
差させるジャンパ配線3、バイアス回路分岐3は段間整
合回路2及び出力段のFETのドレインD2の出力線や
上記電源回路分岐3と交差させるジャンパ配線2により
構成する必要が生じる。本願のように高周波信号を扱う
回路では、多層配線技術により上記ジャンパ配線を形成
して交差部分を形成すると、それに対応してセラミック
基板のコトスを高くしてしまうばかりか、寄生容量によ
り信号のリークが生じて性能が悪くなってしまい、上記
FETをIC化した利点が生かされ無いばかりか、却っ
て性能を悪くしてしまう。
【0025】図12には、この発明を説明するための高
周波電力増幅モジュールのブロック図が示されている。
同図の例では、上記IC化されたFETのリードG1と
D1及びG1とD2が信号伝達方向に並ぶように工夫し
たものである。しかしながら、このようにしても、出力
段のFETのドレインD2の出力信号を出力整合回路の
入力に伝える出力線がジャンパ配線2により構成し、上
記ドレインD2に電源供給を行う電源回路分岐3がジャ
ンパ配線1により構成する必要がある。このため、上記
図11の場合と同様な問題が生じる結果となる。
【0026】図13には、この発明を説明するための高
周波電力増幅モジュールのブロック図が示されている。
同図の例では、上記IC化された2つのFETのゲート
リードG1,G2とドレインリードD1,D2を交差的
に配列するものである。つまり、ゲートリードG1にド
レインリードD2を並べ、ドレインリードD1にゲート
リードG2を並べたものである。しかしながら、このよ
うなリードの入れ換えを工夫しても、中間段のFETの
ドレインD1に電源電圧を供給する電源回路分岐2をジ
ャンパ配線1により構成する必要があり、上記図11の
場合と同様な問題が生じる結果となる。
【0027】図14には、この発明を説明するための高
周波電力増幅モジュールのブロック図が示されている。
同図の例では、上記図13のように2つのFETのゲー
トリードG1,G2とドレインリードD1,D2を交差
的に配列したICのゲートとドレインとが信号伝達方向
に並ぶように配置したものである。しかしながら、この
ようなリードの入れ換えとICの並びの工夫をしても、
出力段のFETのドレインD2に電源電圧を供給する電
源回路分岐3をジャンパ配線1により構成し、ゲートG
2にバイアス電圧を供給するバイアス回路分岐3をジャ
ンパ配線2により構成するする必要があり、やはり上記
図11の場合と同様な問題が生じる結果となる。
【0028】図1には、この発明に係る高周波電力増幅
モジュールの一実施例のブロック図が示されている。こ
の実施例では、特に制限されないが、3段からなる電力
増幅回路のうちの扱う信号が大きな中間段と出力段のF
ETをIC化した場合が示されている。このようなIC
化によって、上記FETチップロットの組み合わせミス
の防止及び組み合わせ端数発生対策が可能にする。そし
て、このようなIC化した場合における外部配線の簡素
化のために、上記IC化された2つのFETのゲートリ
ードG1,G2とドレインリードD1,D2を交差的に
配列し、ゲートリードG1にドレインリードD2を並
べ、ドレインリードD1にゲートリードG2が並ぶよう
にするとともにIC内部に信号伝達経路を形成するもの
である。
【0029】つまり、ICの外部リードとしてリードJ
1とJ1’を設け、これらのリードJ1とJ1’を接続
する配線経路をIC内部に形成するものである。つま
り、この実施例のICにおいては、内部素子や内部配線
のいずれにも接続されない配線経路が設けられ、その両
端が上記リードJ1とJ1’にそれぞれ接続されるもの
である。
【0030】このようにIC自体に形成される本来の回
路素子や回路配線とは接続されない配線経路を内蔵させ
る構成とすることにより、それが搭載される実装基板上
での配線経路の交差を無くすことができる。同図の例で
は、上記リードJ1とJ1’によりICの両端を短絡す
る配線経路は、中間段のFETのドレインに供給される
電源配線の一部として用いられる。つまり、電源回路分
岐2は上記リードJ1に接続され、かかるリードJ1は
内部配線によりリードJ1’に導かれ、それと隣接する
ドレインリードD1と接続される。このような構成によ
り、上記中間増幅段のFETのゲートリードG1、ドレ
インリードD1、出力増幅段のFETのゲートリードG
2、ドレインリードD2に対する配線が互いに交差する
ことなく前記のようなセラミック基板上に形成された1
層構造のストリップライン18を用いて相互に接続させ
ることができる。
【0031】すなわち、入力端子から供給された高周波
信号は、入力整合回路により入力段増幅回路を構成する
FET1の入力インピーダンスとインピーダンス整合が
行われる。入力段増幅回路を構成するFET1で増幅さ
れた高周波数信号は、段間整合回路1でFET1の出力
インピーダンスとIC化された2つのFETのうちの一
方の中間段増幅回路を構成するFETのゲートG1の入
力インピーダンスとのインピーダンス整合が行われる。
かかる中間段FETで電力増幅された高周波信号はドレ
インD1から出力されて段間整合回路2で、その出力イ
ンピーダンスと出力段増幅回路を構成する上記IC化さ
れた他方の出力段増幅回路を構成するFETのゲートG
2に対応した入力インピーダンスとインピーダンス整合
が行われる。そして、出力整合回路は、上記出力段のF
ETのドレインD2の出力インピーダンスと出力端子の
インピーダンスとインピーダンス整合が行われる。上記
入力端子や出力端子のインピーダンスは、通常50Ωに
設計されており、前記と同様に移動電話機を構成する通
常他の電子部品や配線路のインピーダンスも50Ωであ
るために、モジュールとの接続が整合回路を用いずに容
易に行えるようにされる。
【0032】バイアス(APC)端子は、上記FET1
ないしIC化された2つのFETのバイアス電圧を変化
させ、それぞれの利得を変えて、出力電力を制御するバ
イアス用直流印加電圧端子であり、各FETのゲートに
印加させるための端子である。この実施例では、バイア
ス端子に印加された電圧は、入力整合回路の一部を回路
共通化させることで、前記同様に入力整合回路を横断し
て、各整合回路と各FETを挟んで、各端子と反対側に
バイアス回路を成す。FET1にはバイアス回路分岐1
を介してバイアス電圧が印加され、IC化されたFET
のうち中間段に対応されたFETのゲートG1にはバイ
アス回路分岐2を介してバイアス電圧が印加され、出力
段に対応されたFETのゲートG2にはバイアス回路分
岐3を介してバイアス電圧が印加される。
【0033】電源端子は、各FETドレインに電源電圧
を印加させるための端子である。電源端子から印加され
て電圧は、電源回路を成す。上記入力段に対応されたF
ET1には、電源回路分岐1を介して段間整合回路1の
一部と回路共用化されて電源電圧が印加される。IC化
されたFETのうち中間段に対応されたFETのドレイ
ンD1には電源回路分岐2とICのリードJ1とJ1’
を通して電源電圧が印加され、出力段に対応されたFE
TのドレインD2には電源回路分岐3を介して電源電圧
が印加される。
【0034】図2には、上記モジュールにおける中間増
幅段と出力増幅段の回路図が示されている。図示しない
入力段のFET1のドレインから出力された高周波信号
は、前記のようなチップコンデンサC5、C6及びC7
からなる段間整合回路1に伝えられる。電源回路は、電
源配線の所定の間隔で接地電位GNDとの間に設けられ
た複数のチップコンデンサCBと、高周波電流の回り込
み防止のための高周波電流阻止用ストリップライン回路
からなる。
【0035】上記電源回路の各素子との接続関係は、次
の通りである。上記FET1のドレインに与えられる電
源電圧は、上記高周波電流阻止用ストリップライン回路
を介して与えられる。IC化された段間FET(FET
2)のドレインには、上記リードJ1とICの内部配線
及びリードJ1’を介してICの反対側に導かれ、上記
同様な高周波電流阻止用ストリップライン回路を介して
電源電圧が与えられる。この実施例では、IC内部での
高周波信号リークを防止するために、言い換えるなら
ば、上記リードJ1とJ1’に接続される内部配線の電
位安定化及び電源電位の安定化のために上記チップコン
デンサCBがそれぞれ設けら、出力段FET(FET
3)のドレインには、高周波阻止のためのストリップラ
イン回路を介して電源電圧が供給される。
【0036】上記IC化されてなるFET2のドレイン
から出力される高周波増幅信号は、チップコンデンサC
8、C9、C10及び印刷抵抗素子からなる段間整合回
路2を介してIC化されてなるFET3のゲートに伝え
られる。また、かかるFET3のドレインから得られる
増幅出力信号は、チップコンデンサC11、C12及び
C13からなる出力整合回路を介して出力端子に導かれ
る。
【0037】バイアス回路は、バイアス回路分岐2と高
周波電流阻止用抵抗素子を介してFET2のゲート電極
に接続される。上記バイアス回路分岐2と回路の接地電
位GNDとの間にはバイアス回路の電位安定化用チップ
コンデンサCAが設けられる。同様に、バイアス回路
は、バイアス回路分岐3と高周波電流阻止用抵抗素子を
介してFET3のゲート電極に接続される。上記バイア
ス回路分岐3と回路の接地電位GNDとの間にはバイア
ス回路の電位安定化用チップコンデンサCAが設けられ
る。このことは、前記入力段のFET1に対しても同様
なバイアス回路分岐と高周波電流阻止用抵抗及びバイア
ス回路の電位安定化用チップコンデンサCAが設けられ
る。
【0038】図3には、この発明に係る半導体素子の一
実施例の概略素子パターン図が示されている。この実施
例では、比較的小さなサイズにされた中間段FETと比
較的大きなサイズにされた出力段FETとが同一の基板
上に形成される。シリコンFETではシリコン基板上に
形成される。ガリウム砒素FETではGaAs(ガリウ
ム砒素)基板上に形成される。ただし、同図ではソース
電極が基板の下側から得るようしているが、ガリウム砒
素FETでは、前記のようにドレイン電極と同様に基板
の表面側から得るようにするものである。
【0039】この実施例では、IC内を通過するだけの
1つの配線経路によって、上記実装基板(モジュール)
での配線の交差を無くすようにするために、2つのFE
Tはドレインパッドとゲートパッドとが交差的に並ぶよ
うに配置される。つまり、同図の上側にはドレインパッ
ド1とゲートパッド2が並び、下側にはゲートパッド1
とドレインパッド2が並ぶように配置される。そして、
2つのFETを分離してICを貫通させるようにジャン
パーリードJ1とJ1’及びそれと一体的にジャンパー
パターン(配線経路)が形成される。この配線経路に
は、前記のような電源電圧を供給するものとして用いる
ようにすれば、2つのFETの間での高周波電流のリー
クに対して、電気的に分離するというシールド効果も持
たせるようにすることがきる。
【0040】図4には、上記シリコンFETの要部一実
施例の素子構造断面図が示されている。薄い厚さのゲー
ト絶縁膜上にゲート電極が形成され、それを挟んむよう
に半導体基板にドレインを構成するN−型層とソースを
構成するN型層が形成され、それぞれの外側に主しとて
良好なオーミック接続と、ソース、ドレイン抵抗を低減
させるためのN+型の拡散層が形成される。上記ドレイ
ン拡散層はドレインメタル配線と接続され上記ドレイン
リードとされる。ソース拡散層は、ソースメタル層を介
してP+型スルー拡散層に接続され、かかるスルー拡散
層を介してP+型基板と接続される。かかるP+型基板
の表面には、P−型のエピタキシャル素子形成領域が形
成され、上記スルー拡散層、ソース、ドレイン拡散層及
びP型のチャンネル層が形成されるものである。
【0041】上記のような構造のために、この実施例に
おけるシリコンFETのドレイン電流は、電極バッドか
らドレインメタルを経てコンタクト層であるN+層、高
耐圧化のためのN−層、チャンネル層、ソース側のN層
及びN+層を経由し、ソースメタルにより一旦チップ表
面を経由してP+型のスルー拡散層を通過してチップの
裏面に流れるようにされる。
【0042】上記のようにIC化されたFETにおいて
は、シリコン基板の裏面側からソース電極を得るもので
あり、それが前記図10のようにヒートシンクと一体的
に接続されており、かかるヒートシンクはヘッダー11
の表面に接続される。このた、セラミック基板上には、
上記ヒートシンクを納めるための開口が形成されており
ICの下部を通過する配線を通す余地はない。しかしな
がら、この実施例のICでは、そのICを貫通するだけ
の配線経路が設けられているので、かかる配線経路を利
用することより1層のストリップラインのみを用いつ
つ、前記のような配線の交差を無くすことができる。
【0043】前記のように、出力電力制御性(APC特
性)の要求に対しては、FETのしきい値電圧Vthの特
性の揃ったものを組み合わせるのが最も望ましい。この
実施例では、上記2つのFETが同じ半導体チップに搭
載されているから、そのしきい値電圧Vthを良好に揃え
ることができる。しかも、ペア素子として同じ製造工程
で同じ製造条件で形成され、しかも熱的にもバランスさ
せることができるとともに、前記のような端数が素子が
生じることもなく、効率のよいモジュール組み立てを行
うようにすることができる。
【0044】図5には、この発明に係る半導体装置の他
の一実施例の概略構成図が示されている。(A)には、
回路パターン図が示され、(B)には概略断面図が示さ
れている。この実施例では、前記同様に比較的小さなサ
イズにされた中間段FETと比較的大きなサイズにされ
た出力段FETとが同一の基板上に形成される。そし
て、半導体チップはヒートシンク(吊りリード)に接続
され、ドレイン電極とゲート電極とは、それぞれワイヤ
ボンディングによりドレインリードとゲートリードとそ
れぞれ接続される。また、ジャンパーリードJ1とJ
1’とが設けられるが、これらのリード間は前記のよう
な半導体チップに形成された配線経路ではなく、ワイヤ
により半導体チップの表面を跨ぐように接続される。つ
まり、配線経路としてワイヤが利用される。この構成で
は、半導体チップに形成される素子や配線に対して比較
的大きな距離を持って空間的に分離されているから、信
号のリークが無く、しかも半導体チップの回路パターン
を変更することなく、上記ジャンパーリードの位置を変
えるだけで、他のボンディングワイヤと接触しないこと
を条件に信号経路のルートを変更することができる。
【0045】図6には、この発明に係る半導体装置の更
に他の一実施例の概略パターン図が示されている。この
実施例では、2つのFETと2系統の配線経路が形成さ
れる。つまり、2つのFETのドレインパッド1と2
は、それぞれドレインリードD1とD2にボンディング
ワイヤにより接続され、2つのFETのゲートパッド1
と2は、それぞれゲートリードG1とG2にボンディン
グワイヤにより接続される。そして、1つの配線経路を
構成するジャンパーリードJ1とJ1’は、前記のよう
なボンディングワイヤによりチップの表面を飛び越えて
接続される。他の1つの配線経路を構成するジャンパー
リードJ2とJ2’は、半導体チップの周辺に沿って素
子や内部配線を迂回するようにジャンパーパターンが形
成され、かかるジャンパーパターンの両端にボンディン
グワイヤにより接続される。このような構成を取ること
により、2つの信号経路はIC内部で交差するようにI
Cを通過させることができる。
【0046】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) 所望の回路機能を持つ複数からなる回路素子及
び回路配線のいずれとも接続されないで、かつ、互いに
異なる端子列に設けられた少なくとも2つの端子間を接
続させる配線経路を設けることにより、上記配線経路を
利用して回路素子の集積化等による外部配線での交差を
回避させて外部信号経路を構成することができるため、
回路性能と実装上の自由度を向上させることができると
いう効果が得られる。
【0047】(2) 上記半導体装置として、高周波電
力増幅モジュールに搭載される増幅素子に適用すること
により、モジュールでのリード線による交差配線や多層
配線基板を用いこと及びかかる多層配線での高周波信号
リークによる特性の劣化が生じることなく、IC化によ
る特性の揃った増幅素子による高い精度の電力制御が実
現できるという効果が得られる。
【0048】(3) 上記半導体装置を通過するだけの
配線経路に対応した外部リードにバイパスコンデンサを
設けることにより、内部素子間での高周波信号に対する
シールドラインを施すことができるために、安定した増
幅動作が得られるという効果が得られる。
【0049】(4) 上記複数増幅素子のIC化によ
り、モジュール組み立て時のFETロットの組み合わせ
管理が容易になり、組み立て工数の低減や端数FETの
発生防止に伴うモジュールのコスト低減とFETロット
の組み合わせミスポテンシャルがなくなるために品質向
上が図られるという効果が得られる。
【0050】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、半導
体装置はモジュールにより構成されてもよい。つまり、
いわゆるハイブリッド半導体集積装置により構成される
ものであってもよい。この場合には、複数の素子が搭載
される実装基板が前記シリコン等の半導体基板に相当
し、かかる実装基板上にいずれの回路素子や回路線とも
接続されないジャンパー配線パターンを形成しておい
て、モジュールとしての全体封止されたときに、かかる
モジュールを貫通する配線経路が形成されるようにして
置く。このようにすれば、かかるモジュールが搭載され
る実装基板において、信号の伝達経路と電源経路とを交
差させることなく、上記貫通配線を利用して回路を組み
立てるようにすることができる。
【0051】半導体装置は、上記のような高周波増幅を
行う増幅素子の他、比較的大きな回路規模からなる半導
体集積回路装置であってもよい。例えば、ディジタル回
路とアナログ回路とが混在した半導体集積回路装置にお
いて、かかるディジタル回路とアナログ回路の間に、か
かる半導体集積回路装置の内部を貫通するだけの配線経
路を設けるようにする。このような配線経路を設けるこ
とにより、それが搭載される実装基板上で多層配線を用
いることなく、アナログ系の信号経路とディジタル系の
信号経路あるいはディジタル信号経路相互又はアナログ
信号経路相互での交差を無くして配線を行うようにする
ことができる。この場合、上記半導体集積回路装置の内
部を貫通する配線経路として、前記のように電源線やバ
イアス電圧線のような直流電圧経路とすれば、かかる信
号経路を半導体集積回路内部のアナログ系回路とディジ
タル系回路とのシールドの役割も持たせることができ
る。上記半導体装置は、複数系統のアナログ系回路又は
ディジタル系回路のみから構成されてもよい。
【0052】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、所望の回路機能を持つ複数
からなる回路素子及び回路配線のいずれとも接続されな
いで、かつ、互いに異なる端子列に設けられた少なくと
も2つの端子間を接続させる配線経路を設けることによ
り、上記配線経路を利用して回路素子の集積化等による
外部配線での交差を回避させて外部信号経路を構成する
ことができるため、回路性能と実装上の自由度を向上さ
せることができる。
【0053】上記半導体装置として、高周波電力増幅モ
ジュールに搭載される増幅素子に適用することにより、
モジュールでのリード線による交差配線や多層配線基板
を用いこと及びかかる多層配線での高周波信号リークに
よる特性の劣化が生じることなく、IC化による特性の
揃った増幅素子による高い精度の電力制御が実現でき
る。
【0054】上記半導体装置を通過するだけの配線経路
に対応した外部リードにバイパスコンデンサを設けるこ
とにより、内部素子間での高周波信号に対するシールド
ラインを施すことができるために、安定した増幅動作が
得られる。
【0055】上記複数増幅素子のIC化により、モジュ
ール組み立て時のFETロットの組み合わせ管理が容易
になり、組み立て工数の低減や端数FETの発生防止に
伴うモジュールのコスト低減とFETロットの組み合わ
せミスポテンシャルがなくなるために品質向上が図られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る高周波電力増幅モジュールの一
実施例を示すブロック図である。
【図2】図1の高周波電力増幅モジュールにおける中間
増幅段と出力増幅段の回路図である。
【図3】この発明に係る半導体素子の一実施例を示す概
略素子パターン図である。
【図4】図3におけるシリコンFETの要部一実施例を
示す素子構造断面図である。
【図5】この発明に係る半導体装置の他の一実施例を示
す概略構成図である。
【図6】この発明に係る半導体装置の更に他の一実施例
を示す概略パターン図である。
【図7】この発明が適用される高周波電力増幅モジュー
ルの一実施例を示すブロック図である。
【図8】図7の高周波電力増幅モジュールの組立完成状
態の一部分の一例を示す平面図である。
【図9】図7の高周波電力増幅モジュールの組立完成状
態の残り一部分の一例を示す平面図である。
【図10】図7の高周波電力増幅モジュールにおけるF
ET(チップキャリア)搭載部における断面構造図であ
る。
【図11】この発明を説明するための高周波電力増幅モ
ジュールのブロック図である。
【図12】この発明を説明するための高周波電力増幅モ
ジュールのブロック図である。
【図13】この発明を説明するための高周波電力増幅モ
ジュールのブロック図である。
【図14】この発明を説明するための高周波電力増幅モ
ジュールのブロック図である。
【符号の説明】
C1〜C13、CA,CB…チップコンデンサ、FET
1〜FET3…電界効果トランジスタ、D1,D2…ド
レインリード、G1,G2…ゲートリード、J1〜J
2’…ジャンパーリード、1…モジュール、3…ハン
ダ、4…セラミック基板、11…ヘッダー、11a…ニ
ッケルメッキ、12a〜12c…セラミック貫通穴、1
3a〜13c…ヒートシンク、14a〜14c…FET
チップ、15a〜15c…ボストタブ、16a〜16c
…ボンディングワイヤ、18…ストリップライン、19
…GNDパターン、20…印刷抵抗、21a〜21b…
バイパスコンデンサ、22a〜22d…リード、49…
Au−Si共晶、50…FETチップ、80…チップキ
ャリア、82b…ドレインリード、83b…ゲートリー
ド、85…ヒートシンク、88…ゲートボンディングワ
イヤ、89…ドレインボンディングワイヤ、90…ソー
スボンディングパッド。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所望の回路機能を持つ複数からなる回路
    素子及び回路配線と、上記回路素子及び回路配線のいず
    れとも接続されないで、かつ、互いに異なる端子列に設
    けられた少なくとも2つの端子間を接続させる配線経路
    とを備えてなることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記配線経路は、半導体基板上に形成さ
    れ、ボンディングパッドと一体的に形成された最上層の
    金属配線層により構成されるものであることを特徴とす
    る請求項1の半導体装置。
  3. 【請求項3】 上記配線経路は、上記少なくとも2つの
    端子に対応されたボンディングパッド間を接続するボン
    ディングワイヤにより構成されるものであることを特徴
    とする請求項1の半導体装置。
  4. 【請求項4】 上記配線経路は互いに対向する端子列に
    設けられた2つ端子間を接続するものであることを特徴
    とする請求項1の半導体装置。
  5. 【請求項5】 第1の回路素子とそれに対応して設けら
    れる第1の回路配線と、第2の回路素子とそれに対応し
    て設けられる第2の回路配線と、上記第1と第2の回路
    素子及び回路配線のいずれにも接続されないで、上記第
    1と第2の回路を区切るように形成されてなり両端が外
    部端子に接続されてなる第3の配線経路と、かかる各回
    路素子及び配線が共通の半導体基板上に形成されてなる
    ことを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 第1の回路素子とそれに対応して設けら
    れる第1の回路配線が形成された第1の半導体チップ
    と、第2の回路素子とそれに対応して設けられる第2の
    回路配線が形成されてなる第2の半導体チップと、上記
    第1と第2の半導体チップが搭載されるモジュール基板
    と、かかるモジュール基板上に形成されてなり、上記第
    1の回路素子及び回路配線及び第2の回路素子及び回路
    配線のいずれにも接続されないでその両端が上記モジュ
    ール基板の外部端子に接続されてなる第3の配線経路
    と、上記モジュール基板を一体的に封止してなる封止体
    とからなることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 上記所望の回路機能を持つ複数からなる
    回路素子及び回路配線は、高周波帯域の電力増幅回路を
    構成する第1、第2及び第3の増幅回路のうちの第2と
    第3の増幅回路を構成する増幅素子及びそれと接続され
    る回路配線であり、かかる第2と第3の増幅回路の増幅
    素子を区切るように上記配線経路が設けられ、その両端
    が2つの端子間に接続されるものであることを特徴とす
    る請求項1の半導体装置。
  8. 【請求項8】 上記配線経路の両端が接続される2つの
    端子には、それぞれバイパスコンデンサが設けられ、か
    かる配線経路は直流電圧を伝達するために用いられるこ
    とを特徴とする請求項7の半導体装置。
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