(57)【要約】【課題】整合回路とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる高周波増幅器を得ることを目的とする。【解決手段】多層絶縁層膜３における複数の絶縁層膜４，５，６の中で、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５に、トランジスタのソース電極７と接続されている配線１１が形成され、その配線１１がトランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆っているように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層膜が積層されている多層絶縁層膜と、
前記多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜に、前記トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成され、前記配線が前記トランジスタのゲート電極及びドレイン電極の上部を覆っていることを特徴とする高周波増幅器。
【請求項２】
複数の絶縁層膜が積層されている多層絶縁層膜と、
前記多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜の比誘電率が、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜の比誘電率より低いことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項３】
複数の絶縁層膜が積層されている多層絶縁層膜と、
前記多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜の厚さが１０マイクロメートル以下であり、かつ、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜の厚さより厚いことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項４】
前記多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜の比誘電率が、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜の比誘電率より低く、前記トランジスタと前記整合回路の間にある絶縁層膜の厚さが１０マイクロメートル以下であり、かつ、前記トランジスタが形成されている絶縁層膜の厚さより厚いことを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項５】
前記整合回路が形成されている絶縁層膜において、前記トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成されている領域と重なる領域に、前記トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と前記整合回路を接続している配線が形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランジスタが高周波を増幅する高周波増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は以下の非特許文献１に開示されている高周波増幅器を示す断面図である。
図８の高周波増幅器では、３層構造の絶縁層膜のうち、基板上に形成されているエピタキシャル層の上にある第一絶縁層膜に、トランジスタのソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されている。
また、第一絶縁層膜の上部にある第三絶縁層膜には、トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路が形成されている。
図８の高周波増幅器では、整合回路が絶縁層膜に形成されているので、小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】S. Sugitani, T. Ishii and M. Tokumitsu “Three-Dimensional Interconnect With Excelelnt Moisture Resistance for Low-Cost MMICs”, IEEE Transactions on Advanced Pacaging, Vol.26, No.2, May 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、集積度を高めるために整合回路がトランジスタの上部の領域に形成される場合、整合回路とトランジスタの間にある容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼすことがある課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、整合回路とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる高周波増幅器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波増幅器は、複数の絶縁層膜が積層されている多層絶縁層膜と、多層絶縁層膜を構成している絶縁層膜に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極が形成されているトランジスタと、多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、トランジスタが形成されている絶縁層膜より上部にある絶縁層膜に形成され、トランジスタのゲート電極又はドレイン電極と接続されている整合回路とを備え、多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、トランジスタと整合回路の間にある絶縁層膜に、トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成され、その配線がトランジスタのゲート電極及びドレイン電極の上部を覆っているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、多層絶縁層膜における複数の絶縁層膜の中で、トランジスタと整合回路の間にある絶縁層膜に、トランジスタのソース電極と接続されている配線が形成され、その配線がトランジスタのゲート電極及びドレイン電極の上部を覆っているように構成したので、整合回路とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す断面図である。
【図５】図４の高周波増幅器の中で、点線で囲まれている部分の等価的な回路図である。
【図６】この発明の実施の形態５による高周波増幅器を示す断面図である。
【図７】図６の高周波増幅器の中で、点線で囲まれている部分の等価的な回路図である。
【図８】非特許文献１に開示されている高周波増幅器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す断面図である。
図１において、基板１の上にはエピタキシャル層２が形成されており、エピタキシャル層２の上には、３つの絶縁層膜４，５，６が積層されている多層絶縁層膜３が形成されている。
図１の例では、多層絶縁層膜３が３層構造であるものを示しているが、これは一例に過ぎず、４層以上の絶縁層膜が積層されていてもよい。
なお、基板１の基板材料としてＨＡ、例えば、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、Ｓｉなどが考えられる。
【００１０】
多層絶縁層膜３を構成している下部の絶縁層膜４には、トランジスタのソース電極７、ゲート電極８及びドレイン電極９が形成されている。
整合回路１０は多層絶縁層膜３を構成している絶縁層膜６に形成されており、トランジスタのゲート電極８と図示せぬ配線によって接続されている。
ここでは、整合回路１０がトランジスタのゲート電極８と接続されているものを想定しているが、整合回路１０がトランジスタのドレイン電極９と接続されているものであってもよい。
即ち、図１では、１つの整合回路１０だけを図示しているが、高周波増幅器は、トランジスタのゲート電極８と接続されている整合回路と、トランジスタのドレイン電極９と接続されている整合回路とを備えており、２つの整合回路が絶縁層膜６に形成されている。
なお、図１では、整合回路１０が絶縁層膜６に形成されているが、トランジスタが形成されている絶縁層膜４より上部にある絶縁層膜であれば、どの絶縁層膜に形成されていてもよい。
【００１１】
配線１１はトランジスタのソース電極７と接続されている金属部材であり、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼさないようにするため、そのトランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５（絶縁層膜４の上部）に形成されている。
即ち、配線１１は例えば長方形の形状をなしており、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼさないようにするため、トランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を完全に覆っている保護配線である。
【００１２】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、トランジスタのソース電極７、ゲート電極８及びドレイン電極９が多層絶縁層膜３における下部の絶縁層膜４に形成され、トランジスタのゲート電極８又はドレイン電極９と接続されている整合回路１０が、絶縁層膜４より上部にある絶縁層膜６に形成されている。
整合回路１０とトランジスタの間には容量成分が存在するが、トランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆うように、トランジスタのソース電極７と接続されている金属の配線１１（保護配線）が、そのトランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５（絶縁層膜４の上部）に形成されている。
このため、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分がほとんどなくなり、その容量成分が、トランジスタの電気特性に影響を及ぼすことがなくなる。
【００１３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、多層絶縁層膜３における複数の絶縁層膜４，５，６の中で、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５に、トランジスタのソース電極７と接続されている配線１１が形成され、その配線１１がトランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆っているように構成したので、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果を奏する。
【００１４】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す断面図であり、図２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５に、トランジスタのソース電極７と接続されている配線１１が形成されているものを示したが、この実施の形態２では、配線１１を形成する代わりに、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５の比誘電率εｒ２を、トランジスタが形成されている絶縁層膜４の比誘電率εｒ１より低くしている。
εｒ１  ＞  εｒ２
【００１５】
整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分は、整合回路１０とトランジスタの間にある絶縁層膜５の誘電率εｒに比例する。
そこで、この実施の形態２では、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分を小さくするために、トランジスタに直接触れていない絶縁層膜５を比誘電率が小さい材料で構成し、絶縁層膜５の比誘電率εｒ２を、トランジスタが形成されている絶縁層膜４の比誘電率εｒ１より低くしている。
これにより、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態２でも、上記実施の形態１と同様に、トランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆う配線１１をトランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５に形成するようにしてもよい。
【００１６】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す断面図であり、図３において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
上記実施の形態１では、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５に、トランジスタのソース電極７と接続されている配線１１が形成されているものを示したが、この実施の形態３では、配線１１を形成する代わりに、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５の厚さｄ２を１０マイクロメートル以下で、トランジスタが形成されている絶縁層膜４の厚さｄ１より厚くしている。
１０μｍ  ≧  ｄ２  ＞  ｄ１
なお、多層絶縁層膜３を構成している絶縁層膜４，５，６の厚さは、通常、１０μｍ以下であるため、ここでも、絶縁層膜５の厚さｄ２を１０μｍ以下としている。
【００１７】
整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分は、整合回路１０とトランジスタの距離に反比例する。
そこで、この実施の形態３では、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分を小さくするために、絶縁層膜５の厚さｄ２を厚くすることで、整合回路１０とトランジスタの距離を長くしている。
これにより、整合回路１０とトランジスタの間にある容量成分を小さくして、トランジスタの電気特性の変化を防止することができる効果を奏する。
【００１８】
なお、この実施の形態３でも、上記実施の形態１と同様に、トランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆う配線１１をトランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５に形成するようにしてもよい。
また、上記実施の形態２と同様に、トランジスタと整合回路１０の間にある絶縁層膜５の比誘電率εｒ２を、トランジスタが形成されている絶縁層膜４の比誘電率εｒ１より低くしてもよい。
【００１９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す断面図であり、図４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
配線２１はトランジスタのドレイン電極９と整合回路１０を接続している金属部材であり、整合回路１０が形成されている絶縁層膜６において、トランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆っている配線１１が形成されている領域と重なる領域に形成されている。
【００２０】
図５は図４の高周波増幅器の中で、点線で囲まれている部分の等価的な回路図である。
点線で囲まれている部分において、保護配線である配線１１と配線２１との間には容量成分がある。
また、トランジスタのドレイン電極９と整合回路１０を接続している配線２１は、シャントインダクタに相当する。
したがって、配線１１と配線２１の間に存在する容量成分は、図５に示すように、シャントインダクタとグラウンドを接続する容量成分に相当し、図５のような回路構成は広帯域増幅回路として機能する。
これにより、上記実施の形態１と同様に、トランジスタの電気特性の変化を防止することができるほか、広帯域な特性を得ることができる効果を奏する。
【００２１】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器を示す断面図であり、図６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
配線２２はトランジスタのゲート電極８と整合回路１０を接続している金属部材であり、整合回路１０が形成されている絶縁層膜６において、トランジスタのゲート電極８及びドレイン電極９の上部を覆っている配線１１が形成されている領域と重なる領域に形成されている。
【００２２】
図７は図６の高周波増幅器の中で、点線で囲まれている部分の等価的な回路図である。
点線で囲まれている部分において、保護配線である配線１１と配線２２との間には容量成分がある。
また、トランジスタのゲート電極８と整合回路１０を接続している配線２２は、シャントインダクタに相当する。
したがって、配線１１と配線２２の間に存在する容量成分は、図７に示すように、シャントインダクタとグラウンドを接続する容量成分に相当し、図７のような回路構成は広帯域増幅回路として機能する。
これにより、上記実施の形態１と同様に、トランジスタの電気特性の変化を防止することができるほか、広帯域な特性を得ることができる効果を奏する。
【００２３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  基板、２  エピタキシャル層、３  多層絶縁層膜、４，５，６  絶縁層膜、７  ソース電極、８  ゲート電極、９  ドレイン電極、１０  整合回路、１１  配線、２１，２２  配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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