JPS5835366B2 - 高出力高周波用半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複数個の半導体チップが並列に接続された高
出力高周波用半導体装置の改良に関するものである。

通常、高周波用半導体装置では、その半導体素子の電極
パターンを微細化することが必要であり、これを用いて
高出力を得るには１個の半導体チップ内において、微細
な電極パターンを有する複数個の単位半導体素子を互い
に並列に接続し、この単位半導体素子の数を増すことに
よって上記半導体チップの出力の増大を図るとともに、
更に複数個の上記半導体チップを互いに並列に接続して
上記各半導体チップの出力が合成されるように構成され
ている。

以下、高出力高周波用ソース接地形ヒ化ガリウム電界効
果トランジスタ（以下「ソース接地形龜ＡｓＦＥＴＪ
と略称する）装置を例にとり説明する。

第１図ａは従来のソース接地形ＧａＡｓ Ｆ Ｅ Ｔ装
置を説明するための平面図、第１図すは第１図ａのＩＢ
−ＩＢ線での断面図である。

図において、ｌａｙ １ｂｐ １ｃ、ｌｄ、ｌｅ。

１ｆ、１ｇはそれぞれソース接地形ＧａＡｓ Ｆ Ｅ
Ｔの半導体チップ、２は接地用金属基板、３は接地用金
属基板２の表面の一部に半導体チップ１ａ〜１ｇを、互
いに所定間隔をおいて配列させてそれぞれの裏面に形成
されたンース電極が接地されるように装着する短冊状の
ソースボンディングエリア、４はアルミナ磁器からなり
接地用金属基板２０表面に取り付けられソースボンディ
ングエリア３を露出させる短冊状の開口部が設けられた
セラミック基板、５および６ばそれぞれセラミック基板
４上の一部にその開口部をはさんでその長辺と平行に互
いに対向するように設けられた金属膜からなるケートボ
ンディングエリアおよびドレインボンディングエリア、
７はセラミック基板４上においてゲートボンディングエ
リア５の長手方向の中央部に接続された金属膜からなり
各半導体チップ１ａ〜１ｇへのゲート信号の入力部、８
はセラミック基板４上においてドレインボンディングエ
リア６の長手方向の中央部に接続された金属膜からなり
各半導体チップ１ａ〜１ｇからのドレイン出力を合成し
て取り出す出力部、９は各半導体チップ１ａ〜１ｇのゲ
ート電極とゲートボンディングエリア５とを接続するゲ
ートボンディングワイヤ、１０は各半導体チップ１ａ〜
１ｇのドレイン電極とドレインボンディングエリア６と
を接続するドレインボンディングワイヤである。

ところで、このように構成された従来例の装置では、ゲ
ートボンディングエリア５およびドレインボンディング
エリア６にゲート信号の周波数に応じて決る寸法上の限
界があるので、必ずしも各半導体チップ１ａ〜１ｇのド
レイン出力を効率よく合成することができないという問
題点があった。

次に、上記問題点について説明する。

例えば、セラ□ツク基板４の厚さが０．６ｍｍであり、
ゲートボンディングエリア５において、半導体チンプ１
ａ〜１ｇの中央の半導体チップ１ｄ（７）ゲート電極が
接続されたＭｇ点と左端の半導体チップ１ａのゲート電
極が接続されたＬｇ点との間釦よび上記Ｍｇ点と右端の
半導体チップ１ｇのゲート電極が接続されたＲｇ点との
間のそれぞれの距離が２．５ ｍｍであり、かつドレイ
ンボンディングエリア６においても、ゲートボンデイン
クエリア５に釦けると同様に、半導体チップ１ａ、Ｉｄ
のそれぞれのドレイン電極が接続されたＬｄ点。

Ｍｄ点相互間および半導体チップｌｄ、Ｉｇのそれぞれ
のドレイン電極が接続されたＭｄ点、 Ｒｄ点相互間の
距離が２．５ ｍｍであるとする。

このような場合には、１０ＧＨ２のマイクロ波の波長が
、ゲートボンディングエリア５釦よびドレインボンディ
ングエリア６内にｋいてほぼ１０肌程度であるので、ゲ
ートボンディングエリア５に釦いて、入力部７から中央
のＭｇ点へのゲート信号と入力部７から両端のＬｇ点釦
よびＲｇ点へのゲート信号との間にほぼ１／４周期の位
相差ができる。

また、これと同様に、ドレインボンディングエリア６に
ｋいても、中央のＭｄ点から出力部８へのドレイン出力
と両端のＬｄ点ふ・よびＲｄ点から出力部８へのドレイ
ン出力との間にもほぼ１／４周期の位相差ができる。

このために、入力部７から出力部８に到る間の位相回転
が、中央部の半導体チップ１ｄへのゲート信号によるド
レイン出力と左端部の半導体チップ１ａ釦よび右端部の
半導体チップ１ｇへのゲート信号によるドレイン出力と
の相互間では１／２周期差となるので、これらのゲート
信号によるドレイン出力が互いに相殺し合うことになり
、これらのドレイン出力を効率よく合成することができ
なかった。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、複
数個の半導体チップを並列に動作させる場合に生ずる出
力の位相差を低減するようにして、上記各半導体チップ
の出力を効率よく合成することができる高出力高周波用
半導体装置を提供することを目的とする。

第２図はこの発明のソース接地形ＧａＡｓＦＥＴ装置の
一実施例を説明するための平面図である。

この実施例の断面形状は第１図すに示した従来例と同様
であるので、ここではその図示を省略した。

図において、１１はセラミック基板４上においてゲート
ボンディングエリア５の長手方向の左端に接続された金
属膜からなり各半導体チップ１ａ〜１ｇのゲート電極へ
のゲート信号を送り込むゲート信号入力部、１２はセラ
ミック基板４上に釦いてドレインボンディングエリア６
の長手方向の右端に接続された金属膜からなり各半導体
チップ１ａ〜１ｇのドレイン電極からのドレイン出力を
合成して取り出すドレイン出力部である。

このように構成されたこの実施例の装置では、ゲートボ
ンディングエリア５にをいてゲート信号入力部１１から
の各半導体チップ１ａ〜１ｇのゲート電極へのゲート信
３φ瓢符号Ａで示す矢印の方向へ伝播するとともに、ド
レインボンディングエリア６において各半導体チップ１
ａ〜１ｇのドレイン電極からのドレイン出力部１２への
ドレイン出力も、符号Ｂで示すように上記矢印Ａと同一
方向に伝播する。

このように、上記ゲート信号とドレイン出力とが同一方
向に伝播するので、ゲート信号入力部１１からその近傍
のゲートボンディングエリア５の左端Ｌｇ点に接続され
た半導体チップ１ａのゲート電極へのゲート信号とゲー
トボンディングエリア５の右端のＲｇ点に接続された半
導体チップ１ｇのゲート電極へのゲート信号との間にで
きる位相差が、ドレインボンディングエリア６の左端の
Ｌｄ点に接続された半導体チップ１ａのドレイン電極か
らドレイン出力部１２へのドレイン出力とドレインボン
ディングエリア６の右端のＲｄ点に接続された半導体チ
ップ１ｇのドレイン電極からその近傍のドレイン出力部
１２へのドレイン出力との間にできる位相差と同一にな
る。

このために、ゲート信号入力部１１からドレイン出力部
１２に到る間の位相回転が同一になり、半導体チップ１
ａおよび１ｇのそれぞれのドレイン出力はドレイン出力
部１２において同一になる。

同様に、半導体チップ１ｂ〜１ｆについても、ゲート信
号の伝播距離の短い半導体チップに対してはドレイン出
力の伝播距離が長く、ゲート信号の伝播距離の長い半導
体チップに対してはドレイン出力の伝播距離が短かくな
るので、ゲート信号入力部１１からドレイン出力部１２
に到る間の位相回転が各半導体チップ１ｂ〜１ｆについ
て等しくなり、それぞれのドレイン出力位相が同一にな
る。

このために、各半導体チップ１ａ〜１ｇのドレイン出力
をドレイン出力部１２において効率よく合成することが
できる。

この実施例では、７個の半導体チップの場合について説
明したカス 更に数多くの半導体チップの場合でも同様
の効果があることは言う筐でもない。

第３図はこの発明のソース接地形ＧａＡｓ Ｆ Ｅ Ｔ
装置の他の実施例を説明するための平面図である。

図において、１３および１４はそれぞれの長手方向の長
さをゲート信号の１／２波長の整数倍すなわちｎλ／２
にしたゲートボンディングエリアおよびドレインポンデ
ィグエリアである。

λはゲート信号の波長、ｎは自然数を示す。

このように、ゲートボンディングエリア１３卦よびドレ
インボンディングエリア１４をゲート信号の１／２波長
の整数倍にすることによって、これらのボンディングエ
リア１３および１４がそれぞれゲート信号およびドレイ
ン出力に対し共振器として動作するので、各半導体チッ
プ１ａ〜１ｇの最大有能電力利得の増大を図ることがで
きる。

なお、これ昔で、高出力高周波用ソース接地形ＧａＡｓ
Ｆ Ｅ Ｔ装置を例にとり説明したが、この発明はこ
れに限らず、この他の複数個の半導体チップが並列に動
作するように構成された高出力高周波用半導体装置にも
適用することができる。

以上、説明したように、この発明によれば、複数個の半
導体チップが互いに間隔を釦いて装着された短冊形の第
１のボンディングエリア、この第１のボンディングエリ
アをはさみこれと長手方向に平行に設けられ上記各半導
体チップの入力電極がそれぞれ接続された短冊形の第２
のボンディングエリアおよび上記各半導体チップの出力
電極がそれぞれ接続された短冊形の第３のボンディング
エリア、上記第２のボンディングエリアの一方の端部に
接続され上記各半導体チップの入力電極への入力信号を
送シ込む入力部、ならびに上記第２のボンディングエリ
アの他方の端部に対応する上記第３のボンディングエリ
アの端部に接続され上記各半導体チップの出力電極から
の出力を合成して取り出す出力部を備えているので、上
記第２のボンディングエリアにおける上記入力部からの
上記各半導体チップの入力電極への入力信号の伝播方向
と、上記第３のボンディングエリアにおける上記各半導
体チップの出力電極からの上記出力部への出力の伝播方
向とを同一方向にすることができる。

このために、上記入力部からの入力信号の伝播距離の短
い半導体チップに対しては上記出力部への伝播距離が長
く、上記入力部からの入力信号の伝播距離の長い半導体
チップに対しては上記出力部への伝播距離が短かくなり
、上記出力部に釦ける各半導体チップの出力電極からの
出力が同一位相となる。

よって、各半導体チップからの出力を効率よく合成する
高出力高周波用半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のソース接地形ＧａＡｓ Ｆ Ｅ Ｔ装
置を説明するための平面図、第１図すは第１図ａのＴＢ
−ＴＢ線での断面図、第２図はこの発明のソース接地形
ＧａＡｓ Ｆ Ｅ Ｔ装置の一実施例を説明するための
平面図、第３図はこの発明のソース接地形ＧａＡｓ Ｆ
Ｅ Ｔ装置の他の実施例を説明するための平面図であ
る。 図に釦いて、１ａ〜１ｇはそれぞれ半導体チップ、２は
接地用金属基板、３はソース（第１の）ボンディングエ
リア、４はセラミック基板、５゜１３はそれぞれゲート
（第２の）ボンディングエリア、６．１４（ｄそれぞれ
ドレイン（第３の）ボンディングエリア、７．１１はそ
れぞれ入力部、８．１２はそれぞれ出力部、９，１ｏは
それぞれボンディングワイヤである。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の半導体チップが互いに間隔をおいて装着さ
   れた短冊形の第１のボンディングエリア、この第１のボ
   ンディングエリアをはさみこれと長手方向に平行に設け
   られ上記各半導体チップの入力電極がそれぞれ接続され
   た短冊形の第２のボンディングエリアおよび上記各半導
   体チップの出力電極かそれぞれ接続された短冊形の第３
   のボンディングエリア、上記第２のボンディングエリア
   の一方の端部に接続され上記各半導体チップの入力電極
   への入力信号を送り込む入力部、ならびに上記第２のボ
   ンディングエリアの他方の端部に対応する上記第３のボ
   ンディングエリアの端部に接続され上記各半導体チップ
   の出力電極からの出力を合成して取り出す出力部を備え
   た高出力高周波用半導体装置。 ２ 第２および第３のボンディングエリアの長手方向の
   長さを入力信号の１／２波長の整数倍にしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の高出力高周波用半導
   体装置。