TWI629757B - High frequency semiconductor amplifier - Google Patents

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Abstract

一種高頻半導體放大器，具有：輸入電路、第1半導體元件、段間電路、第2半導體元件、輸出電路、封裝體。輸入電路具有：第1直流阻止電容、輸入傳送線路、第1偏壓電路，並設於Si基板上。第1半導體元件包含氮化物系半導體層。段間電路具有：第2直流阻止電容、段間傳送線路、分配傳送線路、第2偏壓電路、第3偏壓電路，並設於Si基板上。第2半導體元件包含氮化物系半導體層。輸出電路具有：合成傳送線路、第3直流阻止電容、輸出傳送線路、第4偏壓電路，並設於Si基板上。第1~第4接地電容及第1~第3直流阻止電容，係為下金屬膜及上金屬膜挾住包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於Si基板的表面。第1接地電容及第1直流阻止電容係分別為：由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有輸入電路的Si基板表面；第2接地電容、第3接地電容、第2直流阻止電容係分別為：由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有段間電路的Si基板表面。第4接地電容及第3直流阻止電容係分別為：由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有輸出電路的Si基板表面。

Description

高頻半導體放大器
本發明的實施形態係有關於高頻半導體放大器。
利用MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit：微波積體電路)化放大器，容易將雷達裝置及通信機器小型化。
MMIC化放大器，例如，利用在SiC基板或Si基板上設置氮化物系半導體層的晶圓來實現。
但是，在形成於SiC基板上的氮化物系半導體層(AlGaN/GaN/SiC)所設置的MMIC，其電容的耐壓性低且價位高。此外，在形成於Si基板上的氮化物系半導體層(AlGaN/GaN/Si)所設置的MMIC，對於自半導體元件的發生熱，其放熱性並不充足。
本發明的目的為提供一種，放熱性高，低成 本且量產性豐富的高頻半導體放大器。
實施形態的高頻半導體放大器具有：輸入電路、第1半導體元件、第1接合線、段間電路、第2接合線、第2半導體元件、第3接合線、輸出電路、第4接合線、封裝體。前述輸入電路，其具有：第1直流阻止電容、分別連接至前述第1直流阻止電容的兩端之具有2個區域的輸入傳送線路、連接至前述輸入傳送線路的第1輸入墊片部、第1偏壓電路，並設置於Si基板上。前述第1半導體元件包含氮化物系半導體層。前述第1接合線連接前述第1輸入墊片部與前述第1半導體元件。前述段間電路，其具有：第2直流阻止電容、分別連接至前述第2直流阻止電容的兩端之具有2個區域的段間傳送線路、連接至前述段間傳送線路的第1輸出墊片部、第2偏壓電路、連接至前述段間傳送線路的分配傳送線路、第3偏壓電路、連接至前述分配傳送線路的第2輸入墊片部，並設置於Si基板上。前述第2接合線連接前述第1半導體元件與前述第1輸出墊片部。前述第2半導體元件包含氮化物系半導體層。前述第3接合線連接前述第2輸入墊片部與前述第2半導體元件。前述輸出電路，其具有：第2輸出墊片部、連接至第2輸出墊片部的合成傳送線路、第3直流阻止電容、連接至前述合成傳送線路的輸出端且分別連接至前述第3直流阻止電容的兩端之具有2個區域的輸出傳送線路、第4偏壓電路，並設置於Si基板上。前述第4接合線連接前述第2輸出墊片部與前述第2半導體元件。 前述金屬板，其係接合：前述第1半導體元件、第2半導體元件、設有前述輸入電路的前述Si基板、設有前述段間電路的前述Si基板、設有前述輸出電路的前述Si基板。前述第1偏壓電路具有：第1接地電容、連接至前述第1輸入墊片部和前述第1直流阻止電容之間的前述輸入傳送線路的區域與前述第1接地電容的第1傳送線路。前述第2偏壓電路具有：第2接地電容、連接至前述第1輸出墊片部和前述第2直流阻止電容之間的前述段間傳送線路的區域與前述第2接地電容的第2傳送線路。前述第3偏壓電路具有：第3接地電容、連接至前述分配傳送線路與前述第3接地電容的第3傳送線路。前述第4偏壓電路具有：第4接地電容、連接至前述合成傳送線路與前述第4接地電容的第4傳送線路。前述第1接地電容與前述第1直流阻止電容係分別為：由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述輸入電路的前述Si基板表面。前述第2接地電容、前述第3接地電容及前述第2直流阻止電容係分別為：由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述段間電路的前述Si基板表面。前述第4接地電容與前述第3直流阻止電容係分別為：由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述輸出電路的前述Si基板表面。
根據上述構造，能提供一種放熱性高，低成 本且量產性豐富的高頻半導體放大器。
10‧‧‧金屬板
20‧‧‧輸入電路
22‧‧‧輸入傳送線路
14‧‧‧第1接地電容
25‧‧‧第1傳送線路
26‧‧‧第1偏壓電路
23‧‧‧(第1)輸入墊片部
33‧‧‧(第1)輸出墊片部
34、51‧‧‧第2接地電容
35、52‧‧‧第2傳送線路
36‧‧‧輸出偏壓電路
53‧‧‧第2偏壓電路
30、70‧‧‧輸出電路
20‧‧‧段間電路
40‧‧‧第1半導體元件
41、42‧‧‧第2半導體元件
54‧‧‧第3接地電容
55‧‧‧第3傳送線路
56‧‧‧第3偏壓電路
58‧‧‧段間傳送線路
59‧‧‧分配傳送線路
60‧‧‧合成傳送線路
61‧‧‧第2輸入墊片部
62‧‧‧第1接合線
63‧‧‧第3接合線
64‧‧‧第2接合線
65‧‧‧第4接合線
66‧‧‧第2輸出墊片部
72‧‧‧輸出傳送線路
74‧‧‧第4接地電容
75‧‧‧第4傳送線路
76‧‧‧第4偏壓電路
80‧‧‧框部
93‧‧‧第2介電體層
94、97‧‧‧第1介電體層
TH‧‧‧(設於Si基板的)通孔
PK‧‧‧封裝體
圖1A為有關第1實施形態的高頻放大器的模式平面圖，圖1B為沿著A-A線的模式斷面圖。
圖2A為直流阻止電容的模式斜視圖，圖2B為接地電容的模式斜視圖。
圖3A為有關第1實施形態的第1變形例的高頻半導體放大器的模式平面圖，圖3B為有關第1實施形態的第2變形例的高頻半導體放大器的模式平面圖。
圖4為有關第2實施形態的高頻半導體放大器的模式斜視圖。
圖5為有關第2實施形態的高頻半導體放大器的第2半導體元件附近的部分擴大模式斜視圖。
圖6為有關第3實施形態的高頻半導體放大器的模式斜視圖。
圖7為有關第3實施形態的高頻半導體放大器的第2半導體元件附近的部分擴大模式斜視圖。
圖8為有關比較例的高頻半導體放大器的模式斜視圖。
圖9為有關比較例的高頻半導體放大器的第2半導體元件附近的部分擴大模式斜視圖。
圖10為表示傳送線路的變形例的模式斷面圖。
以下，參照附圖說明有關本發明的實施形態。
圖1A為有關第1實施形態的高頻半導體放大器的模式平面圖，圖1B為沿著A-A線的模式斷面圖。
高頻半導體放大器具有：由金屬板10及框部80所形成的封裝體PK、輸入電路20、半導體元件40、第1接合線62、輸出電路30、第2接合線64。
輸入電路20具有：具有互相分離之第1區域22a與第2區域22b的輸入傳送線路22、連接至第2區域22b的輸入墊片部23、連接至第1區域22a與第2區域22b之間的第1直流阻止電容27、第1偏壓電路26，其中輸入電路20設置於Si基板28。第1偏壓電路26具有：第1接地電容24、具有連接至第2區域22b的一方之端部與連接至第1接地電容24的另一方之端部的第1傳送線路25。當使第1傳送線路25的電長度EL25在基本波的4分之1波長附近(81°~99°)時，能夠提高從輸入傳送線路22側觀察時在第1偏壓電路26的基本波阻抗。
輸出電路30具有：輸出墊片部33、連接至輸出墊片部33且具有第1區域32a與第2區域32b的輸出傳送線路32、連接至輸出傳送線路32的第1區域32a與第2區域32b之間的第2直流阻止電容37、輸出偏壓電路36，其中輸出電路30設置於Si基板38。輸出偏壓電 路36具有：第2接地電容34、具有連接至輸出傳送線路32的第1區域32a的一方之端部與連接至第2接地電容34的另一方之端部的第2傳送線路35。
第1接合線62與輸入墊片部23及半導體元件40的輸入電極40a連接。此外，第2接合線64與半導體元件40的輸出電極40b及輸出墊片部33連接。當使第2傳送線路35的電長度EL35在基本波的4分之1波長附近(81°~99°)時，能夠提高從輸出傳送線路32側觀察時在輸出偏壓電路36的基本波阻抗。
第1及第2接地電容24、34、及第1及第2直流阻止電容27、37，係為下金屬膜及上金屬膜挾住Si氧化膜或Si氮化膜等的介電體層94的結構，且設置於各個Si基板28、38的表面。
封裝體PK具有：金屬板10、設於金屬板10的周邊部的框部80。於框部80內，金屬板10之上配置有：設置輸入電路20的Si基板28、設置輸出電路30的Si基板38、及形成有半導體元件40的基板，例如利用焊接將其分別接合至金屬板10。框部80在該表面具有輸入端子82、輸出端子84。在框部80的表面也可以再設置用以連接至偏壓電路的端子。框部80的表面藉由蓋部(圖未示)來封裝，封裝體內部可以氣密封裝。因此，高頻半導體放大器在封裝體PK內封入輸入電路20、輸出電路30、及半導體元件40。
框部80可以利用氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁 (AlN)等的陶瓷所形成。此外，金屬板10也可以利用CuW或CuMo等形成。框部80及金屬板10藉由銀銲材等接合。
框部80與輸入電路20之間、及框部80與輸出電路30之間可以設有晶片電容。晶片電容的靜電容值例如為100pF以上，構成該上部電極與偏壓電路的傳送線路的端部由接合線等連接的話，能夠降低電源雜訊等。
圖2A為直流阻止電容的模式斜視圖，圖2B為接地電容的模式斜視圖。
如圖2A所示，例如，第2直流阻止電容37設置於輸出傳送線路32的第1區域32a與第2區域32b之間的間隙。第1區域32a之上設有介電體層94，介電體層94之上設有上部電極37a。利用天橋等所形成的連接導體37b分別連接至上部電極37a與輸出傳送線路32的第2區域32b。另外，直流阻止電容的構造並不侷限於圖2A的構造。
如圖2B所示，第2接地電容34具有：下部電極34a、設於下部電極34a之上的介電體層97、設於介電體層97之上的上部電極34b、利用天橋等形成的連接導體34c。連接導體34c與第2傳送線路35的端部及上部電極34b連接。下部電極34a通過設於Si基板28、38的通孔(圖未示)等，連接至金屬板10(接地)。另外，接地電容的構造並不侷限於圖2B的構造。將介電體層94、97稱為第1介電體層。第1介電體層94與第1介電體層97可 以由同一道製程所形成，也可以由不同製程形成不同厚度，不同膜質。
因為電路部分不會伴隨著高度的發熱，因此不需要為了電路部分的放熱而將其設置於如SiC基板及鑽石基板等高價的晶圓上。若將輸入電路20及輸出電路30設於Si基板28、38的話，因為能將需要大面積的電路部分製作於便宜的Si基板上，能降低電路部分的成本。此外，將輸入電路20及輸出電路30設於Si基板28、38的話，因為能夠使用半導體製程形成構成偏壓電路的接地電容及直流阻止電容，能夠提高電容耐壓。
半導體元件40可以使用包含HEMT(High Electron Mobility Transistor)的場效電晶體等來形成。場效電晶體，包含設於SiC基板或鑽石基板上的氮化物系半導體層。雖然在Si基板上形成氮化物系半導體層能夠降低晶圓價格，但因為Si基板相較於SiC基板及鑽石基板，放熱性差並且半導體元件40的特性及信賴性降低，所以使用Si基板並不佳。藉由在SiC基板或鑽石基板上設置氮化物系半導體的晶圓上，僅高密度設置伴隨發熱的HEMT部分，能夠同時達成兼具高放熱性及低價格的優點。
場效電晶體包含藉由多指電極來控制電流的複數單元區域。各個單元區域，設置有包含指狀閘極電極、指狀汲極電極、指狀源極電極的指狀電極。指狀閘極電極被捆住並連接至閘極端子電極。指狀汲極電極被捆住 並連接至汲極端子電極。此外，指狀源極電極被捆住並接地。
圖3A為有關第1實施形態的第1變形例的高頻半導體放大器的模式平面圖，圖3B為有關第1實施形態的第2變形例的高頻半導體放大器的模式平面圖。
輸出電路30例如可以是更具有預定的特性阻抗及預定的電長度的合成傳送線路60。合成傳送線路60也有作為阻抗變換電路的機能。
半導體元件40為多單元構造的話，輸出電極(例如，汲極電極)40b沿著單元配列方向延伸。隨著輸出電路30的輸出墊片部33的延伸，從輸出傳送線路32的端部32c到單元的距離呈不等。如圖3A所表示，合成傳送線路60的2個端部60a、60b與輸出墊片部33的連接位置沿著A-A線呈對稱，且複數的單元以呈均一動作的方式連接較佳。
當使構成輸出偏壓電路36的第2傳送線路35的電長度，在4分之1波長(例如，81°以上且99°以下)時，能夠提高從輸出傳送線路32側觀察時在輸出偏壓電路36的阻抗。
此外，如圖3B所示，將輸出墊片部33分割成2個也可以。將半導體元件40的輸出電極40b分割成2個，並對應其將輸出墊片部33也分割成2個(33a、33b)。再來將輸出墊片部33a的中心與合成傳送線路60的端部60a連接，將輸出墊片部33b的中心與合成傳送線 路60的端部60b連接的話，單元間的動作能均一化。在經分割的輸出墊片部33a與33b之間設置隔離電阻33c也可以。藉此能夠避免迴路振盪，隔離電阻33c可以使用可經Si半導體製程形成的Si塊或金屬薄膜。
輸入電路20例如可以更具有預定的特性阻抗及預定的電長度的分配傳送線路。此外，分配傳送線路也有作為阻抗變換電路的機能。
圖4為有關第2實施形態的高頻半導體放大器的模式斜視圖。
圖5為有關第2實施形態的高頻半導體放大器的第2半導體元件附近的部分擴大模式斜視圖。相對於第一實施形態為1段放大器，第2實施形態為多段放大器。為了容易組裝多段放大器，相對第1實施形態在複數Si基板上分別製作電路部分，第2實施形態在1枚Si基板上形成能夠裝入半導體元件的通孔TH，在其周邊形成電路。
高頻半導體放大器具有：由金屬板10及框部80形成的封裝體PK、輸入電路20、第1半導體元件40、第1接合線、段間電路50、第2接合線、第2半導體元件41、42、第3接合線63(圖5)、輸出電路70、第4接合線65(圖5)。另外，在圖4中的接合線並未圖示。圖5中，作為一例，圖示了第2半導體元件41、與電路連接的第3及第4接合線63、65。形成有輸入電路20、段間電路50、輸出電路70的Si基板配置於金屬板10之上，例如利用焊接將其接合至金屬板10。形成第1半導體元 件40的基板及形成第2半導體元件41、42的基板也一樣，配置在金屬板10之上，例如利用焊接將其各自接合至金屬板10。
輸入電路20具有：第1直流阻止電容27、連接至第1直流阻止電容27的兩端的具有2個區域22a、22b之輸入傳送線路22、連接至輸入傳送線路22的區域22b的第1輸入墊片部23、第1偏壓電路26，其中輸入電路20設置於Si基板上。
第1半導體元件40，包含設於SiC基板或鑽石基板上的氮化物系半導體層，並設於金屬板10之上。第1接合線與第1輸入墊片部23及第1半導體元件40連接。
段間電路50具有：第2直流阻止電容57、連接至第2直流阻止電容57的兩端之具有2個區域58a、58b之段間傳送線路58、連接至段間傳送線路58的一方之區域58a的第1輸出墊片部33、第2偏壓電路53，連接至段間傳送線路58的另一方之區域58b的分配傳送線路59、第3偏壓電路56、連接至分配傳送線路59的第2輸入墊片部61，其中段間電路50設置於Si基板上。
第2接合線與第1半導體元件40、段間電路50的第1輸出墊片部33連接。第2半導體元件41、42，包含設於SiC基板或鑽石基板上的氮化物系半導體層，並設於金屬板10之上。第3接合線63與連接至分配傳送線路59的第2輸入墊片部61及第2半導體元件41、42連 接。
輸出電路70具有：第2輸出墊片部66、與第2輸出墊片部66連接的合成傳送線路60、在第3直流阻止電容78、連接至合成傳送線路60的輸出端且連接至第3直流阻止電容78的兩端的具有2個區域之輸出傳送線路72、第4偏壓電路76，其中輸出電路70設置於Si基板上。第4接合線65與第2輸出墊片部66及第2半導體元件41、42連接。在第2輸出墊片部66的2個區域之間也可以設置隔離電阻60c。
輸入電路20、段間電路50、輸出電路70設於連續的Si基板，第1半導體元件40、第2半導體元件41、42在設於Si基板的通孔TH內分別配置。
第1偏壓電路26具有：第1接地電容24、連接至第1輸入墊片部23和第1直流阻止電容27之間的輸入傳送線路22的區域22b與第1接地電容24的第1傳送線路25。
第2偏壓電路53具有：第2接地電容51、連接至第1輸出墊片部33和第2直流阻止電容57之間的段間傳送線路58的區域58a與第2接地電容51的第2傳送線路52。
第3偏壓電路56具有：第3接地電容54、連接至分配傳送線路59和第3接地電容54的第3傳送線路55。而且，分配傳送線路59連接第2輸入墊片部61。
第4偏壓電路76具有：第4接地電容74、連 接至合成傳送線路60和第4接地電容74的第4傳送線路75。而且，合成傳送線路60連接第2輸出墊片部66。
電容C1~C4例如藉由靜電容值為100pF以上的晶片電容等來形成。圖5中，連接至第3偏壓電路56的第3傳送線路55的端部及第4偏壓電路76的第4傳送線路75的端部的接合線分別連接至設於Si基板外側的晶片電容的上部電極。藉此，能夠降低電源雜訊等。
第1~第4接地電容及第1~第3直流阻止電容，係為下金屬膜及上金屬膜挾住包含Si氧化膜或Si氮化膜的介電體層的結構，且設置於Si基板的表面。
圖6為有關第3實施形態的高頻半導體放大器的模式斜視圖。
此外，圖7為有關第3實施形態的高頻半導體放大器的第2半導體元件附近的部分擴大模式斜視圖。
於有關第3實施形態的高頻半導體放大器中，輸入電路20、段間電路50、輸出電路70形成於互相分離的Si基板上。設有第1半導體元件40配置於設有輸入電路20的Si基板與設有段間電路50的Si基板之間。此外，第2半導體元件41配置於設有段間電路50的Si基板與設有輸出電路70的Si基板之間。在該構造中，不在Si基板設置通孔也可以。在第2輸出墊片部66的2個區域之間也可以設置隔離電阻60c。
圖8為有關比較例的高頻半導體放大器的模式斜視圖。
此外，圖9為有關比較例的高頻半導體放大器的第2半導體元件附近的部分擴大模式斜視圖。
高頻半導體放大器具有：金屬板110、MMIC晶片140、由絕緣體構成的框部180。MMIC晶片140具有：輸入電路120、第1半導體元件140a、段間電路150、第2半導體元件140b、輸出電路170。
輸入電路120具有：第1直流阻止電容127、具有連接至第1直流阻止電容127兩端的2個區域之輸入傳送線路122、第1偏壓電路126。
段間電路150具有：第2直流阻止電容157、具有連接第2直流阻止電容157兩端的2個區域之段間傳送線路158、第2偏壓電路153、連接至段間傳送線路158的分配傳送線路159、第3偏壓電路156。
輸出電路170具有：合成傳送線路160、第3直流阻止電容178、具有連接至合成傳送線路160的輸出端且連接至第3直流阻止電容178兩端的區域之輸出傳送線路172、第4偏壓電路176。
第1半導體元件140a及第2半導體元件140b(虛線所表示的區域)具有氮化物系半導體層。
第1半導體元件140a、及第2半導體元件140b、輸入電路120、段間電路150、輸出電路170、形成於在SiC基板上層積的氮化物系半導體層上。
形成於氮化物系半導體層(AlGaN/GaN層積等)上的包含Si氧化膜或Si氮化膜的介電體薄膜，使其耐 壓在100V以上安定地保持以製程來說是困難的。當要求比100V還高的耐壓性之氮化物系半導體元件時，需要將電容外接於MMIC的外部電路。因此，部件的點數增加且組裝工程變得更複雜，高頻半導體放大器的價格因此而提高。
相對於此，根據本實施形態，在Si基板上利用矽製程所形成的Si氧化膜及Si氮化膜的耐壓性安定且能在100V以上。因此，場效電晶體能在比50V還高的電壓下作動，藉由高頻半導體放大器得到高輸出。
此外，SiC或具有形成於鑽石基板上的氮化物系半導體的晶圓價格高，且難以大口徑化。另一方面，因為MMIC的晶片尺寸大，每一晶圓的容納量變少。因此，有關比較例的MMIC晶片的價格會更高，用其形成的高頻半導體放大器的價格也會變高。在Si基板上形成氮化物系半導體層的話，晶圓能夠大口徑化。不過，相較於SiC基板及鑽石基板，因為Si基板的放熱性差，利用在Si基板上形成的氮化物系半導體層的半導體元件的特性及信賴性降低，所以使用Si基板並不佳。
相對於此，根據本實施形態，因為第1半導體元件40及第2半導體元件41、42的尺寸比MMIC的晶片尺寸還充分地小，每一晶圓的容納量更多。因此，即便是用高價的晶圓，半導體元件晶片的價格也能夠相對地降低。再來，利用Si量產製程在Si基板上形成的電路，因為電容的耐壓性高，故能夠提高信賴性。且利用Si量產 製程在Si基板上形成的電路，因為其量產性豐富，故能使高頻半導體放大器低價化。
此外，因為半導體元件利用形成於SiC基板或鑽石基板上的氮化物系半導體來作成，且電路形成於Si基板上，能夠實現低價格、高輸出、高放熱的高頻半導體放大器。再來，即便半導體元件利用形成於薄層Si基板上的氮化物系半導體，且電路形成於Si基板上，也能夠實現低價格、高輸出、高放熱的高頻半導體放大器。
圖10為表示傳送線路的變形例的模式斷面圖。
Si氧化膜及Si氮化膜的介電體損失，比Si介電體損失還低。當傳送線路為微帶線路時，使介電體層為Si氧化膜或Si氮化膜的話，在10GHz以上的頻率時，也能夠降低介電體損失。
例如，如圖10所表示的，成為接地導體的導電層90設於Si基板28之上。在導電層90之上設有由Si氧化膜或Si氮化膜所形成的第2介電體層93。在第2介電體層93的表面形成上部導電層，成為傳送線路22等。Si基板28設有通孔28a，藉由設於通孔28a內的導電體層91，導電層90藉由設於Si基板28的裏面導電體92來接地。從輸入端子82發出的高頻信號(箭頭方向)由介電體損失低的第2介電體層93傳送。因此，電力損失降低。
根據第1~第3實施形態及附加於其等的變形例，提供一種放熱性及量產性高且低價格的高頻半導體放 大器。該高頻半導體裝置能夠廣泛使用於雷達裝置或通信機器等。
雖已說明了本發明的幾個實施形態，但該等實施形態僅作為例示，並沒有要限定發明的範圍。該等新穎的實施形態，也可以利用於其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨的範圍內，可以進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變形，在包含於發明的範圍及要旨中的同時，也包含申請專利範圍中所記載之發明的均等範圍。

Claims (8)

  1. 一種高頻半導體放大器，具備：設置於Si基板上的輸入電路，其具有：第1直流阻止電容、分別連接至前述第1直流阻止電容的兩端之具有2個區域的輸入傳送線路、連接至前述輸入傳送線路的第1輸入墊片部、第1偏壓電路；包含氮化物系半導體層的第1半導體元件；連接前述第1輸入墊片部與前述第1半導體元件的第1接合線；設置於Si基板上的段間電路，其具有：第2直流阻止電容、分別連接至前述第2直流阻止電容的兩端之具有2個區域的段間傳送線路、連接至前述段間傳送線路的第1輸出墊片部、第2偏壓電路、連接至前述段間傳送線路的分配傳送線路、第3偏壓電路、連接至前述分配傳送線路的第2輸入墊片部；連接前述第1半導體元件與前述第1輸出墊片部的第2接合線；包含氮化物系半導體層的第2半導體元件；連接前述第2輸入墊片部與前述第2半導體元件的第3接合線；設置於Si基板上的輸出電路，其具有：第2輸出墊片部、連接至前述第2輸出墊片部的合成傳送線路、第3直流阻止電容、連接至前述合成傳送線路的輸出端且分別連接至前述第3直流阻止電容的兩端的具有2個區域的輸 出傳送線路、第4偏壓電路；連接前述第2輸出墊片部與前述第2半導體元件的第4接合線；封裝體，其係接合：前述第1半導體元件、第2半導體元件、設有前述輸入電路的前述Si基板、設有前述段間電路的前述Si基板、設有前述輸出電路的前述Si基板；其中，前述第1偏壓電路具有：第1接地電容、連接至前述第1輸入墊片部和前述第1直流阻止電容之間的前述輸入傳送線路的區域與前述第1接地電容的第1傳送線路；前述第2偏壓電路具有：第2接地電容、連接至前述第1輸出墊片部和前述第2直流阻止電容之間的前述段間傳送線路的區域與前述第2接地電容的第2傳送線路；前述第3偏壓電路具有：第3接地電容、連接至前述分配傳送線路與前述第3接地電容的第3傳送線路；前述第4偏壓電路具有：第4接地電容、連接至前述合成傳送線路與前述第4接地電容的第4傳送線路；前述第1接地電容與前述第1直流阻止電容係分別為由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述輸入電路的前述Si基板表面；前述第2接地電容、前述第2接地電容及前述第2直流阻止電容係分別為由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含 Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述段間電路的前述Si基板表面；前述第4接地電容與前述第3直流阻止電容係分別為由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述輸出電路的前述Si基板表面。
  2. 如請求項1所記載高頻半導體放大器，其中，前述第1半導體元件的前述氮化物系半導體層，設於SiC基板上或鑽石基板上；前述第2半導體元件的前述氮化物系半導體層，設於SiC基板上或鑽石基板上。
  3. 如請求項1或2所記載高頻半導體放大器，其中，前述輸入電路、前述段間電路、前述輸出電路，設於連續的Si基板；前述第1半導體元件及前述第2半導體元件，分別配置於設於前述連續的Si基板的通孔內。
  4. 如請求項1或2所記載高頻半導體放大器，其中，前述輸入電路、前述段間電路、前述輸出電路，分別設於分離的Si基板；前述第1半導體元件，配置於設有前述輸入電路的前述Si基板與設有前述段間電路的前述Si基板之間；前述第2半導體元件，配置於設有前述段間電路的前述Si基板與設有前述輸出電路的前述Si基板之間。
  5. 如請求項1或2所記載高頻半導體放大器，其 中，第1~4傳送線路的電長度分別為81°以上且99°以下。
  6. 如請求項1或2所記載高頻半導體放大器，其中，前述輸入傳送線路與前述第1傳送線路，分別作為在設有前述輸入電路的前述Si基板上所設置的金屬膜上所設的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第2介電體層；前述段間傳送線路、前述分配傳送線路、前述第2傳送線路、及第3傳送線路，分別作為在設有前述段間電路的前述Si基板上所設置的金屬膜上所設的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第2介電體層；前述合成傳送線路、前述輸出傳送線路、前述第4傳送線路，分別作為在設有前述輸出電路的前述Si基板上所設置的金屬膜上所設的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第2介電體層。
  7. 如請求項1所記載高頻半導體放大器，其中，前述第1接地電容的前述下金屬膜，通過在設有前述輸入電路的前述Si基板所設置的通孔連接至前述封裝體；前述第2接地電容與前述第3接地電容各自的前述下金屬膜，通過在設有前述段間電路的前述Si基板所設置的通孔連接至前述封裝體；前述第4接地電容的前述下金屬膜，通過在設有前述輸出電路的前述Si基板所設置的通孔連接至前述封裝體。
  8. 一種高頻半導體放大器，具備：設置於Si基板上的輸入電路，其具有：第1直流阻止電容、分別連接至前述第1直流阻止電容的兩端之具有2個區域的輸入傳送線 路、連接至前述輸入傳送線路的輸入墊片部、第1偏壓電路；包含氮化物系半導體層的第1半導體元件；連接前述輸入墊片部與前述第1半導體元件的輸入電極之第1接合線；設置於Si基板上的輸出電路，其具有：輸出墊片部、第2直流阻止電容、連接至前述輸出墊片部且分別連接至前述第2直流阻止電容的兩端的具有2個區域的輸出傳送線路、第2偏壓電路；連接前述輸出墊片部與前述半導體元件的輸出電極之第2接合線；封裝體，其係接合：前述第1半導體元件、設有前述輸入電路的前述Si基板、設有前述輸出電路的前述Si基板；其中，前述第1偏壓電路具有：第1接地電容、連接至前述第1輸入墊片部和前述第1直流阻止電容之間的前述輸入傳送線路的區域與前述第1接地電容的第1傳送線路；前述第2偏壓電路具有：第2接地電容、連接至前述第1輸出墊片部和前述第2直流阻止電容之間的前述輸出傳送線路的區域與前述第2接地電容的第2傳送線路；前述第1接地電容及前述第1直流阻止電容為由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述輸入電路的前述Si 基板表面；前述第2接地電容及前述第2直流阻止電容為由下金屬膜與上金屬膜所挾住的包含Si氧化膜或Si氮化膜的第1介電體層的結構，且設置於設有前述輸出電路的前述Si基板表面。
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