JPS61260680A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔発明の概要〕 マイクロ波帯以上の高周波半導体装置の電極配置パター
ンにおいて、対称性による電気的特性のバランスから、
櫛歯状構造のゲート電極フィンガへの給電点となるゲー
ト電極フインガ接続部をゲート電極本体の中点部に設け
ていたため、給電点から各ゲート電極フィンガの先端ま
での距離の差、すなわち電気長の差によシ出力電力の差
の生ずるのを除くため、ゲート電極フィンガへの給電点
をゲート電極本体の一方の端部に設け、ゲート電極本体
と対向して配置するドレイン電極本体の出力取出し点を
、ゲート電極本体の給電点を設けた一方の端部とは異な
る他方の端部に対向する位置に設けることによシ、給電
点と出力取出し点間の電気長をほぼ同一とした電極配置
パターンを有する半導体装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ＧａＡａ　ＦＥＴ　＋ＨＥＭＴ等のマイクロ
波帯以上の高周波手導体装置の電極配置パターンに関す
るものである。

〔従来の技術〕

第２図に、従来の電力増幅用ＧａＡｓ　ＦＥＴの電極配
置パターン図を概念的に示しである。従来のこの種のＧ
ａＡｓ　ＦＥＴは、ゲート電極フィンガ１へＡで示すゲ
ート電極パッド７からゲート電極フインガ−ん 電極への給電する仮想の給電点の原点（以下給電点とい
う。）の給電点６が、第２図に示すようにゲート電極フ
インガ電極２の中点部に、あるいは図には示していない
が、多くのゲート電極フィンガを有する場合は中点部に
対して対称な２点以上の点に設定していた。これは、対
称性による電気的特性のバランスに着目した構成を基本
に考えていたことによっている。従って、ゲート電極パ
ッド７から入力された信号が、第２図の例では、給電点
６を基準点として、第２図の上の方向にあるゲート電極
フィンガ１の先端まで伝播し、その途中のゲート電極フ
ィンガ１の各所でドレイン電流を制御し、各所から伝播
した信号が、ドレイン電極からの出力取出し点９で合成
されていた。第２図において、３はドレイン電極フィン
ガ、４はソース電極フィンガ、５は動作層となるｎ形Ｇ
ａＡｓメサ層と周辺の半絶縁性ＧａＡｓ層との境界、８
はソース電極の接地場所、Ｂ、Ｂ＋−８＋　Ｃ＋Ｃ１〜
ｓ　＋　Ｄ　＋　Ｄ　ｒ　−ｓ　ｒＥ、Ｆ、Ｇはゲート
から入力される信号が通用（伝播）する仮想の原点（以
下原点という。）を示す。

一般に従来の第２図のような電極配置パターンでは、信
号の伝播経路は次のようになることが知られている。

ゲート電極パッド７に信号が入力されると、仮想の給電
点６（Ａ）に伝わυ、この点から各ゲート電極フィンガ
１に向ってゲート電極配線上を伝わってゆく。

ゲート電極フィンガ１上の１原点（例えばＢりに伝わる
と、動作層を介して増幅された信号がドレイン電極フィ
ンガ上の１原点Ｆ２に現われ、この点で、ドレイン電極
フィンガ先端の原点Ｆｌから伝わってきた信号と合成さ
れ、ドレイン電極フィンガのっけ根の原点Ｆに伝わる。

原点Ｆｌから原点Ｆに至る各所、たとえば原点Ｆａで信
号が合成されながら原点Ｆに集まった信号は、ドレイン
電極パッド９上の原点Ｇで、原点Ｆ以外のドレイン電極
フイ・ノン ンガからの信号と合成される。

このように電気信号が伝播する経路（７−Ａ−Ｂ１−１
ｈ　−Ｆｘ　−Ｆｓ　−Ｆ−Ｇ　）の長さを、以下では
ＬＡ　　Ｂ＋　　Ｂｇ　　Ｆｇ−Ｆｇ−Ｆ−Ｇと記すＯ
第２図について各りは次のようになる。

ＬＢ　＝　”Ａ−Ｂ−Ｂ＋−Ｆｓ−Ｆｇ−Ｆｓ−Ｆ−Ｇ
””　”Ａ−Ｂ−Ｂ＋−Ｂ鵞−Ｆｚ−Ｆｓ−Ｆ−Ｇ＝Ｌ
Ａ−Ｂ−Ｂｌ−Ｂｇ−Ｂｉ　−Ｆｍ−Ｆ−ＧＬＣ＝　”
Ａ−Ｃ−ＣＩ−Ｅｌ−Ｅｌ−Ｅｓ　　Ｅ−Ｇ＝”Ａ−Ｃ
−ＣＩ−ＣＩ−Ｅ意−Ｅｓ−Ｅ−Ｇ＝”Ａ−Ｃ−Ｃ１−
Ｃｍ−Ｃａ−Ｅｓ−Ｅ−ＧＬＤ　５”Ａ　−Ｄ　−Ｉｈ
−Ｅｌ−Ｅｓ　−Ｅｓ　−Ｅ　−Ｇ＝　”Ａ−Ｄ−Ｄｔ
−Ｄｎ−Ｅｘ−Ｅｓ−Ｅ−Ｇ”　”Ａ−Ｄ−Ｄｔ−Ｄｔ
−Ｄ８−Ｅａ−Ｅ−Ｇ〔発明が解決しようとする問題点
〕 従来の電極配置パターンは、使用する周波数でンカ゛の
先端までの距離の差が出力取出し点での位相差となって
生じるために、それらを合成してなる出力電力が、位相
差がない低周波での使用に比べて小さくなるという欠点
をもっていた。この位相差の原因である電気長の差が、
使用する波長の１％以上になると、顕著な影響を与え、
例えば２０ＧＨｚで使用する場合には０．１５ｍｍ以上
の差が問題となり、従来の半導体装置の高出力化の隘路
となっていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は従来の問題点を解決するため、ゲート電極の給
電点をゲート電極フィンガの基部で一体となっているゲ
ー）を極の本体部（以下本体という。）でゲート電極フ
インガを接続する一方の端部に設け、ドレイン電極から
出力を取出す出力取出し点を、ドレイン電極の本体の中
央点より、ゲート電極本体の給電点を設けた端部と異な
る他方の端部に対向する方向寄りの位置に設けたことを
特徴としている。

〔作　用〕

本発明はゲート電極に設定した仮想の給電点から、ゲー
ト電極、ソース電極、ドレイン電極の各本体およびフィ
ンガの信号が通用する仮想の原点を通過してドレイン電
極の出力取出し点に至る電気長がほぼ同一となり、電気
長に比べて広いゲート幅を有するＧａＡｓ　ＦＥＴやＨ
ＥＭＴなどの、伝播位相差による出力の低下を緩和する
ことができる。以下図面により詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。第２図と同じ符号は同
じ部分を示す。本実施例は、ゲート電極フィンガ１の数
を６本とした場合の基本構造パターンである。この実施
例では、ゲート電極への給電点６から出力取出し点９ま
での電気長は、いずれのゲート電極フィンガのいずれの
点を通過して伝播増幅された信号も、線路幅とゲート・
ドレイン間隔を無視すると同等となることが第１図から
明らかである。すなわち、第２図の場合に準じて第１図
について電気長の関係について説明すると次のようにな
る。

ｌ７Ｈ＝　ｌ７Ｈ−Ｈｘ−Ｎｘ−Ｎ−０−Ｐ”Ｉ　＝　
”Ｈ−Ｉ　−Ｉｘ　−Ｎｘ−Ｎ−０−ＰＬＪ　””　”
Ｈ−Ｉ　−Ｊ　−Ｊｘ−Ｏｘ−０−ＰＬＫ　”’　”Ｈ
−Ｉ−Ｊ−に−Ｋｘ−Ｏｘ−０−Ｐ”Ｌ＝”Ｈ−−Ｉ　
　Ｊ−に−Ｌ−Ｌｘ−Ｐｘ−ＰＬ７Ｍ＝　ＬＨ−Ｉ−Ｊ
−に−Ｌ−Ｍ−Ｍｘ−Ｐｘ−ＰここでＸは、ｘ＝１．２
．３などのフィンガイ上の任意の位置である。

ここで ＬＩＥ　ＬＨ＝　ＬＪ　＝　ＬＬ Ｌｇ＝ＬＩ＝ＬＫ”’Ｌｕ ΔＬ：ｌ：（Ｈ点と１点の間隔）（Ｊ点とに点の間隔）
＝（Ｌ点とＭ点の間隔） とおくと、これらの長さの関係は、 多少にかかわらずΔＬの範囲内に納ｔｂ、ｐ点に伝わっ
てくる信号の位相差はΔＬ／波長波長色どまる。

ΔＬは、通常１０−（資）μｍに設計できるため無視で
きる。

なおここでは、すべてのドレイン・ゲート・ソースの間
隔は同一長さであるものと見做す。

従って、本発明の電極配置パターンによれば、出力取出
点に伝播してくる信号の位相は概ね同等となり、従来の
欠点であった位相差による出力の低下は緩和される。な
お出力をとり出すドレイン電極等は、第１図の記号９ま
たは記号１０のいずれの場所に設けても、本発明の目的
は達成できる。

ところで、ドレイン電極からの出力取出し点９は、上記
のように位相差のみを考慮した場合は、第１図の例では
記号９の位置が最適であるが、実用に際しては、ドレイ
ンには大きな電流が流れるためにドレイン電極配線内の
シリーズ抵抗による損失も考慮する必要がある。このた
め、実用時には出力取出し点９の位置が、給電点６側に
近い中央点、本実施例では原点Ｏ寄シの場所に設定する
こともありうる。

ただし、ゲート電極は基本的には電圧制御形であるため
に、給電点は記号６の位置が最適位置となる。

以上説明した電極配置パターンは、ゲート電極フィンガ
イ上本についての実施例であったが、ゲート電極フィン
ガ数の如何んによらず上記の説明が成立することは明白
である。なお、２本以下の場合は、従来の配置で既に位
相差を生じないため、本発明を用いる必要はない。

さらに、ゲート電極フィンガ数が非常に多くなつた場合
は、第１図の実施例を基本にした、すなわち第１図のソ
ース電極と記号１１および記号１２の線で囲まれた基本
櫛形パターンを、記号１１又は記号１２の線に対して対
称に展開した櫛形ゲート構造を用いれば、第１図のよう
な一方向の櫛形パターンを用いるよシも最大電気長が短
がくなシ、電力損失の低減化を図れることは明らかであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明は高周波信号を効率よく合
成できる電極パターン形状に関するものであシ、ＧａＡ
ｓ　ＦＥＴのみならず、ＨＥＭＴ等の２次元電子ガスを
用いたＫｕ帯帯止上使用する半導体装置の高性能化に有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である電力増幅用Ｇ、ａＡｓＦ
ＥＴの［極配置パターン図、 第２図は第１図に対応する従来の電極配置パターン図で
ある。 １・・・ゲート電極フィンガ ２・・・ゲート電極フインガ電極 ３・・・ドレイン電極フィンガ ４・・・ソース電極フィンガ ５・・・動作層となるｎ形ＧａＡｓメサ層と周辺の半絶
縁性ＧａＡｓ層との境界 ６・・・ゲート電極への給電点（仮想の原点）７−牡・
・・ゲート電極パッド ８・・・ソース電極の接地場所 ９・・・ドレイン電極からの出力取出し点（仮想の点）
またはドレイン電極パッド位置 １０・・・ドレイン電極パッド位置の他の例１１・・・
基本構造パターンの折返し対称線の一例１２・・・基本
構造パターンの折返し対称線の一例特許出願人　日本電
信電話株式会社 代理人弁理士　玉　蟲　　久　五　部 （外２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３本以上のゲート電極フインガ、ドレイン電極フインガ
   、ソース電極フインガがそれぞれ櫛歯状に形成された本
   体にゲート引出し配線、ドレイン引出し配線、ソース引
   出し配線を接続してなる櫛形のゲート電極、ドレイン電
   極、ソース電極の前記各フィンガを交互に隣接して配置
   した電極配置パターンを形成するマイクロ波以上の高周
   波半導体装置において、前記ゲート電極へ前記ゲート引
   出し配線接続部を介して給電する給電点は、前記ゲート
   電極の本体のゲート引出し配線を接続する一方の端部に
   設け、 前記ドレイン電極から出力を取出す出力取出し点は、前
   記ドレイン電極本体の中央点より、前記ゲート電極本体
   の他方の端部に対向する位置方向に設けてなることを特
   徴とする半導体装置。