專(zhuān)利名稱(chēng)：功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種備有ESD保護(hù)電路，形成在使用雙極晶體管的半導(dǎo)體芯片中的功率放大器。
背景技術(shù)：
以便攜式電話(huà)為代表的小型信息設(shè)備，近年來(lái)，強(qiáng)烈要求小型化，在將附帶的周邊小型部件(貼片電容和電感等)裝入成為基干(日文基斡)的部件中，進(jìn)行模塊化，并且削減周邊部件的數(shù)量方面正在進(jìn)展中。因此，這些模塊出現(xiàn)直接暴露在外部環(huán)境中的狀況，這時(shí)，特別成為問(wèn)題的是針對(duì)ESD(靜電放電ElectrostaticDischarge)的耐受性。ESD是在存在于電路外部的設(shè)備或人體上積蓄的電荷瞬間對(duì)電路放電的現(xiàn)象。不僅需要避免當(dāng)將電路裝入裝置時(shí)或利用電路時(shí)，由于設(shè)備和人體移動(dòng)而產(chǎn)生電荷，而且需要確保在暴露在外界的設(shè)備中在電路一側(cè)的ESD耐受性。
我們認(rèn)為由ESD引起的破壞的主要原因是由積蓄高能量(高電位)的電荷瞬間流入到電路中引起的熱破壞。因此，ESD保護(hù)電路具有防止該高能量的電荷流入抗熱能力弱的半導(dǎo)體元件的功能。
以往，作為具有這種功能的電路，利用串聯(lián)連接在應(yīng)該保護(hù)的端子和接地端子之間的二極管的電路，以使得在該兩個(gè)端子之間形成預(yù)定以上的電壓時(shí)該二極管就接通。當(dāng)將大于等于二極管的接通電壓的電壓施加到端子上時(shí)，二極管導(dǎo)通，從而使電荷不流入到被保護(hù)電路中。這時(shí)，需要將預(yù)定電壓設(shè)定在比電源電壓或工作電壓等電路工作所需的電壓高的值上。因此，如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所揭示的那樣可以用多段的二極管。
但是，在這種電路中形成保護(hù)電路的二極管本身由于注入大的能量而被破壞將成為問(wèn)題。為了防止這種情況的發(fā)生，如在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中那樣，可以考慮對(duì)保護(hù)元件(二極管等)串聯(lián)地插入電阻，從而引起電壓下降，抑制流入到保護(hù)元件中的電流的方法。這時(shí)，因?yàn)殡娮柚翟酱?，就能夠得到越大的電壓下降，所以提高了耐受性，但是因?yàn)樽璧K能量流入到保護(hù)電路側(cè)，因此將不能夠期待作為保護(hù)電路進(jìn)行操作。因此，需要約數(shù)Ω到十幾Ω的電阻。另外，因?yàn)殡娮璞旧硪脖仨毮軌蚰妥〈竽芰繐p耗，所以不能夠使用由金屬薄膜電阻實(shí)現(xiàn)的電流容量小的電阻，而需要使用由半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)的高電流容量的電阻。
但是，對(duì)于半導(dǎo)體電阻的電阻值而言，即便在高濃度摻雜中，片電阻也只具有約十幾Ω/□，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)Ω而需要大的縱橫比，這樣將使用芯片上的很大面積。因此，產(chǎn)生了由增大芯片面積，從而增大安裝面積來(lái)引起的對(duì)小型化的損害。另外，如化合物半導(dǎo)體那樣晶片單價(jià)高，在成本方面也會(huì)成為問(wèn)題。
如上所述，在已往的二極管連接電路中，為了實(shí)現(xiàn)高的ESD耐受性需要大的面積，在晶片尺寸、成本方面都存在著問(wèn)題。
另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，記載了即使鎮(zhèn)流電阻值小，在電流分布的均勻性方面也很優(yōu)異，即便輸入數(shù)字調(diào)制波，畸變的惡化也小的、高效率且低畸變的放大器。這是使用雙極晶體管的高頻功率放大器，備有至少2個(gè)以上的電路塊，上述這些電路塊中的各個(gè)備有產(chǎn)生基極偏壓電位的偏壓發(fā)生電路和高頻輸入用電容元件。各個(gè)偏壓發(fā)生電路備有阻抗變換用的第2雙極晶體管和由電流鏡晶體管(カレントミラ一トランジスタ)構(gòu)成的用于溫度檢測(cè)中被恒定電流偏置的二極管電路。日本特開(kāi)2003-23084號(hào)專(zhuān)利公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)2] 日本特開(kāi)平8-236637號(hào)專(zhuān)利公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)3] 日本特開(kāi)2001-274636號(hào)專(zhuān)利公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的功率放大器的一個(gè)方式其特征是具備有源元件，該有源元件具有使用了至少1個(gè)化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管；二極管，該二極管以與基極·發(fā)射極間二極管反方向的方式被連接在上述雙極晶體管的基極和發(fā)射極間；電阻，該電阻被串聯(lián)連接在上述二極管和上述雙極晶體管的基極之間；和偏壓電路，該偏壓電路被連接在上述二極管和上述電阻之間。


圖1A和圖1B是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例1在半導(dǎo)體基板上形成的功率放大器的電路圖。
圖2是表示圖1的功率放大器中ESD耐受性試驗(yàn)結(jié)果(負(fù)側(cè))的特性圖。
圖3是表示圖1的功率放大器中ESD耐受性試驗(yàn)結(jié)果(正側(cè))的特性圖。
圖4是形成圖1中記載的功率放大器的雙極晶體管和二極管的半導(dǎo)體芯片的剖面圖。
圖5是圖4所示的半導(dǎo)體芯片的平面圖。
圖6是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例2在半導(dǎo)體基板上形成的功率放大器的電路圖。
圖7是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例3在半導(dǎo)體基板上形成的功率放大器的電路圖。
圖8是說(shuō)明產(chǎn)生基于振蕩引起的負(fù)電壓的特性圖。
具體實(shí)施例方式
下面，我們參照實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
首先，我們參照?qǐng)D1到圖5、圖8說(shuō)明實(shí)施例1。
圖1是在本實(shí)施例的半導(dǎo)體基板上形成的功率放大器的電路圖，圖2是表示本實(shí)施例中ESD耐受性試驗(yàn)結(jié)果(負(fù)側(cè))的特性圖，圖3是表示ESD耐受性試驗(yàn)結(jié)果(正側(cè))的特性圖，圖4是形成圖1中記載的功率放大器的雙極晶體管和二極管的半導(dǎo)體芯片的剖面圖，圖5是圖4所記載的半導(dǎo)體芯片的平面圖，圖8是說(shuō)明產(chǎn)生基于振蕩引起的負(fù)電壓的特性圖。圖4是沿圖5的A-A′線(xiàn)的部分剖面圖。在圖5中，為了容易說(shuō)明起見(jiàn)，不表示圖4所示的絕緣膜18和配線(xiàn)層(2nd-metal(第2金屬))13a。
如圖4和圖5所示，形成半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體基板由GaAs半絕緣性基板構(gòu)成，在它上面疊層外延生長(zhǎng)層，在該疊層構(gòu)造中設(shè)置有異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(以下，稱(chēng)為HBT)。在GaAs半絕緣性基板1上順次形成直接形成高濃度集電極區(qū)域的n+GaAs外延層3和形成低濃度集電極區(qū)域的n-GaAs外延層4。在該外延層4的低濃度集電極區(qū)域上順次地疊層著基極區(qū)域(p-GaAs外延層)5和發(fā)射極區(qū)域(n-InGaP外延層)6。將這些發(fā)射極區(qū)域6、集電極區(qū)域4和基極區(qū)域5合在一起構(gòu)成npn雙極晶體管10。在該HBT10中，在構(gòu)成外延層3的集電極區(qū)域中形成集電極電極7，在基極區(qū)域5中形成基極電極8，在發(fā)射極區(qū)域6中形成發(fā)射極電極9。
另外，在半導(dǎo)體基板1上形成以與基極·發(fā)射極間二極管反方向的方式連接在基極區(qū)域5和發(fā)射極區(qū)域6間的二極管D。二極管D由構(gòu)成基極區(qū)域5的外延層和外延層4構(gòu)成，在外延層3上和基極區(qū)域5上分別形成電極11、11a(請(qǐng)參照?qǐng)D4)。然后，電極16、16a間的外延層3構(gòu)成電阻R(請(qǐng)參照?qǐng)D5)。另外，在半導(dǎo)體基板上設(shè)置著MIM電容器C。MIM電容器C電極使用金屬配線(xiàn)層(1st-metal(第1金屬))13，電介質(zhì)使用硅氮化膜等層間絕緣膜(沒(méi)有圖示)。
如圖4和圖5所示，在由元件分離區(qū)域劃分的元件區(qū)域中形成HBT10、二極管D和電阻R。HBT10和二極管D被聚酰亞胺等層間絕緣膜18覆蓋，使HBT10的發(fā)射極電極9和二極管D的電極11a與在層間絕緣膜18上形成的金屬配線(xiàn)層(2nd-metal(第2金屬))13a電連接。另外如圖5所示，使電阻R的電極16、16a與在層間絕緣膜(沒(méi)有圖示)上形成的金屬配線(xiàn)層(1st-metal(第1金屬))13電連接。另外，在半導(dǎo)體基板上形成多個(gè)HBT10。圖1是被保護(hù)電路中HBT為1個(gè)時(shí)的電路圖，但是在該實(shí)施例中也有使用多個(gè)的情形(圖5的放大器對(duì)應(yīng)于該電路圖)。
下面，我們參照?qǐng)D1(a)說(shuō)明本實(shí)施例的功率用放大器的電路結(jié)構(gòu)。在被保護(hù)電路中表示了1個(gè)HBT10，并省略了被保護(hù)電路的其它結(jié)構(gòu)。被保護(hù)電路中的HBT10具有與集電極4連接的集電極端子12和與發(fā)射極6連接的接地端子14，偏壓電路17與基極5連接。在偏壓電路17和基極5之間，插入例如4Ω左右的偏壓電路17的鎮(zhèn)流電阻R。基極5經(jīng)由MIM電容器C與外部的RF電路的輸入電路連接。而且，在偏壓電路17和發(fā)射極6之間或者偏壓電路17和接地端子14之間插入與基極·發(fā)射極結(jié)反方向的二極管D。通過(guò)這樣的構(gòu)成，電阻R能夠防止二極管D受到由ESD引起的破壞。
與具有圖1的保護(hù)電路(電阻和二極管的串聯(lián)電路)的功率放大器比較，是以在成為被保護(hù)電路的晶體管的集電極端子上施加上負(fù)電壓的情形來(lái)決定沒(méi)有保護(hù)電路時(shí)的ESD耐受性。而且，該負(fù)電壓大小約為-30V。這時(shí)，由于基極·發(fā)射極間的pn結(jié)受到由ESD引起的損傷，從而失去了作為晶體管的功能。
在本實(shí)施例中，將作為ESD保護(hù)元件的10μm×30μm大小的二極管配置在HBT的基極·發(fā)射極之間。在HBT的基極區(qū)域和集電極區(qū)域中形成二極管，由于形成二極管而不需要新的晶片構(gòu)造和步驟。另外，作為二極管的保護(hù)電阻將電阻串聯(lián)連接起來(lái)。因此，通過(guò)圖中所示的電流路徑對(duì)負(fù)側(cè)的ESD進(jìn)行放電，能夠防止對(duì)元件的損傷。
進(jìn)一步，當(dāng)構(gòu)成電路時(shí)，需要將適當(dāng)?shù)钠秒妷禾峁┙o晶體管的基極端子。特別是，當(dāng)處理功率放大器那樣的大的功率時(shí)，為了確保熱的穩(wěn)定性，具有在偏壓電路和基極端子之間插入稱(chēng)為鎮(zhèn)流電阻的電阻的方法。當(dāng)HBT處入熱失控狀態(tài)，大電流流入到晶體管的基極端子時(shí)，鎮(zhèn)流電阻進(jìn)行引起電壓下降，使晶體管的偏壓點(diǎn)降低，抑制處入熱失控狀態(tài)的操作。在本實(shí)施例中，形成該鎮(zhèn)流電阻兼作二極管保護(hù)電阻的電路結(jié)構(gòu)。因此，即便在新附加了ESD保護(hù)電路的情形中，不需要附加除了二極管以外的元件，能夠抑制芯片面積的增大。另外，通過(guò)插入保護(hù)電阻，二極管自身也不會(huì)受到由ESD引起的破壞，而能夠確保必要的ESD耐受性。
圖2表示用圖1(a)所示的保護(hù)電路進(jìn)行ESD試驗(yàn)的結(jié)果。因?yàn)樵贓SD放電路徑中使用晶體管，所以耐受量與晶體管的大小有關(guān)，但是我們看到耐受量比沒(méi)有搭載保護(hù)電路的情形大。另外，我們也看到因?yàn)閷㈡?zhèn)流電阻用作保護(hù)電阻，所以不用新配置保護(hù)電阻，作為電路能夠?qū)崿F(xiàn)ESD保護(hù)二極管單體的耐受量為-400V以上的耐受量。
另外，因?yàn)闉榱颂岣逪BT晶體管的特性，基極·發(fā)射極間二極管由異質(zhì)結(jié)構(gòu)成，所以能夠?qū)崿F(xiàn)比用同質(zhì)結(jié)形成的基極·發(fā)射極間結(jié)陡急的pn結(jié)的切換。這時(shí)，基極·發(fā)射極間二極管具有對(duì)于比較低的反方向電壓的ESD產(chǎn)生陡急的破壞(硬擊穿)的傾向。
另一方面，在基極·集電極結(jié)中，為了減少基極·集電極間的寄生電容形成在低濃度被摻雜的集電極層。所以，基極·集電極結(jié)具有pin二極管型的形式。其結(jié)果，基極·集電極結(jié)既可為同質(zhì)結(jié)，也可為異質(zhì)結(jié)，具有高的ESD耐受性。
根據(jù)這種HBT特性，在本實(shí)施例中只插入保護(hù)基極·發(fā)射極間的保護(hù)電路。該保護(hù)電路，如圖1(a)所示，形成只準(zhǔn)備好對(duì)負(fù)側(cè)的ESD的保護(hù)路徑的結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)榛鶚O·集電極結(jié)具有高的ESD耐受性，所以實(shí)質(zhì)上即便對(duì)于正側(cè)的ESD也能夠提高耐受性。這是因?yàn)榧幢阍跊](méi)有保護(hù)電路的情形中，與如前述的那樣由于HBT的基極·集電極間的二極管即便對(duì)于反方向的所加電壓也具有高的ESD耐受量，所以不會(huì)引起破壞，與此相對(duì)，因?yàn)樗拥腅SD波形通過(guò)外部電路(電感成分)產(chǎn)生振蕩，即便在施加在正側(cè)上的情形中電壓波形也進(jìn)入負(fù)側(cè)(請(qǐng)參照?qǐng)D8)，所以基極·發(fā)射極間的二極管由于耐受量不足而被破壞的緣故。結(jié)果，盡管是正側(cè)的ESD耐受量試驗(yàn)，但是由負(fù)側(cè)的ESD耐受量小的基極·發(fā)射極結(jié)受到破壞而決定正側(cè)的ESD耐受量。在本實(shí)施例中，因?yàn)樾纬稍诨鶚O·發(fā)射極之間附帶保護(hù)電阻的ESD保護(hù)電路，所以即便在振蕩的影響下也能夠保護(hù)基極·發(fā)射極間結(jié)，結(jié)果即便在正側(cè)也能夠?qū)崿F(xiàn)高的耐受量。
圖3表示實(shí)驗(yàn)上確定盡管只準(zhǔn)備好對(duì)負(fù)側(cè)的ESD的電流路徑，但是即便關(guān)于正側(cè)的ESD也能夠提高耐受量的結(jié)果。另外，我們看到關(guān)于破壞位置也是基極·發(fā)射極間二極管發(fā)生破壞，可以考慮根據(jù)前述的原理決定ESD耐受量。即便在這種情形中，保護(hù)電阻的效果也不發(fā)生變化，本實(shí)施例的保護(hù)電路能夠?qū)φ?fù)兩個(gè)方向的ESD都實(shí)現(xiàn)高的耐受量。
如以上所述，在HBT中只進(jìn)行基極·發(fā)射極之間的保護(hù)，就能夠在正負(fù)兩個(gè)方向上很大地提高使用了HBT的電路的ESD耐受性，能夠一面解決在已往電路中產(chǎn)生的成本上升、面積增大的問(wèn)題，一面提供能夠?qū)崿F(xiàn)高ESD耐受性的保護(hù)電路。
此外，圖1(a)所示的被保護(hù)電路的HBT是1個(gè)，但是在圖5所示的被保護(hù)電路中可以用多個(gè)HBT。這些HBT具有共同的端子(集電極端子和接地端子)及共同的偏壓電路，該偏壓電路經(jīng)由鎮(zhèn)流電阻與各個(gè)HBT的基極連接。所以，關(guān)于本實(shí)施例的被保護(hù)電路的HBT，可以用1個(gè)或1個(gè)以上的任意數(shù)量。
這里，如下地說(shuō)明分別設(shè)置了鎮(zhèn)流電阻和二極管保護(hù)電阻的電路結(jié)構(gòu)。圖1(b)是它的電路圖。鎮(zhèn)流電阻R11以抑制雙極晶體管的熱失控的方式?jīng)Q定它的電阻值。要抑制熱失控，R11最好在1Ω以上。另外，為了一面維持對(duì)大能量的保護(hù)電路的操作，一面改善破壞耐受性，二極管附加電阻R12和鎮(zhèn)流電阻R11之和(R11+R12)最好在3Ω以上、7Ω以下。通過(guò)這樣做，能夠分別適當(dāng)?shù)貨Q定鎮(zhèn)流電阻R11和二極管附加電阻R12。例如，通過(guò)令R11為4Ω，令R12為2Ω，能夠一面抑制熱失控，一面相對(duì)大能量來(lái)保護(hù)電路，改善二極管的破壞耐受性。
下面，我們參照?qǐng)D6說(shuō)明實(shí)施例2。
圖6是在本實(shí)施例的半導(dǎo)體基板上形成的功率放大器的電路圖。本實(shí)施例2的保護(hù)電路具有與實(shí)施例1同樣的電路構(gòu)成，但是其特征是用射隨器電路作為偏壓電路。
下面，參照?qǐng)D6說(shuō)明本實(shí)施例的功率放大器的電路結(jié)構(gòu)。在被保護(hù)電路中表示了1個(gè)HBT20，并省略了其它的結(jié)構(gòu)。被保護(hù)電路的HBT20具有與集電極連接的集電極端子22和與發(fā)射極連接的接地端子23，偏壓電路27與基極連接。在偏壓電路27和基極之間，例如，插入4Ω左右的偏壓電路的鎮(zhèn)流電阻R。另外，在偏壓電路27和發(fā)射極之間或者偏壓電路27和接地端子23之間，插入與基極·發(fā)射極結(jié)反方向的二極管D。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，電阻R能夠防止二極管D受到由ESD引起的破壞。晶體管20的基極經(jīng)由MIM電容器C與外部的RF電路的輸入電路連接。使電阻R的一端連接在MIM電容器C·基極5之間，使另一端與偏壓電路27連接。
與具有圖6的保護(hù)電路(電阻和二極管的串聯(lián)電路)的功率放大器相比較，當(dāng)沒(méi)有保護(hù)電路時(shí)，是以在集電極端子上施加上負(fù)電壓的情形來(lái)決定成為被保護(hù)電路的晶體管的ESD耐受性。而且，該負(fù)電壓大小約為-30V。這時(shí)，由于基極·發(fā)射極間的pn結(jié)受到由ESD引起的損傷，從而失去作為晶體管的功能。
在本實(shí)施例中，將作為ESD保護(hù)元件的10μm×30μm大小的二極管D配置在HBT的基極·發(fā)射極之間。在半導(dǎo)體基板上形成的HBT的基極區(qū)域和集電極區(qū)域中形成二極管D，不再需要用于形成二極管的新的晶片構(gòu)造和步驟。另外，作為二極管D的保護(hù)電阻將電阻R串聯(lián)連接起來(lái)。因此，通過(guò)集電極端子對(duì)負(fù)側(cè)的ESD進(jìn)行放電，能夠防止針對(duì)元件的損傷。
當(dāng)處理功率放大器那樣的大的功率時(shí)，為了確保熱的穩(wěn)定性，在偏壓電路和基極端子之間插入鎮(zhèn)流電阻，但是在本實(shí)施例中，該鎮(zhèn)流電阻兼作二極管的保護(hù)電阻。由此，即便在新附加了ESD保護(hù)電路的情形中，也不需要附加除了二極管以外的元件，能夠抑制芯片面積的增大。另外，通過(guò)插入保護(hù)電阻，二極管自身也不會(huì)受到由ESD引起的破壞，而能夠確保必要的ESD耐受性。
進(jìn)一步，我們參照?qǐng)D6說(shuō)明偏壓電路。
圖6的偏壓電路27備有雙極晶體管21。雙極晶體管21具有與集電極連接的集電極端子24、與發(fā)射極連接的接地端子25和與基極連接的控制端子26。在雙極晶體管21的基極·發(fā)射極之間插入與基極·發(fā)射極結(jié)反方向的二極管D1。另外，在雙極晶體管21的發(fā)射極和接地端子25之間插入二極管D4。在雙極晶體管21的基極和接地端子25之間插入二極管D2、D3，使二極管D1連接在二極管D2和雙極晶體管21的基極之間。
控制端子26經(jīng)由電阻R1被連接在二極管D1、D2之間。另外，被連接在雙極晶體管21的發(fā)射極和二極管D4之間的線(xiàn)圈L被連接在與雙極晶體管20的基極·發(fā)射極之間連接的電阻R及二極管D之間。
因?yàn)樵跇?gòu)成該偏壓電路27的射隨器電路中針對(duì)集電極端子24的ESD耐受量最弱，所以需要針對(duì)該集電極端子24的保護(hù)電路。在本實(shí)施例中作為保護(hù)電路在射隨器電路的基極·發(fā)射極之間連接二極管D1，同時(shí)，用虛線(xiàn)箭頭表示當(dāng)在射隨器電路的集電極端子24上施加上負(fù)側(cè)的ESD時(shí)的放電路徑。
因?yàn)樵谠摲烹娐窂街邪鄠€(gè)二極管(二極管D、D1)，所以存在著寄生電阻成分。因?yàn)樵摮煞帜軌蚱鸬奖Ｗo(hù)電阻的作用，所以不需要重新插入保護(hù)電阻。相反地通過(guò)使保護(hù)二極管直接與電路連接，能夠得到改善耐受量的效果。同樣也能夠?qū)崿F(xiàn)去往控制端子26的負(fù)側(cè)的ESD保護(hù)。
如以上那樣，在本實(shí)施例中，因?yàn)槌嗽趯?shí)施例1中說(shuō)明了的作用效果外，還能夠得到針對(duì)偏壓電路的保護(hù)效果，所以作為整個(gè)電路可以實(shí)現(xiàn)更高的ESD耐受性。
下面，我們參照?qǐng)D7說(shuō)明實(shí)施例3。
圖7是在本實(shí)施例的半導(dǎo)體基板上形成的功率放大器的電路圖。在被保護(hù)電路中表示出HBT30，并省略其它的構(gòu)成。HBT30由多個(gè)HBTQ1、Q2、Q3、.....構(gòu)成。HBT30具有與各HBTQ1、Q2、Q3、.....的集電極連接的共同的集電極端子32和與各HBTQ1、Q2、Q3、.....的發(fā)射極連接的共同的接地端子33，各HBTQ1、Q2、Q3、.....的基極與偏壓電路31連接。
在本實(shí)施例中，將偏壓電路31的鎮(zhèn)流電阻R1、R2、R3......插入在偏壓電路31和各HBTQ1、Q2、Q3、.....的基極之間。而且，鎮(zhèn)流電阻R1、R2、R3......被用作保護(hù)電阻。鎮(zhèn)流電阻R1、R2、R3......的一端被連接在各HBTQ1、Q2、Q3、.....的基極上，而另一端上連接有與基極·發(fā)射極結(jié)反方向的二極管D。通過(guò)這樣的構(gòu)成，鎮(zhèn)流電阻R1、R2、R3......能夠防止二極管D受到由ESD引起的破壞。在實(shí)施例1中說(shuō)明了的圖5的半導(dǎo)體基板的平面圖中，對(duì)多個(gè)HBT形成1個(gè)鎮(zhèn)流電阻R，但是在本實(shí)施例中，雖然沒(méi)有圖示，但是以分別與半導(dǎo)體基板上的各HBT的各基極連接的方式形成鎮(zhèn)流電阻R。
在本實(shí)施例中，與實(shí)施例1、2同樣，在HBT的基極區(qū)域和集電極區(qū)域中形成二極管，由于形成二極管而不需要新的晶片構(gòu)造和步驟。另外，作為二極管的保護(hù)電阻將電阻串聯(lián)連接起來(lái)。因此，通過(guò)對(duì)負(fù)側(cè)的ESD進(jìn)行放電，能夠防止針對(duì)元件的損傷。
進(jìn)一步，當(dāng)構(gòu)成電路時(shí)，需要將適當(dāng)?shù)钠秒妷禾峁┙o晶體管的基極端子。特別是，當(dāng)處理功率放大器那樣的大的功率時(shí)，為了確保熱的穩(wěn)定性，具有在偏壓電路和基極端子之間插入稱(chēng)為鎮(zhèn)流電阻的電阻的方法。當(dāng)HBT處于熱混亂狀態(tài)，大電流流入到晶體管的基極端子時(shí)，鎮(zhèn)流電阻進(jìn)行引起電壓下降，使晶體管的偏壓點(diǎn)降低，抑制處于熱混亂狀態(tài)的操作。在本實(shí)施例中，形成該鎮(zhèn)流電阻兼作二極管保護(hù)電阻的電路結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器，其特征在于，具備有源元件，該有源元件具有使用了至少1個(gè)化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管；二極管，該二極管以與基極·發(fā)射極間二極管反方向的方式連接在上述雙極晶體管的基極和發(fā)射極間；電阻，該電阻被串聯(lián)連接在上述二極管和上述雙極晶體管的基極之間；和偏壓電路，該偏壓電路被連接在上述二極管和上述電阻之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器，其特征在于上述雙極晶體管包括多個(gè)晶體管，各晶體管經(jīng)由分別被連接到各基極的各電阻與上述偏壓電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器，其特征在于上述偏壓電路包括具有雙極晶體管的射隨器電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率放大器，其特征在于在上述射隨器電路的上述雙極晶體管的基極·發(fā)射極之間連接與基極·發(fā)射極間二極管反方向的二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器，其特征在于上述電阻為3Ω以上、7Ω以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大器，其特征在于上述化合物半導(dǎo)體包含GaAs。
7.一種功率放大器，其特征在于，具備有源元件，該有源元件具有使用了至少1個(gè)化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管；二極管，該二極管以與基極·發(fā)射極間二極管反方向的方式連接在上述雙極晶體管的基極和發(fā)射極間；兩個(gè)電阻，該兩個(gè)電阻被串聯(lián)連接在上述二極管和上述雙極晶體管的基極之間；和偏壓電路，該偏壓電路被連接在上述兩個(gè)電阻之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器，其特征在于上述雙極晶體管包括多個(gè)晶體管，各晶體管經(jīng)由分別被連接到各基極的各電阻與上述偏壓電路連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器，其特征在于上述偏壓電路包括具有雙極晶體管的射隨器電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率放大器，其特征在于在上述射隨器電路的上述雙極晶體管的基極·發(fā)射極之間連接與基極·發(fā)射極間二極管反方向的二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器，其特征在于上述化合物半導(dǎo)體包含GaAs。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器，其特征在于上述兩個(gè)電阻之和為3Ω以上、7Ω以下。
13.一種功率放大器，其特征在于，具備基板；有源元件區(qū)域，該有源元件區(qū)域被設(shè)置在上述基板上，具有使用了至少1個(gè)化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管；二極管區(qū)域，該二極管區(qū)域被設(shè)置在上述基板上，包含以與基極·發(fā)射極間二極管反方向的方式連接在上述雙極晶體管的基極和發(fā)射極間的二極管；電阻區(qū)域，該電阻區(qū)域被設(shè)置在上述基板上，包含串聯(lián)連接在上述二極管的一個(gè)電極和上述雙極晶體管的基極之間的電阻；元件分離區(qū)域，該元件分離區(qū)域被設(shè)置在上述基板上，分離上述有源元件區(qū)域、上述二極管區(qū)域和上述電阻區(qū)域；和電源端子，該電源端子被設(shè)置在上述基板上，與上述電阻相連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于上述雙極晶體管包括多個(gè)晶體管，各晶體管經(jīng)由分別被連接到各基極的各電阻與上述電源端子連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于，還具備信號(hào)輸入端子；和電容器，其中，上述電容器的一個(gè)電極被連接到上述基極和上述電阻的一個(gè)端部上，上述電容的另一個(gè)電極被連接到上述信號(hào)輸入端子上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于上述電源端子被連接在上述電阻和上述二極管之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于上述電阻包括2個(gè)電阻，將上述電源端子連接在上述2個(gè)電阻之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于上述基板由GaAs構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于上述異質(zhì)結(jié)雙極晶體管包含由GaAs構(gòu)成的集電極、由GaAs構(gòu)成的基極、和由InGaP構(gòu)成的發(fā)射極。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率放大器，其特征在于，還具備有機(jī)絕緣膜，該有機(jī)絕緣膜具有至少露出上述二極管的另一電極和上述發(fā)射極的電極的開(kāi)口單元；和金屬層，該金屬層以覆蓋上述開(kāi)口單元和上述有機(jī)絕緣膜的方式來(lái)被設(shè)置，其中，用上述金屬層將上述發(fā)射極的上述電極和上述二極管的上述另一電極連接起來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率放大器，該功率放大器的特征在于，具備有源元件，該有源元件具有使用了至少1個(gè)化合物半導(dǎo)體的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管；二極管，該二極管以與基極·發(fā)射極間二極管反方向的方式被連接在上述雙極晶體管的基極和發(fā)射極間；電阻，該電阻被串聯(lián)連接在上述二極管和上述雙極晶體管的基極之間；和偏壓電路，該偏壓電路被連接在上述二極管和上述電阻之間。
文檔編號(hào)H03F1/02GK1992509SQ20061015622
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者杉浦政幸, 栗山保彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝