[發明專利]化合物半導體開關電路裝置

無效

• 申請號: 01125561.7
• 申請日: 2001-08-13
• 公開（公告）號: CN1348255A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: 淺野哲郎;平井利和
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H03K17/693
• 分類號: H03K17/693;H01L29/78
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉宗杰,葉愷東

技術領域

本發明涉及高頻開關使用的化合物半導體開關電路裝置，特別涉及2.4GHz頻帶以上使用的化合物半導體開關電路裝置。

背景技術

在便攜式電話等移動體用通信儀器中，大多使用GHz頻帶的微波，在天線切換電路或收發切換電路等中，大多使用切換這些高頻信號的開關元件(例如，特開平9-181642號)。作為該元件，因處理的是高頻電磁波故大多使用使用了砷化鎵(GaAs)的場效應晶體管(以下稱作FET)，與此同時，開發了將上述開關電路本身集成化了的單片微波集成電路(MMIC)。

圖7(A)示出GaAs?FET的截面圖。對不攙雜的GaAs襯底1的表面部分攙N型雜質而形成N型溝道區2，在溝道區2的表面配置點焊鍵接觸的柵極3，在柵極3兩邊的GaAs表面上配置歐姆接觸的源漏極4、5。該晶體管利用柵極3的電位在正下方的溝道區2內形成耗盡層，用以控制源極4和漏極5之間的溝道電流。

圖7(B)示出使用了GaAs?FET的稱之為SPDT(單刀雙擲)的化合物半導體開關電路裝置的原理電路圖。

第1和第2FET1、FET2的源極(或漏極)與公共輸入端子IN連接，各FET1、FET2的柵極經電阻R1、R2與第1和第2控制端子ct1-1、ct1-2連接，而且，各FET的漏極(或源極)與第1和第2輸出端子OUT1、OUT2連接。加在第1和第2控制端子ct1-1、ct1-2上的信號是互補信號，加H電平信號的FET導通，加在輸入端子IN上的信號傳送到任何一個輸出端子。電阻R1、R2是為了防止高頻信號經柵極對交流接地的控制端子ct1-1、ct1-2的直流電位泄漏而配置的。

圖8示出所述化合物半導體開關電路裝置的等效電路圖。在微波中，以特性阻抗50Ω為基準，各端子的阻抗可表示為R1＝R2＝R3＝50Ω。此外，若設各端子的電位為V1、V2、V3，則插入損失和隔離度可由下式表示。

插入損失＝20log(V2/V1)[dB]

這是從公共輸入端子IN向輸出端子OUT1傳送信號時的插入損失，

隔離度＝20log(V3/V1)[dB]

這是公共輸入端子IN與輸出端子OUT2之間的隔離度。對化合物半導體開關電路裝置，要求上述插入損失盡量小，隔離度高，因而串聯插入信號通路的FET的設計就特別重要。使用GaAs?FET作為該FET的理由是：因GaAs比Si的電子移動度高故電阻小可實現低損失化，因GaAs是半絕緣性襯底故適合于信號通路間的高隔離化。相反，GaAs襯底與Si相比，價格高，若象PIN二極管那樣用Si做出等價的晶體管，則在成本上競爭不過Si。

圖9是目前已實用化了的化合物半導體開關電路裝置的電路圖。

在該電路中，進行開關動作的FET1、FET2的輸出端子OUT1、OUT2和接地間連接分路FET3、FET4，對該分路FET3、FET4的柵極施加向FET1、FET2的控制端子ct1-2、ct1-1的互補信號。結果，當FET1導通時，分路FET4導通，FET2和分路FET3截止。

在該電路中，當公共輸入端子IN-輸出端子OUT1的信號通路接通，公共輸入端子IN-輸出端子OUT2的信號通路斷開時，因分路FET4導通，故輸入信號向輸出端子OUT2的泄漏電流經電容C流向地，可以提高隔離性能。

圖10示出所述的已集成化的化合物半導體開關電路裝置的-個例子。

在GaAs襯底上，將進行開關動作的FET1和FET2配置在中央部的左右，將分路FET3和FET4配置在左右下角附近，電阻R1、R2、R3、R4與各FET的柵極連接。此外，與公共輸入端子IN、輸出端子OUT1、OUT2、控制端子Ct1-1、Ct1-2、接地端子GND對應的焊盤設在襯底的周圍。進而，與分路FET3和FET4的源極連接，經用來接地的電容器C與接地端子GND連接。再有，虛線所示的第2層布線是與形成各FET的柵極同時形成的柵極金屬層(Ti/Pt/Au)，實線所示的第3層布線是進行各元件的連接和焊盤的形成的焊盤金屬層(Ti/Pt/Au)。與第1層襯底歐姆接觸的歐姆金屬層(AuGe/Ni/Au)是形成各FET的源極、柵極和各電阻兩端的引出電極的金屬層，在圖10中，為了突出焊盤金屬層，故沒有圖示。