(57)【要約】  高周波スイッチにおける相互変調歪を低減させる。半導体装置（１）は、アンテナ端子（ＡＮＴ＿ＬＢ）と、複数の外部端子（ＲＸ＿ＬＢ、ＴＸ＿ＬＢ、ＴＲＸ＿ＬＢ、ＴＥＲＭ＿ＬＢ）と、複数の第１高周波スイッチ（１０１〜１０４）と、複数の制御端子とを有する。第１高周波スイッチは、複数の第１電界効果トランジスタと、複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗（Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６）と、対応する制御端子と第１抵抗との間に設けられる第２抵抗（Ｒｃ）とを有する。周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子とアンテナ端子との間に設けられる第１高周波スイッチの第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される。
2013084739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続するためのアンテナ端子と、
ＲＦ信号が供給可能にされる複数の外部端子と、
前記アンテナ端子と夫々の前記外部端子との間に設けられる複数の第１高周波スイッチと、
夫々の前記第１高周波スイッチのオン・オフを切り替える制御信号を入力するための複数の制御端子と、を有する半導体装置であって、
前記第１高周波スイッチは、
対応する前記外部端子と前記アンテナ端子との間に設けられ、直列接続された複数の第１電界効果トランジスタと、
前記複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗と、
対応する前記制御端子と前記第１抵抗との間に設けられる第２抵抗と、を有し、
前記複数の外部端子のうち少なくとも１つの端子は、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子であって、
前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される半導体装置。
【請求項２】
前記複数の外部端子のうち１つの端子は、周波数分割複信方式以外の第１通信方式の送信信号が供給可能にされる第２端子であり、もう１つの端子は、前記第１通信方式の受信信号が供給可能にされる第３端子であって、
前記第２端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗、及び前記第３端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される請求項１の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の外部端子のうち１つの端子は、終端回路が接続可能にされる第４端子であって、
前記第４端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される請求項１の半導体装置。
【請求項４】
前記第１抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成される、請求項１の半導体装置。
【請求項５】
前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗を更に有し、
前記第３抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される請求項４の半導体装置。
【請求項６】
前記第１抵抗及び前記第２抵抗を含む抵抗回路の一端と前記第１電界効果トランジスタのゲート端子とを接続する信号線は、前記抵抗回路の他端と前記制御端子とを接続する信号線よりも短くなるように構成される請求項１の半導体装置。
【請求項７】
前記アンテナ端子と前記第１端子との間に設けられた前記第１高周波スイッチにおける前記複数の電界効果トランジスタがオフしているときに、前記第１端子とグラウンドノードとの間に信号経路を形成する第２高周波スイッチを更に有し、
前記第２高周波スイッチは、
前記第１端子と前記グラウンドノードとの間に設けられ、直列接続された複数の第２電界効果トランジスタと、
前記複数の第２電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第４抵抗と、
前記グラウンドノードと前記第４抵抗との間に設けられる第５抵抗と、を含み、
前記第５抵抗は、その電圧・電流特性の線形性が前記第４抵抗の電圧・電流特性の線形性よりも高くなるように構成される請求項１の半導体装置。
【請求項８】
前記第４抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第５抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成される、請求項７の半導体装置。
【請求項９】
前記第２高周波スイッチは、前記第５抵抗に直列に接続される第６抵抗を更に有し、
前記第６抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される請求項８の半導体装置。
【請求項１０】
請求項１の半導体装置と、
前記制御信号を生成する制御用の半導体装置と、を含む高周波モジュール。
【請求項１１】
前記制御用の半導体装置は、当該半導体装置の一辺に沿って前記制御信号を出力するための複数の出力端子を有し、
請求項１の半導体装置は、当該半導体装置の一辺に沿って前記複数の制御端子を有し、
前記出力端子と前記制御端子とは対向して配置され、相互にボンディングワイヤーで接続される請求項１０の高周波モジュール。
【請求項１２】
アンテナに接続するためのアンテナ端子と、
周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる送受信端子と、
前記アンテナ端子と前記送受信端子との間に設けられる第１高周波スイッチと、を有する半導体装置であって、
前記第１高周波スイッチは、
直列接続された複数の電界効果トランジスタと、
前記複数の電界効果トランジスタのオン・オフを制御するための制御信号を受け、前記複数の電界効果トランジスタを駆動するための抵抗回路とを有し、
前記抵抗回路は、前記複数の電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第１抵抗と、
一端に供給された前記制御信号を他端に接続される前記第１抵抗素子に供給するための第２抵抗と、を含み、
前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される半導体装置。
【請求項１３】
前記第１抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成される、請求項１２の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗を更に有し、
前記第３抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される請求項１３の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムのためのアンテナスイッチを内蔵する半導体装置、及びそれを内蔵した高周波モジュールに関し、特にアンテナスイッチにおける相互変調歪を低減させるための有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の市場において、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）（登録商標）方式に加え、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ  ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式などの第３世代携帯電話の市場が急速に立ち上がり始めている。Ｗ−ＣＤＭＡ方式は、ＧＳＭ方式と異なり、送信信号と受信信号の周波数帯を分割して送信と受信を同時に行う周波数分割複信（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）の通信方式である。このように複数の異なる周波数の信号が同時に伝達される信号経路では、それらの信号の高調波成分と基本波成分の和や差によって合成された信号（相互変調歪（ＩＭＤ：Ｉｎｔｅｒ  Ｍｏｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ））が発生し、主信号を妨害することが問題となっている。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡなどＦＤＤ方式で通信を行う携帯端末に適用されるアンテナスイッチでは、受信信号は送信信号に比べて電力レベルが低いため、相互変調歪が受信帯域の妨害波となり受信感度を低下させることが大きな問題となっている。そのため、アンテナスイッチにとって相互変調歪は、高次高調波歪（ＨＤ）とともに重要な特性とされる。【０００３】
アンテナスイッチの従来技術として、特許文献１に開示がある。特許文献１の図２に示されるアンテナスイッチＭＭＩＣは、アンテナが接続される端子と送信信号が入力される端子との間、及び前記アンテナが接続される端子と受信信号が入力される端子との間に、夫々高周波スイッチが設けられる。当該高周波スイッチは、ＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をマルチゲート（デュアルゲートＦＥＴ、トリプルゲートＦＥＴ等）で構成することによって実現され、マルチゲートを構成する夫々のトランジスタのゲートには、ゲート制御用の抵抗を介してＨＥＭＴのオン・オフを制御するための制御信号が供給される。前記ゲート制御用の抵抗は、夫々のトランジスタのゲートに接続される複数のゲート抵抗と、前記制御信号が供給される制御線に夫々のゲート抵抗を１つに束ねて接続するための結合用の抵抗と、から構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０５６７４７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記ゲート抵抗は半導体集積回路に構成される半導体抵抗であるため、完全な線形ではなく非線形な抵抗であり、また、オフしている高周波スイッチにおけるＨＥＭＴの夫々のゲート抵抗にＲＦ漏洩信号が不均等に供給されることから、相互変調歪が発生する。そこで、特許文献１では、高周波スイッチにおける相互変調歪を低減させるため、当該文献の図５に示されるような回路構成としている。すなわち、ＨＥＭＴがオフしているときに当該ＨＥＭＴのゲートにＲＦ漏洩信号が均等なレベルで供給されるように、夫々のゲート抵抗を当該文献の図５のように接続する。これにより、オフ状態の高周波スイッチにおける夫々のゲート抵抗に流れる電流の歪みを抑圧し、相互変調歪を低減している。【０００６】
前述したように、今後、Ｗ−ＣＤＭＡ方式などの第３世代携帯電話の市場が更に大きくなることを考えると、相互変調歪の更なる低減が必要であると本願発明者は考えた。相互変調歪をより低減させるには、高抵抗で線形性の高い新たなデバイスを開発する方法も考えられるが、新規開発は長い開発期間と莫大な開発費が必要となり、現実的ではない。また、ゲート制御用の抵抗の抵抗値を大きくすることで相互変調歪を低減させる方法も考えられるが、抵抗値の増大はチップ面積とチップコストの増大を招く。【０００７】
本発明の目的は、高周波スイッチにおける相互変調歪を低減させるための技術を提供することにある。【０００８】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記のとおりである。【００１０】
すなわち、本半導体装置は、アンテナに接続するためのアンテナ端子と、ＲＦ信号が供給可能にされる複数の外部端子と、前記アンテナ端子と夫々の前記外部端子との間に設けられる複数の第１高周波スイッチと、夫々の前記第１高周波スイッチのオン・オフを切り替える制御信号を入力するための複数の制御端子と、を有する。前記第１高周波スイッチは、対応する前記外部端子と前記アンテナ端子との間に設けられ、直列接続された複数の第１電界効果トランジスタと、前記複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗と、対応する前記制御端子と前記第１抵抗との間に設けられる第２抵抗と、を有する。前記複数の外部端子のうち少なくとも１つの端子は、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子であって、前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。【００１２】
すなわち、相互変調歪をより低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る、アンテナスイッチを含む半導体装置を内蔵した携帯電話機のブロック図である。
【図２】ローバンド側のスイッチ回路１０の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】チャネル抵抗Ｒｃｈの断面構造の一例を示す説明図である。
【図４】ｎ＋抵抗Ｒｎｐの断面構造の一例を示す説明図である。
【図５】チャネル抵抗Ｒｃｈ及びｎ＋抵抗Ｒｎｐの電流・電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を例示する説明図である。
【図６】チャネル抵抗Ｒｃｈ及びｎ＋抵抗Ｒｎｐの電流・電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）の２次微分の特性を例示する説明図である。
【図７】アンテナスイッチ１における相互変調歪の特性を例示する説明図である。
【図８】図７の各条件における相互変調歪とチップ面積増加率を例示する説明図である。
【図９】ローバンド側のスイッチ回路１０の回路構成の別の一例を示す回路図である。
【図１０】ハイバンド側のスイッチ回路１１の回路構成の一例を示す回路図である。
【図１１】ＲＦモジュール３０の構成を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００１５】
〔１〕（ＦＤＤの送受信端子のスイッチにおける結合用の抵抗に線形性の高い抵抗を用いる）
本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置（１）は、アンテナ（７、８）に接続するためのアンテナ端子（ＡＮＴ＿ＬＢ、ＡＮＴ＿ＨＢ）と、ＲＦ信号が供給可能にされる複数の外部端子（ＴＲＸ＿ＬＢ、ＴＸ＿ＬＢ、ＲＸ＿ＬＢ、ＴＥＲＭ＿ＬＢ、ＴＲＸ＿ＨＢ、ＴＸ＿ＨＢ、ＲＸ＿１８００、ＲＸ＿１９００、ＴＥＲＭ＿ＨＢ）と、前記アンテナ端子と夫々の前記外部端子との間に設けられる複数の第１高周波スイッチ（１０１〜１０４、１１１〜１１４）と、夫々の前記第１高周波スイッチのオン・オフを切り替える制御信号を入力するための複数の制御端子（ＴＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＸ＿ＬＢＣ、ＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＥＲＭ＿ＬＢＣ、ＴＲＸ＿ＨＢＣ、ＴＸ＿ＨＢＣ、ＲＸ＿１８００Ｃ、ＲＸ＿１９００Ｃ、ＴＥＲＭ＿ＨＢＣ）と、を有する。前記第１高周波スイッチは、対応する前記外部端子と前記アンテナ端子との間に設けられ、直列接続された複数の第１電界効果トランジスタ（Ｍ１〜Ｍ６）と、前記複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗（Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６）と、対応する前記制御端子と前記第１抵抗との間に設けられる第２抵抗（Ｒｃ１）と、を有する。前記複数の外部端子のうち少なくとも１つの端子は、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子（ＴＲＸ＿ＬＢ、ＴＲＸ＿ＨＢ）である。前記半導体装置において、前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチ（１０１）における前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される。
【００１６】
前述の特許文献１では、オフしている高調波スイッチの前記ゲート抵抗にＲＦ漏洩信号が不均等に供給されることにより発生する相互変調歪に着目しているが、相互変調歪は、オンしている高調波スイッチにおいても発生する。特に、Ｗ−ＣＤＭＡ等のＦＤＤ方式の送受信信号を伝達する信号経路を形成する高周波スイッチがオンしているとき、当該高周波スイッチにおける前記結合用の抵抗は、前記ゲート抵抗に比べ大きな振幅の電圧が印加されるため、歪に対する感度が高い。そこで、項１の半導体装置では、前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗を、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成する。これにより、例えばＷ−ＣＤＭＡ等のＦＤＤ方式の送受信信号を伝達する信号経路を形成する第１高周波スイッチにおいて発生する相互変調歪をより低減させることができる。
【００１７】
〔２〕（ＦＤＤ以外の送信／受信端子のスイッチにおける結合用の抵抗に線形性の高い抵抗素子を用いる）
項１の半導体装置において、前記複数の外部端子のうち１つの端子は、周波数分割複信方式以外の第１通信方式（例えば、ＧＳＭ方式）の送信信号が供給可能にされる第２端子（ＴＸ＿ＬＢ、ＴＸ＿ＨＢ）であり、もう１つの端子は、前記第１通信方式の受信信号が供給可能にされる第３端子（ＲＸ＿ＬＢ、ＲＸ＿１８００、ＲＸ＿１９００）である。また、項１の半導体装置において、前記第２端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチ（１０３、１１３）における前記第２抵抗、及び前記第３端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチ（１０２、１１２）における前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される。
【００１８】
例えば、前記第１端子と前記アンテナ端子との間の前記第１高周波スイッチがオンしており、前記第１端子と前記アンテナ端子との間でＲＦ信号が伝達されている場合、そのＲＦ信号が、オフしている前記第２端子側の第１高周波スイッチ、又は前記第３端子側の第１高周波スイッチに漏れる可能性がある。上記手段によれば、その漏れたＲＦ信号（ＲＦ漏洩信号）が、前記第２端子側又は前記第３端子側の第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗に伝播されたとしても、その前記第２抵抗に起因する相互変調歪の発生を抑えることができる。
【００１９】
〔３〕（終端用の端子のスイッチにおける結合用の抵抗に線形性の高い抵抗素子を用いる）
項１又は２の半導体装置において、前記複数の外部端子のうち１つの端子は、終端回路（２２、２３）が接続可能にされる第４端子（ＴＥＲＭ＿ＬＢ、ＴＥＲＭ＿ＨＢ）であって、前記第４端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチ（１０４、１１４）における前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される。
【００２０】
これによれば、項２と同様に、ＲＦ信号が、オフしている前記第４端子側の第１高周波スイッチに漏れたとしても、前記第４端子側の第１高周波スイッチの前記結合用の抵抗に線形性の高い抵抗を用いることで、ＲＦ漏洩信号による相互変調歪を低減させることができる。
【００２１】
〔４〕（結合用の抵抗にシート抵抗の低い抵抗素子を用いる）
項１乃至３の何れかの半導体装置において、前記第１抵抗は、第１半導体層（チャネル層６０４）を用いて構成され、前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層（ｎ＋層６０８）を用いて構成される。
【００２２】
一般に、半導体層の抵抗成分を利用した抵抗素子は、単位面積当たりの抵抗率が大きくなるほど電流・電圧特性の線形性が悪くなる傾向がある。相互変調歪を低減するために、仮に高周波スイッチのゲート制御用の抵抗を構成する全ての抵抗に単位面積当たりの抵抗率が小さい半導体層の抵抗を用いると、必要な抵抗値を実現するためにより大きなチップ面積が必要となり、コストの増大を招く。項４の半導体装置によれば、チップ面積の増大を抑えつつ、より効果的に相互変調歪を低減させることができる。
【００２３】
〔５〕（結合用の抵抗はシート抵抗の低い抵抗素子とシート抵抗の高い抵抗素子との合成抵抗）
項４の半導体装置において、前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗（Ｒｃ２）を更に有し、前記第３抵抗は前記第１半導体層を用いて構成される。
【００２４】
項５の半導体装置によれば、結合用の抵抗を単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層だけで構成する場合に比べて、チップ面積の増大を更に抑えることができる。
【００２５】
〔６〕（ゲート制御用の抵抗を電界効果トランジスタの近傍に配置）
項１乃至５の何れかの半導体装置において、前記第１抵抗及び前記第２抵抗を含む抵抗回路（Ｒｘ）の一端と前記第１電界効果トランジスタのゲート端子とを接続する信号線（１１０３）は、前記抵抗回路の他端と前記制御端子とを接続する信号線（１１０４）よりも短くなるように構成される。
【００２６】
半導体装置の内部は配線や素子が密集しているため、ＲＦ信号が他の配線へカップリングする可能性が高い。仮に電界効果トランジスタとゲート制御用の抵抗とが離れて配置されていると、その間の配線長が長くなり、カップリングにより電界効果トランジスタのゲートにＲＦ信号がノイズとして伝播され、電界効果トランジスタの特性が悪化する虞があるが、項６の半導体装置によれば、効果的にカップリングを防止することができる。
【００２７】
〔７〕（送受信端子とグランドパスとの間の第２高周波スイッチにおける結合用の抵抗に線形性の高い抵抗を用いる）
項１乃至６の何れかの半導体装置において、前記アンテナ端子と前記第１端子との間に設けられた前記第１高周波スイッチにおける前記複数の電界効果トランジスタがオフしているときに、前記第１端子とグラウンドノード（ＧＮＤ＿ＲＸＬＢ、ＧＮＤ＿ＴＲＸＨＢ）との間に信号経路を形成する第２高周波スイッチ（１０５、１１５）を更に有する。前記第２高周波スイッチは、前記第１端子と前記グラウンドノードとの間に設けられ、直列接続された複数の第２電界効果トランジスタ（Ｍｓ）と、前記複数の第２電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第４抵抗（Ｒｇｓ＿１〜Ｒｇｓ＿４）と、前記グラウンドノードと前記第４抵抗との間に設けられる第５抵抗（Ｒｃｓ１）と、を含む。項７の半導体装置において、前記第５抵抗は、その電圧・電流特性の線形性が前記第４抵抗の電圧・電流特性の線形性よりも高くなるように構成される。
【００２８】
これによれば、項２と同様に、ＲＦ信号が前記第２高周波スイッチに漏れたとしても、前記第２高周波スイッチの前記結合用の抵抗に線形性の高い抵抗を用いることで、ＲＦ漏洩信号による相互変調歪をより低減させることができる。
【００２９】
〔８〕（第２高周波スイッチにおける結合用の抵抗にシート抵抗の低い抵抗素子を用いる）
項７の半導体装置において、前記第４抵抗は、第１半導体層（チャネル層６０４）を用いて構成され、前記第５抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層（ｎ＋層６０８）を用いて構成される。
【００３０】
これによれば、項４と同様に、チップ面積の増大を抑えつつ、より効果的に相互変調歪を低減させることができる。
【００３１】
〔９〕（第２高周波スイッチにおける結合用の抵抗はシート抵抗の低い抵抗素子とシート抵抗の高い抵抗素子の組み合わせ）
項８の半導体装置において、前記第２高周波スイッチは、前記第５抵抗に直列に接続される第６抵抗（Ｒｃｓ２）を更に有し、前記第６抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される。
【００３２】
これによれば、項５と同様に、チップ面積を更に抑えることができる。
【００３３】
〔１０〕（高周波モジュール）
本発明の代表的な実施の形態に係る高周波モジュール（３０）は、項１乃至９の何れかの半導体装置（１）と、前記制御信号を生成する制御用の半導体装置（２）と、を含む。
【００３４】
〔１１〕（高周波モジュールにおける接続関係）
項１０の高周波モジュールにおいて、前記制御用の半導体装置は、当該半導体装置の一辺に沿って前記制御信号を出力するための複数の出力端子（ＣＬ１〜ＣＬ５、ＣＨ１〜ＣＨ７）を有し、請求項１の半導体装置は、当該半導体装置の一辺に沿って前記複数の制御端子を有する。前記高周波モジュールにおいて、前記出力端子と前記制御端子とは対向して配置され、相互にボンディングワイヤーで接続される。
【００３５】
〔１２〕（ＦＤＤの送受信端子のアンテナスイッチにおける結合用の抵抗に線形性の高い抵抗を用いる）
本発明の代表的な実施の形態に係る別の半導体装置（１）は、アンテナ（７、８）に接続するためのアンテナ端子（ＡＮＴ＿ＬＢ）と、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる送受信端子（ＴＲＸ＿ＬＢ、ＴＲＸ＿ＨＢ）と、前記アンテナ端子と前記送受信端子との間に設けられる第１高周波スイッチ（１０１）とを有する。前記第１高周波スイッチは、直列接続された複数の電界効果トランジスタ（Ｍｔ（Ｍ１〜Ｍ６））と、前記複数の電界効果トランジスタのオン・オフを制御するための制御信号を受け、前記複数の電界効果トランジスタを駆動するための抵抗回路（Ｒｇ、Ｒｃ１）とを有する。前記抵抗回路は、前記複数の電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第１抵抗（Ｒｇ（Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６））と、一端に供給された前記制御信号を他端に接続される前記第１抵抗素子に供給するための第２抵抗（Ｒｃ１）と、を含む。前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される。
【００３６】
これによれば、項１と同様に、例えばＷ−ＣＤＭＡ等のＦＤＤ方式の送受信信号を伝達する信号経路を形成する第１高周波スイッチにおいて発生する相互変調歪を、より低減させることができる。
【００３７】
〔１３〕（結合用の抵抗にシート抵抗の低い抵抗素子を用いる）
項１２の半導体装置において、前記第１抵抗は、第１半導体層（チャネル層６０４）を用いて構成され、前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層（ｎ＋層６０８）を用いて構成される。
【００３８】
これによれば、項４と同様に、チップ面積の増大を抑えつつ、より効果的に相互変調歪を低減させることができる。
【００３９】
〔１４〕（結合用の抵抗はシート抵抗の低い抵抗素子とシート抵抗の高い抵抗素子との合成抵抗）
項１３の半導体装置において、前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗（Ｒｃ２）を更に有し、前記第３抵抗は前記第１半導体層を用いて構成される。
【００４０】
これによれば、項５と同様に、チップ面積を更に抑えることができる。
【００４１】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００４２】
≪携帯電話機の構成≫
図１に、本実施の形態のアンテナスイッチに係る半導体装置を内蔵した携帯電話機のブロック図を例示する。同図には、携帯電話機の機能を実現するための複数の機能ブロックのうち、音声信号の送信／受信を行うための機能ブロックが代表的に示されている。同図に示される携帯電話機１００は、例えば、２つの通信方式が切替可能とされる。特に制限されないが、携帯電話機１００は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式とＧＳＭ方式の２つの通信方式の信号の送受信が可能とされ、また、夫々の通信方式においてハイバンドとローバンドの２つの周波数帯の信号の送受信が可能とされる。
【００４３】
携帯電話機１００は、音声信号の送信／受信を行うための機能ブロックとして、例えば、ＲＦ信号の送受信を行うためのＲＦシステム部ＲＦ＿ＳＹＳ、ベースバンド部（ＢＢ）４、マイクロフォン（ＭＩＣ）５、スピーカ（ＳＰＫＲ）６、及びアンテナ７、８を備える。
【００４４】
ベースバンド部４は、目的とする通信方式（Ｗ−ＣＤＭＡ、又はＧＳＭ）に応じて、ＲＦＩＣ３から供給されたベースバンド信号を復調し、アンテナ７、８を介して受信したＲＦ信号に含まれる必要な情報を取得する。例えば、ベースバンド部４は、ベースバンド信号を復調し、音声データを取り出してスピーカ６に出力することで音声の再生を実現する。また、ベースバンド部４は、送信の目的とされる通信方式に応じてベースバンド送信信号を生成する。例えば、マイクロフォン５によって電気信号に変換された音声データを目的とされる通信方式に応じて変調し、ベースバンド送信信号を生成する。生成されたベースバンド送信信号はＲＦＩＣ３に入力される。更にベースバンド部４は、信号の送受信を行う際に、何れの通信方式で信号を送信するか又は何れの通信方式の信号を受信するかを指示する選択信号ＳＬを出力する。
【００４５】
ＲＦシステム部ＲＦ＿ＳＹＳは、ＲＦＩＣ３、制御部２０１、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）２０２、２０４、電力制御部（ＡＰＣ）２０３、及びアンテナスイッチ１を含んで構成されるＲＦモジュール（ＲＦ＿ＭＤＬ）３０と、各種バンドパスフィルタ１３、１４、１７、１８、１９と、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）１５と、から構成される。ＲＦモジュール３０において、制御部２０１、ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）２０２、２０４、及び電力制御部２０３は、特に制限されないが、制御ＩＣ（ＣＮＴ＿ＩＣ）２として、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成されている。
【００４６】
制御部２０１は、ベースバンド部４から出力された選択信号ＳＬに応じて制御信号ＳＣを生成する。制御信号ＳＣは、アンテナスイッチ１における高周波スイッチ毎にオン・オフを制御するための複数の信号であり、後述するスイッチ回路１０、１１の制御端子に夫々入力される。
【００４７】
ＲＦＩＣ３は、信号の受信時に、アンテナスイッチ１等を介してアンテナ７、８で受信されたＲＦ受信信号を入力し、ベースバンド受信信号を生成する。生成されたベースバンド受信信号はベースバンド部４に出力される。他方、信号の送信時に、ＲＦＩＣ３は、ベースバンド部４で生成されたベースバンド送信信号を入力し、送信の目的とされる通信方式に対応したＲＦ送信信号を生成する。例えば、ＲＦＩＣ３は、ＧＳＭ方式のＲＦ送信信号（ハイバンド／ローバンド）又は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のＲＦ送信信号（ハイバンド／ローバンド）を生成する。
【００４８】
ＲＦＩＣ３によって生成されたＧＳＭ方式のＲＦ送信信号は、ハイパワーアンプ２０２、２０４に入力される。ハイパワーアンプ２０２、２０４は、ＲＦ送信信号を増幅するための電力増幅器であり、入力されたＲＦ送信信号を増幅して出力する。例えば、ハイパワーアンプ２０２は、ＧＳＭ方式のローバンドのＲＦ送信信号を増幅して出力し、ハイパワーアンプ２０４は、ＧＳＭ方式のハイバンドのＲＦ送信信号を増幅して出力する。電力制御部２０３は、電力増幅器２０２、２０４の増幅率を調整する。例えば、電力制御部２０３はベースバンド部４から出力された増幅率を指示する信号に基づいて、ハイパワーアンプ２０２、２０４の増幅率を決定する。そして、ハイパワーアンプ２０２、２０４が目標とする増幅率になるように調整を行う。出力されたＲＦ送信信号はアンテナスイッチ１に入力される。例えば、ＧＳＭ方式のローバンドのＲＦ送信信号は、アンテナスイッチ１の受信端子ＴＸ＿ＬＢに入力される。当該ＲＦ送信信号は、アンテナスイッチ１を介してアンテナ７から送信される。また、ＧＳＭ方式のハイバンドのＲＦ送信信号は、アンテナスイッチ１の受信端子ＴＸ＿ＨＢに入力される。そして、当該ＲＦ送信信号は、アンテナスイッチ１を介してアンテナ８から送信される。詳細は後述するが、アンテナスイッチ１は、複数の高周波スイッチを有し、夫々の高周波スイッチのオン・オフが制御されることにより、アンテナ７、８と複数の端子（ＲＸ＿ＬＢ、ＴＸ＿ＬＢ、ＴＲＸ＿ＬＢ、ＴＥＲＭ＿ＬＢ、ＲＸ＿１９００、ＲＸ＿１８００、ＴＸ＿ＨＢ、ＴＲＸ＿ＨＢ、ＴＥＲＭ＿ＨＢ）との間で信号経路を形成する。何れの信号経路が形成されるかは、制御部２０１から出力される制御信号ＳＣによって決定される。
【００４９】
アンテナ７によって受信されたＧＳＭ方式のローバンドのＲＦ受信信号は、アンテナスイッチ１を介してバンドパスフィルタ１９に入力され、不要な周波数成分が除去されてＲＦＩＣ３に入力される。他方、アンテナ８によって受信されたＧＳＭ方式のハイバンドのＲＦ受信信号は、アンテナスイッチ１を介してバンドパスフィルタ１３、１４に入力され、不要な周波数成分が除去されてＲＦＩＣ３に入力される。例えば、ＧＳＭ方式の１９００ＭＨｚ帯のＲＦ受信信号はバンドバスフィルタ１３に入力され、ＧＳＭ方式の１８００ＭＨｚ帯のＲＦ受信信号はバンドパスフィルタ１４に入力される。
【００５０】
前述したように、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では信号の送信と受信が同時に行われる。図１のＲＦシステム部ＲＦ＿ＳＹＳにおいて、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のローバンドのＲＦ受信信号とＲＦ送信信号は、アンテナ７とバンドバスフィルタ１７との間の同一の信号経路で、同時に伝達される。例えば、アンテナ７によって受信されたＷ−ＣＤＭＡ方式のローバンドのＲＦ受信信号は、アンテナスイッチ１を介してノードＴＲＸ＿ＬＢの信号経路に伝達されてバンドパスフィルタ１７に入力される。そして、バンドパスフィルタ１７で不要な周波数成分が除去されてＲＦＩＣ３に入力される。一方、ＲＦＩＣ３によって生成されたＷ−ＣＤＭＡ方式のローバンドのＲＦ送信信号は、ハイパワーアンプ１５によって増幅された後バンドパスフィルタ１７に入力される。そして、バンドパスフィルタ１７によって不要な周波数成分が除去された後、ノードＴＲＸ＿ＬＢに伝達され、アンテナスイッチ１を介してアンテナ７から送信される。
【００５１】
同様に、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のハイバンドのＲＦ受信信号とＲＦ送信信号は、アンテナ８とバンドバスフィルタ１８との間の同一の信号経路で、同時に伝達される。例えば、アンテナ８によって受信されたＷ−ＣＤＭＡ方式のハイバンドのＲＦ受信信号は、アンテナスイッチ１を介してノードＴＲＸ＿ＨＢの信号経路に伝達されてバンドパスフィルタ１８に入力される。そして、バンドパスフィルタ１８で不要な周波数成分が除去されてＲＦＩＣ３に入力される。一方、ＲＦＩＣ３によって生成されたＷ−ＣＤＭＡ方式のハイバンドのＲＦ送信信号は、ハイパワーアンプ１５によって増幅された後バンドパスフィルタ１８に入力される。そして、バンドパスフィルタ１８によって不要な周波数成分が除去された後、ノードＴＲＸ＿ＨＢに伝達され、アンテナスイッチ１を介してアンテナ８から送信される。
【００５２】
≪アンテナスイッチの構成≫
アンテナスイッチ１について詳細に説明する。アンテナスイッチ１は、特に制限されないが、ＧａＡｓのような高い電子移動度を有する１個の化合物半導体基板に形成される。図１に示されるように、アンテナスイッチ１は、ローバンド側のスイッチ回路１０とハイバンド側のスイッチ回路１１とから構成される。ローバンド側のスイッチ回路１０は、シングルポール４スロー（ＳＰ４Ｔ：Ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｆｏｕｒ  ｔｈｒｏｗ）型のアンテナスイッチであり、ハイバンド側のスイッチ回路１１は、シングルポール５スロー（ＳＰ５Ｔ：Ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｆｉｖｅ  ｔｈｒｏｗ）型のアンテナスイッチである。
【００５３】
≪ローバンド側のスイッチ回路１０の回路構成≫
先ず、ＳＰ４Ｔ型のローバンド側のスイッチ回路１０について説明する。
【００５４】
図２は、ローバンド側のスイッチ回路１０の回路構成の一例を示す回路図である。スイッチ回路１０は、受信端子ＲＸ＿ＬＢ、送信端子ＴＸ＿ＬＢ、送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢ、及び終端端子ＴＥＲＭ＿ＬＢの何れかの端子とアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢとの間で信号経路を形成し、形成した信号経路以外の信号経路のインピーダンスを極めて高い値に設定することで、必要なアイソレーションを得る。
【００５５】
スイッチ回路１０は、４つの第１高周波スイッチ１０１〜１０４と、３つの第２高周波スイッチ１０５〜１０７と、ゲート制御回路１０８と、複数の端子とを含んで構成される。前記複数の端子は、例えば、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢ、受信端子ＲＸ＿ＬＢ、送信端子ＴＸ＿ＬＢ、送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢ、終端端子ＴＥＲＭ＿ＬＢ、制御端子ＴＸ＿ＬＢＣ、ＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＥＲＭ＿ＬＢＣ、ＶＳＷ＿ＬＢ、及び電源端子ＧＮＤ＿ＴＸＬＢ、ＧＮＤ＿ＲＸＬＢである。なお、スイッチ回路１０における上記複数の端子を表す参照符号は、端子のみならず、当該端子に接続されるノードをも表すものとする。
【００５６】
アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢは、アンテナ７と接続される。送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢは、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のローバンドのＲＦ送信信号及びＲＦ受信信号が供給される端子であり、バンドパスフィルタ１７に接続される。送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢとの間には、第１高周波スイッチ１０１が設けられ、当該第１高周波スイッチ１０１は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。また、送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢと電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＬＢとの間に第２高周波スイッチ１０５が設けられ、当該第２高周波スイッチ１０５は、第１高周波スイッチ１０１と同様に、制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１０５は、第１高周波スイッチ１０１がオフしている期間に、送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢと、グラウンド電位に接続される電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＬＢとの間に信号経路を形成する。これにより、第１高周波スイッチ１０１がオフしているときの送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢのインピーダンスを下げている。
【００５７】
送信端子ＴＸ＿ＬＢは、ＧＳＭ方式のローバンドのＲＦ送信信号が供給される端子である。送信端子ＴＸ＿ＬＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢとの間に第１高周波スイッチ１０３が設けられ、当該第１高周波スイッチ１０３は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＴＸ＿ＬＢＣに供給される信号に基づいてオン・オフが制御される。具体的には、ゲート制御回路１０８が、制御端子ＴＸ＿ＬＢＣに供給された制御信号と、送信端子ＴＸ＿ＬＢに供給されたＲＦ送信信号とを利用して容量Ｃａを充電する。そして、当該容量Ｃａの充電電圧と制御端子ＴＸ＿ＬＢＣに供給された信号の電圧との和に応じた出力電圧によって第１高周波スイッチ１０３が駆動される。また、送信端子ＴＸ＿ＬＢと電源端子ＧＮＤ＿ＴＸＬＢとの間に第２高周波スイッチ１０６が設けられ、当該第２高周波スイッチ１０６は制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１０６は、第１高周波スイッチ１０３がオフしている期間に、送信端子ＴＸ＿ＬＢと、グラウンド電位に接続される電源端子ＧＮＤ＿ＴＸＬＢとの間に信号経路を形成する。これにより、第１高周波スイッチ１０３がオフしているときの送信端子ＴＸ＿ＬＢのインピーダンスを下げている。
【００５８】
受信端子ＲＸ＿ＬＢは、バンドパスフィルタ１９の入力端子に接続される。受信端子ＲＸ＿ＬＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢとの間には、第１高周波スイッチ１０２が設けられ、当該第１高周波スイッチ１０２は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＲＸ＿ＬＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。第１高周波スイッチ１０２がオンすることにより、アンテナ７で受信したＧＳＭ方式のローバンドのＲＦ受信信号が受信端子ＲＸ＿ＬＢに供給される。また、受信端子ＲＸ＿ＬＢと電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＬＢとの間に、第２高周波スイッチ１０７が設けられ、第２高周波スイッチ１０７は制御端子ＲＸ＿ＬＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１０７は、第１高周波スイッチ１０２がオフしている期間に、受信端子ＲＸ＿ＬＢと、グラウンド電位が供給される電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＬＢとの間に信号経路を形成する。これにより、第１高周波スイッチ１０２がオフしているときの受信端子ＲＸ＿ＬＢのインピーダンスを下げている。
【００５９】
終端端子ＴＥＲＭ＿ＬＢは、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢに接続されるノードを終端するための外付け抵抗２２が接続される端子である。終端端子ＴＥＲＭ＿ＬＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢとの間に第１高周波スイッチ１０４が設けられ、第１高周波スイッチ１０４は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＴＥＲＭ＿ＬＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、ローバンド側のＲＦ信号の送受信が停止している期間にハイバンド側のＲＦ信号の送受信が行われる場合には、第１高周波スイッチ１０４をオンしてアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢに接続されるノードを終端することで、当該ノードにおけるハイバンド側のＲＦ信号の反射を低減させることができる。
【００６０】
第１高周波スイッチ１０１〜１０４の回路構成について詳細に説明する。なお、第１高周波スイッチ１０１〜１０４の基本的な回路構成は同一とされるため、ここでは、代表的に第１高周波スイッチ１０１について説明する。
【００６１】
図２に示されるように、第１高周波スイッチ１０１は、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢと送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢとの間に設けられた電界効果トランジスタＭｔを有する。電界効果トランジスタＭｔは、ヘテロ接合構造のＨＥＭＴが複数個直列に接続されたマルチゲート構造のＨＥＭＴである。同図には、電界効果トランジスタＭｔとして６個のＨＥＭＴ（Ｍ１〜Ｍ６）が直列に接続される構成例が示されている。マルチゲート構造のＨＥＭＴを用いることにより、第１高周波スイッチ１０１で扱うことができる電圧を増大させるとともに、電界効果トランジスタＭｔでの損失が小さくなるように低いオン抵抗を確保することができる。トランジスタＭ１〜Ｍ６の夫々のドレイン・ソース間には、比較的高い抵抗値（例えば、数十ｋΩ）の抵抗Ｒｄ＿１〜Ｒｄ＿６（総称する場合は単に“Ｒｄ”と記す。）が接続される。これにより、電界効果トランジスタＭｔがオフしているときに、ドレイン電圧とソース電圧を等しくすることができる。トランジスタＭ１のドレイン・ゲート間には容量Ｃ１が接続され、トランジスタＭ６のソース・ゲート間には容量Ｃ２が接続される。
【００６２】
トランジスタＭ１〜Ｍ６のゲートは、夫々のゲートに接続される６個の抵抗Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６と他の１個の抵抗Ｒｃ１から成るゲート制御用の抵抗を介して制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣに接続される。なお、以下の説明では、ゲート制御用の抵抗におけるトランジスタＭ１〜Ｍ６のゲートに接続される複数の抵抗Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６を総称してゲート抵抗Ｒｇと表記するとともに、抵抗Ｒｃ１を結合用の抵抗Ｒｃ１と表記する。
【００６３】
トランジスタＭ１〜Ｍ６、ゲート抵抗Ｒｇ、及び結合用の抵抗Ｒｃ１の具体的な接続関係は以下である。例えば、抵抗Ｒｇ＿１の一端はトランジスタＭ１のゲートに接続され、他端は抵抗Ｒｇ＿２の一端及びトランジスタＭ２のゲートに接続される。抵抗Ｒｇ＿２の一端はトランジスタＭ２のゲートに接続され、他端は抵抗Ｒｇ＿３の一端及びトランジスタＭ３のゲートに接続される。抵抗Ｒｇ＿３の一端はトランジスタＭ３のゲートに接続され、他端は抵抗Ｒｃ１の一端に接続される。また、抵抗Ｒｇ＿６の一端はトランジスタＭ６のゲートに接続され、他端は抵抗Ｒｇ＿５の一端及びトランジスタＭ５のゲートに接続される。抵抗Ｒｇ＿５の一端はトランジスタＭ５のゲートに接続され、他端は抵抗Ｒｇ＿４の一端及びトランジスタＭ４のゲートに接続される。抵抗Ｒｇ＿４の一端はトランジスタＭ４のゲートに接続され、抵抗Ｒｇ＿４の他端は、前記抵抗Ｒｇ＿３の他端とともに抵抗Ｒｃ１の一端に接続される。抵抗Ｒｃ１の他端は制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣに接続される。
【００６４】
上記のように接続されたゲート制御用の抵抗を介して、制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣに供給された信号を電界効果トランジスタＭｔのゲートに入力することで、夫々のトランジスタＭ１〜Ｍ６に、略均一なゲート駆動電圧が印加される。また、ゲート抵抗Ｒｇ及び結合用の抵抗Ｒｃ１の抵抗値を比較的高い抵抗値とすることで、制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣにＲＦ信号が漏れることによる損失を低減させることができる。
【００６５】
アンテナスイッチ１におけるゲート制御用の抵抗として、化合物半導体ＧａＡｓからなる半導体基板上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成されたチャネル層、又はキャップ層を用いることができる。以下、チャネル層を用いた抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈと称し、キャップ層（ｎ＋層）を用いた抵抗をｎ＋抵抗Ｒｎｐと称する。
【００６６】
図３は、チャネル抵抗Ｒｃｈの断面構造の一例を示す説明図である。同図に示されるように、化合物半導体ＧａＡｓからなる半導体基板６０１に、例えばＭＯＣＶＤにより、バッファ層６０２、電子供給層６０３、チャネル層６０４、電子供給層６０５、キャップ層（ｎ＋層）６０６、オーミック層からなる電極６０７が順次エピタキシャル成長される。チャネル抵抗Ｒｃｈは、チャネル層６０４を主な抵抗成分とする。
【００６７】
図４は、ｎ＋抵抗Ｒｎｐの断面構造の一例を示す説明図である。図３と同様に、半導体基板６０１に、バッファ層６０２、電子供給層６０３、チャネル層６０４、電子供給層６０５、キャップ層（ｎ＋層）６０８、オーミック層からなる電極６０７が順次エピタキシャル成長される。ｎ＋抵抗Ｒｎｐは、キャップ層（ｎ＋層）６０８を主な抵抗成分とする。キャップ層６０８は、ｎ＋型ＧａＡｓ層から形成され、ｎ型の導電型を有する不純物イオン（例えば、シリコンイオン）がドープされている。ｎ＋抵抗Ｒｎｐはチャネル抵抗Ｒｃｈに比べて単位面積当たりの抵抗率が低い。したがって、所定の抵抗値の抵抗をｎ＋抵抗Ｒｎｐで実現する場合、一般に、ｎ＋抵抗Ｒｎｐはチャネル抵抗Ｒｃｈに比べてレイアウト面積が大きくなる。一方、ｎ＋抵抗Ｒｎｐは、電流・電圧特性においてチャネル抵抗Ｒｃｈに比べて高い線形性を有する。
【００６８】
図５にチャネル抵抗Ｒｃｈ及びｎ＋抵抗Ｒｎｐの電流・電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を例示する。同図において、縦軸が抵抗に流れる電流Ｉｒｅｓを表し、横軸が抵抗の両端の電圧Ｖｒｅｓを表す。参照符号４０１は、１５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性を表し、参照符号４０２は、１０ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性を表し、参照符号４０３は、５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性を表す。また、参照符号４０４は１０ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐの特性を表し、参照符号４０５は１５ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐの特性を表し、参照符号４０６は、１０ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐと５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈとを直列接続した合成抵抗の特性を表す。
【００６９】
図６にチャネル抵抗Ｒｃｈ及びｎ＋抵抗Ｒｎｐの電流・電圧特性の２次微分の特性を例示する。同図において、縦軸が抵抗に流れる電流の２次微分ｄ２Ｉ／ｄＶ２を表し、横軸が抵抗の両端の電圧Ｖｒｅｓを表す。参照符号５０１は、１５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性を表し、参照符号５０２は、１０ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性を表し、参照符号５０３は、５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性を表す。また、参照符号５０４は１０ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐの特性を表し、参照符号５０５は１５ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐの特性を表し、参照符号５０６は１０ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐと５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈとを直列接続した合成抵抗の特性を表す。図５及び図６から、ｎ＋抵抗Ｒｎｐは、チャネル抵抗Ｒｃｈに比べて線形性が高いことが理解される。
【００７０】
前述したように、高周波スイッチのゲート制御用の抵抗に線形性の悪い抵抗を用いることは、相互変調歪の発生原因となる。
【００７１】
図７に、スイッチ回路１０の相互変調歪の特性を例示する。同図には、アンテナスイッチ１におけるアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢと送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢとの間の信号経路にＲＦ送信信号とＲＦ受信信号が同時に入力されたときの相互変調歪の特性が例示される。同図において、縦軸は相互変調歪の大きさを表し、横軸は、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢと送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢとの間の信号経路に入力されるＲＦ送信信号とＲＦ受信信号との位相差を表す。
【００７２】
参照符号８０１〜８０７で示される特性は、スイッチ回路１０の各ゲート制御用の抵抗におけるｎ＋抵抗Ｒｎｐとチャネル抵抗Ｒｃｈの適用条件を変えた場合の相互変調歪の特性である。例えば、参照符号８０１は、第１高周波スイッチ１０１〜１０４及び第２高周波スイッチ１０５における全てのゲート制御用の抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈで構成したときの特性を表す。参照符号８０２は、第１高周波スイッチ１０１における結合用の抵抗Ｒｃをｎ＋抵抗Ｒｎｐで構成するとともに、その他の抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈで構成したときの特性を表す。参照符号８０３は、第１高周波スイッチ１０１〜１０４及び第２高周波スイッチ１０５における結合用の抵抗Ｒｃをｎ＋抵抗Ｒｎｐで構成するとともに、その他の抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈで構成したときの特性を表す。参照符号８０４は、第１高周波スイッチ１０１〜１０４における結合用の抵抗Ｒｃをｎ＋抵抗Ｒｎｐで構成するとともに第２高周波スイッチ１０５における全ての抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈで構成したときの特性を表す。参照符号８０５は、第１高周波スイッチ１０１〜１０４における結合用の抵抗Ｒｃ及びゲート抵抗Ｒｇ（Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６）をｎ＋抵抗Ｒｎｐで構成したときの特性を表す。参照符号８０６は、第１高周波スイッチ１０１〜１０４における結合用の抵抗Ｒｃ及びゲート抵抗Ｒｇ（Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６）と、第２高周波スイッチ１０５における結合用の抵抗Ｒｃｓ及びゲート抵抗Ｒｇｓ（Ｒｇｓ＿１〜Ｒｇｓ＿４）をｎ＋抵抗Ｒｎｐで構成したときの特性を表す。参照符号８０７は、全ての抵抗を理想抵抗とした場合の特性を表す。図７から、スイッチ回路１における抵抗にｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いる割合が増加するにつれて、相互変調歪が低下することが理解される。
【００７３】
図８は、図７の各条件における相互変調歪とチップ面積増加率の一例を示す説明図である。参照符号９０１は、図７の各条件８０１〜８０７での相互変調歪を表す。参照符号９０２は、図７の各条件８０１〜８０７でのチップ面積の増加率を表す。図８に示されるように、スイッチ回路１における抵抗にｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いる割合が増加するにつれて相互変調歪は低下するが、チップ面積は増加する。すなわち、相互変調歪とチップ面積とはトレードオフの関係にあることが理解される。
【００７４】
以上図７及び図８の結果を踏まえると、アンテナスイッチに要求される相互変調歪の特性と、許容されるチップ面積とに応じて、高周波スイッチのゲート制御用の抵抗に用いる抵抗素子を選定することが望ましい。前述したように、制御端子ＴＲＸ＿ＬＢＣからの制御信号を受けるゲート制御用の抵抗には、大きな振幅の電圧が印加されるため、当該ゲート制御用の抵抗の電流・電圧特性の線形性が低いと、相互変調歪が発生する。特に、ゲート制御用の抵抗のうち結合用の抵抗Ｒｃ１は、ゲート抵抗Ｒｇに比べて大きな振幅の電圧が印加されるため、歪に対する感度が高い。そこで、チップ面積の増加を抑えつつ相互変調歪を低減する１つの好適な方法として、ゲート制御用の抵抗のうち、結合用の抵抗に線形性の高い抵抗を用いる方法が考えられる。例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のＲＦ送受信信号を伝達する信号経路を形成するための第１高周波スイッチ１０１における結合用の抵抗Ｒｃ１にｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いて、それ以外の抵抗にチャネル抵抗Ｒｃｈを用いる。これによれば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のローバンドのＲＦ送信信号を送受信するときに、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢと送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢとの間の信号経路で発生する相互変調歪を大きく低減させることができ、且つチップ面積の増加を抑えることができる。このことは、図８から理解される。例えば、図８の特性９０１、９０２に示されるように、第１高周波スイッチ１０１における結合用の抵抗Ｒｃ１をｎ＋抵抗Ｒｎｐとし、それ以外の抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈとした条件８０２では、第１高周波スイッチ１０１〜１０４及び第２高周波スイッチ１０５の全てのゲート制御用の抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈで構成した条件８０１に比べて相互変調歪の特性が大きく改善され、且つチップ面積の増加が抑えられている。
【００７５】
更に相互変調歪の特性を改善するには、第１高周波スイッチ１０１における結合用の抵抗Ｒｃ１のみならず、第１高周波スイッチ１０２〜１０４における結合用の抵抗Ｒｃにもｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いればよい。これによれば、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のローバンドのＲＦ送信信号を送受信するときに、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢと送受信端子ＴＲＸ＿ＬＢとの間の信号経路以外に漏洩するＲＦ信号に起因して発生する相互変調歪を低減させることができ、且つチップ面積の増加を抑えることができる。このことは、図８から理解される。例えば、図８の特性９０１、９０２に示されるように、条件８０３では、条件８０２に対してチップ面積の大きな増加はないが、相互変調歪の特性が更に改善される。
【００７６】
チップ面積の増加が許容される場合には、第１高周波スイッチ１０２〜１０４に加えて、第２高周波スイッチ１０５の結合用の抵抗Ｒｃｓにｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いてもよい。これによれば、第１高周波スイッチ１０２〜１０４において発生する相互変調歪と、第２高周波スイッチ１０５を介して漏洩するＲＦ信号に起因して発生する相互変調歪を低減させることができる。
【００７７】
チップ面積の増加を抑えつつ相互変調歪を低減するもう１つの好適な方法として、結合用の抵抗を、ｎ＋抵抗Ｒｎｐとチャネル抵抗Ｒｃｈとを直列接続した合成抵抗で実現する方法がある。
【００７８】
図９は、結合用の抵抗をｎ＋抵抗Ｒｎｐとチャネル抵抗Ｒｃｈとの合成抵抗で実現した場合のローバンド側のスイッチ回路１０の一例を示す回路図である。同図に示されるように、第１高周波スイッチ１０１は、ｎ＋抵抗Ｒｎｐで構成される抵抗Ｒｃ１と、チャネル抵抗Ｒｃｈで構成される抵抗Ｒｃ２とを直列接続した合成抵抗Ｒｃを、結合用の抵抗とする。特に制限されないが、図９には、抵抗Ｒｃ１を５ｋΩとし、抵抗Ｒｃ２を１０ｋΩとした場合が例示される。
【００７９】
抵抗Ｒｃ１と抵抗Ｒｃ２による合成抵抗Ｒｃの電流・電圧特性は、例えば、前述の図５及び図６に示される特性４０６及び特性５０６となる。図５及び図６に示されるように、抵抗Ｒｃ１（５ｋΩ）と抵抗Ｒｃ２（１０ｋΩ）による合成抵抗Ｒｃは、同じ１５ｋΩの抵抗をｎ＋抵抗Ｒｎｐのみで実現した場合の特性４０５（５０５）には及ばないものの、１５ｋΩの抵抗をチャネル抵抗Ｒｃｈのみで実現した場合の特性４０１（５０１）に比べて高い線形性を持つことが理解される。このことから、第１高周波スイッチ１０１における結合用の抵抗に、チャネル抵抗Ｒｃとｎ＋抵抗Ｒｎｐの合成抵抗Ｒｃを用いることで、相互変調歪を大きく改善することができ、且つ、ｎ＋抵抗Ｒｎｐのみで結合用の抵抗Ｒｃを構成する場合に比べて、よりチップ面積を抑えることができる。
【００８０】
また、第１高周波スイッチ１０１に加え、第１高周波スイッチ１０２〜１０４の結合用の抵抗Ｒｃ及び第２高周波スイッチ１０５の結合用の抵抗Ｒｃｓにも、チャネル抵抗Ｒｃ及びｎ＋抵抗Ｒｎｐの合成抵抗を用いることで、上記と同様に、チップ面積の増加を抑えつつ、相互変調歪をより改善することができる。なお、図９には、第１高周波スイッチ１０１〜１０４の結合用の抵抗Ｒｃ、及び第２高周波スイッチ１０５の結合用の抵抗Ｒｃｓを、チャネル抵抗Ｒｃｈとｎ＋抵抗Ｒｎｐの合成抵抗とした回路構成例が示されている。
【００８１】
≪ハイバンド側のスイッチ回路１１の回路構成≫
図１０は、ハイバンド側のスイッチ回路１１の回路構成の一例を示す回路図である。スイッチ回路１１は、４つの第１高周波スイッチ１１１〜１１４と、４つの第２高周波スイッチ１１５〜１１７、１１９と、２つの第３高周波スイッチ１２０、１２１と、ゲート制御回路１１８と、複数の端子とを含んで構成される。当該複数の端子は、例えば、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢ、受信端子ＲＸ＿１８００、ＲＸ＿１９００、送信端子ＴＸ＿ＨＢ、送受信端子ＴＲＸ＿ＨＢ、終端端子ＴＥＲＭ＿ＨＢ、複数の制御端子ＴＸ＿ＨＢＣ、ＲＸＣＣ＿ＨＢＣ、ＴＲＸ＿ＨＢＣ、ＴＥＲＭ＿ＨＢＣ、ＶＳＷ＿ＨＢ、ＲＸ＿１８００Ｃ、ＲＸ＿１９００Ｃ、及び複数の電源端子ＧＮＤ＿ＴＸＨＢ、ＧＮＤ＿ＴＲＸＨＢ、ＧＮＤ＿ＲＸＨＢである。なお、スイッチ回路１１における上記複数の端子を表す参照符号は、端子のみならず、当該端子に接続されるノードをも表すものとする。
【００８２】
アンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢは、アンテナ８と接続される。送受信端子ＴＲＸ＿ＨＢは、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のハイバンドのＲＦ送信信号及びＲＦ受信信号が供給される端子であり、バンドパスフィルタ１８に接続される。送受信端子ＴＲＸ＿ＨＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢとの間には、第１高周波スイッチ１１１が設けられ、当該第１高周波スイッチ１１１は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＴＲＸ＿ＨＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。また、送受信端子ＴＲＸ＿ＨＢと電源端子ＧＮＤ＿ＴＲＸＨＢとの間に第２高周波スイッチ１１５が設けられ、当該第２高周波スイッチ１１５は制御端子ＴＲＸ＿ＨＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１１５は、第１高周波スイッチ１１１がオフしている期間に、送受信端子ＴＲＸ＿ＨＢと、グラウンド電位に接続される電源端子ＧＮＤ＿ＴＲＸＨＢとの間に信号経路を形成する。これにより、第１高周波スイッチ１１１がオフしているときの送受信端子ＴＲＸ＿ＨＢのインピーダンスを下げている。
【００８３】
送信端子ＴＸ＿ＨＢは、ＧＳＭ方式のハイバンドのＲＦ送信信号が供給される端子である。送信端子ＴＸ＿ＨＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢとの間に第１高周波スイッチ１１３が設けられ、当該第１高周波スイッチ１１３は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＴＸ＿ＨＢＣに供給される信号に基づいてオン・オフが制御される。具体的には、ゲート制御回路１１８が、制御端子ＴＸ＿ＨＢＣに供給された制御信号と、送信端子ＴＸ＿ＨＢに供給されたＲＦ送信信号とを利用して容量Ｃａを充電する。そして、当該容量Ｃａの充電電圧と制御端子ＴＸ＿ＨＢＣに供給された制御信号の電圧との和に応じた出力電圧によって第１高周波スイッチ１１３が駆動される。また、送信端子ＴＸ＿ＨＢと電源端子ＧＮＤ＿ＴＸＨＢとの間に第２高周波スイッチ１１６が設けられ、当該第２高周波スイッチ１１６は制御端子ＴＲＸ＿ＨＢＣに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１１６は、第１高周波スイッチ１１３がオフしている期間に、送信端子ＴＸ＿ＨＢと、グラウンド電位に接続される電源端子ＧＮＤ＿ＴＸＨＢとの間に信号経路を形成する。これにより、第１高周波スイッチ１１３がオフしているときの送信端子ＴＸ＿ＨＢのインピーダンスを下げている。
【００８４】
スイッチ回路１１におけるＧＳＭ方式のＲＦ受信信号の信号経路は、１９００ＭＨｚ帯のＲＦ受信信号の信号経路と、１８００ＭＨｚ帯のＲＦ受信信号の信号経路と、から構成される。制御端子ＶＳＷ＿ＨＢは、制御信号ＳＣのうち、基準となるＤＣ電圧を定めるための信号が供給される端子である。制御端子ＶＳＷ＿ＨＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢとの間には第１高周波スイッチ１１２が設けられ、当該第１高周波スイッチ１１２は制御端子ＲＸＣＣ＿ＨＢＣに供給される制御信号によってオン・オフが制御される。また、制御端子ＶＳＷ＿ＨＢと受信端子ＲＸ＿１８００との間に第３高周波スイッチ１２０が設けられ、当該第３高周波スイッチ１２０は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＲＸ＿１８００Ｃに供給される信号によってオン・オフが制御される。すなわち、第１高周波スイッチ１１２及び第３高周波スイッチ１２０がオンすることにより、アンテナ８で受信した１８００ＭＨｚ帯のＲＦ受信信号が受信端子ＲＸ＿１８００に供給される。
【００８５】
また、制御端子ＶＳＷ＿ＨＢと受信端子ＲＸ＿１９００との間に第３高周波スイッチ１２１が設けられ、当該第３高周波スイッチ１２１は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＲＸ＿１９００Ｃに供給される制御信号によってオン・オフが制御される。すなわち、第１高周波スイッチ１１２及び第３高周波スイッチ１２１がオンすることにより、アンテナ８で受信した１９００ＭＨｚ帯のＲＦ受信信号が受信端子ＲＸ＿１９００に供給される。
【００８６】
更に、受信端子ＲＸ＿１８００と電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＨＢとの間に、第２高周波スイッチ１１７が設けられ、第２高周波スイッチ１１７は制御端子ＲＸ＿１８００Ｃに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１１７は、第３高周波スイッチ１２０がオフしている期間に、受信端子ＲＸ＿１８００と、グラウンド電位に接続される電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＨＢとの間に信号経路を形成する。これにより、第３高周波スイッチ１２０がオフしているときの受信端子ＲＸ＿１８００のインピーダンスを下げている。同様に、受信端子ＲＸ＿１９００と電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＨＢとの間に、第２高周波スイッチ１１９が設けられる。第２高周波スイッチ１１９は制御端子ＲＸ＿１９００Ｃに供給される信号によってオン・オフが制御される。例えば、第２高周波スイッチ１１９は、第３高周波スイッチ１２１がオフしている期間に、受信端子ＲＸ＿１９００と電源端子ＧＮＤ＿ＲＸＨＢとの間に信号経路を形成することで、受信端子ＲＸ＿１９００のインピーダンスを下げている。
【００８７】
終端端子ＴＥＲＭ＿ＨＢは、アンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢに接続されるノードを終端するための外付け抵抗２３が接続される端子である。終端端子ＴＥＲＭ＿ＨＢとアンテナ端子ＡＮＴ＿ＨＢとの間に第１高周波スイッチ１１４が設けられ、当該第１高周波スイッチ１１４は、制御信号ＳＣのうち制御端子ＴＥＲＭ＿ＨＢＣに供給される制御信号によってオン・オフが制御される。例えば、ハイバンド側のＲＦ信号の送受信が停止している期間にローバンド側のＲＦ信号の送受信が行われる場合には、第１高周波スイッチ１１４をオンしてアンテナ端子ＡＮＴ＿ＬＢに接続されるノードを終端することで、当該ノードにおけるローバンド側のＲＦ信号の反射を低減させることができる。
【００８８】
第１高周波スイッチ１１１〜１１４の基本的な回路構成は、前述のローバンド側の第１高周波スイッチ１０１〜１０４と同様である。また、第１高周波スイッチ１１１〜１１４の基本的な回路構成は、前述のローバンド側の第２高周波スイッチ１０５、１０６と同様である。第１高周波スイッチ１１１〜１１４や第２高周波スイッチ１０５、１０６におけるゲート制御用の抵抗は、ローバンド側と同様に、アンテナスイッチ１に要求される相互変調歪の特性と許容されるチップ面積とに応じて、線形性の高いｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いる割合が決定される。図１０には、前述の図９と同様に、第１高周波スイッチ１１１〜１１４の結合用の抵抗Ｒｃ、及び第２高周波スイッチ１１５の結合用の抵抗Ｒｃｓを、ｎ＋抵抗Ｒｎｐからなる抵抗Ｒｃ１（Ｒｃｓ１）と、チャネル抵抗Ｒｃｈからなる抵抗Ｒｃ２（Ｒｃｓ２）の合成抵抗で実現した回路構成が例示されている。これによれば、ローバンド側のスイッチ回路１０と同様に、チップ面積の増加を抑えつつ、相互変調歪をより改善することができる。
【００８９】
≪ＲＦモジュール３０と制御ＩＣ２との接続関係≫
図１１は、ＲＦモジュール３０の構成を例示する説明図である。
【００９０】
前述したように、アンテナスイッチ１、制御ＩＣ２は、１つのＲＦモジュール３０として実現される。図１１に示されるように、ＲＦモジュール３０において制御ＩＣ２の一部の端子とアンテナスイッチ１の一部の端子は、例えばボンディングワイヤーで接続される。具体的には、制御信号ＳＣのうち、スイッチ回路１０における各高周波スイッチのオン・オフを制御するための信号を出力するための出力端子ＣＬ１〜ＣＬ５と、制御信号ＳＣのうち、スイッチ回路１１における各高周波スイッチのオン・オフを制御するための信号を出力するための出力端子ＣＨ１〜ＣＨ７とが、制御ＩＣ２の１辺に沿って配置される。また、制御信号ＳＣを受ける制御端子（例えば、ＴＥＲＭ＿ＬＢＣ、ＴＸ＿ＬＢＣ、ＶＳＷ＿ＬＢ、ＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＥＲＭ＿ＨＢＣ、ＲＸＣＣ＿ＨＢＣ、ＲＸＣＣ＿ＨＢＣ、ＴＸ＿ＨＢＣ、ＶＳＷ＿ＨＢＣ、ＴＲＸ＿ＨＢＣ、ＲＸ＿１９００Ｃ、ＲＸ＿１８００Ｃ）が、制御ＩＣ２に対向するアンテナスイッチ１の１辺に沿って配置される。そして、前記出力端子とそれに対応する前記制御端子とが、ボンディングワイヤーで接続される。
【００９１】
≪アンテナスイッチ１におけるレイアウト配置≫
次に、アンテナスイッチ１の第１高周波スイッチ１０１〜１０４における電界効果トランジスタＭｔ、ゲート制御用の抵抗Ｒｘ、及び制御端子の半導体基板上のレイアウト配置について説明する。図１１では、結合用の抵抗Ｒｃとゲート抵抗Ｒｇとを含むゲート制御用の抵抗を参照符号“Ｒｘ”で表している。
【００９２】
仮に、ゲート制御用の抵抗Ｒｘが対応する電界効果トランジスタＭｔから離れた場所に配置されると、図１１に示されるように、ゲート制御用の抵抗Ｒｘと制御端子との間の配線１１０１は短くなるが、ゲート制御用の抵抗Ｒｘと電界効果トランジスタＭｔとの間の配線１１０２は長くなる。配線１１０２の配線長が長いと、カップリングにより電界効果トランジスタＭｔのゲートに直接、ＲＦ信号がノイズとして伝播され、電界効果トランジスタＭｔの特性を悪化させる虞がある。そこで、ゲート制御用の抵抗Ｒｘは、対応する電界効果トランジスタＭｔの近傍に配置される。例えば、図１１のように、ゲート制御用の抵抗Ｒｘと電界効果トランジスタＭｔとの間の配線１１０３が、制御端子とゲート制御用の抵抗Ｒｘとの間の配線１１０４よりも短くなるようにゲート制御用の抵抗Ｒｘを配置する。これによれば、ゲート制御用の抵抗Ｒｘと電界効果トランジスタＭｔとの間の配線によるカップリングの影響を低減させることができる。仮に、カップリングにより配線１１０４にＲＦ信号がノイズとして伝播されたとしても、配線１１０４からみた電界効果トランジスタＭｔのゲート側はインピーダンスが高い状態であるので、そのノイズにより電界効果トランジスタＭｔの特性が大きく悪化することはない。また、上記と同様の理由から、ゲート制御用の抵抗Ｒｘ内のゲート抵抗Ｒｇと結合用の抵抗Ｒｃ（Ｒｃ１、Ｒｃ２）との間の配線長も短くなるように、ゲート抵抗Ｒｇと結合用の抵抗Ｒｃを配置するのが望ましい。
【００９３】
以上本実施の形態に係るアンテナスイッチ１によれば、比較的大きい振幅の電圧が印加される結合用の抵抗Ｒｃから優先的にｎ＋抵抗Ｒｎｐを用いることで、チップ面積の増大を抑えつつ、Ｗ−ＣＤＭＡ方式のＲＦ送信信号を送受信するときのアンテナスイッチ全体で発生する相互変調歪を低減させることができる。また、ゲート制御用の抵抗Ｒｘを対応する電界効果トランジスタＭｔの近傍に配置して、ゲート制御用の抵抗Ｒｘと電界効果トランジスタＭｔとの間の配線をより短くすることで、電界効果トランジスタＭｔに対するカップリングによる悪影響を低減させることができる。
【００９４】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９５】
例えば、ゲート制御用の抵抗Ｒｃ、Ｒｃｓにｎ＋抵抗を用いることに加え、図２、図９、及び図１０におけるゲート制御回路１０８の抵抗Ｒａにもｎ＋抵抗を用いることで、ＲＦ漏洩信号に起因して発生する相互変調歪を更に低減させることができる。
【００９６】
また、アンテナスイッチ１がＧａＡｓのような化合物半導体に形成される場合を一例として示したが、これに限られず、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成されてもよい。この場合、ＣＭＯＳプロセスにおいて電流・電圧特性の線形性が比較的高い半導体層を前記結合用の抵抗Ｒｃ１に用いれば、上記と同様に、相互変調歪を大きく改善することが可能となる。
【００９７】
図９において、結合用の抵抗Ｒｃを構成する抵抗Ｒｃ１と抵抗Ｒｃ２の抵抗値を夫々、５ｋΩ、１０ｋΩとしたが、これに限られず、要求される相互変調歪の特性や許容されるチップ面積に応じて、夫々の抵抗値を変えてもよい。
【００９８】
図１０において、第１高周波スイッチ１１１〜１１４の結合用の抵抗Ｒｃ及び第２高周波スイッチ１１５の結合用の抵抗Ｒｃｓを、チャネル抵抗Ｒｃとｎ＋抵抗Ｒｎｐとの合成抵抗とするスイッチ回路１１を例示したが、これに限らない。例えば、図２のように、第１高周波スイッチ１１１〜１１４の結合用の抵抗Ｒｃ、及び第２高周波スイッチ１１５の結合用の抵抗Ｒｃｓを、ｎ＋抵抗Ｒｎｐのみを用いて実現してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１００  携帯電話機
１  アンテナスイッチ（ＡＮＴ＿ＳＷ）
１０  スイッチ回路（ＳＰ４Ｔ）
１１  スイッチ回路（ＳＰ５Ｔ）
２  制御ＩＣ（ＣＮＴ＿ＩＣ）
２０１  制御部
２０２、２０４  ハイパワーアンプ
２０３  電力制御部（ＡＰＣ）
３  ＲＦＩＣ
４  ベースバンド部（ＢＢ）
５  マイクロフォン（ＭＩＣ）
６  スピーカ（ＳＰＫＲ）
７、８  アンテナ
１３、１４、１７、１８、１９  バンドパスフィルタ
１５  ハイパワーアンプ（ＨＰＡ）
１０１〜１０４  第１高周波スイッチ
１０５〜１０７  第２高周波スイッチ
１０８  ゲート制御回路
Ｒｇ、Ｒｇ＿１〜Ｒｇ＿６、Ｒｇｓ、Ｒｇｓ＿１〜Ｒｇｓ＿４  ゲート抵抗
Ｒｃ、Ｒｃｓ  結合用の抵抗
Ｍｔ  電界効果トランジスタ
Ｍ１〜Ｍ６  ＨＥＭＴ
Ｒｄ、Ｒｄ＿１〜Ｒｄ＿６  ドレイン・ソース間の抵抗
Ｃ１〜Ｃ４、Ｃａ  容量
Ｒａ  抵抗
６０１  ＧａＡｓ半導体基板
６０２  バッファ層
６０３  電子供給層
６０４  チャネル層
６０５  電子供給層
６０６、６０８  キャップ層（ｎ＋層）
６０７  オーミック層からなる電極
４０１、５０１  １５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性
４０２、５０２  １０ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性
４０３、５０３  ５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈの特性
４０４、５０４  ５ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐの特性
４０５、５０５  １５ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐの特性
４０６、５０６  １０ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐと５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈとを直列接続した合成抵抗の特性
８０１〜８０７  各ゲート制御用の抵抗におけるｎ＋抵抗Ｒｎｐとチャネル抵抗Ｒｃｈの適用条件、及び各適用条件での相互変調歪の特性
９０１  相互変調歪の特性
９０２  チップ面積の増加率
Ｒｃ１  ５ｋΩのチャネル抵抗Ｒｃｈ
Ｒｃ２  １０ｋΩのｎ＋抵抗Ｒｎｐ
１１１〜１１４  第１高周波スイッチ
１１５  第２高周波スイッチ
ＣＬ１〜ＣＬ５、ＣＨ１〜ＣＨ７  出力端子
ＡＮＴ＿ＬＢ  アンテナ端子
ＲＸ＿ＬＢ  受信端子
ＴＸ＿ＬＢ  送信端子
ＴＲＸ＿ＬＢ  送受信端子
ＴＥＲＭ＿ＬＢ  終端端子
ＴＸ＿ＬＢＣ、ＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＲＸ＿ＬＢＣ、ＴＥＲＭ＿ＬＢＣ、ＶＳＷ＿ＬＢ  制御端子
ＧＮＤ＿ＴＸＬＢ、ＧＮＤ＿ＲＸＬＢ  電源端子
【図１】
2013084739.tif 000003
【図２】
2013084739.tif 000004
【図３】
2013084739.tif 000005
【図４】
2013084739.tif 000006
【図５】
2013084739.tif 000007
【図６】
2013084739.tif 000008
【図７】
2013084739.tif 000009
【図８】
2013084739.tif 000010
【図９】
2013084739.tif 000011
【図１０】
2013084739.tif 000012
【図１１】
2013084739.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月5日(2015.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続するためのアンテナ端子と、
ＲＦ信号が供給可能にされる複数の外部端子と、
前記アンテナ端子と夫々の前記外部端子との間に設けられる複数の第１高周波スイッチと、
夫々の前記第１高周波スイッチのオン・オフを切り替える制御信号を入力するための複数の制御端子と、を有する半導体装置であって、
前記第１高周波スイッチは、
対応する前記外部端子と前記アンテナ端子との間に設けられ、直列接続された複数の第１電界効果トランジスタと、
前記複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗と、
対応する前記制御端子と前記第１抵抗との間に設けられる第２抵抗と、を有し、
前記複数の外部端子のうち少なくとも１つの端子は、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子であって、
前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成され、
前記複数の外部端子のうち１つの端子は、終端回路が接続可能にされる第４端子であって、
前記第４端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される半導体装置。
【請求項２】
アンテナに接続するためのアンテナ端子と、
ＲＦ信号が供給可能にされる複数の外部端子と、
前記アンテナ端子と夫々の前記外部端子との間に設けられる複数の第１高周波スイッチと、
夫々の前記第１高周波スイッチのオン・オフを切り替える制御信号を入力するための複数の制御端子と、を有する半導体装置であって、
前記第１高周波スイッチは、
対応する前記外部端子と前記アンテナ端子との間に設けられ、直列接続された複数の第１電界効果トランジスタと、
前記複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗と、
対応する前記制御端子と前記第１抵抗との間に設けられる第２抵抗と、を有し、
前記複数の外部端子のうち少なくとも１つの端子は、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子であって、
前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成され、
前記第１抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成され、
前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗を更に有し、
前記第３抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される半導体装置。
【請求項３】
アンテナに接続するためのアンテナ端子と、
ＲＦ信号が供給可能にされる複数の外部端子と、
前記アンテナ端子と夫々の前記外部端子との間に設けられる複数の第１高周波スイッチと、
夫々の前記第１高周波スイッチのオン・オフを切り替える制御信号を入力するための複数の制御端子と、を有する半導体装置であって、
前記第１高周波スイッチは、
対応する前記外部端子と前記アンテナ端子との間に設けられ、直列接続された複数の第１電界効果トランジスタと、
前記複数の第１電界効果トランジスタのゲート端子に夫々接続される複数の第１抵抗と、
対応する前記制御端子と前記第１抵抗との間に設けられる第２抵抗と、を有し、
前記複数の外部端子のうち少なくとも１つの端子は、周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる第１端子であって、
前記第１端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成され、
前記アンテナ端子と前記第１端子との間に設けられた前記第１高周波スイッチにおける前記複数の電界効果トランジスタがオフしているときに、前記第１端子とグラウンドノードとの間に信号経路を形成する第２高周波スイッチを更に有し、
前記第２高周波スイッチは、
前記第１端子と前記グラウンドノードとの間に設けられ、直列接続された複数の第２電界効果トランジスタと、
前記複数の第２電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第４抵抗と、
前記グラウンドノードと前記第４抵抗との間に設けられる第５抵抗と、を含み、
前記第５抵抗は、その電圧・電流特性の線形性が前記第４抵抗の電圧・電流特性の線形性よりも高くなるように構成され、
前記第４抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第５抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成され、
前記第２高周波スイッチは、前記第５抵抗に直列に接続される第６抵抗を更に有し、
前記第６抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される半導体装置。
【請求項４】
前記複数の外部端子のうち１つの端子は、周波数分割複信方式以外の第１通信方式の送信信号が供給可能にされる第２端子であり、もう１つの端子は、前記第１通信方式の受信信号が供給可能にされる第３端子であって、
前記第２端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗、及び前記第３端子と前記アンテナ端子との間に設けられる前記第１高周波スイッチにおける前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成される請求項１〜３の何れか一項の半導体装置。
【請求項５】
前記第１抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成される、請求項１の半導体装置。
【請求項６】
前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗を更に有し、
前記第３抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される請求項３の半導体装置。
【請求項７】
前記第１抵抗及び前記第２抵抗を含む抵抗回路の一端と前記第１電界効果トランジスタのゲート端子とを接続する信号線は、前記抵抗回路の他端と前記制御端子とを接続する信号線よりも短くなるように構成される請求項１〜３の何れか一項の半導体装置。
【請求項８】
前記アンテナ端子と前記第１端子との間に設けられた前記第１高周波スイッチにおける前記複数の電界効果トランジスタがオフしているときに、前記第１端子とグラウンドノードとの間に信号経路を形成する第２高周波スイッチを更に有し、
前記第２高周波スイッチは、
前記第１端子と前記グラウンドノードとの間に設けられ、直列接続された複数の第２電界効果トランジスタと、
前記複数の第２電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第４抵抗と、
前記グラウンドノードと前記第４抵抗との間に設けられる第５抵抗と、を含み、
前記第５抵抗は、その電圧・電流特性の線形性が前記第４抵抗の電圧・電流特性の線形性よりも高くなるように構成される請求項１又は２の半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜３の何れか一項の半導体装置である第１の半導体装置と、
前記制御信号を生成する第２の半導体装置と、を含む高周波モジュール。
【請求項１０】
前記第２の半導体装置は、当該第２の半導体装置の一辺に沿って前記制御信号を出力するための複数の出力端子を有し、
前記第１の半導体装置は、当該第１の半導体装置の一辺に沿って前記複数の制御端子を有し、
前記出力端子と前記制御端子とは対向して配置され、相互にボンディングワイヤーで接続される請求項９の高周波モジュール。
【請求項１１】
アンテナに接続するためのアンテナ端子と、
周波数分割複信方式のＲＦ送信信号とＲＦ受信信号とが供給可能にされる送受信端子と、
前記アンテナ端子と前記送受信端子との間に設けられる第１高周波スイッチと、を有する半導体装置であって、
前記第１高周波スイッチは、
直列接続された複数の電界効果トランジスタと、
前記複数の電界効果トランジスタのオン・オフを制御するための制御信号を受け、前記複数の電界効果トランジスタを駆動するための抵抗回路とを有し、
前記抵抗回路は、前記複数の電界効果トランジスタの夫々のゲート端子に接続される複数の第１抵抗と、
一端に供給された前記制御信号を他端に接続される前記第１抵抗に供給するための第２抵抗と、を含み、
前記第２抵抗は、その電流・電圧特性の線形性が前記第１抵抗の電流・電圧特性の線形性よりも高くなるように構成され、
前記第１抵抗は、第１半導体層を用いて構成され、
前記第２抵抗は、前記第１半導体層よりも単位面積当たりの抵抗率が低い第２半導体層を用いて構成され、
前記第１高周波スイッチは、前記第２抵抗に直列に接続される第３抵抗を更に有し、
前記第３抵抗は、前記第１半導体層を用いて構成される半導体装置。
【国際調査報告】
2013084739.tif 000014
2013084739.tif 000015
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