JP3004882B2 - Spiral inductor, microwave amplifier circuit and microwave amplifier - Google Patents
Spiral inductor, microwave amplifier circuit and microwave amplifierInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロストリップ線
路、スパイラルインダクタ、マイクロ波増幅回路及びマ
イクロ波増幅装置に関し、特に、マイクロ波増幅装置の
小型化及び高性能化を図る技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip line, a spiral inductor, a microwave amplifying circuit and a microwave amplifying device, and more particularly to a technique for miniaturizing and improving the performance of a microwave amplifying device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】携帯用の通信用無線機器の急速な普及に
伴い、通信用無線機器の小型化及び低コスト化に対する
要求が強まってきており、従来集積化が困難であったマ
イクロ波増幅装置においても小型化及び低コスト化は重
要な課題である。2. Description of the Related Art With the rapid spread of portable communication radio equipment, there has been an increasing demand for miniaturization and cost reduction of communication radio equipment, and microwave amplification devices which have been difficult to integrate conventionally. Also, miniaturization and cost reduction are important issues.
【０００３】以下、マイクロ波増幅回路の一例である集
積化マイクロ波ＩＣ（以下、ＭＭＩＣと呼ぶ。）の従来
例について図面を参照しながら説明する。A conventional example of an integrated microwave IC (hereinafter, referred to as an MMIC) as an example of a microwave amplifier circuit will be described with reference to the drawings.
【０００４】図６は従来のＭＭＩＣ増幅器の回路図を示
している。図６に示すように、電界効果トランジスタ
（以下、ＦＥＴと呼ぶ。）６０１は、入力整合回路６２
０及び出力整合回路６２１によって入力側及び出力側の
回路又は伝送線路との整合を行っており、通常は５０Ω
の特性インピーダンスに対して整合されている。入力整
合回路６２０及び出力整合回路６２１は、いずれも複数
のインダクタの組み合わせにより構成されており、入力
整合回路６２０は直列インダクタ６０２と並列インダク
タ６０３との組み合わせよりなり、出力整合回路６２１
は並列インダクタ６０４と直列インダクタ６０５との組
み合わせよりなる。FIG. 6 shows a circuit diagram of a conventional MMIC amplifier. As shown in FIG. 6, a field effect transistor (hereinafter, referred to as FET) 601 includes an input matching circuit 62.
0 and an output matching circuit 621 are used to match input and output circuits or transmission lines.
Is matched to the characteristic impedance. Each of the input matching circuit 620 and the output matching circuit 621 is composed of a combination of a plurality of inductors. The input matching circuit 620 is composed of a combination of a series inductor 602 and a parallel inductor 603.
Is composed of a combination of a parallel inductor 604 and a series inductor 605.
【０００５】ＦＥＴ６０１をＤＣ的に外部と分離するた
め、ＦＥＴ６０１の入力側には入力側ＤＣ遮断用結合キ
ャパシタ６０６が挿入され、ＦＥＴ６０１の出力側には
出力側ＤＣ遮断用結合キャパシタ６０７が挿入されてい
る。ＦＥＴ６０１の電流はゲート電圧制御端子６１４か
らゲート電圧を制御することにより調整されており、高
周波信号への影響を抑えるためバイアス抵抗６０８が挿
入されている。尚、図６において、６１１は入力端子、
６１２は出力端子、６１３は電源端子、６１５は接地端
子である。In order to isolate the FET 601 from the outside in a DC manner, an input side DC cutoff coupling capacitor 606 is inserted on the input side of the FET 601, and an output side DC cutoff coupling capacitor 607 is inserted on the output side of the FET 601. I have. The current of the FET 601 is adjusted by controlling the gate voltage from the gate voltage control terminal 614, and a bias resistor 608 is inserted to suppress the influence on the high frequency signal. In FIG. 6, reference numeral 611 denotes an input terminal,
612 is an output terminal, 613 is a power supply terminal, and 615 is a ground terminal.
【０００６】図７は、図６に示したＭＭＩＣ増幅装置の
半導体チップパターンを示している。図７においては、
図６と同一の部材については同一の符号を付すことによ
り説明は省略する。半導体チップ６００としては高周波
特性に優れるＧａＡｓ基板が用いられており、該半導体
チップ６００上に、前述したＦＥＴ６０１、直列及び並
列インダクタ６０２〜６０５、入力側及び出力側のＤＣ
遮断用結合キャパシタ６０６，６０７並びにバイアス抵
抗６０８が形成されている。FIG. 7 shows a semiconductor chip pattern of the MMIC amplifying device shown in FIG. In FIG.
The same members as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. As the semiconductor chip 600, a GaAs substrate having excellent high-frequency characteristics is used. On the semiconductor chip 600, the FET 601 described above, the series and parallel inductors 602 to 605, the input side and output side DC
Blocking coupling capacitors 606 and 607 and a bias resistor 608 are formed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＭＭ
ＩＣ増幅器においては、入力整合回路６２０及び出力整
合回路６２１を構成する直列及び並列インダクタ６０２
〜６０５や入力側及び出力側のＤＣ遮断用結合キャパシ
タ６０６，６０７が半導体チップ６００上において大き
な面積を占めるため、半導体チップ６００の面積が大き
くなり、その結果、マイクロ波増幅装置を構成するパッ
ケージサイズの大型化及び価格の上昇を招くという問題
を有していた。However, the conventional MM
In the IC amplifier, the series and parallel inductors 602 constituting the input matching circuit 620 and the output matching circuit 621 are used.
605 and the coupling capacitors 606 and 607 for blocking DC on the input side and the output side occupy a large area on the semiconductor chip 600, so that the area of the semiconductor chip 600 becomes large, and as a result, the package size constituting the microwave amplification device However, there has been a problem that the size and price of the device have increased.
【０００８】前記に鑑み、本発明は、マイクロ波増幅装
置の小型化及び低コスト化を実現できるようにすること
を目的とする。[0008] In view of the above, it is an object of the present invention to enable a microwave amplifier to be reduced in size and cost.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るマイクロストリップ線路は、絶縁体上
に形成された接地電極と、該接地電極上に形成された誘
電体薄膜と、該誘電体薄膜上に形成された線状の金属薄
膜とからなるマイクロストリップ線路を対象とし、前記
誘電体薄膜は誘電率が５０以上である高誘電体よりな
り、前記金属薄膜の抵抗成分によって特性インピーダン
スが制御される構成である。To achieve the above object, a microstrip line according to the present invention comprises: a ground electrode formed on an insulator; a dielectric thin film formed on the ground electrode; The present invention is directed to a microstrip line comprising a linear metal thin film formed on the dielectric thin film, wherein the dielectric thin film is made of a high dielectric material having a dielectric constant of 50 or more, and has a characteristic depending on a resistance component of the metal thin film. In this configuration, the impedance is controlled.
【００１０】本発明に係るスパイラルインダクタは、絶
縁体上に形成された接地電極と、該接地電極上に形成さ
れた誘電率が５０以上である高誘電体よりなる誘電体薄
膜と、該誘電体薄膜上に形成された線状の金属薄膜とか
らなり、前記金属薄膜の抵抗成分によって特性インピー
ダンスが制御されるスパイラル状のマイクロストリップ
線路によって構成されており、該マイクロストリップ線
路のスパイラル部の隣り合う線路同士の間の前記誘電体
薄膜は除去されている構成である。[0010] A spiral inductor according to the present invention comprises a ground electrode formed on an insulator, a dielectric thin film formed on the ground electrode and made of a high dielectric having a dielectric constant of 50 or more, It is composed of a linear metal thin film formed on a thin film, and is constituted by a spiral microstrip line whose characteristic impedance is controlled by a resistance component of the metal thin film, and is adjacent to a spiral portion of the microstrip line. In this configuration, the dielectric thin film between the lines is removed.
【００１１】本発明に係るスパイラルインダクタにおい
て、スパイラルインダクタの中心部付近に形成されてお
り、前記高誘電体よりなる層間膜を有するＭＩＭキャパ
シタを備え、両端子間が直流的に分離されていることが
好ましい。In the spiral inductor according to the present invention, an MIM capacitor formed near the center of the spiral inductor and having an interlayer film made of the high dielectric substance is provided, and both terminals are DC-separated. Is preferred.
【００１２】本発明に係るマイクロ波増幅回路は、電源
端子と、ソース電極が前記電源端子に接続されており電
流の増幅を行なう電界効果型トランジスタと、前記電源
端子と前記ソース電極との間に直列に単一で接続された
本発明に係るスパイラルインダクタとからなる構成であ
る。[0012] A microwave amplifier circuit according to the present invention includes a power supply terminal, a field effect transistor having a source electrode connected to the power supply terminal for amplifying current, and a power supply terminal connected between the power supply terminal and the source electrode. This is a configuration including the spiral inductor according to the present invention connected singly in series.
【００１３】本発明に係るマイクロ波増幅装置は、入力
端子と、出力端子と、電源端子と、ソース電極が前記電
源端子に接続されており電流の増幅を行なう電界効果型
トランジスタと、前記電源端子と前記ソース電極との間
に直列に単一で接続された本発明に係るスパイラルイン
ダクタと、単一のインダクタからなり前記入力端子と前
記電界効果型トランジスタとのインピーダンス整合を行
なう入力側整合回路と、単一のインダクタからなり前記
出力端子と前記電界効果型トランジスタとのインピーダ
ンス整合を行なう出力側整合回路とが１つの半導体基板
上に形成されている構成である。A microwave amplifying device according to the present invention includes an input terminal, an output terminal, a power supply terminal, a field effect transistor having a source electrode connected to the power supply terminal for amplifying current, and a power supply terminal. And a spiral inductor according to the present invention, which is singly connected in series between the source electrode and the input electrode, and an input-side matching circuit comprising a single inductor and performing impedance matching between the input terminal and the field-effect transistor. And an output-side matching circuit comprising a single inductor and performing impedance matching between the output terminal and the field-effect transistor is formed on one semiconductor substrate.
【００１４】[0014]
【作用】本発明に係るマイクロストリップ線路による
と、誘電体薄膜は誘電率が５０以上である高誘電体より
なるため、同一周波数における電気長が著しく長くなる
ので、同一周波数におけるマイクロストリップ線路の線
路長を大きく短縮することができる。この場合、マイク
ロストリップ線路の線路長が短縮されることに伴う抵抗
値の減少は、金属薄膜の抵抗成分によってマイクロスト
リップ線路の特性インピーダンスを制御することによっ
て補われる。According to the microstrip line of the present invention, since the dielectric thin film is made of a high dielectric material having a dielectric constant of 50 or more, the electric length at the same frequency is significantly increased. The length can be greatly reduced. In this case, the decrease in the resistance value due to the reduction in the line length of the microstrip line is compensated for by controlling the characteristic impedance of the microstrip line by the resistance component of the metal thin film.
【００１５】本発明に係るスパイラルインダクタによる
と、マイクロストリップ線路のスパイラル部の隣り合う
線路同士の間の誘電体薄膜が除去されているため、線間
容量による自己共振周波数の低下が防止されているの
で、同一周波数におけるインダクタンス値を増大するこ
とができる。According to the spiral inductor of the present invention, since the dielectric thin film between the adjacent lines of the spiral portion of the microstrip line is removed, a decrease in the self-resonant frequency due to the line capacitance is prevented. Therefore, the inductance value at the same frequency can be increased.
【００１６】本発明に係るスパイラルインダクタが、ス
パイラルインダクタの中心部付近に高誘電体よりなる層
間膜を有するＭＩＭキャパシタを備えていると、キャパ
シタの占有面積を削減できる。つまり、スパイラルイン
ダクタのインダクタンス値は主として外周部のスパイラ
ル部により定まるため、中心部のスパイラル部を減らし
てもインダクタンス値は殆ど影響を受けないので、イン
ダクタンス値に影響を与えることなくキャパシタを設け
ることができる。このため、キャパシタの占有面積を削
減できるのである。また、スパイラルインダクタの両端
子間が直流的に分離されているため、該スパイラルイン
ダクタを電界効果型トランジスタの入力側又は出力側に
接続することにより、電界効果型トランジスタを外部と
直流的に分離することができる。If the spiral inductor according to the present invention includes an MIM capacitor having an interlayer film made of a high dielectric near the center of the spiral inductor, the area occupied by the capacitor can be reduced. In other words, since the inductance value of the spiral inductor is mainly determined by the spiral portion of the outer peripheral portion, even if the spiral portion at the center portion is reduced, the inductance value is hardly affected.Therefore, it is necessary to provide a capacitor without affecting the inductance value. it can. For this reason, the area occupied by the capacitor can be reduced. In addition, since the two terminals of the spiral inductor are DC-separated, by connecting the spiral inductor to the input side or the output side of the field-effect transistor, the field-effect transistor is DC-separated from the outside. be able to.
【００１７】本発明に係るマイクロ波増幅回路による
と、電源端子と、電流の増幅を行なう電界効果型トラン
ジスタのソース電極との間に本発明に係るスパイラルイ
ンダクタが直列に単一で接続されているため、電界効果
型トランジスタの電源が高インピーダンス化されている
ので、電界効果型トランジスタとその入力側又は出力側
との整合を行なう入力側整合回路及び出力側整合回路を
それぞれ単一のインダクタにより構成することができ
る。According to the microwave amplifying circuit of the present invention, the spiral inductor of the present invention is singly connected in series between the power supply terminal and the source electrode of the field effect transistor for amplifying the current. Therefore, since the power supply of the field-effect transistor has a high impedance, the input-side matching circuit and the output-side matching circuit for matching the field-effect transistor with its input side or output side are each configured by a single inductor. can do.
【００１８】本発明に係るマイクロ波増幅装置による
と、本発明に係るマイクロ波増幅回路を組み込んでいる
ため、電界効果型トランジスタ、本発明に係るスパイラ
ルインダクタ、入力側整合回路及び出力側整合回路を１
つの半導体基板上に形成することができる。According to the microwave amplifying device of the present invention, since the microwave amplifying circuit of the present invention is incorporated, the field effect transistor, the spiral inductor, the input side matching circuit and the output side matching circuit of the present invention are used. 1
On one semiconductor substrate.
【００１９】[0019]
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るマイクロ波増
幅回路について図１〜図５を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a microwave amplifier circuit according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００２０】図１は、本発明の一実施例に係るマイクロ
波増幅回路の一例であるＭＭＩＣの回路図を示してい
る。図１に示すように、ＦＥＴ１０１は、入力整合回路
１０６及び出力整合回路１０７によって入力側及び出力
側の回路又は伝送線路との整合を行っており、５０Ωの
特性インピーダンスに対して整合されている。FIG. 1 is a circuit diagram of an MMIC as an example of a microwave amplifier circuit according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the FET 101 is matched with a circuit or a transmission line on the input side and the output side by an input matching circuit 106 and an output matching circuit 107, and is matched to a characteristic impedance of 50Ω.
【００２１】本実施例においては、入力整合回路１０６
は入力側インダクタ１０２及び入力側ＤＣ遮断用結合キ
ャパシタ１０４により構成され、出力整合回路１０７は
出力側インダクタ１０３及び出力側ＤＣ遮断用結合キャ
パシタ１０５により構成されている。そして、入力整合
回路１０６及び出力整合回路１０７をそれぞれ単一のイ
ンダクタにより構成するため、スパイラルインダクタを
用いた１／４波長線路１０８により電源を高インピーダ
ンス化している。ＦＥＴ１０１の電流は、ゲート電圧制
御端子１１３からゲート電圧を制御することにより調整
されており、高周波信号への影響を抑えるため、バイア
ス抵抗１０９が挿入されている。尚、図１において、１
１０は入力端子、１１１は出力端子、１１２は電源端
子、１１３はゲート電圧制御端子、１１４は接地端子で
ある。In this embodiment, the input matching circuit 106
Is composed of an input-side inductor 102 and an input-side DC blocking coupling capacitor 104, and an output matching circuit 107 is configured of an output-side inductor 103 and an output-side DC blocking coupling capacitor 105. Since the input matching circuit 106 and the output matching circuit 107 are each configured by a single inductor, the impedance of the power supply is increased by a quarter wavelength line 108 using a spiral inductor. The current of the FET 101 is adjusted by controlling the gate voltage from the gate voltage control terminal 113, and a bias resistor 109 is inserted to suppress the influence on the high-frequency signal. In FIG. 1, 1
Reference numeral 10 denotes an input terminal, 111 denotes an output terminal, 112 denotes a power supply terminal, 113 denotes a gate voltage control terminal, and 114 denotes a ground terminal.
【００２２】図２は、前記ＭＭＩＣの回路を実現するチ
ップパターンを示している。図２においては、図１と同
一の部材については同一の符号を付すことにより説明は
省略する。本実施例のＭＭＩＣは、ＧａＡｓ基板１００
上に２層配線プロセスを用いて形成されており、ＦＥＴ
１０１としてはＭＥＳＦＥＴが用いられている。FIG. 2 shows a chip pattern for realizing the MMIC circuit. In FIG. 2, the same members as those in FIG. The MMIC of this embodiment is a GaAs substrate 100
FET is formed using a two-layer wiring process
As the 101, a MESFET is used.
【００２３】図２に示すように、入力側ＤＣ遮断用結合
キャパシタ１０４及び出力側ＤＣ遮断用結合キャパシタ
１０５は入力側インダクタ１０２及び出力側インダクタ
１０３のそれぞれ中心部に形成されており、占有面積の
低減が図られている。一般的にスパイラルインダクタの
インダクタンス値は、主として外周部のスパイラルが支
配的であり、中心部のスパイラル数を減らしても影響は
小さい。As shown in FIG. 2, the input-side DC blocking coupling capacitor 104 and the output-side DC blocking coupling capacitor 105 are formed at the center of the input-side inductor 102 and the output-side inductor 103, respectively. Reduction has been achieved. In general, the inductance value of a spiral inductor is mainly dominated by the spiral at the outer periphery, and the effect is small even if the number of spirals at the center is reduced.
【００２４】入力整合回路１０６、出力整合回路１０７
及び１／４波長線路１０８に用いられる高誘電体にはチ
タン酸ストロンチウム（以下、ＴｉＳｒＯ3 と呼ぶ。）
を用い、白金電極上にＴｉＳｒＯ3 をスパッタ法により
３００ｎｍの厚さに堆積した後、イオンミリング法によ
るパターニングを行なうことにより形成する。ＴｉＳｒ
Ｏ3 の誘電率は１２０である。また、入力側インダクタ
１０２、出力側インダクタ１０３及び１／４波長線路１
０８の各スパイラル部における隣接するマイクロストリ
ップ線路同士の間のＴｉＳｒＯ3 薄膜はイオンミリング
時に除去されており、これにより、線間容量による自己
共振周波数の低下が防止されている。抵抗１０９として
は金属薄膜抵抗が用いられている。Input matching circuit 106, output matching circuit 107
Strontium titanate (hereinafter referred to as TiSrO 3 ) is used as a high dielectric substance used for the に wavelength line 108 and the 及 び wavelength line 108.
Is formed by depositing TiSrO 3 on a platinum electrode to a thickness of 300 nm by sputtering, and then performing patterning by ion milling. TiSr
The dielectric constant of O 3 is 120. The input-side inductor 102, the output-side inductor 103, and the 1/4 wavelength line 1
The TiSrO 3 thin film between adjacent microstrip lines in each spiral section of 08 is removed at the time of ion milling, thereby preventing a decrease in self-resonance frequency due to line capacitance. As the resistor 109, a metal thin film resistor is used.
【００２５】図３は、図２におけるＡ−Ａ’線の断面構
造を示している。図３に示すように、ＧａＡｓ基板１０
０上に第１層配線金属３０２を堆積した後、容量形成部
分に白金を蒸着する。その後、第１層配線金属３０２上
にＴｉＳｒＯ3 層３０４を堆積した後、該ＴｉＳｒＯ3
層３０４上に第２層配線金属３０３を蒸着する。FIG. 3 shows a sectional structure taken along line AA 'in FIG. As shown in FIG.
After depositing the first-layer wiring metal 302 on the substrate 0, platinum is deposited on the capacitance forming portion. Then, after depositing a TiSrO 3 layer 304 on the first-layer wiring metal 302, the TiSrO 3
A second-layer wiring metal 303 is deposited on the layer 304.
【００２６】１／４波長線路１０８における第１層配線
金属３０２と第２層配線金属３０３との接続はコンタク
ト部３０５により行なわれている。一方、出力整合回路
１０７においては、中心部の配線金属面積を拡大し、コ
ンタクトを設けることなく、ＴｉＳｒＯ3 層３０４を第
１層配線金属３０２と第２層配線金属３０３とで挟むこ
とによりＭＩＭ（ｍｅｔａｌ ｉｎｓｕｌａｔｅｒ ｍ
ｅｔａｌ）キャパシタ１０５を構成している。The connection between the first-layer wiring metal 302 and the second-layer wiring metal 303 in the １０８ wavelength line 108 is made by a contact portion 305. On the other hand, in the output matching circuit 107, to expand the wiring metal area of the center portion, without providing a contact, MIM by sandwiching the TiSrO 3-layer 304 in the first layer metal wiring 302 and the second layer wiring metal 303 ( metal insulator m
et al) constitutes the capacitor 105.
【００２７】図４（ａ），（ｂ）は前記ＭＭＩＣの入力
端子１１０の入力インピーダンスを示すスミスチャート
である。FIGS. 4A and 4B are Smith charts showing the input impedance of the input terminal 110 of the MMIC.
【００２８】図４（ａ）は、入力側インダクタ１０２の
線幅が１０μｍであり、抵抗値が十分に低い場合の結果
を示している。４０１は誘電体としてＴｉＳｒＯ3 （誘
電率１２０）を用いた場合を示し、４０２は誘電体とし
てＧａＡｓ基板（誘電率１２）を用いた場合を示してい
る。図４（ａ）から明らかなように、誘電体としてＴｉ
ＳｒＯ3 を用いることにより同一周波数における電気長
が約１０倍長くなっている。従って、１／４波長線路１
０８の長さを１／１０にすることができる。FIG. 4A shows the result when the line width of the input-side inductor 102 is 10 μm and the resistance value is sufficiently low. Reference numeral 401 denotes a case where TiSrO 3 (dielectric constant 120) is used as a dielectric, and reference numeral 402 denotes a case where a GaAs substrate (dielectric constant 12) is used as a dielectric. As is clear from FIG. 4A, Ti is used as the dielectric.
By using SrO 3 , the electrical length at the same frequency is increased about 10 times. Therefore, 1/4 wavelength line 1
08 can be reduced to 1/10.
【００２９】図４（ｂ）は入力側インダクタ１０２の線
幅を１μｍであり、２０Ωの抵抗成分を持つときの入力
端子１１０の入力インピーダンスを示している。図４
（ｂ）より、６ＧＨｚにおける入力インピーダンスが５
０Ωに整合されており、単一のインダクタにより整合回
路を構成できていることが分かる。出力整合は、出力側
インダクタ１０３を前記と同様の方法により５０Ωに整
合させている。FIG. 4B shows the input impedance of the input terminal 110 when the line width of the input-side inductor 102 is 1 μm and has a resistance component of 20Ω. FIG.
(B), the input impedance at 6 GHz is 5
It can be seen that the impedance is matched to 0Ω, and a matching circuit can be formed by a single inductor. In the output matching, the output side inductor 103 is matched to 50Ω by the same method as described above.
【００３０】図５は、前記のＭＭＩＣを半導体リードフ
レーム上に実装し、樹脂パッケージに封入した状態を示
している。図５（ａ）において、１００は半導体チッ
プ、５０２はリードフレーム、５０３はＡｕワイヤーで
ある。また、図５（ｂ）において、５０５は封止樹脂、
５０６はＩＣピンである。図５（ａ），（ｂ）に示すよ
うに半導体チップ１００をパッケージに実装することに
より、扱い易くて低コストのＭＭＩＣを提供することが
できる。FIG. 5 shows a state in which the MMIC is mounted on a semiconductor lead frame and sealed in a resin package. In FIG. 5A, 100 is a semiconductor chip, 502 is a lead frame, and 503 is an Au wire. In FIG. 5B, reference numeral 505 denotes a sealing resin;
506 is an IC pin. By mounting the semiconductor chip 100 in a package as shown in FIGS. 5A and 5B, an easy-to-handle and low-cost MMIC can be provided.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマイ
クロストリップ線路によると、誘電体薄膜は誘電率が５
０以上である高誘電体よりなるため、同一周波数におけ
る電気長が著しく長くなるので、同一周波数におけるマ
イクロストリップ線路の線路長を大きく短縮することが
でき、これにより、基板の面積を縮小することができ
る。従って、本発明に係るマイクロストリップ線路を用
いるマイクロ波増幅装置の小型化及び低コスト化を実現
できる。As described above, according to the microstrip line of the present invention, the dielectric thin film has a dielectric constant of 5
Since it is made of a high dielectric material of 0 or more, the electrical length at the same frequency is significantly increased, so that the line length of the microstrip line at the same frequency can be greatly reduced, thereby reducing the area of the substrate. it can. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the microwave amplifying device using the microstrip line according to the present invention.
【００３２】本発明に係るスパイラルインダクタによる
と、誘電体薄膜は誘電率が５０以上である高誘電体より
なるため同一周波数における電気長が著しく長くなるの
で、同一周波数におけるマイクロストリップ線路の線路
長を大きく短縮できる共に、マイクロストリップ線路の
スパイラル部の隣り合う線路同士の間の誘電体薄膜が除
去されているため線間容量による自己共振周波数の低下
が防止され、同一周波数におけるインダクタンス値を増
大できるので、基板上の占有面積を縮小することができ
る。従って、本発明に係るスパイラルインダクタを用い
るマイクロ波増幅装置の小型化及び低コスト化を実現で
きる。According to the spiral inductor according to the present invention, since the dielectric thin film is made of a high dielectric having a dielectric constant of 50 or more, the electrical length at the same frequency becomes extremely long. Since the dielectric thin film between the adjacent lines of the spiral portion of the microstrip line has been removed, the reduction of the self-resonant frequency due to the line capacitance can be prevented, and the inductance value at the same frequency can be increased. Thus, the occupied area on the substrate can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the microwave amplifying device using the spiral inductor according to the present invention.
【００３３】本発明に係るスパイラルインダクタが、ス
パイラルインダクタの中心部付近に高誘電体よりなる層
間膜を有するＭＩＭキャパシタを備えていると、インダ
クタンス値に影響を与えることなくキャパシタを設ける
ことができるため、キャパシタの占有面積を削減でき
る。従って、本発明に係るスパイラルインダクタを用い
るマイクロ波増幅装置の一層の小型化及び低コスト化を
実現できる。If the spiral inductor according to the present invention includes an MIM capacitor having an interlayer film made of a high dielectric near the center of the spiral inductor, the capacitor can be provided without affecting the inductance value. Thus, the area occupied by the capacitor can be reduced. Therefore, it is possible to further reduce the size and cost of the microwave amplifying device using the spiral inductor according to the present invention.
【００３４】本発明に係るマイクロ波増幅回路による
と、電源端子と電流の増幅を行なう電界効果型トランジ
スタのソース電極との間に本発明に係るスパイラルイン
ダクタが直列に単一で接続されているため、電界効果型
トランジスタの電源が高インピーダンス化されているの
で、電界効果型トランジスタとその入力側又は出力側と
の整合を行なう入力側整合回路及び出力側整合回路をそ
れぞれ単一のインダクタにより構成することができる。
従って、本発明に係るマイクロ波増幅回路によると、電
源端子側に１つのスパイラルインダクタを設けることに
より、入力側整合回路及び出力側整合回路をそれぞれ単
一のインダクタにより構成することができるので、該マ
イクロ波増幅回路を組み込んだマイクロ波増幅装置の小
型化及び低コスト化を実現できる。According to the microwave amplifying circuit of the present invention, the spiral inductor of the present invention is singly connected in series between the power supply terminal and the source electrode of the field effect transistor for amplifying the current. Since the power supply of the field-effect transistor has a high impedance, each of the input-side matching circuit and the output-side matching circuit for matching the field-effect transistor with its input side or output side is constituted by a single inductor. be able to.
Therefore, according to the microwave amplifying circuit according to the present invention, by providing one spiral inductor on the power supply terminal side, the input side matching circuit and the output side matching circuit can be constituted by a single inductor, respectively. It is possible to reduce the size and cost of a microwave amplifying device incorporating a microwave amplifying circuit.
【００３５】本発明に係るマイクロ波増幅装置による
と、本発明に係るマイクロ波増幅回路を組み込んでいる
ため、電界効果型トランジスタ、本発明に係るスパイラ
ルインダクタ、入力側整合回路及び出力側整合回路を１
つの半導体基板上に形成できるので、大幅な小型化及び
低コスト化を実現することが可能になる。According to the microwave amplifying device of the present invention, since the microwave amplifying circuit of the present invention is incorporated, the field effect transistor, the spiral inductor, the input side matching circuit and the output side matching circuit of the present invention are used. 1
Since it can be formed on one semiconductor substrate, it is possible to realize a significant reduction in size and cost.
【図１】本発明の一実施例に係るＭＭＩＣの回路図であ
る。FIG. 1 is a circuit diagram of an MMIC according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例に係るＭＭＩＣのチップパタ
ーン図である。FIG. 2 is a chip pattern diagram of an MMIC according to one embodiment of the present invention.
【図３】図２のＡ−Ａ´線の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 2;
【図４】本発明の一実施例に係るＭＭＩＣの入力インピ
ーダンス特性を示す図であって、（ａ）は配線抵抗値が
低い場合の特性を示し、（ｂ）は配線抵抗値を最適化し
た場合の特性を示している。4A and 4B are diagrams illustrating input impedance characteristics of an MMIC according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A illustrates characteristics when a wiring resistance value is low, and FIG. The characteristics of the case are shown.
【図５】（ａ）は本発明の一実施例に係るＭＭＩＣの実
装状態を示す平面図であり、（ｂ）は本発明の一実施例
に係るＭＭＩＣのパッケージの外観図である。5A is a plan view showing a mounting state of an MMIC according to one embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an external view of a package of the MMIC according to one embodiment of the present invention.
【図６】従来のＭＭＩＣの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional MMIC.
【図７】従来のＭＭＩＣのチップパターン図である。FIG. 7 is a chip pattern diagram of a conventional MMIC.
１００ ＧａＡｓ基板 １０１ 電界効果型トランジスタ １０２ 入力側インダクタ １０３ 出力側インダクタ １０４ 入力側ＤＣ遮断用結合キャパシタ １０５ 出力側ＤＣ遮断用結合キャパシタ １０６ 入力整合回路 １０７ 出力整合回路 １０８ １／４波長線路（マイクロストリップ線路、ス
パイラルインダクタ） １０９ バイアス抵抗 １１０ 入力端子 １１１ 出力端子 １１２ 電源端子 １１３ ゲート電圧制御端子 ３０２ 第１層配線金属 ３０３ 第２層配線金属 ３０４ 高誘電体薄膜 ３０５ コンタクト部 ４０１ ＴｉＳｒＯ3 を用いた場合の入力インピーダン
ス ４０２ ＧａＡｓ基板を用いた場合の入力インピーダン
ス ４０３ 配線金属抵抗が２０Ωの場合の入力インピーダ
ンス ５０２ リードフレーム ５０３ Ａｕワイヤー ５０５ 封止樹脂 ５０６ ＩＣピン ６００ ＧａＡｓ基板 ６０１ 電界効果型トランジスタ ６０２ 直列インダクタ ６０３ 並列インダクタ ６０４ 並列インダクタ ６０５ 直列インダクタ ６０６ 入力側ＤＣ遮断用結合キャパシタ ６０７ 出力側ＤＣ遮断用結合キャパシタ ６０８ バイアス抵抗 ６１４ ゲート電圧制御端子 ６２０ 入力整合回路 ６２１ 出力整合回路Reference Signs List 100 GaAs substrate 101 Field-effect transistor 102 Input-side inductor 103 Output-side inductor 104 Input-side DC blocking coupling capacitor 105 Output-side DC blocking coupling capacitor 106 Input matching circuit 107 Output matching circuit 108 Quarter-wavelength line (microstrip line) 109, bias resistor 110, input terminal 111, output terminal 112, power supply terminal 113, gate voltage control terminal 302, first-layer wiring metal 303, second-layer wiring metal 304, high-dielectric thin-film 305, contact part 401, input when using TiSrO 3. Impedance 402 Input impedance when GaAs substrate is used 403 Input impedance when wiring metal resistance is 20Ω 502 Lead frame 503 Au wire 505 Sealing resin 506 IC pin 600 GaAs substrate 601 Field-effect transistor 602 Series inductor 603 Parallel inductor 604 Parallel inductor 605 Series inductor 606 Input side DC blocking coupling capacitor 607 Output side DC blocking coupling capacitor 608 Bias resistor 614 Gate voltage control terminal 620 Input matching circuit 621 Output matching circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/04 H01L 21/822 H01P 1/00 H01P 3/08 H03F 3/60 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 27/04 H01L 21/822 H01P 1/00 H01P 3/08 H03F 3/60
Claims (8)
ダクタ。 A spiral inductor provided with an electrode on a substrate, a linear dielectric thin film on the electrode, and a metal thin film on the dielectric thin film.
Dacta.
誘電体薄膜の除去部とを設けたスパイラルインダクタ。 2. A substrate electrode, the dielectric thin film on the electrode, the spiral-shaped metal thin film on said dielectric film, in between the lines adjacent to the spiral-shaped metal thin film
A spiral inductor provided with a part for removing a dielectric thin film.
パシタを前記スパイラル中心部に設けた請求項２に記載
のスパイラルインダクタ。 3. An MIM capacitor having an interlayer film of a dielectric thin film.
3. The spiral according to claim 2, wherein a pasita is provided at the center of the spiral.
Spiral inductor.
に、請求項１または２記載のスパイラルインダクタを設
けたマイクロ波増幅回路。 4. A power supply terminal, between the power supply terminal and a control electrode on the output side of the transistor.
A spiral inductor according to claim 1 or 2.
Digitized microwave amplifier circuit.
に、請求項３記載のスパイラルインダクタを設けたマイ
クロ波増幅回路。 5. A input terminal, between the input side of the control electrode of the input terminal of transistor
And a spiral inductor provided with the spiral inductor according to claim 3.
Black wave amplification circuit.
に、請求項３記載のスパイラルインダクタを設けたマイ
クロ波増幅回路。 6. An output terminal, and between the output terminal and a control electrode on the output side of the transistor.
And a spiral inductor provided with the spiral inductor according to claim 3.
Black wave amplification circuit.
タとの間に、請求項３記載のスパイラルインダクタより
なるインピーダンス整合回路を基板上に設けたマイクロ
波増幅装置。 7. An input terminal or an output terminal and a transistor.
A spiral inductor according to claim 3
Micro-impedance matching circuit on substrate
Wave amplification device.
ムよりなる請求項１ないし３のいずれかに記載のスパイ
ラルインダクタ。 8. The strontium titanate thin film according to claim 1, wherein
4. The spy according to claim 1, wherein the spy comprises
Ral inductor.
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