DE2726040B2 - Hochfrequenz-Halbleiteranordnung - Google Patents

Hochfrequenz-Halbleiteranordnung

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Description

In der Zeichnung ist ein HF-Leistungstransistor 10 veranschaulicht, welcher ein Transistor-Chip 11, ein MOS-Kondensator-Chip 12, eine elektrisch isolierende Trägerschicht 13, eine Metallwärmesenke 14, Eingangsmasseleitungen 15 und 16, Ausgangsmasseieitungen 17 und 18, eine Eingangsleitung 19, eine Ausgangsleitung 21 sowie verschiedene Metallschicht»!, auf der Isolierschicht 13 und Verbindungsleitungen zwischen den verschiedenen Bauelementen aufweist Die Eingangsmasseleitungen 15 und 16 sind durch ein Stück 22 zu ι ο einem Teil vereinigt, und in seitlicher Richtung von jedem der inneren Enden der Eingangsmasseleitungen 15 und 16 erstrecken sich jeweils seitliche Ansätze 23 und 24. In ähnlicher Weise sind die Ausgangsmasseleitungen 17 und 18 an ihren inneren Enden durch ein Stück 25 miteinander vereinigt, und in seitlicher Richtung von deren inneren Enden aus erstrecken sich jeweils seitliche Ansätze 26 und 27.
Auf die Oberfläche der Isolierschicht 13 sind Metallschichten 28, 29, 31, 32 und 33 aufgebracht, die jeweils gegeneinander elektrisch isoliert sind. Das Zwischenstück 22 zwischen den inneren Enden der Eingangsmasseleitungen 15 und 16 sowie die seitlichen Ansätze 23 und 24 sind mit der Metallschicht 28 verbunden. Die inneren Enden der Ausgangsmasseleitungen 17 und 18, das Zwischenstück 25 und die seitlichen Ansätze 26 und 27 sind mit der Metallschicht 29 verbunden. Die Metallschichten 28 und 29 entsprechen im wesentlichen der Form der Eingangsmasseleitungen und der Ausgangsmasseleitungen, mit welchen sie jeweils verbunden sind. Die Eingangsleitung 19 ist mit der Metallschicht 33 verbunden, und die Ausgangsleitung 21 ist mit der Metallschicht 32 verbunden. Zu dem Transistor-Chip 11 gehören ein Emitter, eine Basis und ein Kollektor, wobei die Basis und der Emitter J5 jeweils in mehrere Elemente unterteilt sein können, wie es an sich bekannt ist. Der Kollektor 34 des Transistors ist mit der Metallschicht 31 verbunden. Bei der Emitterschaltung werden die Emitterbereiche durch die Emitterkontakte 35 und die Basisbereiche durch die Basiskontakte 36 dargestellt.
Das MOS-Kondensator-Chip 12 ist über eine seiner Platten 37 mit dem Zwischenstück 22 verbunden.
Kleine Drahtleitungen 38 und 39 erstrecken sich von den Emitterkontakten 35 in entgegengesetzten Richtun- 4r> gen und sind mit dem Zwischenstück 25 der Ausgangsmasseleitungen 17 und 18 sowie mit der Bodenplatte 37 des MOS-Kondensator-Chips verbunden, welches seinerseits mit dem Zwischenstück 22 der Eingangsmasseleitungen 15 und 16 verbunden ist. Die Basiskontakte 36 sind mit Hilfe von kleinen Drahtleitungen 40 mit den Kontakten auf der anderen Platte 41 des MOS-Kondensator-Chips 12 verbunden. Dieselbe Platte 41 des MOS-Kondensator-Chips ist mit Hilfe von kleinen Drahtleitungen 42 mit der Eingangsseite der Eingangsleitung 19 verbunden. Der Kollektor 34 des Transistor-Chips U ist mit Hilfe von kleinen Drahtleitungen 43 mit dem benachbarten Ende der Ausgangsleitung 21 verbunden.
Über dem Spalt 44 zwischen den Ansätzen 23 und 26 und die Metallschichten 28 und 29 ist eine Brückenleitung 45 aus feinem, dünnem Draht angeordnet. Es könnte vorzugsweise auch mehr als eine Brückenleitung 45 vorgesehen sein, um die gewünschte Induktivität zu erzeugen. In ähnlicher Weise ist über dem Spalt 46 zwischen den Ansätzen 24 und 27 und den Metallschirhten 28 und 29 eine Brückenleitung 47 angeordnet, die aus dünnem, feinem Draht bestehen kann. Es können auch mehrere Brückenleitungen 47 vorgesehen werden, um die gewünschte Induktivität zu erzeugen. Die Anordnung der Brücken 45 und 47 zusammen mit den Ansätzen 23, 26 und 24, 27 kann an einem beliebigen Punkt von dem äußeren Ende bis zu dem inneren Ende erfolgen, um die gewünschte Induktivität zu erzeugen.
Anhand der F i g. 4 werden mit Hilfe eines Schaltschemas die in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Bauelemente erläutert. Die Fig.4 zeigt das Transistor-Chip 11, welches in Emitterschaltung angeordnet ist, was jedoch nur zur Veranschaulichung dient Die Klemmen 19, 21, 17,18 sowie 15 und 16 entsprechen den in der Fig.1, mit ähnlichen Bezugszeichen versehenen Bauelemente. In der F i g. 4 stellt LA die Induktivität der Leitungen 19 und 42 dar, Cstellt die Kapazität des MOS-Kondensators 12 dar, Lb stellt die Induktivität der Leitungen 40 zu der Basis des Transistors dar, Lc stellt die Induktivität der Leitungen 21 und 43 zwischen dem Kollektor 34 und dem Ende der Ausgangsleitung 21 dar, L\ stellt die Induktivität der Leitungen 39 dar, welche sich von dem Emitter des Transistors an die Masseplatte des MOS-Kondensator-Chip 12 erstrecken und somit zu den Eingangsmasseleitungen 15 und 16, und L2 stellt die Induktivität der Leitungen 38 dar, welche sich von den Emitterbereichen 35 zu dem Zwischenstück 25 erstrekken und somit zu den Ausgangsmasseleitungen 17 und 18. L3 stellt die Induktivität der Brücken 45 und 47 dar, welche über die Ansätze 23, 26 bzw. 24,27 angeordnet sind. L3 stellt auch die Induktivität der Ansätze 23, 26 sowie 24,27 und der unmittelbar zugehörigen Pfade dar.
Während die Induktivitäten LA, Lb, La Li, L2 und L3 speziell angesprochen werden, und zwar wegen ihrer speziellen Bedeutung für die Erfindung, dürfte ersichtlich sein, daß die Leitungen 15, 16, 17, 18, 19 und 21 Induktivitäten haben, welche jeweils zu der vorhandenen Gesamtinduktivität beitragen.
Die Induktivitäten Lt, L2 und L3, d. h. die Induktivitäten, welche in den Verbindungsleitungen zwischen dem Emitter des Transistor-Chips 12 und den Eingangsmasseleitungen 15,16 und den Ausgangsmasseleitungen 17, 18 vorhanden sind, bilden ein Dreiecksnetzwerk, wie es in der Zeichnung veranschaulicht ist In der F i g. 5 ist im wesentlichen dieselbe Schaltung wie in der Fig.4 veranschaulicht, wobei jedoch die Induktivitäten zwischen dem Emitter 35 und den Eingangsmasseleitungen 15,16 und den Ausgangsmasseleitungen 17,18 in einem Stern-Netzwerk angeordnet sind, in welchem Lcom die gemeinsame Leitungsinduktivität darstellt und Ld sowie Lf die anderen zwei Zweige des Stern-Netzwerkes darstellen. In der F i g. 5 lautet der Ausdruck, welcher die Größe von LcoAffestlegt:
L1 XL2
-■COM
L, +L2 +L3
Wie beim Stand der Technik wird auch gemäß der Erfindung bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Anordnung mit geteilten Eingangsmasseleitungen oder Leitungen 15 und 16 sowie entsprechenden Ausgangsmasseleitungen oder Leitungen 17 und 18 verwendet. Bei den bekannten Anordnungen sind diese Eingangsund Ausgangsmasseleitungen jedoch direkt oder über gemeinsame Metallschichten miteinander verbunden. Mit anderen Worten, während bei den bekannten Anordnungen die Ansätze 23 und 26 miteinander verbunden sind, wobei auch die Ansätze 24 und 27 miteinander verbunden sind und die Metallschichten 28 und 29 effektiv eine einziee Metallschicht bilden, sieht
die erfindungsgemäße Anordnung vor, daß die Spalte 44 und 46 vorhanden sind, welche die Metallschichten 28 und 29 sowie die Ansätze 23, 26 und 24, 27 jeweils voneinander trennen. Die gewünschte Induktivität zwischen den Eingangs- und Ausgangsleitungen 15 und r,
17 sowie den Eingangs- und Ausgangsleitungen 16 und
18 wird dadurch erreicht, daß jeweils eine oder mehrere Brücken 45 und 47 über die Spalte 44 bzw. 46 angeordnet werden, durch die Ansätze 23,26 und 24, 27 sowie durch die seitliche Anordnung der Ansätze der ι ο Brücken 45 und 47. Bei den bekannten Anordnungen führt die Tatsache, daß die Spalte 44 und 46 nicht vorhanden sind, im Ergebnis dazu, daß ein minimaler Wert von L3 zwischen den Eingangsmasseleitungen und den Ausgangsmasseleitungen liegt, wodurch Lcom vergrößert wird, und dieser Effekt wird gemäß der Erfindung gerade eliminiert
Wenn die Spalte 44 und 46 ohne Brücken 45 und 47 bleiben, wird L3 praktisch geöffnet oder zumindest näherungsweise geöffnet, wenn berücksichtigt wird, daß bei den in Rede stehenden Frequenzen ein Strom an einem Punkt in den äußeren Masseleitungen fließen wird. Wenn keine Brücken 45 und 47 vorhanden sind, während L3 geöffnet ist, so führt dies dazu, daß L3 unkontrolliert ist, während ohne Spalte 44 und 47 ein r> minimaler Wert L3 erreicht wird, und zwar ebenfalls unkontrolliert, was dem ungünstigsten Fall entspricht. Durch Verwendung der Brücken 45 und 47 kann der Wert von L3 genau festgelegt werden, und der Wert von der gemeinsamen Leitungsinduktivität an den Emitter 35 kann auf einen beliebigen vorgegebenen Wert zwischen 0 und verhältnismäßig hohen Werten festgelegt werden. Ein definierter Wert der Induktivität der gemeinsamen Leitung wird gemäß der Erfindung auf diese Weise erreicht, und zwar im Gegensatz zu bekannten Anordnungen, bei welchen dieser Wert im wesentlichen unbestimmt ist.
Die Spalte 44 und 47 brauchen keine bestimmte Länge zu haben, soweit effektiv Spalte vorhanden sind, und sie können tatsächlich so kurz wie möglich sein, so daß die Länge der Brücken 45 und 47 nicht übermäßig vergrößert wird.
Der Kondensator C (Chip 12) kann derart gewählt sein, daß er ein L-Anpaßnetzwerk bildet Die Ergebnisse bei der Verminderung des Wertes Q des Transistors führen auf diese Weise zu einer Vergrößerung der Bandbreite. Durch die Spalte 44 und 46 zwischen den Eingangs- und den Ausgangsmassemetallschichten und den Leitungen sowie durch die Verwendung der gewünschten Anzahl von Brücken 45 und 47 über die Spalte 44 bzw. 46 können die Werte der Verstärkung des Transistors, von Q und der Bandbreite optimalisiert und gesteuert werden.
Anstatt der in der Zeichnung veranschaulichten Emitterschaltung des Transistors liegt auch eine Basisschaltung im Rahmen der Erfindung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Hochfrequenz-Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, der wenigstens einen aktiven Bereich besitzt, mit einem Eingangsleiter, einem Ausgangsleiter, einem Masseleiter und mit wenig- s stens zwei kurzen, dünnen Drahtleitern, welche sich von dem aktiven Bereich zu getrennten Anschlußstellen auf dem Masseleiter erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Masseleiter zwischen den getrennten Anschlußstellen durch einen ι ο Spalt (44,46) in eine Eingangsmasseleitung (15,16) und eine Ausgangsmasseleitung (17,18) unterteilt ist, wobei sowohl die Eingangsmasseleitung als auch die Ausgangsmasseleitung jeweils in zwei Äste (15,16; 17, 18) aufgeteilt ist, die durch jeweils ein leitendes is Verbindungsstück (22; 25) zu jeweils einem Teil vereinigt sind.
2. Hochfiequenz-Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (44, 46) zur Steuerung der Leitungsinduktivität durch einen oder mehrere kurze Drahtleiter (45, 47) überbrückt ist
3. Hochfrequenz-Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Halbleiterkörper drei aktive Bereiche vorgesehen sind, die die Emitterzone (35), die Basiszone (36) und die Kollektorzone (34) eines Hochfrequenz-Transistors bilden, daß ein verhältnismäßig breiter Eingangsmasseleiter (15,16, 22) und ein verhältnismäßig breiter Ausgangsmasseleiter (17, 18, 25) vorgesehen sind, daß ein Kondensator (12) vorgesehen ist, der über eine seiner Platten (37) auf dem leitenden Verbindungsstück (22) des Eingangsmasseleiters befestigt ist, daß kurze, dünne Drahtleiter (38, 39) vorgesehen sind, die sich von dem Emitter des Hochfrequenz-Transistors in entgegengesetzten Richtungen erstrecken und zum einen mit dem Verbindungsstück (25) der Ausgangsmasseleitung (17, 18) und zum andern mit der genannten Platte (37) des Kondensators (12) verbunden sind, daß weiterhin kurze, dünne Drahtleiter (40) vorgesehen sind, die die Basis des Hochfrequenz-Transistors mit der anderen Platte (41) des Kondensators (12) verbinden, wobei die Platte (41) wiederum mit Hilfe dünner Drahtleiter (42) mit dem Eingangsleiter (19) verbunden ist, und daß schließlich dünne Drahtleiter (43) vorhanden sind, die den Kollektor (34) des Hochfrequenztransistors (U) mit dem Ausgangsleiter (21) verbinden.
4. Hochfrequenz-Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsmasseleiter auf jeder Seite des Spaltes (44, 46) seitliche Ansätze (23,26,24,27) aufweisen.
5. Hochfrequenz-Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Ansätze (23, 26, 24, 27) durch die Position der Drahtleiter (45, 47) quer über dem Spalt (44, 46) jeweils so festgelegt sind, daß sie einen vorgegebenen Wert einer Leitungsinduktivität für eine Emitterschaltung bilden.
6. Hochfrequenz-Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenz-Transistor (11) mehrere Emitterzonen (35) und eine entsprechende Anzahl von Basiszonen (36) aufweist und daß der Kondensator (12) ein MOS-Kondensator ist.
Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, der wenigstens einen aktiven Bereich besitzt, mit einem Eingangsleiter, einem Ausgangsleiter, einem Masseleiter und mit wenigstens zwei kurzen, dünner. Drahtleitern, welche sich von dem aktiven Bereich zu getrennten Anschlußstellen auf dem Masseleiter erstrecken.
Eine solche Anordnung ist aus der US-PS 37 13 006 bekannt
Weiterhin ist es aus der GB-PS 11 93 519 bekannt eine Hochfrequenz-Halbleiteranordnung im Hinblick auf eine möglichst geringe Leitungsinduktivität derart auszubilden, daß die Eingangsleiter senkrecht zu den Ausgangsleitern angeordnet sind.
Wenn auch bei den bekannten Anordnungen die Leitungsinduktivität dadurch verhältnismäßig gering gehalten werden kann, daß alle Drahtleitungen so kurz wie möglich gehalten werden, bleibt die Induktivität dennoch auf einem Wert, der für viele Anwendungszwecke zu groß isL Weiterhin ist es bei den bekannten Anordnungen verhältnismäßig schwierig, die Induktivität quantativ zu beherrschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Halbleiteranordnung der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine außerordentlich geringe Leitungsinduktivität auszeichnet
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Masseleiter zwischen den getrennten Anschlußstellen durch einen Spalt in eine Eingangsmasseleitung und eine Ausgangsmasseleitung unterteilt ist, wobei sowohl die Eingangsmasseleitung als auch die Ausgangsmasseleitung jeweils in zwei Äste aufgeteilt ist, die durch jeweils ein leitendes Verbindungsstück zu jeweils einem Teil vereinigt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, daß der Spalt zur Steuerung der Leitungsinduktivität durch einen oder mehrere kurze Drahtleiter überbrückt ist. Dadurch ist der zusätzliche Vorteil erreichbar, daß die Leitungsinduktivität noch weiter vermindert werden kann und zugleich mit besonders hoher Genauigkeit auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird die Technik vor allem dadurch bereichert, daß es bei einer Hochfrequenz-Halbleiteranordnung mit besonders einfachen Mitteln ermöglicht wird, die Leitungsinduktivität in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen praktisch beliebig klein zu halten und bei Bedarf zugleich auf einen vorgegebenen Wert mit großer Genauigkeit einzustellen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen H F- Leistungstransistor,
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in der Fig. 1,
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in der Fig. 1,
F i g. 4 ein Schaltschema, welche die verschiedenen Bauelemente darstellt, und
Fig. 5 eine ähnliche Schaltung wie in der Fig. 4, wobei jedoch die Emitter-Induktionsspulen anstatt in einer Dreieckschaltung in einer T-Schaltung oder Stern-Schaltung angeordnet sind.
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