JPS6157715B2 - - Google Patents

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JPS6157715B2
JPS6157715B2 JP3822779A JP3822779A JPS6157715B2 JP S6157715 B2 JPS6157715 B2 JP S6157715B2 JP 3822779 A JP3822779 A JP 3822779A JP 3822779 A JP3822779 A JP 3822779A JP S6157715 B2 JPS6157715 B2 JP S6157715B2
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JP
Japan
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same
semiconductor device
sample
semiconductor
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JP3822779A
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Masahiro Hayakawa
Yutaka Hirano
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to US06/135,182 priority patent/US4359754A/en
Publication of JPS55130178A publication Critical patent/JPS55130178A/ja
Publication of JPS6157715B2 publication Critical patent/JPS6157715B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の半導体素子（チツプ）を共通
接続して一つの素子として動作させる型式の半導
体装置の改良に関する。
例えばGaAs電界効果半導体装置などに於いて
高出力のものを得ようとする場合、１箇のパツケ
ージに複数のチツプを搭載し、それ等チツプを共
通に接続して一つの装置として動作させる手法が
しばしば採用されている。
第１図は、そのような装置を例示する要部平面
図であり、１は搭載されるGaAs電界効果半導体
素子のソース電極（接地電極）を兼ねる例えば銅
からなるパツケージ基体、２はセラミツクからな
りパツケージ基体１上に固着され、表面にメタラ
イズ層２１が形成されたゲート電極部、３は同じ
くセラミツクからなりパツケージの基体１上に固
着され、表面にメタライズ層３１が形成されたド
レイン電極部、４１，４２はGaAs電界効果半導
体素子チツプ、５は該半導体チツプのゲート・ボ
ンデイング・パツド、６は同じく該半導体チツプ
のドレイン・ボンデイング・パツド、７はボンデ
イング・ワイヤ、２２は外部接続用ゲート電極端
子、３２は外部接続用ドレイン電極端子をそれぞ
れ表わしている。尚、この装置は、所謂櫛歯型電
極構造を採つているものであるが、ここでは、簡
明にする為、省略してある。
図から明らかなように、各チツプ４１，４２に
於けるゲート・ボンデイング・パツド５及びドレ
イン・ボンデイング・パツド６からはそれぞれ独
立したボンデイング・ワイヤ７でそれぞれパツケ
ージのゲート電極２或いはドレイン電極３に接続
されている。
ところで、このような構造の装置に対して直流
バイアスを印加した際、発振を生ずることがしば
しば問題になつている。この発振は図示されたよ
うな構造の電界効果半導体装置に多発している
が、その原因は未だ確認されていない。
勿論、本来、同電位であるべき部分間に相対電
位差が生じて発振が起こつているものでもない。
その理由は、このような電界効果半導体装置が
取り扱う信号がマイクロ波等の高周波である為、
その波長は極めて短く、数ミリメートルのオーダ
で伝播路上に電位差を生じているのであるから、
相対電位差は殆ど関係ないと言える。例えば、周
波数が８〔ＧHz｝である場合、GaAs基板の電極
上に於ける信号の波長λは約10〔mm〕程度であ
り、その場合、λ／４＝2.6〔mm〕の両側ではオ
ープンとシヨート、つまり、電位零と最大になる
ことは良く知られている。このようなことから、
相対電位差が発振を招来している理由にはならな
い。
しかしながら、その一つのモデルとしては次の
ように考えられる。即ち、チツプ４１，４２に含
まれる各能動素子は比較的長いボンデイング・ワ
イヤ７でパツケージ側のゲート電極部２１及びド
レイン電極部３１に結合され、また、各能動素子
は同じように製造されたとはいえ、それぞれの特
性が全く同一ではなく、極く微小ではあるがアン
バランスが存在している為、チツプ４１とチツプ
４２間、或いは、チツプ４１に含まれる能動素子
とチツプ４２に含まれる能動素子との間でボンデ
イング・ワイヤ７、電極２１，３１などを媒介と
して状態の交換が行なわれ、このような交換は装
置全体の動作を不安定なものとし、それが発振に
結び付くものと考えられる。尚、図の破線矢印は
そのような交換の状態を表している。
ここで、状態の交換について、更に説明する
と、一方のチツプに於ける電界効果トランジスタ
で増幅された信号が、ワイヤやパツケージの電極
を介して他方のチツプに於ける電界効果トランジ
スタに伝播して増幅され、その増幅された信号が
前記一方のチツプに於ける電界効果トランジスタ
に伝播して増幅され、このような過程、即ち、一
方から他方へ、また、他方から一方へと状態が交
換され、遂には発振に至る現象であると考えられ
ている。
本発明は、前記のように複数のチツプを共通接
続して大出力を得るようにした半導体装置の動作
を安定化し、発振を生じないようにするものであ
り、以下これについて説明する。
本発明では、前記のようなチツプ間に於ける状
態の交換を抑止する為、各チツプを出来る限り同
じような状態、特に高周波的に同じ状態で動作さ
せる旨の発想が基本になつている。
第２図は本発明一実施例の要部平面図であり、
第１図に関して説明した部分と同部分を同記号で
指示してある。
第２図実施例が第１図従来例と相違する点は、
チツプ４１のゲート電極ボンデイング・パツド５
とチツプ４２のゲート電極ボンデイング・パツド
５、チツプ４１のドレイン電極ボンデイング・パ
ツド６とチツプ４２のドレイン電極ボンデイン
グ・パツド６を最短距離、即ち、図示例の場合、
直線的にボンデイング・ワイヤ８で結合したこと
である。
第３図は第２図に於いては省略した櫛歯型電極
構造を明らかにする為の拡大要部平面図であり、
第１図及び第２図に関して説明した部分と同部分
を同記号で指示してある。
第３図では、チツプ４１，４２側のソース電極
９、ドレイン電極１０、ゲート電極１１及びソー
ス電極１２の相対位置関係が明らかにされてい
る。尚、表面保護絶縁膜及び層間の絶縁膜は省略
されている。
第２図及び第３図に見られるように、相隣るチ
ツプ４１，４２の同種の電極のボンデイング・パ
ツドであるボンデイング・パツド５，５間或いは
ボンデイング・パツド６，６間をボンデイング・
ワイヤ８で結合することに依り、前記したところ
が原因と思われる発振は完全に抑止できることを
実験的に確認できた。
次に本発明者等が行つた実験について詳細に説
明する。
第４図は実験に用いた半導体装置の要部平面図
であり、第１図乃至第３図に於いて用いた記号と
同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つも
のとする。
図に於いて、Ｌ１は半導体素子チツプ４１及び
４２の短手方向の長さ、Ｌ２は同じく半導体素子
チツプ４１及び４２の長手方向の長さ、Ｌ３は半
導体素子チツプ４１及び４２間の距離、３３はキ
ヤパシタ、３４はセラミツク部分を表している。
図示の半導体装置は実物を約10倍の大きさにし
て表してあり、そして、Ｌ１＝0.5〔mm〕、Ｌ２＝
1.8〔mm〕、Ｌ３＝0.4〔mm〕であるから、それ等
をスケールとすれば、他の部分の諸寸法も容易に
類推することができる。
さて、図示の半導体装置は、本出願人の製造及
び販売に係わるものであり（形式名 FLM5964
―５）、電界効果型トランジスタである半導体素
子チツプ４１（形式名 FLC301）及び４２（４
１と同一）の２個を内蔵し、前記したところから
明らかなように、その大きさに関する寸法は0.5
×1.8〔mm〕、また、使用周波数は5.9〜6.4〔Ｇ
Hz〕、飽和パワーは５〔Ｗ〕のものである。
第５図は第４図に見られる半導体装置の直流特
性、即ち、ドレイン・ソース電圧ＶDS対ドレイ
ン・ソース電流ＩDSの関係をゲート電圧ＶGを媒
介変数として測定した際の測定系の要部ブロツク
図を表している。
図に於いて、４１は50〔Ω〕のマイクロ・スト
リツプ・ラインを用いた治具、４２は治具４１に
装着された試料（半導体装置）、４３及び４４は
バイアス回路、４５は電流計、４６はドレイン用
電源、４７はゲート用電源、４８及び４９は電圧
計、５０は減衰器、５１はスペクトラム・アナラ
イザ、５２は50〔Ω〕の終端回路をそれぞれ表し
ている。
第６図は試料の要部斜面図を表し、第１図乃至
第４図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示
すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、３３はキヤパシタ、３４はセラミ
ツク部分をそれぞれ示している。
この試料は、本発明を実施していないものであ
り、従つて、半導体素子チツプ４１及び４２間は
接続されていない。
第７図は第６図に示した試料を第５図に見られ
る測定系で測定したデータを纒めた線図である。
図では、横軸にはドレイン・ソース間電圧ＶDS
を、また、縦軸にはドレイン・ソース間電流ＩDS
をそれぞれ採つてあり、そして、媒介変数はゲー
ト電圧ＶGになつている。各特性線の端に表示し
てある−0.3V，−0.6V……−2.7Vなる数値はゲー
ト電圧ＶGの値である。
図に見られる破線で囲んだ領域内では、周波数
１〔ＭHz〕〜1200〔ＭHz〕の発振が観測され、そ
して、いくつものスペクトルが現れて原発振がど
の周波数かは判らない。
第８図は本発明を実施した試料の要部斜面図を
表し、第６図に於いて用いた記号と同記号は同部
分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図示の試料では、半導体素子チツプ４１と４２
が、それ等のゲート間、及び、それ等のドレイン
間でボンデイング・ワイヤ８を用いて接続されて
いる。
第９図は第８図に示した試料（本発明を実施し
たもの）を第５図に見られる測定系で測定したデ
ータを纒めた線図であり、第７図に於いて用いた
記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を
持つものとする。
第９図に於いても、各特性線を得た際の媒介変
数であるゲート電圧ＶGの数値は第７図の場合と
同じである。
図から明らかなように、発振は全く発生してい
ない。
第１０図は本発明を一部実施した試料の要部斜
面図を表し、第８図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとす
る。
図示の試料では、半導体素子チツプ４１と４２
が、それ等のドレイン間のみでボンデイング・ワ
イヤ８を用いて接続されている。
第１１図は第１０図に示した試料を第５図に見
られる測定系で測定したデータを纒めた線図であ
り、第９図に於いて用いた記号と同記号は同部分
を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図から明らかなように、第６図と第７図につい
て説明した試料（本発明を実施していないもの）
ほどではないが発振していることが判る。
第１２図は本発明を一部実施した試料の要部斜
面図を表し、第１０図に於いて用いた記号と同記
号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものと
する。
図示の試料では、半導体素子チツプ４１と４２
が、それ等のドレイン間のみでボンデイング・ワ
イヤ８を用いて接続され、且つ、ゲート間につい
ては、キヤパシタ３３に於いてボンデイング・ワ
イヤ８′を用いて接続されているものである。
第１３図は第１２図に示した試料を第５図に見
られる測定系で測定したデータを纒めた線図であ
り、第１１図に於いて用いた記号と同記号は同部
分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図から明らかなように、第１０図及び第１１図
について説明した試料に於ける場合よりも抑制さ
れてはいるが、やはり、発振は発生している。
第１４図は本発明を一部実施した試料の要部斜
面図を表し、第１２図に於いて用いた記号と同記
号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものと
する。
図示の試料では、半導体素子チツプ４１と４２
が、それ等のゲート間のみでボンデイング・ワイ
ヤ８を用いて接続されているものである。
第１５図は第１４図に示した試料を第５図に見
られる測定系で測定したデータを纒めた線図であ
り、第１３図に於いて用いた記号と同記号は同部
分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図から明らかなように、前記説明した本発明を
一部実施した試料と同様、かなりの領域で発振が
発生している。
前記実施例ではチツプが２個である場合につい
て説明したが、これは更に多数のチツプを１パツ
ケージに搭載する場合でも全く同様に対処でき
る。
以上の説明で判るように、本発明に依れば、複
数のチツプを一つのパツケージに搭載して共通接
続して大出力を取出すようにした半導体装置に於
いて、相隣るチツプに於ける同種の電極のボンデ
イング・パツドをボンデイング・ワイヤで結合す
ることに依り各チツプの動作状態を同一化してい
るので、チツプ間の状態交換は発生せず、動作は
安定になり発振は起きない。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来例の要部平面図、第２図及び第３
図は本発明一実施例の要部平面図、第４図は本発
明の効果を確認する為の実験に用いた半導体装置
の要部平面図、第５図は同じく実験に用いた測定
系の要部ブロツク図、第６図、第８図、第１０
図、第１２図、第１４図は同じく実験に用いた半
導体装置の要部斜面図、第７図、第９図、第１１
図、第１３図、第１５図は実験結果を纒めたドレ
イン・ソース電圧ＶDS対ドレイン・ソース電流Ｉ
DSの関係を示す線図をそれぞれ表している。 図に於いて、１はパツケージ基体、２１，３１
はパツケージ上に設けられた電極、４１，４２は
半導体素子チツプ、５，６はボンデイング・パツ
ド、７，８はボンデイング・ワイヤである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 一つのパツケージに複数の半導体素子チツプ
    を搭載し該複数の半導体素子チツプを共通接続し
    て大出力を取り出すようにしたマイクロ波帯など
    高い周波数帯で用いる半導体装置に於いて、相隣
    る半導体素子チツプに於ける同種の電極のボンデ
    イング・パツド間がボンデイング・ワイヤで直接
    に接続され且つ各半導体素子チツプに於ける電極
    と前記パツケージに於ける電極とをボンデイン
    グ・ワイヤで接続して発振を防止したことを特徴
    とする半導体装置。
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