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JPH06334445A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

Info

Publication number
JPH06334445A
JPH06334445A JP5116783A JP11678393A JPH06334445A JP H06334445 A JPH06334445 A JP H06334445A JP 5116783 A JP5116783 A JP 5116783A JP 11678393 A JP11678393 A JP 11678393A JP H06334445 A JPH06334445 A JP H06334445A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
field effect
gate
integrated circuit
semiconductor integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5116783A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuharu Nakajima
康晴 中島
Hiroto Matsubayashi
弘人 松林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5116783A priority Critical patent/JPH06334445A/ja
Priority to US08/186,924 priority patent/US5412235A/en
Priority to EP94107079A priority patent/EP0625822B1/en
Priority to DE69408362T priority patent/DE69408362T2/de
Publication of JPH06334445A publication Critical patent/JPH06334445A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/301Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in MOSFET amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路を構成するFETの直流特性
のばらつきにかかわりなく、動作電流値が一定となるよ
うなゲートバイアス回路を有するものを得る。 【構成】 増幅動作を行うFET(1) 1と同一プロセス
で作製し、同一構造で総ゲート幅の小さいFET(2) 4
を同一チップ内のゲートバイアス回路に配置し、FET
(2) 4のドレイン電流Id2とFET(2) 4のドレイン端
もしくはソース端に接続する抵抗値、あるいは前記抵抗
と直列に接続するダイオードとから決定される電圧値
を、FET(1) 1のゲートバイアス端子に印加するよう
ゲートバイアス回路を構成した。 【効果】 FETの直流特性がばらついた場合でも、I
Cチップ間で動作電流を一定とし、均一な高周波特性を
有するICチップを得ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関し、
特に増幅用電界効果トランジスタの動作電流値を一定に
するようにゲートバイアス回路を構成した半導体集積回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来のゲートバイアス回路を用い
た1段増幅器の一例を示す半導体集積回路の等価回路図
であり、図において、1は電界効果トランジスタ(以
下、FETと称す)、2は信号入力端子、3はキャパシ
タで、その一端を信号入力端子2に接続され、その他端
をFET1のゲートに接続されている。10は接地面、
112,113は抵抗R12,R13、114はゲートバイ
アス端子であり、抵抗R12の一端はFET1のゲート及
びキャパシタ3の他端に接続され、その他端はゲートバ
イアス端子114に接続され、抵抗R13の一端はFET
1のゲート及びキャパシタ3の他端及び抵抗R12の一端
に接続され、その他端は接地面10に接続されている。
21,22はそれぞれ出力整合回路としての第1の伝送
線路,第2の伝送線路であり、集積回路上においてマイ
クロストリップ線路やコプレーナ線路で形成されてい
る。23はインダクタで、ある幅を有する金属薄膜をス
パイラル状、あるいはメアンダライン形状にして形成さ
れている。24,25はそれぞれキャパシタで、26は
ドレインバイアス端子で、27は信号出力端子である。
【0003】また、図9は図7に示す1段増幅器のFE
T1の構造を図示する断面図であり、図において、31
は例えばガリウム砒素(GaAs)基板,32はガリウ
ム砒素基板31の一表面上にn形不純物シリコン(S
i)を選択的にイオン注入して形成された活性層(n
層)、33はこの活性層32の基板表面上に形成され
た、例えばタングステンシリサイド(WSi)等からな
るゲート電極、34はゲート電極33の直下にある活性
層32に隣接して、n形不純物シリコンを選択的に活性
層32より不純物濃度が高くなるようにイオン注入して
形成したソース領域(n+ 層)、35は同じく上記活性
層32に隣接してn形不純物シリコンを選択的に活性層
32より不純物濃度が高くなるようにイオン注入して形
成したドレイン領域(n+ 層)、36はソース領域34
上に形成された、例えば金・ゲルマニウム(AuGe)
等からなるソース電極、37はソース電極36と同様に
形成されたドレイン電極である。
【0004】次に図7の回路の動作について説明する。
信号入力端子2より入力された高周波信号(以下、RF
信号と称す)はキャパシタ3を介し、FET1のゲート
に伝達される。FET1のゲートには、通常ゲートバイ
アス端子114に印加される電圧Vg0、及び抵抗R12及
び抵抗R13により次式(1) から定まる分圧電圧、即ちゲ
ート電圧Vg1が印加されている。 Vg1=Vg0(R13/(R12+R13)) …(1) さらにFET1のドレインにはドレインバイアス端子2
6よりドレイン電圧Vddが印加されている。よってFE
T1のソース・ドレイン間に、ドレイン電圧Vdd、ゲー
ト電圧Vg1、及びFET1のDC特性より定まるドレイ
ン電流Id1が流れることにより、FET1のゲートに入
力されたRF信号は増幅され、第1の伝送線路21、第
2の伝送線路22及びキャパシタ25を介し、信号出力
端子27より増幅されたRF信号が出力される。
【0005】図8は、上記FET1のドレイン電流Id
とゲート電圧Vg のDC特性を示している。FET1の
ドレイン電流Id1は、FET1のしきい値電圧Vth、利
得係数K、及びゲート電圧Vg1より近似的に次式(2) に
より定められる。 Id1=K(Vg1−Vth)2 …(2) 図7に示すゲートバイアス回路の構成によると、式(2)
におけるゲート電圧Vg1は、式(1) により決まる固定の
ゲート電圧値であり、上で述べた増幅動作は、式(1) ,
(2) によるドレイン電流Id1の状態で行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
におけるゲートバイアス回路は以上のように構成されて
おり、FETのゲート電極に印加される電圧Vg1は、V
g0が一定の場合、固定された電圧値となる。ところが、
従来の半導体集積回路では、FET1におけるn型活性
層32の不純物濃度や層厚、あるいはゲート電極33の
長さ等を、ウエハ間,ロット間で全く等しく製造するこ
とは不可能であり、式(2) のId1=K(Vg1−Vth)2
におけるしきい値電圧Vth、利得係数K値などに素子間
のばらつきが存在する。このため、ドレイン電流Id に
ばらつきが生じ、図8の実線のDC特性によって増幅動
作点Qを得るように設計されているものが、例えば図8
の破線aの特性となると増幅動作点は点Q1 、図8の破
線bの特性となると増幅動作点は点Q2 となり、半導体
集積回路チップ間で、その入出力特性などの高周波特性
がばらつくという問題点があった。
【0007】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、半導体集積回路を構成するFET
のドレイン電流値のばらつきにかかわりなく、該半導体
集積回路の各FETの動作電流値が常に一定となるよう
なゲートバイアス回路を有する半導体集積回路を提供す
ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体集積
回路は、増幅動作を行う第1のFETと同一構造でかつ
総ゲート幅の小さい第2のFETを同一チップ内のゲー
トバイアス回路の一構成素子として配置し、該第2のF
ETのドレイン電流と、該第2のFETのドレイン端,
ソース端に接続する抵抗、あるいはさらに該抵抗と直列
に接続するダイオードとから決定される電流値を、上記
第1のFETのゲートバイアス電圧となるようバイアス
回路を構成したものである。
【0009】また、本発明に係る半導体集積回路は、上
記ゲートバイアス回路を構成する第2のFETを、上記
第1のFETの近傍に、ゲートフィンガー方向を平行に
するよう配置し、この第2のFETのバイアスパッド
を、そのソース端より、もしくはその一端を該ソース端
に接続した抵抗、及びその一端をそのゲート端に接続し
た抵抗が接続される接続点より、外側のチップ周辺部に
配置するようにしたものである。
【0010】
【作用】この発明においては、増幅動作を行う第1のF
ETと同一構造でかつ総ゲート幅の小さい第2のFET
を同一チップ内に近接して、ゲートバイアス回路の一構
成素子として配置し、上記第2のFETのドレイン電流
Id2と抵抗値等により得られるドレイン端の電圧値を、
上記第1のFETのゲートバイアス電圧となるよう構成
したから、ICチップ間で第1のFETのDC特性がば
らついた場合、該FET1の近傍に同一プロセスにより
作製された上記第2のFETにおいても同様にDC特性
がばらつくこととなる。即ち、第1のFETの飽和電流
値Idss1が所定値より大きいと、第2のFETのドレイ
ン電流Id2も増加し、このドレイン電流Id2と抵抗Rに
よる電圧降下も増加するため、ゲートバイアス電圧Vg1
が負方向にシフトし、また第1のFETの飽和電流値I
dss1が所定の値より小さいと、第2のFETのドレイン
電流Id2が減少し、このドレイン電流Id2と抵抗Rによ
る電圧降下が減少するため、ゲートバイアス電圧Vg1が
正方向にシフトする。この第2のFETの動作により上
記第1のFETの動作点が所定の値に補償されるので、
FETのドレイン電流値のばらつきにかかわりなく、上
記半導体集積回路における第1のFETの動作電流値I
d1を常に一定にすることができ、入力出力特性などの高
周波特性をICチップ間で均一にすることができる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1はこの発明の第1の実施例による半導体
集積回路を示す等価回路図であり、図7〜図9と同一符
号は同一又は相当部分を示し、増幅用の第1の電界効果
トランジスタとしてのFET1に対し、4はこのFET
1のゲートバイアス用電界効果トランジスタとしての第
2のFETであり、FET1と同一構造でかつ総ゲート
幅がFET1より2桁ないし4桁小さく、同一チップ内
に近接して配置されている。また、9はFET4のバイ
アス印加端子で、5〜8は第1〜第4の抵抗R1 〜R4
である。
【0012】次に、FET1のゲートバイアス回路の構
成について説明する。上記FET4のゲート端を抵抗R
3 を介してFET4のバイアス印加端子9に接続すると
ともに、このゲート端を抵抗R4 を介して接地面10に
接続する。またFET4のソース端を抵抗R1 を介して
上記バイアス印加端子9に接続する。さらにFET4の
ドレイン端を抵抗R2 を介して接地面10に接続すると
ともに、このドレイン端を上記FET1のゲートバイア
ス端子に接続する。FET1のドレイン側は、第1の伝
送線路21、第2の伝送線路22、インダクタ23、キ
ャパシタ24,25、ドレインバイアス端子26及び信
号出力端子27により、従来例と同様に接続されてい
る。
【0013】次に動作について説明する。信号入力端子
2より入力されたRF信号は、キャパシタ3を介し、F
ET1のゲート端に伝達される。このFET1のゲート
端に入力されたRF信号は増幅され、FET1のドレイ
ン端より伝送線路21、伝送線路22、及びキャパシタ
25を介し、信号出力端子27より出力される。
【0014】上に述べたRF信号の増幅動作の場合のF
ET1の動作点について、次に詳細に説明する。なおF
ET1及びFET4の断面構造の一例は図9に示すもの
と同じである。FET4のゲート端(G)には、バイア
ス印加端子9に印加される電圧Vbb、抵抗R3 (7)及
び抵抗R4 (8)により次式(3) から定まる分圧電圧V
g2がゲート電圧として印加されている。 Vg2=Vbb(R4 /(R3 +R4 )) …(3) さらにバイアス電圧Vbbは、抵抗R2 (6)、FET4
のドレイン(D)とソース(S)間,及び抵抗R1
(5)の直列接続部分にも印加されている。FET4の
ドレイン・ソース間電流Id22 とバイアス電圧Vbbは、
図3の実線aに示すようなDC特性となり、式(3) より
定まるゲート電圧Vg2がFET4のゲート端に印加さ
れ、これによりFET4のドレイン電流Id2が決定され
る。さらにFET4のドレイン端はこのドレイン端と抵
抗R2 (6)の間よりFET1のゲート電極に接続され
ているので、このFET1のゲートバイアス電圧Vg1は
次式(4)により定められる。 Vg1=Id2・R2 …(4) FET1における動作点はこの式(4) より定まるゲート
電圧Vg1となり、増幅動作を行う。
【0015】このような本実施例1では、ICチップ間
でFET1のDC特性がばらつき、そのドレイン・ソー
ス間電流が設計値より大きい場合には、図8の破線aの
ようなDC特性となり、FET1のドレイン電流に比例
したFET4のドレイン・ソース間電流Id2も大きい。
このため、式(4) のVg1=Id2・R2 より定まるFET
2 (4)のドレイン端電圧、即ちFET1のゲートバイ
アス電圧も規定のバイアス電圧Vbb(=−Vgg)を印加
した場合、Vg1からVg1' へ、即ち負方向にシフトし
て、FET1の動作点を所定の設計値Id1に補償するこ
とができる。
【0016】また逆にFET1のドレイン・ソース間電
流が設計値より小さい場合には、そのDC特性は図8の
破線bのようなDC特性となり、FET4のドレイン・
ソース間電流Id22 も小さいことから、式(4) より定ま
るFET4のドレイン端電圧、即ちFET1のゲートバ
イアス電圧も規定のバイアス電圧Vbb(=−Vgg)を印
加した場合、Vg1からVg1''へ、即ち正方向にシフトす
るので、同様にFET1の動作点を所定の設計値Id1に
補償することができる。
【0017】ところで従来、特開平2−84764号の
第2図には、ゲートリセス部を有するMESFET用の
ゲートバイアス回路において、本発明と同じくMESF
ETと抵抗とを用い、かつ該ゲートバイアス回路におい
て、増幅用FETのゲートリセスエッチングと、ゲート
バイアス用FETのリセスエッチングとを同時に行うこ
とにより、リセス深さが所定深さより深く、あるいは浅
くなった場合、増幅用FETでは飽和電流が減少、ある
いは増加し、バイアス用FETではゲートバイアス電圧
が正方向、あるいは負方向にシフトすることとなり、こ
れにより増幅器のバイアス電位を常に一定にしようとす
るものが記載されている。しかるに、この公報記載のゲ
ートバイアス回路は、上述のように、その製造における
バラツキを補正しようとするもので、しかも両者の回路
図からも明らかなように、回路構成上の違いがあり、こ
の回路構成上の違いはその補償の動作における違いを生
じているものである。即ち、該公報記載の回路では、ゲ
ートバイアス用のFET5は、ゲートとソースが短絡さ
れており、ゲート電圧が0Vのときのドレイン電流IDS
S のみを使っているため、そのゲートバイアス点は抵抗
RB2のみによって決まり、ゲートバイアス用FETの動
作点としては、図10におけるVg =0V上の点しか使
っておらず、ゲート電圧が0Vのときのドレイン電流I
DSS のみを使っている。このVg =0上の点の傾きはプ
ロセスのバラツキによって変わってくるものであり、上
記公報記載のゲートバイアス回路はこれをゲートバイア
ス用FETのリセスエッチングを増幅用FETのそれと
同時に行うことによって補償しようとするものである
が、これにおいては、バイアス点を任意のバイアス点に
持ってくることができず、両FETの動作点が異なるた
め十分な補償が出来ないのに対し、本発明においては、
ゲートバイアス用FET4の動作点として、実際の増幅
用FET1の動作点と同じ電圧電流特性を有する、図1
0のAの範囲を使っており、これによりFET1の動作
の補償をより正確に行うことができるものとなってい
る。
【0018】また、特開平2−101808号の第2図
に、やはり第1のFETのゲートバイアス回路に第2の
FETを設け、第1の増幅用FETの出力信号レベルの
減少とともに、第2のFETのドレイン電流を増加さ
せ、これにより第1のFETのゲートバイアスを深くさ
せて、ソース・ドレイン電流を減少させ、低信号レベル
での効率を向上させるようにしたものが記載されてい
る。しかるに、この公報記載の回路は、本発明のよう
に、製造プロセスのバラツキを吸収するものではなく、
むしろ、信号の増幅された出力からフィードバック信号
をとってきてゲートにかけ、実動作状態における入力電
力の増加,減少によって出力電力が変化するのを補償す
るものである。従って、第2のFETは第1のFETの
近傍に設けると記載されており、また混成集積回路に組
み込んでもよいと記載されているが、近傍に設けること
の効果はコンパクトになるということであり、本発明の
ようにモノリシックに同一基板上に構成したものではな
く、またプロセスのバラツキを同一動作点上で動作させ
ることにより補償するというものでもない。
【0019】また、特開平2−151109号の第1図
には、同様のゲートバイアス回路において、ゲートバイ
アスFET12と、抵抗10a,10b等を用いたもの
が記載されている。しかるに、この回路では、ゲートバ
イアスFET12は抵抗として用いており、上述した特
開平2−84764号の第2図の回路と同様に、ゲート
とドレイン、またはゲートとソースとを直結しているの
は、Id −Vg 特性でいうゲート電圧が0Vのポイント
のみを使っているものであり、上述のように、両FET
の動作点が異なるため十分な補償が出来ないのに対し、
本発明では、両FET同じ動作点で動作させることによ
って、動作の補償をより正確に行うことができるものと
なっている。
【0020】ここで、上述の特開平2−84764号お
よび特開平2−151109号における補償のメカニズ
ムと、本実施例1における補償のメカニズムとを比較す
ると以下のようになる。まず、特開平2−84764号
において、図2に示されているFET4,FET5のそ
れぞれのドレイン飽和電流をIdss1, Idss2とすると、
動作状態における増幅用FET4の設定ドレイン電流I
d1は次式(5) となる。 Id1=Idss1−gm1 ・Idss2・Rb2 …(5) 上記式(5) においてgm1 はFET4の伝達コンダ
クタンスであり、Rb2は図2におけるバイアス抵抗RB
の抵抗値である。
【0021】上記設定ドレイン電流Id1が、ばらつきに
より、その電流特性が異なった場合は、次式(5) ’のよ
うになる。 Id1’=Idss1’−gm1 ’・Idss2’・Rb2 ≒(1+δ)Idss1−gm1 ・(1+δ)Idss2・Rb2 …(5) ’ ここでδは、ばらつきによる変化量であり、このばらつ
きによるドレイン電流の変化分をΔId1とすると、ΔI
d1は次式(6) で表される。 ΔId1=Id1’−Id1=δIdss1−gm1 ・δIdss2・Rb2 =δId1 …(6) そして、例えば上記増幅用FET4をA級動作させると
きには、Id1を1/2Idss1に設定するため、上記式
(6) は、次式(7) となる。 ΔId1=δ(1/2Idss1) …(7) つまり、上記式(7) から、動作電流Id1をIdss1の何%
かに設定すると、変化分ΔId1だけ動作電流Id1が追随
して変化することがわかる。
【0022】次に、特開平2−151109号におい
て、図1に示されている増幅用FET6,バイアス用F
ET12のそれぞれのドレイン飽和電流をIdss1, Ids
s2とし、それぞれの伝達コンダクタンスをgm1 ,gm
2 とすると、上記バイアス用FET12のピンチオフ電
圧Vp2は、近似的に次式(8) で与えられる。 Vp2≒−gm2 ・Idss2 …(8) そして、上記増幅用FET6の設定ドレイン電流Id1
は、ゲートバイアス抵抗10a,10bの抵抗値をR10
a,R10b とすると、次式(9) となる。 Id1=Idss1+gm1 ・Vg1 =Idss1+gm1 ・(R10a /R10a +R10b )・Vp2 ≒Idss1−gm1 ・(R10a /R10a +R10b )・gm2 ・Idss2 …(9) 上記式(9) において上記式(5) と同様に、設定ドレイン
電流Id1が、ばらつきによりその電流特性が異なった場
合は、 Id1’=Idss1’−gm1 ’ ・(R10a /R10a +R10b )・gm2 ’・Idss2’ ≒(1+δ)Idss1−gm1 ・(R10a /R10a +R10b )・gm2 ・(1+δ)Idss2 =Id1+δId1 …(9) ’ となり、ばらつきによるドレイン電流の変化分ΔId1
は、上記特開平2−84764号における上記式(6) と
同様になり、補償の効果もほぼ同等であることがわか
る。
【0023】しかし、本実施例1においては、FET
1,FET4のそれぞれのドレイン飽和電流をIdss1,
Idss2とすると、動作状態におけるFET1の設定ドレ
イン電流Id1は次式(5) となる。 Id1=Idss1−gm1 ・Id22 ・R2 …(10) 上記式(10)においてgm1 はFET1の伝達コンダクタ
ンスであり、また、動作状態におけるFET4のドレイ
ン・ソース間電流Id22 は次式(11)で表される。
【0024】
【数1】
【0025】上記式(11)においてgm2 はFET4の伝
達コンダクタンスである。上記設定ドレイン電流Id1
が、ばらつきにより、その電流特性が異なった場合は、
次式(10)’のようになる。 Id1’=Idss1’−gm1 ’・Id22 ’・R2 …(10)’ ここで上記各電流値Id1’,Idss1’,gm1 ’,Id2
2 ’は、設計値Id1,Idss1,gm1 ,Id22 にそれぞ
ればらつきによる変化量δが含まれたものであり、設計
値Id1とのばらつきによる変化分をΔId1とすると、上
記式(11),(10)’および変化量δより、ΔId1は次式(1
2)で表される。
【0026】
【数2】
【0027】つまり、本実施例1では上記式(12)の第2
項の抵抗R2 〜R4 を、ドレイン電流の設計値Id1との
ばらつきによる変化分ΔId1を抑えるように選択するこ
とが可能となり、先行技術である特開平2−84764
号,特開平2−151109号よりも大きな補償効果を
得ることができる。
【0028】以下に、本実施例1における該FET1の
ゲートバイアス回路を含む半導体集積回路の半導体集積
回路チップのチップパターン図の一例を示す。図2にお
いて、図1、図7及び図9と同一符号は同一又は相当部
分を示し、11はバイアホール、12は配線金属、13
は信号入力端子2なる信号入力パッド、14はバイアス
印加端子9なるバイアスパッド、20は伝送線路21,
22、インダクタ23、キャパシタ24,25、ドレイ
ンバイアス端子26及び信号出力端子27などを構成要
素とするFET1の出力整合/ドレインバイアス回路で
ある。
【0029】この例におけるゲートバイアス回路は、増
幅用FET1の総ゲート幅より2桁ないし4桁小さいゲ
ート幅を有するゲートバイアス用FET4をFET1の
近傍にゲートフィンガー方向を平行となるように配置
し、FET1のソースS、FET4のドレインDに接続
された抵抗R2 の他端、及びFET4のゲートGに接続
された抵抗R4 の他端をバイアホール11により基板裏
面に金属膜より形成した接地面10に接続し、さらに上
記抵抗R2 に接続されたFET4のドレインD端とこの
抵抗R2 の接続点よりFET1のゲートG端子に配線金
属12により短絡し、さらに、FET4のソースS端よ
り抵抗R1 、及びFET4のゲートG端より抵抗R3 を
それぞれ介して、抵抗R1 と抵抗R3 とが接続された接
続点より外側のチップ周辺部に、バイアスパッド14を
配置して構成している。
【0030】このように本実施例によれば、増幅用の第
1のFETと、この第1のFETと同一構造でかつ総ゲ
ート幅がこの第1のFETより小さく同一プロセスによ
り作製したゲートバイアス用第2のFETを、同一チッ
プ内で近接して構成し、ゲートバイアス回路の一構成素
子として配置し、この第2のFETのドレイン電流と、
ドレイン端に接続された抵抗により得られるドレイン端
の電圧値を第1のFETのゲートバイアス電圧となるよ
うにゲートバイアス回路を構成したので、ICチップの
ウェハ間,ロット間で増幅用FETのドレイン電流Id
にばらつきが生じた場合、該FET1の近傍に同一プロ
セスにより作製された第2のFETにおいても同様にば
らつくことから、第1のFETの動作点が所定の値に補
償され、第1のFETのドレイン電流値のばらつきにか
かわりなく、半導体集積回路における第1のFETの動
作電流値Id1を常に一定にすることができ、入力出力特
性などの高周波特性をICチップ間で均一にすることが
できる。
【0031】実施例2.図4はこの発明の第2の実施例
による半導体集積回路を示す等価回路図であり、図1、
図7及び図9と同一符号は同一又は相当部分を示し、F
ET1のドレイン側は、図7に示すように、第1の伝送
線路21、第2の伝送線路22、インダクタ23、キャ
パシタ24,25、ドレインバイアス端子26、及び信
号出力端子27により、従来例と同様に接続されてい
る。
【0032】本実施例2のゲートバイアス回路は、FE
T4のソースSとバイアス印加端子9との間に上記実施
例1における抵抗R1 (5)はなく、FET4のソース
Sを直接バイアス印加端子9に接続し、その他の抵抗R
2 (2),R3 (7),R4(8)、及びFET2
(4)は上記実施例1と同様に接続している。
【0033】このような本実施例2の回路の動作は、上
記実施例1のそれとほぼ同様であり、FET2 (4)の
ドレイン・ソース間電流Id22 とバイアス電圧Vbb間の
DC特性は、図3の破線(b) に示すような特性となり、
上記式(3) よりゲート電圧Vg2がFET4のゲートに印
加されている実施例1と同様に、上記式(4) によりFE
T1のゲートバイアス電圧Vg1の動作点においてFET
1が増幅動作を行う。このように実施例2においても、
上記実施例1と同様な効果を奏する。
【0034】実施例3.図5はこの発明の第3の実施例
による半導体集積回路を示す等価回路図であり、図1、
図7及び図9と同一符号は同一又は相当部分を示し、F
ET1のドレイン側は、図7に示す従来例と同様に接続
されている。本実施例3のゲートバイアス回路では、そ
のゲート端及びそのソース側の回路構成は上記実施例1
と同様であり、そのドレイン端は抵抗R4 と接地面10
との間にダイオードD1 (11)を挿入し、そのカソー
ドを抵抗R4 に、そのアノードを接地面10に接続して
構成する。
【0035】本実施例3において、FET4のドレイン
・ソース間電流Id22 とバイアス電圧Vbb間の特性は、
図3の実線(c) に示すような特性となり、実施例1,2
で述べたものと同様に、FET1のゲートバイアス電圧
Vg1の動作点を定めて増幅動作を行う。本実施例では上
記実施例1,2と異なり、図中(c) に示すオフセット電
圧Vosを有したDC特性となり、Vg1の設定電圧範囲を
上記実施例1,2と変えることができる。
【0036】実施例4.図6はこの発明の第4の実施例
による半導体集積回路を示す等価回路図であり、図1、
図7及び図9と同一符号は同一又は相当部分を示し、F
ET1のドレイン側は、図7に示すように、従来例と同
様に接続され、FET4のゲート端及びソース端の接続
は上記実施例2と同様であり、そのドレイン端は抵抗R
4 (6)と接地面10との間にダイオードD1 (11)
を挿入し、そのカソードを抵抗R4 に、そのアノードを
接地面10に接続してゲートバイアス回路を構成する。
本実施例4の動作については上記実施例3と同様であ
る。
【0037】上記実施例3,4においては、ダイオード
D1 (11)を1個接続した場合について述べたが、2
以上の複数個のダイオードを使用し、オフセット電圧V
osをn個のダイオードでn・Vbi〔V〕と設定可能であ
る。ダイオードをGaAs基板を用いたショットキダイ
オードで形成した場合、Vbi=0.6〜0.75〔V〕
程度が得られている。
【0038】実施例5.なお上記実施例では、増幅用F
ET1を1段として用いる1段増幅器の場合について述
べたが、これを多段接続して多段増幅器の構成とした場
合についても各段に該補償回路を各々設けることにより
同様の効果を奏することができる。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、増幅用F
ETと同一構造でかつ総ゲート幅の小さいゲートバイア
ス用FETを同一チップ内に近接して構成して、ゲート
バイアス回路の一構成素子として配置し、ゲートバイア
ス用FETのドレイン電流Id2とこのFETのソース端
もしくはドレイン端に接続する抵抗値、あるいは上記抵
抗と直列に接続するダイオードとから決定される電圧値
を、増幅用FETのゲートバイアス電圧となるようゲー
トバイアス回路を構成したので、ICチップ間で増幅用
FETのDC特性がばらついた場合、該FETの近傍に
同一プロセスにより作製された上記ゲートバイアス用F
ETにおいても同様にばらつくことにより、FETのド
レイン電流値のばらつきにかかわりなく、上記半導体集
積回路における増幅用FETの動作電流値Id1を常に一
定にすることができ、入出力特性などの高周波特性をI
Cチップ間で均一にすることができ、ICチップ間で均
一な特性の半導体集積回路を得ることができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例による半導体集積回路
の等価回路図である。
【図2】実施例1の半導体集積回路のチップパターンの
一例を示す図である。
【図3】ゲートバイアス用電界効果トランジスタのドレ
イン・ソース間電流Id22 とバイアス電圧VbbのI−V
特性例を示す図である。
【図4】この発明の第2の実施例による半導体集積回路
の等価回路図である。
【図5】この発明の第3の実施例による半導体集積回路
の等価回路図である。
【図6】この発明の第4の実施例による半導体集積回路
の等価回路図である。
【図7】従来のゲートバイアス回路を用いた半導体集積
回路の等価回路図である。
【図8】増幅用電界効果トランジスタのドレイン・ソー
ス間電流Id とゲート電圧VgのI−V特性を示す図で
ある。
【図9】従来の1段増幅器の電界効果トランジスタの構
造を示す要部断面図である。
【図10】従来のゲートバイアス用電界効果トランジス
タのドレイン・ソース間電流Idとゲート電圧Vg のI
−V特性例を示す図である。
【符号の説明】
1 増幅用FET(FET1 ) 2 信号入力端子 3 キャパシタ 4 ゲートバイアス用FET(FET2 ) 9 バイアス印加端子 10 接地面 11 バイアホール 12 配線金属 13 信号入力パッド 14 バイアスパッド 15 ゲートバイアス端子 20 出力整合/ドレインバイアス回路 21 第1の伝送線路 22 第2の伝送線路 23 インダクタ 24 キャパシタ 25 キャパシタ 26 ドレインバイアス端子 27 信号出力端子 31 GaAs基板 32 活性層(n層) 33 ゲート電極 34 ソース領域(n+ 層) 35 ドレイン領域(n+ 層) 36 ソース電極 37 ドレイン電極 R1 〜R6 抵抗 D1 ダイオード

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一表面上に、トランジス
    タ、抵抗、キャパシタ、伝送線路などの構成要素をモノ
    リシックに集積化して構成してなる半導体集積回路にお
    いて、 ソース,ゲート,ドレインを有し、増幅動作を行う第1
    の電界効果トランジスタと、 該第1の電界効果トランジスタより総ゲート幅が小さ
    く、該第1の電界効果トランジスタと同一プロセスによ
    り作製した第2の電界効果トランジスタとを備え、 該第2の電界効果トランジスタのソース端を、第1の抵
    抗を介して該第2の電界効果トランジスタのバイアス印
    加端子に接続し、 上記第2の電界効果トランジスタのゲート端を、第3の
    抵抗を介して上記バイアス印加端子に接続するととも
    に、第4の抵抗を介して接地に接続し、 上記第2の電界効果トランジスタのドレイン端を第2の
    抵抗を介して接地に接続するとともに、上記第1の電界
    効果トランジスタのゲートバイアス端子に接続し、 上記第1の電界効果トランジスタの動作電流値を上記第
    2の電界効果トランジスタのドレイン端電圧により補償
    するようゲートバイアス回路を構成してなることを特徴
    とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタのソース端を、第1の
    抵抗を介してでなく、直接該第2の電界効果トランジス
    タのバイアス印加端子に接続してなることを特徴とする
    半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタの上記第1の電界効果
    トランジスタのゲートバイアス端子に接続されたドレイ
    ン端と、上記第2の抵抗との間、またはこの第2の抵抗
    と上記接地面との間に少なくとも1つのダイオードを挿
    入接続してなることを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタの上記第1の電界効果
    トランジスタのゲートバイアス端子に接続されたドレイ
    ン端と、上記第2の抵抗との間、またはこの第2の抵抗
    と上記接地面との間に少なくとも1つのダイオードを挿
    入接続してなることを特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタを、上記第1の電界効
    果トランジスタの近傍にゲートフィンガー方向を平行に
    するよう配置し、 上記第2の電界効果トランジスタのバイアス印加端子な
    るバイアスパッドを、その一端を上記第2の電界効果ト
    ランジスタのソース端に接続した第1の抵抗、及びその
    一端をそのゲート端に接続した第3の抵抗が接続される
    接続点より、外側のチップ周辺部に配置したことを特徴
    とする半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 請求項2に記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタを、上記第1の電界効
    果トランジスタの近傍にゲートフィンガー方向を平行に
    するよう配置し、 上記第2の電界効果トランジスタのバイアス印加端子な
    るバイアスパッドを、その一端を上記第2の電界効果ト
    ランジスタのソース端、及びその一端をそのゲート端に
    接続した第3の抵抗が接続される接続点より、外側のチ
    ップ周辺部に配置したことを特徴とする半導体集積回
    路。
  7. 【請求項7】 請求項3に記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタを、上記第1の電界効
    果トランジスタの近傍ゲートフィンガー方向を平行にす
    るよう配置し、 上記第2の電界効果トランジスタのバイアス印加端子な
    るバイアスパッドを、その一端を上記第2の電界効果ト
    ランジスタのソース端に接続した第1の抵抗、及びその
    一端をそのゲート端に接続した第3の抵抗が接続される
    接続点より、外側のチップ周辺部に配置したことを特徴
    とする半導体集積回路。
  8. 【請求項8】 請求項4に記載の半導体集積回路におい
    て、 上記第2の電界効果トランジスタを、上記第1の電界効
    果トランジスタの近傍にゲートフィンガー方向を平行に
    するよう配置し、 上記第2の電界効果トランジスタのバイアス印加端子な
    るバイアスパッドを、その一端を上記第2の電界効果ト
    ランジスタのソース端、及びその一端をそのゲート端に
    接続した第3の抵抗が接続される接続点より、外側のチ
    ップ周辺部に配置したことを特徴とする半導体集積回
    路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114900A (en) * 1997-07-04 2000-09-05 Nec Corporation Manufacturing independent constant current power source
JP2008154280A (ja) * 2008-03-11 2008-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd バイアス回路
US7456625B2 (en) 2002-01-17 2008-11-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric circuit

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310547A (ja) * 1993-02-25 1994-11-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
US5554865A (en) * 1995-06-07 1996-09-10 Hughes Aircraft Company Integrated transmit/receive switch/low noise amplifier with dissimilar semiconductor devices
GB2317525B (en) * 1996-09-20 2000-11-08 Nokia Mobile Phones Ltd A video coding system
US5831476A (en) * 1996-12-02 1998-11-03 Motorola, Inc. Voltage-tuned millimeter-wave amplifier and method for tuning
KR200211739Y1 (ko) * 1997-04-12 2001-02-01 구자홍 전력증폭용 에프이티(fet)의 게이트 바이어스 회로
SG83670A1 (en) * 1997-09-02 2001-10-16 Oki Techno Ct Singapore A bias stabilization circuit
US5973565A (en) * 1997-09-30 1999-10-26 Samsung Electronics Co., Lt. DC bias feedback circuit for MESFET bias stability
US6304129B1 (en) 1999-10-08 2001-10-16 Ericsson Inc. Compensation circuit and method for a power transistor
EP1794878A1 (en) 2004-09-27 2007-06-13 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Gate bias generator
US7869775B2 (en) 2006-10-30 2011-01-11 Skyworks Solutions, Inc. Circuit and method for biasing a gallium arsenide (GaAs) power amplifier
KR100819561B1 (ko) * 2007-01-12 2008-04-08 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 이 장치의 신호 종단 방법
EP2184850A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-12 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Biased power amplifier
US8373508B2 (en) * 2008-12-24 2013-02-12 Nxp B.V. Power amplifier
JP2013168753A (ja) * 2012-02-15 2013-08-29 Fujitsu Ltd 増幅装置および増幅方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2154819B (en) * 1984-02-21 1987-09-30 Ferranti Plc Amplifier circuits
JPH0758867B2 (ja) * 1985-08-13 1995-06-21 日本電気株式会社 バイアス回路
JPH0793410B2 (ja) * 1987-12-28 1995-10-09 三菱電機株式会社 半導体装置
JPH02101808A (ja) * 1988-10-07 1990-04-13 Mitsubishi Electric Corp 高周波増幅回路
JPH02151109A (ja) * 1988-12-01 1990-06-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体増幅回路
JP3033623B2 (ja) * 1990-11-30 2000-04-17 日本電気株式会社 ゲートバイアス制御回路および増幅器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114900A (en) * 1997-07-04 2000-09-05 Nec Corporation Manufacturing independent constant current power source
US7456625B2 (en) 2002-01-17 2008-11-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric circuit
US7764058B2 (en) 2002-01-17 2010-07-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Source follower circuit
US8085028B2 (en) 2002-01-17 2011-12-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of driving a semiconductor device
US8314601B2 (en) 2002-01-17 2012-11-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, display device and electronic device
JP2008154280A (ja) * 2008-03-11 2008-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd バイアス回路

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EP0625822A3 (en) 1995-04-05
EP0625822B1 (en) 1998-02-04
DE69408362T2 (de) 1998-09-24
US5412235A (en) 1995-05-02

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