JPS6276681A - マイクロ波集積回路装置 - Google Patents

マイクロ波集積回路装置

Info

Publication number
JPS6276681A
JPS6276681A JP21660685A JP21660685A JPS6276681A JP S6276681 A JPS6276681 A JP S6276681A JP 21660685 A JP21660685 A JP 21660685A JP 21660685 A JP21660685 A JP 21660685A JP S6276681 A JPS6276681 A JP S6276681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
current
gate
bias
saturation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21660685A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Shino
篠 敏生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21660685A priority Critical patent/JPS6276681A/ja
Publication of JPS6276681A publication Critical patent/JPS6276681A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波増幅器ならびに発振器などのキ
ー・コンポーネントである電界効果トランジスタ(以下
FETというつヲ沫護する回路を組み込んだ、高信頼性
を有するマイクロ波集積回路装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
マイクロ波増幅器ならびに発振器などの能動素子として
、GaAtr FETは既に確固たる地位を確立してい
る。半導体材料としてはInp 、 GaAjAs、I
nGaAsなども研究は進んでいるが、実用化1でまだ
少し時間がかかりそうである。
現在実用化が進んでいるGaAaは個別半導体素子とし
てGaAs FETが既に商業ペースにのって販売が行
なわれている。特に、近年FET、キャパシタ、レジス
タ、インダクタなどの回路部品を半絶縁性GaAg基板
上にモノリシ、りに形成した増幅器、発振器、スイッチ
、移相器などの庵IC(モヌリシックマイクロ波集積回
路)が報告されており、実用化に向かって開発が進めら
れている。
従来、マイクロ波集積回路(以下MICという)ならび
にMMICの増幅器、発振器などには、FETの保護と
発撮防止の念めにゲート・バイアス回路中に直列に抵抗
が設けられているものがある。
タトエばIEEE TRANSACTIONS ON 
MICROWAVETHEORY AND TECHN
IQUES 、 VOL、 MTT −32、MAR。
1984、P、266に記載されているMM I Cの
等価回路がある。この等価回路を第1O図に示す。
この第1O図において、入力端子INからRF(高周波
)信号が入力されるようになっており、この入力端子I
NはコンデンサCI、分布定数線路tlf通して初段の
F’ET Q 1のダートに入力されるようになってお
9、このf−)は抵抗R1、分布定数線路t2とコンデ
ンサC2を介してアースされている。コンデンサC2と
分布定数線路t2との接続点よりダートバイアスが加え
られるようになっている。
FET Q 2のソースはアースされ、ドレインは分布
定数線路t3、コンデンサc3を介して後段のFET 
Q 2のダートに接続され、このFETQ2のy−トに
出力を送出するようになっている。
分布定数線路t3とコンデンサc3との接続点は分布定
数線路t4とコンデンサC4i介してアースされ、分布
定数線路t4とコンデンサC4との接続点とよ、り F
ET Q 1のドレインバイアスを加えるようにしてい
る。
′1念、FET Q 2のゲートは分布定数線路t5を
介してアースされているとともに、抵抗R2、分布定数
線路t6とコンデンサC5を介してアースされている。
コンデンサC5と分布定数線路t6との接続点よシFE
T Q 2のダートバイアスを加えるようにしている。
FET Q 2のソースはアースされ、ドレインは分布
定数線路t7とコンデンサC6を介して出力端子OUT
に接続され、出力を出力端子OUTに送出するようにな
っている。また、ドレインは分布定数線路t8とコンデ
ンサC7i介してアースされており、この分布定数線路
t8とコンデンサC7との接続点より、FET Q 2
のドレインバイアスを加えるようにしている。
このように、各FET Q 1 、 Q 2のダートバ
イアス中KW列に抵抗が挿入されている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、一般にFETのゲートは接合型、ショットキ
型、MOS型が知られている。接合型およびショットキ
型FETの場合ダートとチャンネルの間に順方向あるい
は逆方向のダート電流が流れ得るが、MO8型FETの
場合は絶縁物を介しているために素子が破壊に到らない
限りダート電流は流れない。
GaAs FETはシgットギ型のみが実用化されてお
り、他の型については研究報告があるのみである。ショ
ットキ型であるために使用される状態によりては、Ga
As FETには過大なダート電流が流れることがあり
、信頼性を大幅に損なうことになる。
増幅器あるいは発振器の中のGaAm FETに過大な
RF入入力力印加された場合、ダートの電位が大幅に振
られるので、ff−)に整流電流およびブレーク・ダウ
ン電流が流れ、素子の信頼性を損なってしまう。
従来は、前述のように、ダート・・ぐイアス回路中に直
列抵抗を設け、y−ト@流を減らしてFET 、を保護
していた訳であるがこの方法には以下の2点の欠点があ
った。
(1)通常の直列抵抗を用いる限り、ダート電流を一定
値以下に制限するというようなことはできない。
(2)ダート電流を減らすためには、できるだけ大きな
直列抵抗を設ければよいのであるが、第11図に示すよ
うにあまり大きな直列抵抗を用いるとFETのバイアス
状態が不安定になる。この第11図はGaAs FET
のダート電流とf−)電圧の関係およびゲート・バイア
ス回路中の直列抵抗の効果を示している。直列抵抗が大
きくなると、負荷直線Aとの交点が複数になシ、直列抵
抗が小さい負荷直線Bに対してバイアス状態が不安定に
なることがわかる。
上記2点の欠点のために、従来はDCバイアスが安定に
かけられるように直列抵抗に上限を設定せざるを得なか
っtわけであり、過大なRF大入力対してFETは十分
に保護されていなかつ念O 〔発明の目的〕 この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、FETのダートにある一定値以上のダート電流
が流れるのを抑制でき、・々イアスも安定に妙・けるこ
とができ、しかも高信頼性を育するマイクロ波集積回路
装Flk提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この発明のマイクロ波集積回路装面は、 FETの少な
くとも1個以上に対してそのダートバイアス回路中にダ
ート端子に直列にゲートノ々イアス逼圧と同程度の電圧
において電流飽和を生じて電流制御機能を有する非綴形
抵抗を設けたものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明のマイクロ波集積回路装置の実施例につ
いて図面に基づき説明する。第1図はその一実施例の平
面図であり、MMIC増幅器を示す。この第1図におい
て、GaAs半絶縁性基板1の中心にFET 2が配置
されており、このFET2左右にFETバイアス回路を
備えたバイパス整合回路を有している。
このダートバイアス回路中には、電流飽和形半導体抵抗
3が設けられている。第2図はこの電流飽和形半導体抵
抗3の部分の拡大平面図であり、第3図はその拡大断面
図である。この第2図、第3図より明らかなように、G
aAs半絶縁性基板1にイオン注入法などにより形成さ
れ+ たN層拡散層Za、Jb間にN層Je(幅約5μm)が
形成されておシ、このN拡散層Zm、lb上に金属のオ
ーム性電極2d、1eが形成されている。つまp、オー
ム性’[極1d、1mは幅約5μm隔てて形成されてい
る。
この程度の電極間隔では、約IVで電流が飽和するが、
さらに低電圧で飽和させようとするならば、オーム性電
極1d、le間の距離をさらに短くすればよい。また、
保護しようとするFET 2のf−)幅によって、ダー
ト電流の制限値が変わる。
1!泥流飽和形導体抵抗3の飽和電流値は抵抗の幅と8
層IC0N、d積(キャリア濃度と厚みの墳)の値を適
当に選ぶことによって設計できる。
このオーム性電極1dは第1図において、グ) ’rl
!極4に接続され、オーム性il!極1eはキャパシタ
5(4個所有する)に接続されている。
なお、6はドレイン電極、7はヴイア・ホール(貫通孔
で、6個所有する)、INは入力、OUTは出力端であ
る。
第4図は第1図のMMI Cの等膜回路図である。
この第4図において、入力端INは分布定数線路111
、キャパシタ011、分布定数線路t12を介してFE
T 2のダートに接続されており、FET 2のソース
はインダクタンス要素L1゜L2を介してアースされて
いる。
FET 2のドレインは分布定数線路113、キャパシ
タC12、分布定数線路114を介して出力端OUTに
接続されている。分布定数線路113とキャパシタC1
2との接続点は分布定数線路t15、キャノ臂シタC1
3、インダクタンス要素L3を介してアースされている
。この分布定数線路115とキヤ・9シタC13との接
続点よりドレインバイアスを加えるようにしている。
また、キャパシタC12と分布定数線路t4との接続点
は、分布定数線路116とインダクタンス要素L4を介
してアースされている。
同様にして、分布定数線路111とキヤ/4’シタC1
lとの接続点は分布定数線路t17とインダクタンス要
素L5全介してアースされておシ、キャパシタC1lと
分布定数線路112との接続点は分布定数線路till
とキャノ4シタC15とインダクタンス要素L6f介し
てアースされている。
この分布定数線路t1gとキャパシタC15との接続点
よシミ流飽和形半導体抵抗3を介してダート電極4から
FET 2のダートバイアスを加えるようにしている。
このように構成することにより、半絶縁性半導体基板1
上に形成した電流飽和形半導体抵抗3は基本的にFET
 2の動作層と同じである。半導体中のキャリアは一定
以上の電界で速度飽和奮起こすので、そのオーム性電極
1d 、1@間の距離に応じて電流飽和の起こる電圧が
変わってくる。たとえばGaAsを半絶縁性基板に用い
たとすると、オーム性電極1d、le間距離を、GaA
鴨FETと同程度の5 ttrnとすれば、1v程度で
電流飽和が起こり、100μmとすれば20V程度で電
流飽和が起こる。
従来は、通常の抵抗として使うために動作電圧内で飽和
しないように電極間距離を十分に取るという設計がなさ
れていた訳であり、電極間距離を小さくして積極的に電
流飽和領域を使うといりことは考えられていなかった。
たとえば、オーム性電極1d、le間距離を5μm、@
極間@を103mとすれば、IV程度で電流飽和が起こ
り、飽和電流1 mA程度の1を流飽和形半導体抵抗3
が容易に実現できる。第5図にその印加電圧対電流特性
例を示す。さらにオーム性電極1d、l@間にr−)を
付加すれば通常のFETとなシ、飽和電流値を任意に選
ぶことができる。
上記電流飽和型半導体抵抗をMICあるいはMMIC中
のFETのゲート・バイアス回路中に設ければ、ff−
)電流はある一定値以下に制限され、しかも、上記電流
飽和形半導体抵抗2は第5図に示したように電流飽和の
起きていない微小電圧(IV以下)では、低抵抗値とな
っているので、FETのバイアス状態が不安定になるこ
ともなく、FETの保護上非常に有効である。
第6図はこの発明の池の実施例の平面図であり、第7図
は第6図の電流制限用FETの部分の拡大平面図であり
、第8図はその拡大断面図である。この第6図ないし第
9図に示すように、第1図の電流飽和形半導体抵抗3の
8層ICの上に飽和電流制限用電極8を設け、飽和電流
を外部から自由に制御できる機能を持たせたものである
。増幅器用FETに要求される信頼性のレベルに応じ飽
和電流を自由に選ぶ事ができる訳である。
第9図は第6図の等価回路図であり、第4図とは異なる
部分のみ全述べ第4図と同一部分は同−符号全村するに
とどめる。この第9図では、第4図における電流飽和形
半導体抵抗3に代えて、¥J1R制御用FET 9のド
レインを分布定数線路11BとキャパシタC15との接
続点に接続し、そのソースをf−)電極4に接続し、ダ
ートに飽和電流制御用電極8を接続している。この飽和
電流制御用1!極8からの電圧により、飽和電流を上述
のように制御できる。
なお、上記各実施例は1段型増幅器に係るものであるが
、多段型増幅器、発振器、FETスイッチなどの非線型
動作を起こさせて使うFETの保護にも適用できる。
また半導体材料はGaAsに限らずたとえばInP、I
nGaAs 、 GaAtAsなどであってもよい。
さらに、各実施例はMMI Cに係るものであるが、M
ICにももちろん適用できる。
〔発明の効果〕
以上述べ念ようにこの発明のマイクロ波集積回路装置に
よれば、 FETのダートに、ある一定[以上のダート
電流が流れることなく、バイアスも安定にかけることが
でき、高信頼性を有するようにできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のマイクロ波集積回路装置の一実施例
の平面図、第2図は第1図のマイクロ波集積回路装置に
おける電流飽和形半導体抵抗の部分の拡大平面図、第3
図は同上15.流飽和形半導体抵抗の部分の拡大断面図
、第4図は第1図のマイクロ波集積回路装置の等価回路
図、第5図は同上マイクロ波集積回路装置に使用される
電流飽和形半導体抵抗の電流・電圧特性図、第6図はこ
の発明のマイクロ波集積回路装置の他の実施例の平面図
、第7図は第6図のマイクロ波集積回路装置における電
流制限用FETの部分の拡大平面図、第8図は同上電流
制限用FETの部分の拡大断面図、第9図は第6図のマ
イクロ波集積回路装置の等価回路図、第10図は従来の
モノリシックマイタロ波集積回路装置の等価回路図、第
11図は従来のFETのダート電圧対逆方向ゲート電流
の関係を示す図である。 1・・・GaA+s半絶縁性基板、2・・・FIT、J
・・・電流飽和形半導体抵抗、4・・・r−)電極、5
・・・キャパシタ、6・・・トノイン、7・・・ヴイア
・ホール、8・・・飽和電流制御用電極、9・・・電流
制限用FET *出願人代理人  弁理士 鈴 江 武
 彦第1図 ?42図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電界効果トランジスタを有し、そのゲート・バイ
    アス回路中にゲート端子と直列にゲート・バイアス電圧
    と同程度の電圧において電流飽和を起こす非線形抵抗を
    設けたことを特徴とするマイクロ波集積回路装置。
  2. (2)非線形抵抗は半絶縁性半導体基板上に設けられた
    2個の対向するオーム性電極を有し、この両オーム性電
    極間はイオン注入法などにより形成された抵抗層を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマイク
    ロ波集積回路装置。
  3. (3)非線形抵抗は電界効果トランジスタのソース・ド
    レインを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のマイクロ波集積回路装置。
JP21660685A 1985-09-30 1985-09-30 マイクロ波集積回路装置 Pending JPS6276681A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21660685A JPS6276681A (ja) 1985-09-30 1985-09-30 マイクロ波集積回路装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21660685A JPS6276681A (ja) 1985-09-30 1985-09-30 マイクロ波集積回路装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6276681A true JPS6276681A (ja) 1987-04-08

Family

ID=16691058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21660685A Pending JPS6276681A (ja) 1985-09-30 1985-09-30 マイクロ波集積回路装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6276681A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4990973A (en) * 1987-12-28 1991-02-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of producing an MMIC and the integrated circuit produced thereby
JPH077159A (ja) * 1992-06-26 1995-01-10 Fukushima Nippon Denki Kk 電界効果トランジスタバイアス回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4990973A (en) * 1987-12-28 1991-02-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of producing an MMIC and the integrated circuit produced thereby
JPH077159A (ja) * 1992-06-26 1995-01-10 Fukushima Nippon Denki Kk 電界効果トランジスタバイアス回路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS63238716A (ja) スイッチ回路
JPH02237165A (ja) 集積半導体装置
EP0625822B1 (en) Semiconductor integrated circuit
US4709251A (en) Double Schottky-gate field effect transistor
JP2002050640A (ja) 電界効果トランジスタの保護回路及び半導体装置
KR910010060B1 (ko) 반도체장치와 그 사용방법
JP2001332567A (ja) 電界効果トランジスタの保護回路
JPS6276681A (ja) マイクロ波集積回路装置
US4593300A (en) Folded logic gate
RU2069448C1 (ru) Усилитель
JPH0480957A (ja) 電界効果トランジスタ
EP0610564A2 (en) Dual gate fet and circuits using dual gate fet
US4086501A (en) Planar transferred electron logic device with improved biasing means
JP2800234B2 (ja) 半導体装置
JP2003060046A (ja) 半導体集積回路およびそれを用いた電子装置
JP2867420B2 (ja) 化合物半導体装置
DE69432662T2 (de) Schutzapparat für einen seriell-geschaltenen MOSFET
JPS62210663A (ja) マイクロ波集積回路装置
JP3499394B2 (ja) マイクロ波集積回路
JP3280558B2 (ja) 半導体装置
JPH02156643A (ja) 集積回路
JPS6314508B2 (ja)
JPS63303410A (ja) 半導体集積回路装置
JPH0337327B2 (ja)
JPS5863168A (ja) 電界効果型半導体装置