JP2006041936A - Distributed amplifier - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distributed amplifier that is excellent in design and manufacturing property and has a high-frequency band. <P>SOLUTION: The gate terminal of a grounded-gate transistor 11 for composing a cascode type transistor is connected to a capacitor CgA for high-frequency grounding via a series circuit comprising a transmission line LgA and a resistor RgA, and connected to a capacitor CgB for high-frequency grounding via a series circuit comprising a transmission line LgB and a resistor RgB. The sensitivity of circuit performance to the transmission line length of the transmission lines LgA, LgB, and the resistance value of the resistors RgA, RgB are decreased as compared with a conventional one for reducing an influence to circuit characteristics to a change in the transmission line length and the resistance value, and a design margin and a manufacturing margin are expanded in the transmission line and the resistor. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、分布型増幅器に関し、より詳細には、カスコード型トランジスタを用いた分布型増幅器に関する。   The present invention relates to a distributed amplifier, and more particularly to a distributed amplifier using cascode transistors.

近年、大容量光通信やUWB(Ultra Wide band:超広帯域)等の無線通信に向けた電子デバイスの開発が行われている。これらの通信システムには、高周波数帯域を有する広帯域増幅器が求められている。分布型増幅器は、伝送線路の遮断周波数で帯域が決まるため、広帯域な増幅器として注目されている。   In recent years, electronic devices for wireless communication such as large-capacity optical communication and UWB (Ultra Wide band) have been developed. For these communication systems, a broadband amplifier having a high frequency band is required. Distributed amplifiers are attracting attention as broadband amplifiers because the band is determined by the cutoff frequency of the transmission line.

特に、カスコード接続したソース接地トランジスタとゲート接地トランジスタとで構成したカスコード型トランジスタを用いた分布型増幅器(例えば、特許文献1、2参照。)は、広帯域化が可能であることから注目されている。これまで、90GHzの帯域を持つ分布型増幅器が報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。当該分布型増幅器では、配線構造はコプレーナ線路を用い、回路構成はソース接地トランジスタとゲート接地トランジスタとで構成したカスコード型トランジスタを用い、ゲート接地トランジスタのゲート端子と高周波接地用キャパシタが伝送線路を介して接続されている。   In particular, a distributed amplifier using a cascode transistor composed of a cascode-connected grounded-source transistor and a gate-grounded transistor (see, for example, Patent Documents 1 and 2) is attracting attention because of its wide bandwidth. . Until now, a distributed amplifier having a band of 90 GHz has been reported (for example, see Non-Patent Document 1). In this distributed amplifier, the wiring structure uses a coplanar line, the circuit configuration uses a cascode transistor composed of a grounded-source transistor and a grounded-gate transistor, and the gate terminal of the grounded-gate transistor and the high-frequency grounding capacitor are connected via a transmission line. Connected.

しかし、カスコード型トランジスタを用いた従来の分布型増幅器は、ゲート接地トランジスタのゲート端子と高周波接地用キャパシタを接続する伝送線路長に対する回路特性の変化量が大きく、これが回路設計を難しくしていた。   However, the conventional distributed amplifier using a cascode transistor has a large amount of change in circuit characteristics with respect to the length of the transmission line connecting the gate terminal of the common-gate transistor and the high-frequency grounding capacitor, which makes circuit design difficult.

この問題を解決するために、図7に回路構成を示す分布型増幅器が報告されている(非特許文献2参照。)。
図7は、非特許文献2に開示されている従来の分布型増幅器の構成例を示す回路図である。なお、図7において、矩形ブロックは伝送線路(より詳しくは、伝送線路のインダクタンス成分)を示し、記号▽は接地(グランドレベル)を示している。
In order to solve this problem, a distributed amplifier having a circuit configuration shown in FIG. 7 has been reported (see Non-Patent Document 2).
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional distributed amplifier disclosed in Non-Patent Document 2. In FIG. 7, a rectangular block indicates a transmission line (more specifically, an inductance component of the transmission line), and a symbol ▽ indicates grounding (ground level).

図7に示す分布型増幅器は、基本回路セル(単位回路)101−i(iは添え字であり、i=1〜N(Nは任意)の自然数。)を複数段並列接続して構成される。各基本回路セル101−iは、カスコード接続されたトランジスタ111、112で構成したカスコード型トランジスタをそれぞれ有する。   The distributed amplifier shown in FIG. 7 is configured by connecting a plurality of stages of basic circuit cells (unit circuits) 101-i (i is a subscript and i = 1 to N (N is an arbitrary number)). The Each basic circuit cell 101-i has a cascode transistor composed of cascode-connected transistors 111 and 112, respectively.

各基本回路セル101−iにおいて、トランジスタ111のゲートは、直列接続された伝送線路Lgと直列抵抗Rgを介して、高周波接地用キャパシタCgの一端に接続されている。なお、高周波接地用キャパシタCgの他端は接地されている(グランドレベルに対して接続されている)。この直列抵抗Rgは、増幅器の発振を抑止するように機能する。トランジスタ111のドレインは、出力側の伝送線路115、116、117に接続され、ソースはトランジスタ112のドレインに接続されている。トランジスタ112のゲートは、入力側の伝送線路113、114に接続され、ソースは接地されている。また、直列抵抗Rgと高周波接地用キャパシタCgとの相互接続点が、バイアス供給用抵抗109を介してバイアス端子108に接続されている。   In each basic circuit cell 101-i, the gate of the transistor 111 is connected to one end of a high-frequency grounding capacitor Cg via a transmission line Lg and a series resistor Rg connected in series. The other end of the high frequency grounding capacitor Cg is grounded (connected to the ground level). This series resistance Rg functions to suppress the oscillation of the amplifier. The drain of the transistor 111 is connected to the transmission lines 115, 116, and 117 on the output side, and the source is connected to the drain of the transistor 112. The gate of the transistor 112 is connected to the transmission lines 113 and 114 on the input side, and the source is grounded. An interconnection point between the series resistor Rg and the high frequency grounding capacitor Cg is connected to the bias terminal 108 via the bias supply resistor 109.

入力端子102から入力した信号は、入力側の伝送線路(113、114等)を伝搬して、各基本回路セル101−iにより増幅される。各基本回路セル101−iで増幅された信号は、出力端子104の方向に出力側の伝送線路(115〜117等)を伝搬しながら信号の位相が合わされ合成される。そして、合成された信号が出力端子104から出力される。   A signal input from the input terminal 102 propagates through the transmission line (113, 114, etc.) on the input side and is amplified by each basic circuit cell 101-i. The signals amplified in each basic circuit cell 101-i are combined with the phase of the signal being matched while propagating through the output transmission line (115 to 117) in the direction of the output terminal 104. Then, the synthesized signal is output from the output terminal 104.

なお、図7において、103、105は、伝送線路の終端抵抗、106はバイアス端子、107は交流接地キャパシタである。したがって、入力側の伝送線路を終端抵抗103の方向に伝搬した信号は終端抵抗103において吸収され、出力側の伝送線路を終端抵抗105の方向に伝搬した信号は終端抵抗105において吸収される。   In FIG. 7, reference numerals 103 and 105 denote transmission line termination resistors, 106 denotes a bias terminal, and 107 denotes an AC grounding capacitor. Therefore, a signal propagated in the direction of the termination resistor 103 on the input side transmission line is absorbed in the termination resistor 103, and a signal propagated in the direction of the termination resistor 105 on the output side transmission line is absorbed in the termination resistor 105.

図7に示した分布型増幅器は、図示したようにゲート接地トランジスタ111のゲート端子と高周波接地用キャパシタCgを接続する伝送線路Lgに対して直列抵抗Rgを挿入することで、伝送線路Lgの伝送線路長に対する回路性能の感度の低減を図っている。   The distributed amplifier shown in FIG. 7 inserts a series resistor Rg into the transmission line Lg that connects the gate terminal of the grounded-gate transistor 111 and the high-frequency grounding capacitor Cg as shown in the figure, thereby transmitting the transmission line Lg. The sensitivity of the circuit performance with respect to the line length is reduced.

特開平11−88079号公報JP 11-88079 A 特開平11−195939号公報JP 11-195939 A S.Kimura et al., “Loss-compensated distributed baseband amplifier IC's for optical transmission systems”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.44, pp.1688-1693, 1996S. Kimura et al., “Loss-compensated distributed baseband amplifier IC's for optical transmission systems”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol.44, pp.1688-1693, 1996 H.Shigematsu et al., “A 49-GHz preamplifier with a transimpedance gain of 52 dBΩ using InP HEMT”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol.36, no.9, pp.1309-1313, 2001H. Shigematsu et al., “A 49-GHz preamplifier with a transimpedance gain of 52 dBΩ using InP HEMT”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol.36, no.9, pp.1309-1313, 2001

しかしながら、図7に示した分布型増幅器において、直列抵抗Rgの抵抗値を大きくすると、分布型増幅器の帯域低下が発生して回路特性を低下させてしまう。また、帯域が高周波になるにつれ、直列抵抗Rgの抵抗値及び伝送線路Lgの伝送線路長に対する回路性能の感度が高くなる。したがって、広帯域な分布型増幅器を実現するためには、直列抵抗Rgの抵抗値をできるだけ小さくしつつ、回路の設計精度を確保することが要求される。   However, in the distributed amplifier shown in FIG. 7, when the resistance value of the series resistor Rg is increased, the band of the distributed amplifier is reduced, and the circuit characteristics are deteriorated. Further, as the band becomes high frequency, the sensitivity of the circuit performance to the resistance value of the series resistor Rg and the transmission line length of the transmission line Lg increases. Therefore, in order to realize a broadband distributed amplifier, it is required to ensure the circuit design accuracy while making the resistance value of the series resistor Rg as small as possible.

分布型増幅器における帯域を向上させるために直列抵抗Rgの抵抗値を小さくする場合、伝送線路Lgの伝送線路長に対する回路性能の感度が増大する。また、小さな抵抗値を有する抵抗を精度良く作製することも困難である。   When the resistance value of the series resistor Rg is reduced in order to improve the band in the distributed amplifier, the sensitivity of the circuit performance to the transmission line length of the transmission line Lg increases. It is also difficult to accurately produce a resistor having a small resistance value.

ここで、通常、上述したような従来の分布型増幅器はMMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit:モノリシックマイクロ波集積回路)として構成され、一般にMMICにおける抵抗はシート抵抗として50Ω/□〜200Ω/□のものが用いられる。仮に、シート抵抗が50Ω/□のものを用いて5Ωの抵抗を作製する場合、横幅を10μmとしたとき、長さは1μmとなる。実際の製造工程において長さ1μmのコントロールは容易ではなく、抵抗値の製造ばらつきが大きくなり、回路の歩留まり低下を招いてしまう。抵抗の横幅を大きくすることで長さを長くすることもできるが、作製される抵抗の面積が大きくなり、回路面積が増大してしまう。   Here, the conventional distributed amplifier as described above is usually configured as an MMIC (Microwave Monolithic Integrated Circuit), and generally the resistance in the MMIC is a sheet resistance of 50Ω / □ to 200Ω / □. Used. If a 5Ω resistor is produced using a sheet resistance of 50Ω / □, the length is 1 μm when the lateral width is 10 μm. In the actual manufacturing process, it is not easy to control the length of 1 μm, and the manufacturing variation of the resistance value becomes large, resulting in a reduction in circuit yield. Although the length can be increased by increasing the lateral width of the resistor, the area of the manufactured resistor increases and the circuit area increases.

本発明の目的は、設計性及び製造性に優れた高周波数帯域を有する分布型増幅器を提供することである。   An object of the present invention is to provide a distributed amplifier having a high frequency band excellent in design and manufacturability.

本発明の分布型増幅器は、カスコード型トランジスタを用いて構成され、ゲート接地トランジスタのゲート端子が、第1の伝送線路と第1の抵抗とを有する第1の直列回路を介して第1の接地容量に接続されている。さらに、当該ゲート端子が、上記第1の直列回路とは異なる第2の伝送線路と第2の抵抗とを有する第2の直列回路を介して、上記第1の接地容量とは異なる第2の接地容量に接続されている。   The distributed amplifier according to the present invention is configured using a cascode transistor, and the gate terminal of the grounded-gate transistor is connected to the first ground via a first series circuit having a first transmission line and a first resistor. Connected to capacity. Furthermore, the second terminal different from the first grounded capacitance is connected to the gate terminal via a second series circuit having a second transmission line different from the first series circuit and a second resistor. Connected to ground capacitance.

本発明によれば、ゲート接地トランジスタのゲート端子を、互いに異なる直列接続された伝送線路と抵抗を介して高周波接地用の2つの接地容量に接続することで、従来の分布型増幅器と同じ性能を実現しようとする際には、ゲート接地トランジスタのゲート端子と接地容量とを接続する伝送線路の伝送線路長及び抵抗の抵抗値をそれぞれ、従来技術を用いた場合の2倍の値にすることができる。   According to the present invention, the gate terminal of a grounded-gate transistor is connected to two grounded capacitors for high-frequency grounding via different series-connected transmission lines and resistors, thereby achieving the same performance as a conventional distributed amplifier. When trying to realize, the transmission line length of the transmission line connecting the gate terminal of the gate-grounded transistor and the grounded capacitor and the resistance value of the resistance should be doubled as compared with the case of using the conventional technology. it can.

本発明によれば、ゲート接地トランジスタのゲート端子と接地容量とを接続する伝送線路の伝送線路長及び抵抗の抵抗値に対する回路性能の感度を従来と比較して低下させ、伝送線路長及び抵抗値の変化に対する回路特性への影響を緩和し低減することができる。したがって、当該伝送線路及び抵抗における設計マージン及び製造マージンを拡大し、設計性及び製造性に優れた高周波数帯域を有する分布型増幅器を提供することができる。   According to the present invention, the sensitivity of the circuit performance with respect to the transmission line length and the resistance value of the transmission line connecting the gate terminal of the gate-grounded transistor and the grounded capacitance is reduced as compared with the conventional case, and the transmission line length and the resistance value It is possible to reduce and reduce the influence on the circuit characteristics with respect to the change of. Therefore, it is possible to provide a distributed amplifier having a high frequency band that is excellent in design and manufacturability by expanding the design margin and the manufacturing margin in the transmission line and the resistor.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態による分布型増幅器の構成例を示す回路図である。
図1において、矩形ブロックは伝送線路(より詳しくは、伝送線路のインダクタンス成分)を示し、記号▽は接地(グランドレベル)を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a distributed amplifier according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a rectangular block indicates a transmission line (more specifically, an inductance component of the transmission line), and a symbol ▽ indicates grounding (ground level).

図1に示す分布型増幅器は、カスコード型トランジスタを用い、例えば100GHz以上の高周波数帯域を有するように構成したものであり、基本回路セル(単位回路)1−i(iは添え字であり、i=1〜N(Nは任意)の自然数。)を複数段並列接続して構成される。各基本回路セル1−iは、カスコード接続されたトランジスタ11、12で構成したカスコード型トランジスタをそれぞれ有している。   The distributed amplifier shown in FIG. 1 uses a cascode transistor and is configured to have a high frequency band of, for example, 100 GHz or more, and a basic circuit cell (unit circuit) 1-i (i is a subscript, i = 1 to N (N is an arbitrary natural number)) connected in parallel in a plurality of stages. Each basic circuit cell 1-i has a cascode transistor composed of cascode-connected transistors 11 and 12, respectively.

各基本回路セル1−iにおいて、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子は、直列接続された伝送線路LgAと抵抗RgAからなる直列回路を介して高周波接地用キャパシタ(接地容量)CgAに接続されているとともに、直列接続された伝送線路LgBと抵抗RgBからなる直列回路を介して高周波接地用キャパシタ(接地容量)CgBに接続されている。すなわち、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子は、伝送線路LgAと抵抗RgA、伝送線路LgBと抵抗RgBからなるそれぞれの直列回路によって高周波接地用キャパシタCgA、CgBに接続され、当該高周波接地用キャパシタCgA、CgBを介して接地されている。   In each basic circuit cell 1-i, the gate terminal of the common-gate transistor 11 is connected to a high-frequency grounding capacitor (grounding capacitance) CgA through a series circuit composed of a transmission line LgA and a resistor RgA connected in series. Are connected to a high-frequency grounding capacitor (grounding capacitor) CgB through a series circuit including a transmission line LgB and a resistor RgB connected in series. That is, the gate terminal of the common-gate transistor 11 is connected to the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB by respective series circuits including the transmission line LgA and the resistor RgA, and the transmission line LgB and the resistor RgB, and the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB. Is grounded.

具体的には、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子は、伝送線路LgAを介して抵抗RgAの一端に接続されるとともに、伝送線路LgBを介して抵抗RgBの一端に接続される。抵抗RgAの他端は高周波接地用キャパシタCgAの一端に接続され、高周波接地用キャパシタCgAの他端は接地される(グランドレベルに対して接続される)。同様に、抵抗RgBの他端は高周波接地用キャパシタCgBの一端に接続され、高周波接地用キャパシタCgBの他端は接地される。   Specifically, the gate terminal of the common-gate transistor 11 is connected to one end of the resistor RgA via the transmission line LgA and is connected to one end of the resistor RgB via the transmission line LgB. The other end of the resistor RgA is connected to one end of the high frequency grounding capacitor CgA, and the other end of the high frequency grounding capacitor CgA is grounded (connected to the ground level). Similarly, the other end of the resistor RgB is connected to one end of the high frequency grounding capacitor CgB, and the other end of the high frequency grounding capacitor CgB is grounded.

ゲート接地トランジスタ11のドレインは、出力側の伝送線路17を介して出力側の伝送線路15、16に接続され、ソースはソース接地トランジスタ12のドレインに接続される。ソース接地トランジスタ12のゲートは入力側の伝送線路13、14に接続され、ソースは接地される。   The drain of the common gate transistor 11 is connected to the transmission lines 15 and 16 on the output side via the transmission line 17 on the output side, and the source is connected to the drain of the common source transistor 12. The gate of the common source transistor 12 is connected to the transmission lines 13 and 14 on the input side, and the source is grounded.

ここで、図1に示すように基本回路セル1−iにおいて、高周波接地用キャパシタCgA、CgBは、ゲート接地トランジスタ11(カスコード型トランジスタ11、12)の両側に配置されている。複数段接続した基本回路セルの任意の基本回路セル1−i(但し、最前段及び最後段は除く。)において、ゲート接地トランジスタ11に関して前段側に設けた高周波接地用キャパシタCgAは、前段の基本回路セルにて後段側に設け高周波接地用キャパシタCgBとして共用され、後段側に設けた高周波接地用キャパシタCgBは、後段の基本回路セルにて前段側に設ける高周波接地用キャパシタCgAとして共用される。   Here, as shown in FIG. 1, in the basic circuit cell 1-i, the high frequency grounding capacitors CgA and CgB are arranged on both sides of the gate grounded transistor 11 (cascode transistors 11 and 12). In any basic circuit cell 1-i of the basic circuit cells connected in a plurality of stages (however, the first stage and the last stage are excluded), the high-frequency grounding capacitor CgA provided on the front stage side with respect to the gate-grounded transistor 11 The circuit cell is provided as a high-frequency grounding capacitor CgB provided on the rear stage side, and is shared as the high-frequency grounding capacitor CgB provided on the rear stage side.

また、基本回路セル1−iにおいて、伝送線路LgAと抵抗RgAと高周波接地用キャパシタCgAの組、伝送線路LgBと抵抗RgBと高周波接地用キャパシタCgBの組は、ゲート接地トランジスタ11(カスコード型トランジスタ11、12)に関して対称となるように配置されることが望ましい。   In the basic circuit cell 1-i, the transmission line LgA, the resistor RgA, and the high-frequency grounding capacitor CgA, and the transmission line LgB, the resistor RgB, and the high-frequency grounding capacitor CgB are connected to the common gate transistor 11 (cascode transistor 11). , 12) are preferably arranged so as to be symmetric.

入力端子2は入力側の伝送線路(13、14等)を介して入力線路終端抵抗3の一端に接続され、入力線路終端抵抗3の他端は接地される。また、出力端子4は出力側の伝送線路(15、16等)を介して出力線路終端抵抗5の一端に接続され、出力線路終端抵抗5の他端はバイアス端子6に接続される。バイアス端子6には交流接地用キャパシタ7が接続され、交流的に接地される。バイアス端子8は、初段の基本回路セル1−1における抵抗(RgA相当)と高周波接地用キャパシタ(CgA相当)との相互接続点に抵抗9を介して接続される。   The input terminal 2 is connected to one end of the input line termination resistor 3 via an input-side transmission line (13, 14, etc.), and the other end of the input line termination resistor 3 is grounded. The output terminal 4 is connected to one end of the output line termination resistor 5 via an output-side transmission line (15, 16, etc.), and the other end of the output line termination resistor 5 is connected to the bias terminal 6. An AC grounding capacitor 7 is connected to the bias terminal 6 and is grounded in an AC manner. The bias terminal 8 is connected via a resistor 9 to an interconnection point between the resistor (corresponding to RgA) and the high frequency grounding capacitor (corresponding to CgA) in the basic circuit cell 1-1 in the first stage.

図1に示した本実施形態による分布型増幅器において、入力端子2から入力される信号は、入力側の伝送線路(13、14等)を伝搬して、各基本回路セル1−iにて増幅される。各基本回路セル1−iで増幅された信号は、出力端子4の方向に出力側の伝送線路(15〜17等)を伝搬しながら信号の位相が合わされ合成される。そして、合成された信号が出力端子4から出力される。なお、入力側の伝送線路を入力線路終端抵抗3の方向に伝搬した信号は入力線路終端抵抗3において吸収され、出力側の伝送線路を出力線路終端抵抗5の方向に伝搬した信号は出力線路終端抵抗5において吸収される。   In the distributed amplifier according to the present embodiment shown in FIG. 1, a signal input from the input terminal 2 propagates through the transmission line (13, 14 etc.) on the input side and is amplified in each basic circuit cell 1-i. Is done. The signals amplified in each basic circuit cell 1-i are combined with the phase of the signal being matched while propagating through the output transmission line (15 to 17 etc.) in the direction of the output terminal 4. Then, the synthesized signal is output from the output terminal 4. The signal propagated through the input transmission line toward the input line termination resistor 3 is absorbed by the input line termination resistor 3, and the signal propagated through the output transmission line toward the output line termination resistor 5 is output line termination. Absorbed at resistor 5.

ここで、各伝送線路LgA、LgBは、図7に示した伝送線路Lgと同様の機能を有し、各抵抗RgA、RgB及び各高周波接地用キャパシタCgA、CgBは、図7に示した直列抵抗Rg及び高周波接地用キャパシタCgと同様の機能を有する。   Here, each transmission line LgA, LgB has the same function as the transmission line Lg shown in FIG. 7, and each resistor RgA, RgB and each high frequency grounding capacitor CgA, CgB are the series resistance shown in FIG. It has the same function as Rg and the high frequency grounding capacitor Cg.

また、図7に示した分布型増幅器において伝送線路Lgの伝送線路長をLg0、直列抵抗Rgの抵抗値をRg0、及び高周波接地用キャパシタCgの容量値をCg0としたときに得られる回路性能(回路特性)と同じ回路性能は、各伝送線路LgA、LgBの伝送線路長を2Lg0、各抵抗RgA、RgBの抵抗値を2Rg0、及び各高周波接地用キャパシタCgA、CgBの容量値をCg0とすることで実現できる(但し、最前段の基本回路セルにて高周波接地用キャパシタCgAに相当するキャパシタ、及び最後段の基本回路セルにて高周波接地用キャパシタCgBに相当するキャパシタの容量値についてはCg0/2)。   Further, in the distributed amplifier shown in FIG. 7, the circuit performance obtained when the transmission line length of the transmission line Lg is Lg0, the resistance value of the series resistance Rg is Rg0, and the capacitance value of the high frequency grounding capacitor Cg is Cg0 ( The same circuit performance as the circuit characteristics) is that the transmission line lengths of the transmission lines LgA and LgB are 2Lg0, the resistance values of the resistors RgA and RgB are 2Rg0, and the capacitance values of the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB are Cg0. (However, the capacitance value of the capacitor corresponding to the high-frequency grounding capacitor CgA in the front-stage basic circuit cell and the capacitance value of the capacitor corresponding to the high-frequency grounding capacitor CgB in the last-stage basic circuit cell is Cg0 / 2. ).

すなわち、本実施形態による分布型増幅器は、従来の分布型増幅器と比較して、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子と高周波接地用キャパシタCgA、CgBとを接続する伝送線路LgA、LgBの伝送線路長及び抵抗RgA、RgBの抵抗値をそれぞれ2倍にして、従来と同じ回路性能を実現することができる。言い換えれば、伝送線路LgA、LgBの伝送線路長及び抵抗RgA、RgBの抵抗値を2倍に大きくすることができる。   That is, in the distributed amplifier according to the present embodiment, the transmission line lengths of the transmission lines LgA and LgB connecting the gate terminal of the common-gate transistor 11 and the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB are compared with the conventional distributed amplifier. By doubling the resistance values of the resistors RgA and RgB, the same circuit performance as in the prior art can be realized. In other words, the transmission line lengths of the transmission lines LgA and LgB and the resistance values of the resistors RgA and RgB can be doubled.

これにより、後述する図2、図3に示すように伝送線路LgA、LgBの伝送線路長及び抵抗RgA、RgBの抵抗値に対する分布型増幅器の回路性能の感度を従来と比較して1/2に低下させ、回路特性への影響を緩和して低減することができる。したがって、伝送線路LgA、LgB及び抵抗RgA、RgBにおける設計マージン及び製造マージンを拡大することができ、高周波数帯域を有する分布型増幅器の設計性及び製造性を向上させることができる。   As a result, the sensitivity of the circuit performance of the distributed amplifier with respect to the transmission line lengths of the transmission lines LgA and LgB and the resistance values of the resistors RgA and RgB is halved compared to the conventional case as shown in FIGS. It can be reduced by reducing the influence on circuit characteristics. Therefore, the design margin and the manufacturing margin in the transmission lines LgA and LgB and the resistors RgA and RgB can be expanded, and the designability and manufacturability of the distributed amplifier having a high frequency band can be improved.

例えば、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子と高周波接地用キャパシタCgA、CgBとの接続に係る伝送線路LgA、LgBの長さを、従来のものに対して2倍の長さにできるので、伝送線路長の変化に対する回路特性への影響を低減し、伝送線路LgA、LgBに係る設計マージンを拡大し確保することができる。また、例えば、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子と高周波接地用キャパシタCgA、CgBとの接続に係る抵抗RgA、RgBの抵抗値の大きさを、従来のものに対して2倍の抵抗値にできるので、当該抵抗RgA、RgBを精度良く作製することが容易にできるようになり、回路の製造歩留まりを向上させ確保することができる。その結果、高精度な分布型増幅器の設計技術の提供を実現し、高周波数帯域を有する分布型増幅器の開発期間を短縮することができる。   For example, the length of the transmission lines LgA and LgB related to the connection between the gate terminal of the common-gate transistor 11 and the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB can be doubled compared to the conventional one. It is possible to reduce the influence on the circuit characteristics with respect to the change of the transmission line, and to expand and secure the design margin related to the transmission lines LgA and LgB. Further, for example, the resistance values of the resistors RgA and RgB related to the connection between the gate terminal of the common-gate transistor 11 and the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB can be doubled as compared with the conventional one. The resistors RgA and RgB can be easily manufactured with high accuracy, and the manufacturing yield of the circuit can be improved and secured. As a result, it is possible to provide a high-precision distributed amplifier design technique and to shorten the development period of the distributed amplifier having a high frequency band.

図2(A)、(B)は、本実施形態による分布型増幅器の回路特性の抵抗値依存性を説明するための図である。図2(A)は、本実施形態による分布型増幅器の回路特性を示しており、図2(B)は、比較参照のために図7に示した分布型増幅器の回路特性を示している。図2(A)、(B)において、横軸は周波数であり、縦軸は利得特性(S21)及び安定係数(K factor)である。なお、伝送線路Lg(LgA、LgBを含む。)の伝送線路長については固定している。   2A and 2B are diagrams for explaining resistance value dependency of circuit characteristics of the distributed amplifier according to the present embodiment. FIG. 2A shows circuit characteristics of the distributed amplifier according to the present embodiment, and FIG. 2B shows circuit characteristics of the distributed amplifier shown in FIG. 7 for comparison and reference. 2A and 2B, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the gain characteristic (S21) and the stability coefficient (K factor). The transmission line length of the transmission line Lg (including LgA and LgB) is fixed.

図2(A)において、Sa1、Ka1は、ゲート接地トランジスタのゲート端子と高周波接地用キャパシタとを接続するための抵抗Rg(RgA又はRgBの何れかであるが、説明の便宜上、以下Rgとも称する。)の抵抗値が2Rg0(Ω)であるときの利得特性、安定係数をそれぞれ示している。また、Sa2とSa3、Ka2とKa3は、それぞれ抵抗Rgの抵抗値を2Rg0から5Ωだけ変化させた場合の利得特性と安定係数を示している。具体的には、Sa2、Ka2は、抵抗Rgの抵抗値が(2Rg0−5)(Ω)であるときの利得特性、安定係数を示し、Sa3、Ka3は、抵抗Rgの抵抗値が(2Rg0+5)(Ω)であるときの利得特性、安定係数を示している。   In FIG. 2A, Sa1 and Ka1 are resistors Rg (RgA or RgB) for connecting the gate terminal of the common-gate transistor and the high-frequency grounding capacitor. .) Shows a gain characteristic and a stability coefficient when the resistance value is 2Rg0 (Ω). Sa2 and Sa3, and Ka2 and Ka3 indicate gain characteristics and stability coefficients when the resistance value of the resistor Rg is changed from 2Rg0 to 5Ω, respectively. Specifically, Sa2 and Ka2 indicate the gain characteristic and stability coefficient when the resistance value of the resistor Rg is (2Rg0-5) (Ω), and Sa3 and Ka3 indicate that the resistance value of the resistor Rg is (2Rg0 + 5). The gain characteristic and stability coefficient when (Ω) are shown.

また、図2(B)において、Sb1、Kb1は、抵抗Rgの抵抗値がRg0(Ω)であるときの利得特性、安定係数を示し、Sb2、Kb2は、抵抗Rgの抵抗値が(Rg0−5)(Ω)であるときの利得特性、安定係数を示し、Sb3、Kb3は、抵抗Rgの抵抗値が(Rg0+5)(Ω)であるときの利得特性、安定係数を示している。   In FIG. 2B, Sb1 and Kb1 indicate gain characteristics and stability coefficients when the resistance value of the resistor Rg is Rg0 (Ω), and Sb2 and Kb2 indicate that the resistance value of the resistor Rg is (Rg0− 5) The gain characteristic and stability coefficient when (Ω) are shown, and Sb3 and Kb3 show the gain characteristic and stability coefficient when the resistance value of the resistor Rg is (Rg0 + 5) (Ω).

図2(B)に示すように図7に示した従来の分布型増幅器においては、抵抗Rgの抵抗値が5Ω変化しただけで分布型増幅器の利得特性及び安定係数は大きく変化している。例えば、抵抗Rgの抵抗値が5Ω減少すると、Sb2に示されるように周波数帯域は増大するが、Kb2に示されるように安定係数は周波数が高くなるにともない減少し、1以下となって増幅器が発振してしまう。一方、抵抗Rgの抵抗値が5Ω増加すると、Sb3、Kb3に示されるように、増幅器は安定するものの周波数帯域が低下(図2(B)に示した例では20%程度低下)してしまう。   As shown in FIG. 2B, in the conventional distributed amplifier shown in FIG. 7, the gain characteristic and stability coefficient of the distributed amplifier change greatly only by changing the resistance value of the resistor Rg by 5Ω. For example, when the resistance value of the resistor Rg decreases by 5Ω, the frequency band increases as indicated by Sb2, but the stability factor decreases as the frequency increases as indicated by Kb2, and becomes 1 or less. It will oscillate. On the other hand, when the resistance value of the resistor Rg is increased by 5Ω, the frequency band is reduced (in the example shown in FIG. 2B, it is reduced by about 20%) although the amplifier is stable as indicated by Sb3 and Kb3.

それに対して、図2(A)に示すように本実施形態による分布型増幅器においては、抵抗Rgの抵抗値が5Ω変化しても分布型増幅器の利得特性及び安定係数の変化は小さく、すなわち回路特性変動は小さく、抵抗Rgの抵抗値に対する感度が低減されている。本実施形態による分布型増幅器は、抵抗Rgの抵抗値変化に対して従来よりも安定した回路特性が得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 2A, in the distributed amplifier according to the present embodiment, even if the resistance value of the resistor Rg changes by 5Ω, the gain characteristics and stability coefficient change of the distributed amplifier are small. The characteristic variation is small, and the sensitivity of the resistor Rg to the resistance value is reduced. The distributed amplifier according to the present embodiment can obtain more stable circuit characteristics than the prior art with respect to changes in the resistance value of the resistor Rg.

図3は、本実施形態による分布型増幅器の回路特性の伝送線路長依存性を説明するための図である。図3(A)は、本実施形態による分布型増幅器の回路特性を示しており、図3(B)は、比較参照のために図7に示した分布型増幅器の回路特性を示している。図3(A)、(B)において、横軸は周波数であり、縦軸は利得特性(S21)及び安定係数(K factor)である。なお、抵抗Rg(RgA、RgBを含む。)の抵抗値については固定している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the dependency of the circuit characteristics of the distributed amplifier according to the present embodiment on the transmission line length. FIG. 3A shows the circuit characteristics of the distributed amplifier according to the present embodiment, and FIG. 3B shows the circuit characteristics of the distributed amplifier shown in FIG. 7 for comparison and reference. 3A and 3B, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the gain characteristic (S21) and the stability coefficient (K factor). Note that the resistance value of the resistor Rg (including RgA and RgB) is fixed.

図3(A)において、Sa1、Ka1は、ゲート接地トランジスタのゲート端子と高周波接地用キャパシタとを接続するための伝送線路Lg(LgA又はLgBの何れかであるが、説明の便宜上、以下Lgとも称する。)の伝送線路長が2Lg0(μm)であるときの利得特性、安定係数をそれぞれ示している。また、Sa2、Ka2は、伝送線路Lgの伝送線路長が(2Lg0−10)(μm)であるときの利得特性、安定係数を示し、Sa3、Ka3は、伝送線路Lgの伝送線路長が(2Lg0+10)(μm)であるときの利得特性、安定係数を示している。   In FIG. 3A, Sa1 and Ka1 are either transmission lines Lg (LgA or LgB) for connecting the gate terminal of the common-gate transistor and the high-frequency grounding capacitor. The gain characteristic and the stability coefficient when the transmission line length is 2Lg0 (μm) are shown. Sa2 and Ka2 indicate gain characteristics and stability coefficients when the transmission line length of the transmission line Lg is (2Lg0-10) (μm), and Sa3 and Ka3 indicate that the transmission line length of the transmission line Lg is (2Lg0 + 10). ) (Μm), the gain characteristic and the stability coefficient are shown.

また、図3(B)において、Sb1、Kb1は、伝送線路Lgの伝送線路長がLg0(μm)であるときの利得特性、安定係数を示し、Sb2、Kb2は、伝送線路Lgの伝送線路長が(Lg0−10)(μm)であるときの利得特性、安定係数を示し、Sb3、Kb3は、伝送線路Lgの伝送線路長が(Lg0+10)(μm)であるときの利得特性、安定係数を示している。   3B, Sb1 and Kb1 indicate gain characteristics and stability coefficients when the transmission line length of the transmission line Lg is Lg0 (μm), and Sb2 and Kb2 indicate the transmission line length of the transmission line Lg. Indicates the gain characteristic and stability coefficient when L is (Lg0-10) (μm), and Sb3 and Kb3 indicate the gain characteristic and stability coefficient when the transmission line length of the transmission line Lg is (Lg0 + 10) (μm). Show.

図3(B)に示すように図7に示した従来の分布型増幅器においては、伝送線路Lgの伝送線路長を10μm変化させると分布型増幅器の利得特性及び安定係数は大きく変化し、特に伝送線路長を10μm長くした場合には増幅器が不安定になってしまう。
一方、図3(A)に示すように本実施形態による分布型増幅器においては、伝送線路Lgの伝送線路長を10μm変化させても回路特性の変化は小さく、伝送線路Lgの伝送線路長変化に対して従来よりも安定している。したがって、伝送線路Lgに係る設計マージンを拡大することができる。
As shown in FIG. 3B, in the conventional distributed amplifier shown in FIG. 7, when the transmission line length of the transmission line Lg is changed by 10 μm, the gain characteristics and stability coefficient of the distributed amplifier change greatly. When the line length is increased by 10 μm, the amplifier becomes unstable.
On the other hand, as shown in FIG. 3A, in the distributed amplifier according to the present embodiment, even if the transmission line length of the transmission line Lg is changed by 10 μm, the change in circuit characteristics is small and the transmission line length of the transmission line Lg is changed. On the other hand, it is more stable than before. Therefore, the design margin related to the transmission line Lg can be expanded.

上記図2、図3からも明らかなように、本実施形態による分布型増幅器は、従来と比較して設計マージン及び製造マージン等を大きくでき、容易かつ高精度な回路設計を実現し、開発期間の短縮に大きく寄与することが可能である。   As is clear from FIGS. 2 and 3, the distributed amplifier according to the present embodiment can increase the design margin and the manufacturing margin as compared with the conventional one, realize an easy and highly accurate circuit design, and the development period. It is possible to greatly contribute to shortening.

ここで、一般に従来の分布型増幅器においては、図5にレイアウト模式図を示すようにコプレーナ線路が用いられていた。
図5(A)、(B)は、図7に示した従来の分布型増幅器のレイアウト模式図である。図5(A)は上面図であり、図5(B)は図5(A)におけるII−II間の断面図である。なお、図5(A)、(B)において、図7に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Here, generally, in a conventional distributed amplifier, a coplanar line is used as shown in a schematic layout diagram in FIG.
5A and 5B are schematic layout diagrams of the conventional distributed amplifier shown in FIG. 5A is a top view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 5A. 5A and 5B, the same components as those illustrated in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図5(A)、(B)において、101は基本回路セルであり、121は接地導体(GNDパターン)である。また、122は、分布型増幅器が形成される半導体基板であり、123は伝送線路である。   5A and 5B, 101 is a basic circuit cell, and 121 is a ground conductor (GND pattern). Reference numeral 122 denotes a semiconductor substrate on which a distributed amplifier is formed, and reference numeral 123 denotes a transmission line.

コプレーナ線路を用いた場合には、1つの配線層に伝送線路123と接地導体121とが形成されるために、伝送線路123に沿って接地導体121が配置される。したがって、例えば伝送線路Lg付近では接地導体121が島状となり、伝送線路Lgと接地導体121との距離(図5に示す矢印d1、d2参照。)が場所によって異なる。このように実際に形成される場合には伝送線路Lgと接地導体121との距離が場所によって異なるため、伝送線路Lg部分の配線特性を高精度にモデル化し、回路シミュレータに導入するなどして回路設計に反映することは困難である。特に100GHz以上の高周波では信号波長が短くなるために非常に困難であり、所望の回路特性を有する分布型増幅器を得ることが難しく、開発期間短縮の阻害要因の1つであった。   When the coplanar line is used, the transmission line 123 and the ground conductor 121 are formed in one wiring layer, and therefore the ground conductor 121 is disposed along the transmission line 123. Therefore, for example, the ground conductor 121 has an island shape near the transmission line Lg, and the distance between the transmission line Lg and the ground conductor 121 (see arrows d1 and d2 shown in FIG. 5) varies depending on the location. When actually formed in this way, the distance between the transmission line Lg and the ground conductor 121 differs depending on the location. Therefore, the wiring characteristic of the transmission line Lg is modeled with high accuracy and introduced into a circuit simulator. It is difficult to reflect in the design. In particular, a high frequency of 100 GHz or more is very difficult because the signal wavelength is short, and it is difficult to obtain a distributed amplifier having desired circuit characteristics, which is one of the factors that hinder development time reduction.

そこで、本実施形態による分布型増幅器においては、図4にレイアウト模式図を示すような配線構造を用いる。
図4(A)、(B)は、本実施形態による分布型増幅器のレイアウト模式図である。図4(A)は上面図であり、図4(B)は図4(A)におけるI−I間の断面図である。なお、図4(A)、(B)において、図1に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Therefore, in the distributed amplifier according to the present embodiment, a wiring structure as shown in a schematic layout diagram in FIG. 4 is used.
4A and 4B are schematic layout diagrams of the distributed amplifier according to the present embodiment. 4A is a top view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 4A. 4A and 4B, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図4(A)、(B)において、1は基本回路セルであり、21は接地導体(GNDパターン)であり、22は分布型増幅器が形成される半導体基板である。23は有機系層間絶縁膜であり、24は伝送線路(配線)である。   4A and 4B, 1 is a basic circuit cell, 21 is a ground conductor (GND pattern), and 22 is a semiconductor substrate on which a distributed amplifier is formed. Reference numeral 23 denotes an organic interlayer insulating film, and reference numeral 24 denotes a transmission line (wiring).

図4(A)、(B)に示すように、本実施形態による分布型増幅器は、分布型増幅器を構成する回路素子等が形成される半導体基板22上に複数の配線層を設け、最上層を除く配線層には当該回路素子等を接続するための伝送線路(信号配線)24を形成し、最上層の配線層には接地導体21を形成する。複数の配線層は、有機系層間絶縁膜23を用いて異なる層の配線が互いに絶縁されている。また、最上層の配線層において、外部端子(例えば、入力端子2、出力端子4、電源端子等)を設ける外部端子領域には接地導体21を形成しない。言い換えれば、最上層の配線層は、外部端子領域を除き接地導体により被覆した構造となる。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the distributed amplifier according to the present embodiment is provided with a plurality of wiring layers on a semiconductor substrate 22 on which circuit elements and the like constituting the distributed amplifier are formed. A transmission line (signal wiring) 24 for connecting the circuit elements and the like is formed in the wiring layer except for, and a ground conductor 21 is formed in the uppermost wiring layer. In the plurality of wiring layers, wirings of different layers are insulated from each other using an organic interlayer insulating film 23. Further, in the uppermost wiring layer, the ground conductor 21 is not formed in the external terminal region where the external terminals (for example, the input terminal 2, the output terminal 4, the power supply terminal, etc.) are provided. In other words, the uppermost wiring layer has a structure covered with the ground conductor except for the external terminal region.

なお、有機系層間絶縁膜23は、高周波集積回路を実現するために低誘電率、低誘電体損失の材料により形成することが望ましく、例えばポリイミドやBCB(benzocyclobutene)を用いて形成することが望ましい。また、分布型増幅器が形成される半導体基板22も高性能な高周波集積回路を実現するために、Siと比較して電子移動度の大きな能動素子を作製可能な化合物半導体を用いることが望ましく、例えばGaAs、InPを用いることが望ましい。   The organic interlayer insulating film 23 is preferably formed of a material having a low dielectric constant and a low dielectric loss in order to realize a high-frequency integrated circuit. For example, the organic interlayer insulating film 23 is preferably formed using polyimide or BCB (benzocyclobutene). . In addition, in order to realize a high-performance high-frequency integrated circuit, the semiconductor substrate 22 on which the distributed amplifier is formed preferably uses a compound semiconductor capable of producing an active element having a higher electron mobility than Si. It is desirable to use GaAs or InP.

このように複数の配線層を設け、最上層に被覆するように接地導体を形成することで、ゲート接地トランジスタ11のゲート端子と高周波接地用キャパシタCgA、CgBを接続するための伝送線路24(LgA、LgB)と、接地導体21との距離を回路位置によらず一定に保つことができる。これにより、伝送線路24(LgA、LgB)部分の配線特性を高精度にモデル化して容易に回路設計に反映させることができ、例えば100GHz以上の高周波であっても所望の回路特性を有する分布型増幅器を容易に作製することができる。したがって、高精度な回路設計を可能にし、さらに開発期間を短縮することができる。   Thus, by providing a plurality of wiring layers and forming a ground conductor so as to cover the uppermost layer, a transmission line 24 (LgA) for connecting the gate terminal of the gate-grounded transistor 11 and the high-frequency grounding capacitors CgA and CgB. , LgB) and the ground conductor 21 can be kept constant regardless of the circuit position. As a result, the wiring characteristics of the transmission line 24 (LgA, LgB) can be modeled with high accuracy and easily reflected in the circuit design. For example, a distributed type having desired circuit characteristics even at a high frequency of 100 GHz or higher. An amplifier can be easily manufactured. Therefore, it is possible to design a circuit with high accuracy and further shorten the development period.

なお、上記図4(B)においては説明の便宜上、伝送線路24を形成する配線層は1層のみ図示しているが、有機系層間絶縁膜を用いて互いに絶縁し任意の数の配線層を設けて良い。すなわち、本実施形態による分布型増幅器は、有機系層間絶縁膜を用いて互いに絶縁された複数の配線層に配線を積層した多層配線構造を有し、最上層の配線が外部端子領域を除き接地導体で被覆されているように構成すれば良い。   In FIG. 4B, for convenience of explanation, only one wiring layer forming the transmission line 24 is shown, but an organic interlayer insulating film is used to insulate any number of wiring layers. May be provided. That is, the distributed amplifier according to the present embodiment has a multilayer wiring structure in which wirings are stacked on a plurality of wiring layers insulated from each other using an organic interlayer insulating film, and the uppermost wiring is grounded except for an external terminal region. What is necessary is just to comprise so that it may be coat | covered with the conductor.

次に、本実施形態による分布型増幅器を実装したパッケージについて説明する。
図6(A)〜(D)は、本実施形態による分布型増幅器を半導体集積回路(例えばMMIC)として形成し、それを実装したパッケージ構成例を示す断面模式図である。
Next, a package in which the distributed amplifier according to the present embodiment is mounted will be described.
FIGS. 6A to 6D are schematic cross-sectional views showing a package configuration example in which the distributed amplifier according to the present embodiment is formed as a semiconductor integrated circuit (for example, MMIC) and mounted thereon.

図6(A)は、本実施形態による分布型増幅器を実装基板にフリップチップ実装した場合の断面図である。図6(A)において、31は半導体集積回路として分布型増幅器が形成されたチップ、32は実装基板、33はチップ31と実装基板32を接続するバンプである。バンプ33は、スタッドバンプやメッキバンプを適用することができ、その長さは、例えば10μm〜80μmであることが望ましい。また、フリップチップ工法は、熱圧着工法、超音波工法、樹脂を用いたNCP工法等の従来公知の任意の工法を適用することができる。   FIG. 6A is a cross-sectional view when the distributed amplifier according to the present embodiment is flip-chip mounted on a mounting substrate. In FIG. 6A, 31 is a chip on which a distributed amplifier is formed as a semiconductor integrated circuit, 32 is a mounting substrate, and 33 is a bump connecting the chip 31 and the mounting substrate 32. As the bump 33, a stud bump or a plated bump can be applied, and the length is desirably, for example, 10 μm to 80 μm. As the flip chip method, a conventionally known arbitrary method such as a thermocompression bonding method, an ultrasonic method, or an NCP method using a resin can be applied.

分布型増幅器が形成されたチップ31を実装基板32にフリップチップ実装することで、チップ31を従来のワイヤボンディング法に比べて短い長さで実装基板32に接続でき、高周波信号の反射により信号が伝達されなくなる不都合が生じることを防止することができる。したがって、回路特性を劣化させることなく、より高周波まで動作するパッケージ分布型増幅器を実現することができる。また、チップ31が図4に示したような多層配線構造を有することにより、チップ31と実装基板32との間の距離に依存する近接効果が生じることを防止できるので容易に実装することができる。   By flip-chip mounting the chip 31 on which the distributed amplifier is formed on the mounting substrate 32, the chip 31 can be connected to the mounting substrate 32 with a shorter length than the conventional wire bonding method, and the signal is reflected by reflection of the high-frequency signal. It is possible to prevent inconveniences that are not transmitted. Therefore, it is possible to realize a package distributed amplifier that operates to a higher frequency without deteriorating circuit characteristics. In addition, since the chip 31 has a multilayer wiring structure as shown in FIG. 4, it is possible to prevent the proximity effect depending on the distance between the chip 31 and the mounting substrate 32 from occurring, and thus mounting can be easily performed. .

図6(B)は、図6(A)に示した構成に対して、さらにチップ31と実装基板32との間に樹脂34を充填した場合の断面図である。チップ31と実装基板32との間への樹脂34の充填は、フリップチップしたあとにアンダフィルするか、あるいはNCP工法のように実装基板32上に樹脂34を塗布した後にチップ31を押し付けてフリップチップ実装することで実現することができる。この構成によれば、チップ31を樹脂34で封止し耐湿性を向上させるとともに、チップ31と実装基板32との間の熱膨張係数の差を相殺して接続信頼性を確保することができる。   FIG. 6B is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 6A when the resin 34 is further filled between the chip 31 and the mounting substrate 32. The resin 34 is filled between the chip 31 and the mounting substrate 32 by flip-chip and then underfilling, or after applying the resin 34 on the mounting substrate 32 as in the NCP method, the chip 31 is pressed and flipped. This can be realized by chip mounting. According to this configuration, the chip 31 is sealed with the resin 34 to improve moisture resistance, and the difference in thermal expansion coefficient between the chip 31 and the mounting substrate 32 can be offset to ensure connection reliability. .

図6(C)は、図6(B)に示した構成に対して、さらに実装基板32にスルーホール35を形成した場合の断面図である。この構成によれば、表面実装型のパッケージ分布型増幅器を実現することができ、実装基板32裏面にはんだによりマザーボードに実装したり、はんだボールを用いてBGA(Ball Grid Array)としてマザーボードに実装したりすることが可能となる。   FIG. 6C is a cross-sectional view in the case where through holes 35 are further formed in the mounting substrate 32 with respect to the configuration shown in FIG. According to this configuration, a surface-mounted package distributed amplifier can be realized, which is mounted on the motherboard by solder on the back surface of the mounting board 32 or mounted on the motherboard as a BGA (Ball Grid Array) using solder balls. It becomes possible to do.

図6(D)は、図6(B)に示した構成に対して、さらにチップ31をモールド樹脂36により封止した場合の断面図であり、さらに信頼性を向上させることができる。
ここで、実装基板32としては、アルミナセラミックやガラスセラミックの基板を用いることができる。また、これに限らず、有機系のテフロン(登録商標)、ガラスエポキシ、BTレジン、ポリイミド、液晶ポリマーの基板を用いることができる。特に、ポリイミド及び液晶ポリマーを用いた場合には、50μm以下の薄い基板を作製することができ、スルーホール35の長さを短縮して当該部分における信号反射を低減し、より高周波で動作するパッケージ分布型増幅器を実現することができる。また、液晶ポリマーはポリイミドに比べて吸湿性が小さいので、液晶ポリマーを用いた場合には、さらに実装基板下部からの水分浸入を防止し、より耐湿性に優れたパッケージ分布型増幅器を実現することができる。
FIG. 6D is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 6B in the case where the chip 31 is further sealed with the mold resin 36, and the reliability can be further improved.
Here, as the mounting substrate 32, an alumina ceramic or glass ceramic substrate can be used. In addition, the substrate is not limited thereto, and an organic Teflon (registered trademark), glass epoxy, BT resin, polyimide, or liquid crystal polymer substrate can be used. In particular, when polyimide and liquid crystal polymer are used, a thin substrate having a thickness of 50 μm or less can be manufactured, and the length of the through hole 35 is shortened to reduce signal reflection at the portion, and the package operates at a higher frequency. A distributed amplifier can be realized. In addition, liquid crystal polymer is less hygroscopic than polyimide, so when liquid crystal polymer is used, moisture intrusion from the bottom of the mounting board is further prevented, and a package distributed amplifier with better moisture resistance is realized. Can do.

なお、上述した説明では、電界効果トランジスタ(FET)を用いた場合を一例として説明したが、電界効果トランジスタに代えてバイポーラトランジスタを用いても良い。
また、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の諸態様を付記として以下に示す。
In the above description, the case where a field effect transistor (FET) is used has been described as an example, but a bipolar transistor may be used instead of the field effect transistor.
In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
Various aspects of the present invention will be described below as supplementary notes.

(付記1)カスコード型トランジスタを用いた分布型増幅器であって、
上記カスコード型トランジスタを構成するゲート接地トランジスタのゲート端子は、直列接続された第1の伝送線路と第1の抵抗とを有する第1の直列回路を介して第1の接地容量に接続されているとともに、直列接続された第2の伝送線路と第2の抵抗とを有する第2の直列回路を介して第2の接地容量に接続され、
かつ上記第1と第2の直列回路が異なり、上記第1と第2の接地容量が異なることを特徴とする分布型増幅器。
(付記2)上記接地容量は、上記カスコード型トランジスタの両側に配置されていることを特徴とする付記1記載の分布型増幅器。
(付記3)上記第1の伝送線路と上記第1の抵抗と上記第1の接地容量の組と、上記第2の伝送線路と上記第2の抵抗と上記第2の接地容量の組が、上記カスコード型トランジスタに関して対称に配置されていることを特徴とする付記1記載の分布型増幅器。
(付記4)有機系層間絶縁膜を用いて互いに絶縁された複数層に配線を積層した多層配線を有し、上記複数層のうち最上層の配線は、外部端子領域を除き接地導体で被覆されていることを特徴とする付記1〜3の何れか1項に記載の分布型増幅器。
(付記5)上記有機系層間絶縁膜は、ポリイミドあるいはBCBからなることを特徴とする付記4記載の分布型増幅器。
(付記6)上記分布型増幅器が形成される半導体基板が化合物半導体であることを特徴とする付記1〜5の何れか1項に記載の分布型増幅器。
(付記7)付記1〜6の何れか1項に記載の分布型増幅器が半導体集積回路として形成され、当該半導体集積回路が実装基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする半導体装置。
(付記8)上記実装基板が、ポリイミドあるいは液晶ポリマーであることを特徴とする付記7記載の半導体装置。
(付記9)上記半導体集積回路と上記実装基板との間に樹脂が充填されていることを特徴とする付記7又は8記載の半導体装置。
(付記10)カスコード型トランジスタをそれぞれ有する複数段の基本回路を並列接続した分布型増幅器であって、
上記各基本回路は、上記カスコード型トランジスタに対して前段側及び後段側にそれぞれ設けられた接地容量を有し、ゲート接地トランジスタのゲート端子が、直列接続された伝送線路と抵抗からなる第1の直列回路を介して上記前段側の接地容量に接続されているとともに、上記第1の直列回路とは異なる直列接続された伝送線路と抵抗からなる第2の直列回路を介して上記後段側の接地容量に接続されていることを特徴とする分布型増幅器。
(Appendix 1) A distributed amplifier using a cascode transistor,
The gate terminal of the common-gate transistor constituting the cascode transistor is connected to the first grounded capacitor via a first series circuit having a first transmission line and a first resistor connected in series. And connected to the second grounded capacitor via a second series circuit having a second transmission line and a second resistor connected in series,
The distributed amplifier is characterized in that the first and second series circuits are different, and the first and second grounding capacitors are different.
(Supplementary note 2) The distributed amplifier according to supplementary note 1, wherein the grounded capacitance is arranged on both sides of the cascode transistor.
(Supplementary Note 3) A set of the first transmission line, the first resistor, and the first grounded capacitance, and a set of the second transmission line, the second resistor, and the second grounded capacitance, The distributed amplifier according to appendix 1, wherein the distributed amplifier is arranged symmetrically with respect to the cascode transistor.
(Additional remark 4) It has the multilayer wiring which laminated | stacked wiring in the several layer mutually insulated using the organic type interlayer insulation film, and wiring of the uppermost layer among the said several layers is coat | covered with the ground conductor except the external terminal area | region. 4. The distributed amplifier according to any one of appendices 1 to 3, wherein:
(Supplementary note 5) The distributed amplifier according to supplementary note 4, wherein the organic interlayer insulating film is made of polyimide or BCB.
(Supplementary note 6) The distributed amplifier according to any one of supplementary notes 1 to 5, wherein the semiconductor substrate on which the distributed amplifier is formed is a compound semiconductor.
(Supplementary note 7) A semiconductor device, wherein the distributed amplifier according to any one of supplementary notes 1 to 6 is formed as a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor integrated circuit is flip-chip mounted on a mounting substrate.
(Additional remark 8) The said mounting substrate is a polyimide or a liquid crystal polymer, The semiconductor device of Additional remark 7 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 9) The semiconductor device according to supplementary note 7 or 8, wherein a resin is filled between the semiconductor integrated circuit and the mounting substrate.
(Supplementary Note 10) A distributed amplifier in which a plurality of basic circuits each having a cascode transistor are connected in parallel,
Each of the basic circuits has a ground capacitance provided on the front side and the rear side of the cascode transistor, and a gate terminal of the gate grounded transistor includes a transmission line and a resistor connected in series. The second stage ground is connected via a second series circuit consisting of a transmission line and a resistor connected in series different from the first series circuit, and connected to the first stage ground capacitance via a series circuit. A distributed amplifier characterized by being connected to a capacitor.

本発明の実施形態による分布型増幅器の構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a distributed amplifier according to an embodiment of the present invention. 本実施形態による分布型増幅器の回路特性の抵抗値依存性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the resistance value dependence of the circuit characteristic of the distributed amplifier by this embodiment. 本実施形態による分布型増幅器の回路特性の伝送線路長依存性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transmission line length dependence of the circuit characteristic of the distributed amplifier by this embodiment. 本実施形態による分布型増幅器のレイアウト模式図である。It is a layout schematic diagram of the distributed amplifier by this embodiment. 本実施形態と比較参照するための分布型増幅器のレイアウト模式図である。It is a layout schematic diagram of the distributed amplifier for comparison and reference with the present embodiment. 本実施形態における分布型増幅器のパッケージ構成例を示す図である。It is a figure which shows the package structural example of the distributed amplifier in this embodiment. 従来の分布型増幅器の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the conventional distributed amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

1 基本回路セル
2 入力端子
4 出力端子
3、5 終端抵抗
6、8 バイアス端子
7 交流接地キャパシタ
9 バイアス供給用抵抗
11 ゲート接地トランジスタ
12 ソース接地トランジスタ
13〜17 伝送線路
LgA、LgB 伝送線路
RgA、RgB 抵抗
CgA、CgB 高周波接地用キャパシタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Basic circuit cell 2 Input terminal 4 Output terminal 3, 5 Termination resistor 6, 8 Bias terminal 7 AC grounding capacitor 9 Bias supply resistor 11 Gate grounded transistor 12 Source grounded transistor 13-17 Transmission line LgA, LgB Transmission line RgA, RgB Resistors CgA, CgB High frequency grounding capacitors

Claims (5)

カスコード型トランジスタを用いた分布型増幅器であって、
上記カスコード型トランジスタを構成するゲート接地トランジスタのゲート端子は、直列接続された第1の伝送線路と第1の抵抗とを有する第1の直列回路を介して第1の接地容量に接続されているとともに、直列接続された第2の伝送線路と第2の抵抗とを有する第2の直列回路を介して第2の接地容量に接続され、
かつ上記第1と第2の直列回路が異なり、上記第1と第2の接地容量が異なることを特徴とする分布型増幅器。
A distributed amplifier using a cascode transistor,
The gate terminal of the common-gate transistor constituting the cascode transistor is connected to the first grounded capacitor via a first series circuit having a first transmission line and a first resistor connected in series. And connected to the second grounded capacitor via a second series circuit having a second transmission line and a second resistor connected in series,
The distributed amplifier is characterized in that the first and second series circuits are different, and the first and second grounding capacitors are different.
上記接地容量は、上記カスコード型トランジスタの両側に配置されていることを特徴とする請求項1記載の分布型増幅器。   2. The distributed amplifier according to claim 1, wherein the grounding capacitor is disposed on both sides of the cascode transistor. 有機系層間絶縁膜を用いて互いに絶縁された複数層に配線を積層した多層配線を有し、上記複数層のうち最上層の配線は、外部端子領域を除き接地導体で被覆されていることを特徴とする請求項1又は2記載の分布型増幅器。   It has a multilayer wiring in which wirings are laminated in a plurality of layers insulated from each other using an organic interlayer insulating film, and the uppermost layer wiring among the plurality of layers is covered with a ground conductor except for an external terminal region. The distributed amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that: 請求項1〜3の何れか1項に記載の分布型増幅器が半導体集積回路として形成され、当該半導体集積回路が実装基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする半導体装置。   4. A semiconductor device, wherein the distributed amplifier according to claim 1 is formed as a semiconductor integrated circuit, and the semiconductor integrated circuit is flip-chip mounted on a mounting substrate. カスコード型トランジスタをそれぞれ有する複数段の基本回路を並列接続した分布型増幅器であって、
上記各基本回路は、上記カスコード型トランジスタに対して前段側及び後段側にそれぞれ設けられた接地容量を有し、ゲート接地トランジスタのゲート端子が、直列接続された伝送線路と抵抗からなる第1の直列回路を介して上記前段側の接地容量に接続されているとともに、上記第1の直列回路とは異なる直列接続された伝送線路と抵抗からなる第2の直列回路を介して上記後段側の接地容量に接続されていることを特徴とする分布型増幅器。
A distributed amplifier in which a plurality of basic circuits each having a cascode transistor are connected in parallel,
Each of the basic circuits has a ground capacitance provided on the front side and the rear side of the cascode transistor, and a gate terminal of the gate grounded transistor includes a transmission line and a resistor connected in series. The second stage ground is connected via a second series circuit consisting of a transmission line and a resistor connected in series different from the first series circuit, and connected to the first stage ground capacitance via a series circuit. A distributed amplifier characterized by being connected to a capacitor.
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