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JP2021069068A - Semiconductor device - Google Patents

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Publication number
JP2021069068A
JP2021069068A JP2019194899A JP2019194899A JP2021069068A JP 2021069068 A JP2021069068 A JP 2021069068A JP 2019194899 A JP2019194899 A JP 2019194899A JP 2019194899 A JP2019194899 A JP 2019194899A JP 2021069068 A JP2021069068 A JP 2021069068A
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JP
Japan
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harmonic
matching circuit
pad
pads
fundamental wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP2019194899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴嗣 山崎
Takashi Yamazaki
貴嗣 山崎
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JP2021069068A publication Critical patent/JP2021069068A/en
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Abstract

To provide a semiconductor device capable of high-efficiency operation in a wide band.SOLUTION: A semiconductor device according to the present invention comprises: a transistor chip including a plurality of first pads that input or output a signal, and a first harmonic wave pad provided between the first pads and electrically connected to the first pads; a first fundamental wave matching circuit that matches the signal to the fundamental wave; a plurality of first bonding wires extending in a first direction and connecting the first pads and the first fundamental wave matching circuit; a first harmonic wave matching circuit that suppresses the harmonic wave included in the signal; and a first harmonic wave bonding wire extending in a second direction not parallel to the first direction and connecting the first harmonic wave pad and the first harmonic wave matching circuit.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

特許文献1には、高周波半導体増幅器が開示されている。この高周波半導体増幅器は、半導体増幅素子と、入力回路と、出力回路とを有する。出力回路は、第1の伝送線路と、第2の伝送線路と、伝送線路を含むショートスタブと、ボンディングワイヤと、を有する。第1の伝送線路は、第2の伝送線路と出力端子との間に設けられる。ショートスタブは、半導体増幅素子の出力電極に接続される。第1の伝送線路は、第1の特性インピーダンスと、中心周波数において90度である第1の電気長を有する。第2の伝送線路は、第1の特性インピーダンスよりも低い第2の特性インピーダンスと、中心周波数において90度である第2の電気長を有する。ショートスタブは、中心周波数の2倍波に対して180度となる電気長を有する。出力回路は、半導体増幅素子の容量性出力インピーダンスと外部負荷とを整合する。 Patent Document 1 discloses a high-frequency semiconductor amplifier. This high frequency semiconductor amplifier has a semiconductor amplification element, an input circuit, and an output circuit. The output circuit includes a first transmission line, a second transmission line, a short stub including the transmission line, and a bonding wire. The first transmission line is provided between the second transmission line and the output terminal. The short stub is connected to the output electrode of the semiconductor amplification element. The first transmission line has a first characteristic impedance and a first electrical length that is 90 degrees at the center frequency. The second transmission line has a second characteristic impedance that is lower than the first characteristic impedance and a second electrical length that is 90 degrees at the center frequency. The short stub has an electrical length of 180 degrees with respect to a double wave of the center frequency. The output circuit matches the capacitive output impedance of the semiconductor amplification element with the external load.

特開2015−149626号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-149626

特許文献1では、半導体増幅素子と第2の伝送線路を繋ぐボンディングワイヤと、半導体増幅素子とショートスタブを繋ぐボンディングワイヤは互いに平行である。この構成の場合、平行に張ったワイヤ間において相互インダクタンスによる干渉が生じる可能性がある。このため、ドレイン端から負荷側を見た場合の2倍波のインピーダンスの周波数依存性が大きくなるおそれがある。従って、広帯域での高効率動作ができない可能性がある。 In Patent Document 1, the bonding wire connecting the semiconductor amplification element and the second transmission line and the bonding wire connecting the semiconductor amplification element and the short stub are parallel to each other. In the case of this configuration, interference due to mutual inductance may occur between the wires stretched in parallel. Therefore, the frequency dependence of the impedance of the double wave when the load side is viewed from the drain end may increase. Therefore, it may not be possible to operate with high efficiency in a wide band.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、広帯域で高効率動作が可能な半導体装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor device capable of high-efficiency operation over a wide band.

本発明に係る半導体装置は、信号を入力または出力する複数の第1パッドと、該複数の第1パッドの間に設けられ該複数の第1パッドと電気的に接続された第1高調波用パッドと、を有するトランジスタチップと、該信号を基本波に整合させる第1基本波整合回路と、第1方向にそれぞれ延び、該複数の第1パッドと該第1基本波整合回路とをそれぞれ接続する複数の第1ボンディングワイヤと、該信号に含まれる高調波を抑制する第1高調波整合回路と、該第1方向と非平行な第2方向に延び、該第1高調波用パッドと該第1高調波整合回路とを接続する第1高調波用ボンディングワイヤと、を備える。 The semiconductor device according to the present invention is for a first harmonic that is provided between a plurality of first pads that input or output a signal and the plurality of first pads and is electrically connected to the plurality of first pads. A transistor chip having a pad, a first fundamental wave matching circuit that matches the signal to the fundamental wave, and a plurality of first pads extending in the first direction and the first fundamental wave matching circuit are connected to each other. A plurality of first bonding wires, a first harmonic matching circuit that suppresses harmonics contained in the signal, a pad for the first harmonic extending in a second direction non-parallel to the first direction, and the pad. The first harmonic bonding wire for connecting to the first harmonic matching circuit is provided.

本発明に係る半導体装置では、第1ボンディングワイヤと第1高調波用ボンディングワイヤが非平行である。従って、ワイヤ間の相互インダクタンスによる干渉を抑制でき、広帯域で高効率動作が可能になる。 In the semiconductor device according to the present invention, the first bonding wire and the first harmonic bonding wire are non-parallel. Therefore, interference due to mutual inductance between wires can be suppressed, and high-efficiency operation in a wide band becomes possible.

実施の形態1に係る半導体装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るトランジスタチップの出力側の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the output side of the transistor chip which concerns on Embodiment 1. FIG. 比較例に係るトランジスタチップの出力側の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the output side of the transistor chip which concerns on a comparative example. 実施の形態2に係る半導体装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係るトランジスタチップの入力側の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the input side of the transistor chip which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る半導体装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係るトランジスタチップの入力側および出力側の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the input side and the output side of the transistor chip which concerns on Embodiment 3. FIG.

本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。 The semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components may be designated by the same reference numerals and the description may be omitted.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る半導体装置100の等価回路図である。半導体装置100はパッケージを備える。パッケージは、内部に2つの増幅器20、50を有する。半導体装置100は、ドハティ増幅器等の高周波半導体装置である。パッケージに含まれる増幅器は1つ以上であれば良い。また、半導体装置100はドハティ増幅器に限らない。
Embodiment 1.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device 100 according to the first embodiment. The semiconductor device 100 includes a package. The package has two amplifiers 20, 50 inside. The semiconductor device 100 is a high-frequency semiconductor device such as a Doherty amplifier. The package may include one or more amplifiers. Further, the semiconductor device 100 is not limited to the Doherty amplifier.

増幅器20は、入力基本波整合回路21、トランジスタチップ30、出力基本波整合回路22および出力高調波整合回路40を備える。トランジスタチップ30には複数のトランジスタ31が形成される。トランジスタ31は例えばFET(Field Effect Transistor)である。図1では、便宜上トランジスタ31が1つのみ示されている。トランジスタチップ30はドハティ増幅器のうちキャリア増幅器とピーク増幅器の一方である。 The amplifier 20 includes an input fundamental wave matching circuit 21, a transistor chip 30, an output fundamental wave matching circuit 22, and an output harmonic matching circuit 40. A plurality of transistors 31 are formed on the transistor chip 30. The transistor 31 is, for example, a FET (Field Effect Transistor). In FIG. 1, only one transistor 31 is shown for convenience. The transistor chip 30 is one of the carrier amplifier and the peak amplifier among the Doherty amplifiers.

トランジスタチップ30はドレインパッド33を有する。ドレインパッド33と出力基本波整合回路22の入力端は、複数のボンディングワイヤ81で接続される。図1では便宜上、ボンディングワイヤ81が1本のみ示されている。また、トランジスタチップ30は第1高調波用パッド35を有する。第1高調波用パッド35と出力高調波整合回路40の入力端は高調波用ボンディングワイヤ82で接続される。出力高調波整合回路40の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。また、トランジスタチップ30は、ゲートパッド32を有する。ゲートパッド32と入力基本波整合回路21の出力端は、複数のボンディングワイヤ83で接続される。図1では便宜上、ボンディングワイヤ83が1本のみ示されている。 The transistor chip 30 has a drain pad 33. The drain pad 33 and the input end of the output fundamental wave matching circuit 22 are connected by a plurality of bonding wires 81. In FIG. 1, for convenience, only one bonding wire 81 is shown. Further, the transistor chip 30 has a first harmonic pad 35. The first harmonic pad 35 and the input end of the output harmonic matching circuit 40 are connected by a harmonic bonding wire 82. The output end of the output harmonic matching circuit 40 is electrically connected to the grounding pattern. Further, the transistor chip 30 has a gate pad 32. The gate pad 32 and the output end of the input fundamental wave matching circuit 21 are connected by a plurality of bonding wires 83. In FIG. 1, for convenience, only one bonding wire 83 is shown.

増幅器50は、入力基本波整合回路51、トランジスタチップ60、出力基本波整合回路52および出力高調波整合回路70を備える。トランジスタチップ60には複数のトランジスタ61が形成される。トランジスタ61は例えばFETである。図1では、便宜上トランジスタ61が1つのみ示されている。トランジスタチップ60はドハティ増幅器のうちキャリア増幅器とピーク増幅器の他方である。 The amplifier 50 includes an input fundamental wave matching circuit 51, a transistor chip 60, an output fundamental wave matching circuit 52, and an output harmonic matching circuit 70. A plurality of transistors 61 are formed on the transistor chip 60. The transistor 61 is, for example, a FET. In FIG. 1, only one transistor 61 is shown for convenience. The transistor chip 60 is the other of the carrier amplifier and the peak amplifier among the Doherty amplifiers.

トランジスタチップ60はドレインパッド63を有する。ドレインパッド63と出力基本波整合回路52の入力端は、複数のボンディングワイヤ91で接続される。図1では便宜上、ボンディングワイヤ91が1本のみ示されている。また、トランジスタチップ60は第1高調波用パッド65を有する。第1高調波用パッド65と出力高調波整合回路70の入力端は高調波用ボンディングワイヤ92で接続される。出力高調波整合回路40の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。また、トランジスタチップ60は、ゲートパッド62を有する。ゲートパッド62と入力基本波整合回路51の出力端は、複数のボンディングワイヤ93で接続される。図1では便宜上、ボンディングワイヤ93が1本のみ示されている。 The transistor chip 60 has a drain pad 63. The drain pad 63 and the input end of the output fundamental wave matching circuit 52 are connected by a plurality of bonding wires 91. In FIG. 1, for convenience, only one bonding wire 91 is shown. Further, the transistor chip 60 has a first harmonic pad 65. The first harmonic pad 65 and the input end of the output harmonic matching circuit 70 are connected by a harmonic bonding wire 92. The output end of the output harmonic matching circuit 40 is electrically connected to the grounding pattern. Further, the transistor chip 60 has a gate pad 62. The gate pad 62 and the output end of the input fundamental wave matching circuit 51 are connected by a plurality of bonding wires 93. In FIG. 1, for convenience, only one bonding wire 93 is shown.

トランジスタチップ30、60の各々は、基板を備える。基板は、例えばSiC(Silicon Carbide)基板である。基板の上面側には半導体層が設けられる。半導体層は、例えばGaN(Gallium Nitride)を主材料とする。半導体層はエピタキシャル成長により形成される。基板には、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor)が形成されている。これにより、高周波特性に優れた半導体装置100を得ることができる。トランジスタチップ30、60の各々は、このような半導体基板を小片化することによって得られる。 Each of the transistor chips 30 and 60 includes a substrate. The substrate is, for example, a SiC (Silicon Carbide) substrate. A semiconductor layer is provided on the upper surface side of the substrate. The semiconductor layer uses, for example, GaN (Gallium Nitride) as a main material. The semiconductor layer is formed by epitaxial growth. For example, HEMT (High Electron Mobility Transistor) is formed on the substrate. As a result, the semiconductor device 100 having excellent high frequency characteristics can be obtained. Each of the transistor chips 30 and 60 is obtained by slicing such a semiconductor substrate.

トランジスタチップ30、60の各々は、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する。トランジスタチップ30において、ゲート電極およびドレイン電極は、それぞれゲートパッド32およびドレインパッド33に電気的に接続される。トランジスタチップ60において、ゲート電極およびドレイン電極は、それぞれゲートパッド62およびドレインパッド63に電気的に接続される。 Each of the transistor chips 30 and 60 has a gate electrode, a source electrode and a drain electrode. In the transistor chip 30, the gate electrode and the drain electrode are electrically connected to the gate pad 32 and the drain pad 33, respectively. In the transistor chip 60, the gate electrode and the drain electrode are electrically connected to the gate pad 62 and the drain pad 63, respectively.

トランジスタチップ30、60の各々において、基板の裏面にはメタライズが形成される。ソース電極は基板を貫通するスルーホールにより基板の裏面に施されたメタライズと導通している。メタライズを介してソース電極は接地用パタンと電気的に接続される。 In each of the transistor chips 30 and 60, metallizing is formed on the back surface of the substrate. The source electrode is electrically connected to the metallizing applied to the back surface of the substrate by a through hole penetrating the substrate. The source electrode is electrically connected to the grounding pattern via metallizing.

トランジスタチップ30、60の各々は、接合材によりパッケージに固定される。接合材ははんだ、または導電性接着剤等である。トランジスタチップ30、60の各々は、接合材を介してパッケージと電気的に接続されている。 Each of the transistor chips 30 and 60 is fixed to the package by a bonding material. The joining material is solder, a conductive adhesive, or the like. Each of the transistor chips 30 and 60 is electrically connected to the package via a bonding material.

パッケージは多層基板を有する。多層基板は例えばガラスエポキシ基板である。ガラスエポキシ基板の表層には、高周波用パタンが形成される。多層基板は、最下層に接地用電極または二次実装の為の電極を有する。多層基板の表層に設けられた高周波用パタンは、ワイヤボンド用のパッドを含む。また、多層基板の表層には、SMD(Surface Mount Device)部品を実装するためのランドが設けられている。SMD部品は例えば整合回路を構成する。増幅器20において、整合回路には入力基本波整合回路21、出力基本波整合回路22および出力高調波整合回路40が含まれる。増幅器50において、整合回路には入力基本波整合回路51、出力基本波整合回路52および出力高調波整合回路70が含まれる。 The package has a multilayer board. The multilayer board is, for example, a glass epoxy board. A high frequency pattern is formed on the surface layer of the glass epoxy substrate. The multilayer board has a grounding electrode or an electrode for secondary mounting in the lowermost layer. The high frequency pattern provided on the surface layer of the multilayer board includes a pad for wire bonding. Further, on the surface layer of the multilayer board, a land for mounting an SMD (Surface Mount Device) component is provided. The SMD component constitutes, for example, a matching circuit. In the amplifier 20, the matching circuit includes an input fundamental wave matching circuit 21, an output fundamental wave matching circuit 22, and an output harmonic matching circuit 40. In the amplifier 50, the matching circuit includes an input fundamental wave matching circuit 51, an output fundamental wave matching circuit 52, and an output harmonic matching circuit 70.

多層基板の表層または表層から連なる複数の層は、一部が取り除かれている。これにより、多層基板には表層側に窪みが形成される。窪みには、トランジスタチップ30またはトランジスタチップ60が実装される。窪みの底には、接地用パタンが形成される。接地用パタンは、べたで形成されても良い。接地用パタンは、多層基板を貫通するスルーホールによって接地されている。 The surface layer of the multilayer board or a plurality of layers extending from the surface layer are partially removed. As a result, a recess is formed on the surface layer side of the multilayer substrate. A transistor chip 30 or a transistor chip 60 is mounted in the recess. A grounding pattern is formed at the bottom of the depression. The grounding pattern may be formed of solid material. The grounding pattern is grounded by a through hole penetrating the multilayer board.

パッケージの材質は、ガラスエポキシ材に限らない。パッケージは例えば電気的に低損失の材料から形成されても良い。また、多層基板は、表層と最下層との間に中間層を有しても良い。 The material of the package is not limited to the glass epoxy material. The package may be formed, for example, from an electrically low loss material. Further, the multilayer substrate may have an intermediate layer between the surface layer and the bottom layer.

入力基本波整合回路21、51、出力基本波整合回路22、52、出力高調波整合回路40、70の各々は多層基板のうち表層のみを用いて形成されても良い。また、入力基本波整合回路21、51、出力基本波整合回路22、52、出力高調波整合回路40、70の各々は、多層基板のうち表層および中間層を用いて形成されても良い。 Each of the input fundamental wave matching circuits 21, 51, the output fundamental wave matching circuits 22, 52, and the output harmonic matching circuits 40, 70 may be formed by using only the surface layer of the multilayer board. Further, each of the input fundamental wave matching circuits 21, 51, the output fundamental wave matching circuits 22, 52, and the output harmonic matching circuits 40, 70 may be formed by using the surface layer and the intermediate layer of the multilayer board.

入力端子10には、入力電力分配回路11を介して入力基本波整合回路21の入力端と入力基本波整合回路51の入力端が接続される。また、出力端子13には、出力電力合成回路12を介して、出力基本波整合回路22の出力端と出力基本波整合回路52の出力端が接続される。 The input end of the input fundamental wave matching circuit 21 and the input end of the input fundamental wave matching circuit 51 are connected to the input terminal 10 via the input power distribution circuit 11. Further, the output end of the output fundamental wave matching circuit 22 and the output end of the output fundamental wave matching circuit 52 are connected to the output terminal 13 via the output power synthesis circuit 12.

ドレインパッド33と出力電力合成回路12の間と、ドレインパッド63と出力電力合成回路12の間の一方には、基本波に対して1/4波長の電気長を有する伝送線路が設けられる。また、ゲートパッド32と入力電力分配回路11との間と、ゲートパッド62と入力電力分配回路11との間の一方には、出力側の電気長の差を打ち消すように、基本波に対して1/4波長の電気長を有する伝送線路が設けられる。 A transmission line having an electric length of 1/4 wavelength with respect to the fundamental wave is provided between the drain pad 33 and the output power synthesis circuit 12 and between the drain pad 63 and the output power synthesis circuit 12. Further, on one of the gate pad 32 and the input power distribution circuit 11 and between the gate pad 62 and the input power distribution circuit 11, the difference in electrical length on the output side is canceled with respect to the fundamental wave. A transmission line having an electrical length of 1/4 wavelength is provided.

図2は、実施の形態1に係るトランジスタチップ30、60の出力側の構成を説明する図である。トランジスタチップ30は基板34を有する。基板34の上面には、ゲートパッド32a、32b、ドレインパッド33a、33bおよび第1高調波用パッド35が設けられる。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration on the output side of the transistor chips 30 and 60 according to the first embodiment. The transistor chip 30 has a substrate 34. Gate pads 32a and 32b, drain pads 33a and 33b, and first harmonic pad 35 are provided on the upper surface of the substrate 34.

ゲートパッド32aおよびドレインパッド33aは、トランジスタチップ30に形成された複数のトランジスタ31のうち1つのトランジスタ31のゲート電極およびドレイン電極とそれぞれ電気的に接続される。ゲートパッド32bおよびドレインパッド33bは、トランジスタチップ30に形成された複数のトランジスタ31のうち他のトランジスタ31のゲート電極およびドレイン電極とそれぞれ電気的に接続される。 The gate pad 32a and the drain pad 33a are electrically connected to the gate electrode and the drain electrode of one of the plurality of transistors 31 formed on the transistor chip 30, respectively. The gate pad 32b and the drain pad 33b are electrically connected to the gate electrode and the drain electrode of the other transistor 31 among the plurality of transistors 31 formed on the transistor chip 30.

複数のボンディングワイヤ81は、ボンディングワイヤ81aとボンディングワイヤ81bを含む。複数のボンディングワイヤ81a、81bは、複数のドレインパッド33a、33bと出力基本波整合回路22とをそれぞれ接続する。複数のボンディングワイヤ81a、81bは第1方向にそれぞれ延びる。ここで、第1方向は、トランジスタチップ30に対して出力基本波整合回路22が設けられた方向である。また、第1方向は、ゲートからドレインに向かう方向または基本波の導波方向であっても良い。 The plurality of bonding wires 81 include a bonding wire 81a and a bonding wire 81b. The plurality of bonding wires 81a and 81b connect the plurality of drain pads 33a and 33b and the output fundamental wave matching circuit 22, respectively. The plurality of bonding wires 81a and 81b extend in the first direction, respectively. Here, the first direction is the direction in which the output fundamental wave matching circuit 22 is provided with respect to the transistor chip 30. Further, the first direction may be a direction from the gate to the drain or a waveguide direction of the fundamental wave.

トランジスタチップ30では、2個のトランジスタ31が並列に接続されている。トランジスタチップ30に形成されるトランジスタ31は3個以上であっても良い。 In the transistor chip 30, two transistors 31 are connected in parallel. The number of transistors 31 formed on the transistor chip 30 may be three or more.

複数のドレインパッド33a、33bの間には、第1高調波用パッド35が設けられる。第1高調波用パッド35は、トランジスタチップ30のうち複数のドレインパッド33a、33bが並ぶ方向の中央部に設けられる。第1高調波用パッド35は、複数のドレインパッド33a、33bと電気的に接続される。第1高調波用パッド35は、ドレインパッド33a、33bと接していても良い。 A first harmonic pad 35 is provided between the plurality of drain pads 33a and 33b. The first harmonic pad 35 is provided at the center of the transistor chip 30 in the direction in which the plurality of drain pads 33a and 33b are arranged. The first harmonic pad 35 is electrically connected to the plurality of drain pads 33a and 33b. The first harmonic pad 35 may be in contact with the drain pads 33a and 33b.

高調波用ボンディングワイヤ82は、第1高調波用パッド35と出力高調波整合回路40とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ82は第2方向に延びる。第2方向は、トランジスタチップ30に対して出力高調波整合回路40が設けられた方向である。本実施の形態では、第1方向と第2方向は直交する。 The harmonic bonding wire 82 connects the first harmonic pad 35 and the output harmonic matching circuit 40. The harmonic bonding wire 82 extends in the second direction. The second direction is the direction in which the output harmonic matching circuit 40 is provided with respect to the transistor chip 30. In this embodiment, the first direction and the second direction are orthogonal to each other.

トランジスタチップ60は基板64を有する。基板64の上面には、ゲートパッド62a、62b、ドレインパッド63a、63bおよび第1高調波用パッド65が設けられる。ゲートパッド62aおよびドレインパッド63aは、トランジスタチップ60に形成された複数のトランジスタ61のうち1つのトランジスタ61のゲート電極およびドレイン電極とそれぞれ電気的に接続される。ゲートパッド62bおよびドレインパッド63bは、トランジスタチップ60に形成された複数のトランジスタ61のうち他のトランジスタ61のゲート電極およびドレイン電極とそれぞれ電気的に接続される。 The transistor chip 60 has a substrate 64. Gate pads 62a and 62b, drain pads 63a and 63b, and first harmonic pad 65 are provided on the upper surface of the substrate 64. The gate pad 62a and the drain pad 63a are electrically connected to the gate electrode and the drain electrode of one of the plurality of transistors 61 formed on the transistor chip 60, respectively. The gate pad 62b and the drain pad 63b are electrically connected to the gate electrode and the drain electrode of the other transistor 61 among the plurality of transistors 61 formed on the transistor chip 60, respectively.

複数のボンディングワイヤ91は、ボンディングワイヤ91aとボンディングワイヤ91bを含む。複数のボンディングワイヤ91a、91bは、複数のドレインパッド63a、63bと出力基本波整合回路52とをそれぞれ接続する。複数のボンディングワイヤ91a、91bは第1方向にそれぞれ延びる。 The plurality of bonding wires 91 include a bonding wire 91a and a bonding wire 91b. The plurality of bonding wires 91a and 91b connect the plurality of drain pads 63a and 63b and the output fundamental wave matching circuit 52, respectively. The plurality of bonding wires 91a and 91b extend in the first direction, respectively.

トランジスタチップ60では、2個のトランジスタ61が並列に接続されている。トランジスタチップ60に形成されるトランジスタ61は3個以上であっても良い。 In the transistor chip 60, two transistors 61 are connected in parallel. The number of transistors 61 formed on the transistor chip 60 may be three or more.

複数のドレインパッド63a、63bの間には、第1高調波用パッド65が設けられる。第1高調波用パッド65は、トランジスタチップ60のうち複数のドレインパッド63a、63bが並ぶ方向の中央部に設けられる。第1高調波用パッド65は、複数のドレインパッド63a、63bと電気的に接続される。第1高調波用パッド65は、ドレインパッド63a、63bと接していても良い。高調波用ボンディングワイヤ92は、第1高調波用パッド65と出力高調波整合回路70とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ92は第3方向に延びる。第3方向は、トランジスタチップ60に対して出力高調波整合回路70が設けられた方向である。本実施の形態では、第1方向と第3方向は直交する。 A first harmonic pad 65 is provided between the plurality of drain pads 63a and 63b. The first harmonic pad 65 is provided at the center of the transistor chip 60 in the direction in which the plurality of drain pads 63a and 63b are arranged. The first harmonic pad 65 is electrically connected to the plurality of drain pads 63a and 63b. The first harmonic pad 65 may be in contact with the drain pads 63a and 63b. The harmonic bonding wire 92 connects the first harmonic pad 65 and the output harmonic matching circuit 70. The harmonic bonding wire 92 extends in the third direction. The third direction is the direction in which the output harmonic matching circuit 70 is provided with respect to the transistor chip 60. In this embodiment, the first direction and the third direction are orthogonal to each other.

次に、半導体装置100の動作を説明する。入力端子10には入力側に設けられた回路から入力信号が入力される。入力信号は入力電力分配回路11で分配され、入力基本波整合回路21、51に入力される。入力基本波整合回路21、51は、それぞれ入力信号を基本波に整合させる。入力基本波整合回路21、51の各々は、基本波の周波数において、入力端子10の入力側に接続された回路と、トランジスタチップ30、60とのインピーダンスを整合させる。 Next, the operation of the semiconductor device 100 will be described. An input signal is input to the input terminal 10 from a circuit provided on the input side. The input signal is distributed by the input power distribution circuit 11 and input to the input fundamental wave matching circuits 21 and 51. The input fundamental wave matching circuits 21 and 51 match the input signal with the fundamental wave, respectively. Each of the input fundamental wave matching circuits 21 and 51 matches the impedance between the circuit connected to the input side of the input terminal 10 and the transistor chips 30 and 60 at the frequency of the fundamental wave.

入力基本波整合回路21から出力された信号は、ゲートパッド32a、32bからトランジスタチップ30に入力される。ゲートパッド32a、32bの各々は、信号を入力するパッドである。トランジスタチップ30は、各トランジスタ31において信号を増幅する。増幅された信号は、出力信号として複数のドレインパッド33a、33bから出力される。ドレインパッド33a、33bの各々は、信号を出力するパッドである。ドレインパッド33a、33bからの出力信号は、出力基本波整合回路22に入力される。 The signal output from the input fundamental wave matching circuit 21 is input to the transistor chip 30 from the gate pads 32a and 32b. Each of the gate pads 32a and 32b is a pad for inputting a signal. The transistor chip 30 amplifies the signal at each transistor 31. The amplified signal is output from the plurality of drain pads 33a and 33b as an output signal. Each of the drain pads 33a and 33b is a pad that outputs a signal. The output signals from the drain pads 33a and 33b are input to the output fundamental wave matching circuit 22.

同様に、入力基本波整合回路51から出力された信号は、ゲートパッド62a、62bからトランジスタチップ60に入力される。トランジスタチップ60は、各トランジスタ61において信号を増幅する。増幅された信号は、出力信号として複数のドレインパッド63a、63bから出力される。ドレインパッド63a、63bからの出力信号は、出力基本波整合回路52に入力される。 Similarly, the signal output from the input fundamental wave matching circuit 51 is input to the transistor chip 60 from the gate pads 62a and 62b. The transistor chip 60 amplifies the signal at each transistor 61. The amplified signal is output from the plurality of drain pads 63a and 63b as an output signal. The output signals from the drain pads 63a and 63b are input to the output fundamental wave matching circuit 52.

出力基本波整合回路22、52は、出力信号を基本波に整合させる。出力基本波整合回路22、52の各々は、基本波の周波数において、出力端子13の出力側に接続された回路と、トランジスタチップ30、60とのインピーダンスを整合させる。出力基本波整合回路22、52からの出力信号は、出力電力合成回路12で合成され、出力端子13から出力される。出力端子13には例えば負荷が接続される。 The output fundamental wave matching circuits 22 and 52 match the output signal with the fundamental wave. Each of the output fundamental wave matching circuits 22 and 52 matches the impedance between the circuit connected to the output side of the output terminal 13 and the transistor chips 30 and 60 at the frequency of the fundamental wave. The output signals from the output fundamental wave matching circuits 22 and 52 are combined by the output power synthesis circuit 12 and output from the output terminal 13. For example, a load is connected to the output terminal 13.

出力高調波整合回路40は、ドレインパッド33a、33bからの出力信号に含まれる高調波を抑制する。出力高調波整合回路40は、例えばドレインから負荷側を見た場合の2倍波のインピーダンスを短絡させる。出力高調波整合回路40は、例えば高調波用ボンディングワイヤ82のインダクタンスLとSMDキャパシタの容量Cから構成されるLCトラップ回路を有しても良い。これにより、高効率動作が可能になる。 The output harmonic matching circuit 40 suppresses harmonics included in the output signals from the drain pads 33a and 33b. The output harmonic matching circuit 40 short-circuits the impedance of the second harmonic when viewed from the drain on the load side, for example. The output harmonic matching circuit 40 may include, for example, an LC trap circuit composed of the inductance L of the harmonic bonding wire 82 and the capacitance C of the SMD capacitor. This enables highly efficient operation.

同様に、出力高調波整合回路70は、ドレインパッド63a、63bからの出力信号に含まれる高調波を抑制する。出力高調波整合回路70は、例えばドレインから負荷側を見た場合の2倍波のインピーダンスを短絡させる。出力高調波整合回路40、70によって高調波が出力側に伝搬することを抑制できる。 Similarly, the output harmonic matching circuit 70 suppresses harmonics included in the output signals from the drain pads 63a and 63b. The output harmonic matching circuit 70 short-circuits the impedance of the second harmonic when viewed from the drain on the load side, for example. The output harmonic matching circuits 40 and 70 can prevent the harmonics from propagating to the output side.

通信容量の大容量化に伴い、広帯域で低歪みな特性を有し、小型かつ低消費電力の電力増幅器(PA、Power Amplifier)の実現が求められる傾向にある。このような電力増幅器は、例えば携帯基地局用に用いられる。電力増幅器として、上記要件を満たすことが可能なドハティ増幅器が使用されることがある。また、5Gの時代には、従来と比べて100倍以上の大容量化が必要となることが考えられる。このとき、小型化した多数の増幅器を並べてアレイアンテナとして動作させることが必要とされる場合がある。 With the increase in communication capacity, there is a tendency that the realization of a compact and low power consumption power amplifier (PA, Power Amplifier) having characteristics of wide band and low distortion is required. Such power amplifiers are used, for example, for mobile base stations. As the power amplifier, a Doherty amplifier capable of satisfying the above requirements may be used. Moreover, in the age of 5G, it is considered necessary to increase the capacity by 100 times or more as compared with the conventional one. At this time, it may be necessary to arrange a large number of miniaturized amplifiers to operate as an array antenna.

本実施の形態では、トランジスタチップ30、60がGaNから形成される。このため、SiまたはGaAsなどの化合物半導体から形成される場合と比較して、トランジスタチップ30、60を小型化でき、高電圧または大電流での動作が可能になる。 In this embodiment, the transistor chips 30 and 60 are formed of GaN. Therefore, the transistor chips 30 and 60 can be miniaturized as compared with the case where they are formed of a compound semiconductor such as Si or GaAs, and can be operated at a high voltage or a large current.

また、本実施の形態ではトランジスタチップ30、60を多層のガラスエポキシ基板に実装して、ワイヤボンドする。ガラスエポキシ基板には、整合のための多数のインダクタ、コンデンサ等のチップ部品がはんだで実装される。また、ガラスエポキシ基板はプラスチックモールドされても良い。パッケージをモールドする場合、半導体装置100はモールドによる特性変化も考慮して設計される。このような構成は、一般に出力が数ワット程度の携帯端末など、小出力の電力増幅器に適用されることが多い。この構成によれば、半導体装置100を小型化できる。 Further, in the present embodiment, the transistor chips 30 and 60 are mounted on a multilayer glass epoxy substrate and wire-bonded. A large number of chip components such as inductors and capacitors for matching are mounted on the glass epoxy board by soldering. Further, the glass epoxy substrate may be plastic-molded. When molding a package, the semiconductor device 100 is designed in consideration of changes in characteristics due to the molding. Such a configuration is often applied to a small output power amplifier such as a mobile terminal having an output of about several watts in general. According to this configuration, the semiconductor device 100 can be miniaturized.

また、増幅器の高効率動作のために、高調波処理が行われることがある。高調波処理は、例えばドレイン端から負荷側を見た場合の2倍波のインピーダンスを短絡する処理または開放する処理である。 In addition, harmonic processing may be performed for high efficiency operation of the amplifier. The harmonic processing is, for example, a processing for short-circuiting or opening the impedance of the second harmonic when the load side is viewed from the drain end.

一般に、複数セルから構成されるトランジスタチップでは、各フィンガーのばらつきによる特性低下の回避またはレイアウトの制限のために、複数のワイヤを互いに平行に張ることがある。この場合、基本波用ワイヤと2倍波用ワイヤ間の相互インダクタンスによる干渉が生じる場合がある。このとき、ドレイン端から負荷側を見た場合の2倍波のインピーダンスの周波数依存性が大きくなるおそれがある。従って、広帯域で高効率動作が実現できないおそれがある。 Generally, in a transistor chip composed of a plurality of cells, a plurality of wires may be stretched in parallel with each other in order to avoid deterioration of characteristics due to variation of each finger or to limit the layout. In this case, interference may occur due to mutual inductance between the fundamental wave wire and the double wave wire. At this time, the frequency dependence of the impedance of the double wave when the load side is viewed from the drain end may increase. Therefore, high efficiency operation may not be realized in a wide band.

これに対し、本実施の形態ではボンディングワイヤ81a、81bと高調波用ボンディングワイヤ82は平面視で交差する方向に延びる。同様に、ボンディングワイヤ91a、91bと高調波用ボンディングワイヤ92は平面視で交差する方向に延びる。従って、ボンディングワイヤ81a、81bと高調波用ボンディングワイヤ82の間およびボンディングワイヤ91a、91bと高調波用ボンディングワイヤ92の間における相互インダクタンスによる干渉を抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, the bonding wires 81a and 81b and the harmonic bonding wires 82 extend in a direction in which they intersect in a plan view. Similarly, the bonding wires 91a and 91b and the harmonic bonding wire 92 extend in a direction in which they intersect in a plan view. Therefore, interference due to mutual inductance between the bonding wires 81a and 81b and the harmonic bonding wire 82 and between the bonding wires 91a and 91b and the harmonic bonding wire 92 can be suppressed.

従って、本実施の形態では基本波と高調波の電磁結合を抑制した高調波処理回路が実現できる。これにより、高調波のインピーダンスの周波数依存性を抑制でき、広帯域で高効率動作ができる。また、ワイヤ間の干渉が抑制されるため、設計を容易にできる。本実施の形態は、広帯域での高効率動作を目的とするドハティ増幅器において特に有効である。 Therefore, in the present embodiment, a harmonic processing circuit that suppresses electromagnetic coupling between the fundamental wave and the harmonic can be realized. As a result, the frequency dependence of the impedance of the harmonics can be suppressed, and high-efficiency operation can be performed over a wide band. In addition, since interference between wires is suppressed, design can be facilitated. This embodiment is particularly effective in a Doherty amplifier for high efficiency operation over a wide band.

本実施の形態では、第1方向と第2方向および第1方向と第3方向は直交する。これにより、相互インダクタンスによる干渉の抑制の効果を効果的に得ることができる。これに限らず、ボンディングワイヤ81a、81bが延びる方向と高調波用ボンディングワイヤ82が延びる方向は非平行であれば良い。また、ボンディングワイヤ91a、91bが延びる方向と高調波用ボンディングワイヤ92が延びる方向は非平行であれば良い。 In the present embodiment, the first direction and the second direction and the first direction and the third direction are orthogonal to each other. As a result, the effect of suppressing interference due to mutual inductance can be effectively obtained. Not limited to this, the direction in which the bonding wires 81a and 81b extend and the direction in which the harmonic bonding wire 82 extends may be non-parallel. Further, the direction in which the bonding wires 91a and 91b extend and the direction in which the harmonic bonding wire 92 extends may be non-parallel.

図3は、比較例に係るトランジスタチップ130、160の出力側の構成を説明する図である。比較例に係る半導体装置101はトランジスタチップ130、160を備える。トランジスタチップ130は、ドレインパッド133a、133bを有し、第1高調波用パッド35を有しない点がトランジスタチップ30と異なる。トランジスタチップ160は、ドレインパッド163a、163bを有し、第1高調波用パッド65を有しない点がトランジスタチップ60と異なる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration on the output side of the transistor chips 130 and 160 according to the comparative example. The semiconductor device 101 according to the comparative example includes transistor chips 130 and 160. The transistor chip 130 is different from the transistor chip 30 in that it has drain pads 133a and 133b and does not have a first harmonic pad 35. The transistor chip 160 is different from the transistor chip 60 in that it has drain pads 163a and 163b and does not have a first harmonic pad 65.

トランジスタチップ130において、ドレインパッド133aはボンディングワイヤ81aによって、出力基本波整合回路22と接続される。また、ドレインパッド133aはボンディングワイヤ182aによって、出力高調波整合回路140aと接続される。ドレインパッド133bはボンディングワイヤ81bによって、出力基本波整合回路22と接続される。また、ドレインパッド133bはボンディングワイヤ182bによって、出力高調波整合回路140bと接続される。 In the transistor chip 130, the drain pad 133a is connected to the output fundamental wave matching circuit 22 by the bonding wire 81a. Further, the drain pad 133a is connected to the output harmonic matching circuit 140a by the bonding wire 182a. The drain pad 133b is connected to the output fundamental wave matching circuit 22 by a bonding wire 81b. Further, the drain pad 133b is connected to the output harmonic matching circuit 140b by a bonding wire 182b.

同様に、トランジスタチップ160において、ドレインパッド163aはボンディングワイヤ91aによって、出力基本波整合回路52と接続される。また、ドレインパッド163aはボンディングワイヤ192aによって、出力高調波整合回路170aと接続される。ドレインパッド163bはボンディングワイヤ91bによって、出力基本波整合回路52と接続される。また、ドレインパッド163bはボンディングワイヤ192bによって、出力高調波整合回路170bと接続される。出力高調波整合回路140a、140b、170a、170bは出力信号に含まれる高調波を抑制する回路である。 Similarly, in the transistor chip 160, the drain pad 163a is connected to the output fundamental wave matching circuit 52 by the bonding wire 91a. Further, the drain pad 163a is connected to the output harmonic matching circuit 170a by the bonding wire 192a. The drain pad 163b is connected to the output fundamental wave matching circuit 52 by a bonding wire 91b. Further, the drain pad 163b is connected to the output harmonic matching circuit 170b by a bonding wire 192b. The output harmonic matching circuits 140a, 140b, 170a, 170b are circuits that suppress harmonics included in the output signal.

比較例に係る半導体装置101では、1つのドレインパッドに基本波用のボンディングワイヤと高調波用のボンディングワイヤが接続される。このため、基本波用のボンディングワイヤと高調波用のボンディングワイヤの干渉が大きくなるおそれがある。また、ドレインパッド毎に出力高調波整合回路が設けられる。これにより、半導体装置101が大型化するおそれがある。また、1つのトランジスタチップに3個以上のドレインパッドが設けられる場合、ワイヤ同士が交差する可能性がある。この場合、ワイヤボンディングが困難となる可能性がある。 In the semiconductor device 101 according to the comparative example, a bonding wire for fundamental waves and a bonding wire for harmonics are connected to one drain pad. Therefore, the interference between the fundamental wave bonding wire and the harmonic bonding wire may increase. Further, an output harmonic matching circuit is provided for each drain pad. As a result, the semiconductor device 101 may become large in size. Further, when three or more drain pads are provided on one transistor chip, the wires may intersect with each other. In this case, wire bonding may be difficult.

これに対し本実施の形態では、ドレインパッド33a、33bと別個に第1高調波用パッド35が設けられる。また、ドレインパッド63a、63bと別個に第1高調波用パッド65が設けられる。これにより、基本波用のボンディングワイヤと高調波用のボンディングワイヤとの間における干渉をさらに抑制できる。 On the other hand, in the present embodiment, the first harmonic pad 35 is provided separately from the drain pads 33a and 33b. Further, the first harmonic pad 65 is provided separately from the drain pads 63a and 63b. As a result, interference between the bonding wire for the fundamental wave and the bonding wire for the harmonics can be further suppressed.

また、本実施の形態では第1高調波用パッド35、65がゲート−ドレイン方向に長く形成される。第1高調波用パッド35は、複数のドレインパッド33a、33bに対して複数のボンディングワイヤ81a、81bが引き出される側と反対側に突出する。同様に、第1高調波用パッド65は、複数のドレインパッド63a、63bに対して複数のボンディングワイヤ91a、91bが引き出される側と反対側に突出する。 Further, in the present embodiment, the first harmonic pads 35 and 65 are formed long in the gate-drain direction. The first harmonic pad 35 projects from the plurality of drain pads 33a and 33b to the side opposite to the side from which the plurality of bonding wires 81a and 81b are drawn out. Similarly, the first harmonic pad 65 projects from the plurality of drain pads 63a and 63b to the side opposite to the side from which the plurality of bonding wires 91a and 91b are drawn out.

高調波用ボンディングワイヤ82は、第1高調波用パッド35のうち複数のドレインパッド33a、33bから突出した部分に接続される。また、高調波用ボンディングワイヤ92は、第1高調波用パッド65のうち複数のドレインパッド63a、63bから突出した部分に接続される。このような構成によれば、基本波用のボンディングワイヤと、高調波用のボンディングワイヤの距離を確保できる。従って、さらに干渉を抑制できる。 The harmonic bonding wire 82 is connected to a portion of the first harmonic pad 35 that protrudes from the plurality of drain pads 33a and 33b. Further, the harmonic bonding wire 92 is connected to a portion of the first harmonic pad 65 that protrudes from the plurality of drain pads 63a and 63b. According to such a configuration, the distance between the bonding wire for the fundamental wave and the bonding wire for the harmonics can be secured. Therefore, interference can be further suppressed.

また、このような構成によれば、ボンディングワイヤ81a、81bと高調波用ボンディングワイヤ82とが交差することを防止できる。同様に、ボンディングワイヤ91a、91bと高調波用ボンディングワイヤ92とが交差することを防止できる。従って、容易にワイヤボンディングを実施できる。 Further, according to such a configuration, it is possible to prevent the bonding wires 81a and 81b from intersecting with the harmonic bonding wires 82. Similarly, it is possible to prevent the bonding wires 91a and 91b from intersecting with the harmonic bonding wires 92. Therefore, wire bonding can be easily performed.

また、本実施の形態では、第1高調波用パッド35、65は、トランジスタチップ30、60にそれぞれ1つのみ設けられる。このため、半導体装置100を小型化できる。 Further, in the present embodiment, only one first harmonic pad 35, 65 is provided on each of the transistor chips 30 and 60, respectively. Therefore, the semiconductor device 100 can be miniaturized.

また、第1高調波用パッド35、65は、それぞれトランジスタチップ30、60の中央部に配置される。これにより、トランジスタチップ30、60の各々において、複数のドレインパッドに対して第1高調波用パッドが1つのみ設けられる場合にも、第1高調波用パッドと各FETのドレイン電極までの距離の差を小さくできる。このため、各FETから見た2倍波のインピーダンスの差を小さくできる。従って、複数のセルの基本波と2倍波の負荷インピーダンスのばらつきを低減し、複数のセルを均一に動作させることできる。これにより、半導体装置100の出力電力、利得および効率を向上させることができる。 Further, the first harmonic pads 35 and 65 are arranged at the center of the transistor chips 30 and 60, respectively. As a result, even when only one first harmonic pad is provided for the plurality of drain pads in each of the transistor chips 30 and 60, the distance between the first harmonic pad and the drain electrode of each FET is provided. The difference can be reduced. Therefore, the difference in impedance of the double wave seen from each FET can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the variation in the load impedance of the fundamental wave and the double wave of the plurality of cells and to operate the plurality of cells uniformly. Thereby, the output power, gain and efficiency of the semiconductor device 100 can be improved.

各トランジスタチップ30、60において、1つのトランジスタチップにドレインパッドが3つ以上設けられる場合、第1高調波用パッドは複数のドレインパッドのうち隣接する2つの間に設けられる。この場合も、第1高調波用パッドがドレインパッドの間に設けられることで、各トランジスタから見た2倍波のインピーダンスの差を小さくできる。 In each of the transistor chips 30 and 60, when three or more drain pads are provided on one transistor chip, the first harmonic pad is provided between two adjacent drain pads among the plurality of drain pads. Also in this case, by providing the first harmonic pad between the drain pads, the difference in impedance of the second harmonic seen from each transistor can be reduced.

また、本実施の形態のトランジスタチップ30は、一対の第1辺と、第1辺の両側に設けられた一対の第2辺とを有する。第1辺の一方は、出力基本波整合回路22と対向する。第2辺の一方は、出力高調波整合回路40と対向する。第2辺の他方は、トランジスタチップ60と対向する。複数のドレインパッド33a、33bは第1辺の一方に沿って並ぶ。このような構成によれば、ボンディングワイヤ81a、81bと、高調波用ボンディングワイヤ82を容易に非平行に配線できる。 Further, the transistor chip 30 of the present embodiment has a pair of first sides and a pair of second sides provided on both sides of the first side. One of the first sides faces the output fundamental wave matching circuit 22. One of the second sides faces the output harmonic matching circuit 40. The other side of the second side faces the transistor chip 60. The plurality of drain pads 33a and 33b are arranged along one of the first sides. According to such a configuration, the bonding wires 81a and 81b and the harmonic bonding wires 82 can be easily wired in a non-parallel manner.

本実施の形態の変形例として、出力高調波整合回路40、70は2倍波に限らず高調波を抑制する回路であれば良い。また、本実施の形態では1つのトランジスタチップに出力基本波整合回路と入力基本波整合回路とが1つずつ設けられる。これに限らず、1つのトランジスタチップに複数の出力基本波整合回路または複数の入力基本波整合回路が設けられても良い。 As a modification of the present embodiment, the output harmonic matching circuits 40 and 70 are not limited to double waves and may be circuits that suppress harmonics. Further, in the present embodiment, one output fundamental wave matching circuit and one input fundamental wave matching circuit are provided on one transistor chip. Not limited to this, a plurality of output fundamental wave matching circuits or a plurality of input fundamental wave matching circuits may be provided on one transistor chip.

これらの変形は、以下の実施の形態に係る半導体装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る半導体装置については実施の形態1との共通点が多いので、実施の形態1との相違点を中心に説明する。 These modifications can be appropriately applied to the semiconductor device according to the following embodiment. Since the semiconductor devices according to the following embodiments have much in common with the first embodiment, the differences from the first embodiment will be mainly described.

実施の形態2.
図4は、実施の形態2に係る半導体装置200の等価回路図である。半導体装置200はパッケージを備える。パッケージは、内部に2つの増幅器220、250を有する。
Embodiment 2.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device 200 according to the second embodiment. The semiconductor device 200 includes a package. The package has two amplifiers 220, 250 inside.

増幅器220は、入力基本波整合回路21、トランジスタチップ230、出力基本波整合回路22および入力高調波整合回路241を備える。トランジスタチップ230には複数のトランジスタ231が形成される。増幅器220は、整合回路として出力高調波整合回路40に代えて入力高調波整合回路241を有する点が実施の形態1と異なる。 The amplifier 220 includes an input fundamental wave matching circuit 21, a transistor chip 230, an output fundamental wave matching circuit 22, and an input harmonic matching circuit 241. A plurality of transistors 231 are formed on the transistor chip 230. The amplifier 220 is different from the first embodiment in that the amplifier 220 has an input harmonic matching circuit 241 instead of the output harmonic matching circuit 40 as a matching circuit.

トランジスタチップ230はドレインパッド233を有する。ドレインパッド233と出力基本波整合回路22の入力端は、複数のボンディングワイヤ81で接続される。また、トランジスタチップ230は、ゲートパッド232を有する。ゲートパッド232と入力基本波整合回路21の出力端は、複数のボンディングワイヤ83で接続される。また、トランジスタチップ230は第2高調波用パッド236を有する。第2高調波用パッド236と入力高調波整合回路241の入力端は高調波用ボンディングワイヤ284で接続される。入力高調波整合回路241の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。 The transistor chip 230 has a drain pad 233. The drain pad 233 and the input end of the output fundamental wave matching circuit 22 are connected by a plurality of bonding wires 81. Further, the transistor chip 230 has a gate pad 232. The gate pad 232 and the output end of the input fundamental wave matching circuit 21 are connected by a plurality of bonding wires 83. Further, the transistor chip 230 has a second harmonic pad 236. The second harmonic pad 236 and the input end of the input harmonic matching circuit 241 are connected by a harmonic bonding wire 284. The output end of the input harmonic matching circuit 241 is electrically connected to the grounding pattern.

増幅器250は、入力基本波整合回路51、トランジスタチップ260、出力基本波整合回路52および入力高調波整合回路271を備える。トランジスタチップ260には複数のトランジスタ261が形成される。増幅器250は、整合回路として、出力高調波整合回路70に代えて入力高調波整合回路271を有する点が実施の形態1と異なる。 The amplifier 250 includes an input fundamental wave matching circuit 51, a transistor chip 260, an output fundamental wave matching circuit 52, and an input harmonic matching circuit 271. A plurality of transistors 261 are formed on the transistor chip 260. The amplifier 250 is different from the first embodiment in that the amplifier 250 has an input harmonic matching circuit 271 instead of the output harmonic matching circuit 70 as a matching circuit.

トランジスタチップ260はドレインパッド263を有する。ドレインパッド263と出力基本波整合回路52の入力端は、複数のボンディングワイヤ91で接続される。また、トランジスタチップ260は、ゲートパッド262を有する。ゲートパッド262と入力基本波整合回路51の出力端は、複数のボンディングワイヤ93で接続される。また、トランジスタチップ260は第2高調波用パッド266を有する。第2高調波用パッド266と入力高調波整合回路271の入力端は高調波用ボンディングワイヤ294で接続される。入力高調波整合回路271の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。 The transistor chip 260 has a drain pad 263. The drain pad 263 and the input end of the output fundamental wave matching circuit 52 are connected by a plurality of bonding wires 91. Further, the transistor chip 260 has a gate pad 262. The gate pad 262 and the output end of the input fundamental wave matching circuit 51 are connected by a plurality of bonding wires 93. Further, the transistor chip 260 has a second harmonic pad 266. The second harmonic pad 266 and the input end of the input harmonic matching circuit 271 are connected by a harmonic bonding wire 294. The output end of the input harmonic matching circuit 271 is electrically connected to the grounding pattern.

図5は、実施の形態2に係るトランジスタチップ230、260の入力側の構成を説明する図である。トランジスタチップ230は基板234を有する。基板234の上面には、ゲートパッド232a、232b、ドレインパッド233a、233bおよび第2高調波用パッド236が設けられる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration on the input side of the transistor chips 230 and 260 according to the second embodiment. The transistor chip 230 has a substrate 234. Gate pads 232a, 232b, drain pads 233a, 233b, and second harmonic pad 236 are provided on the upper surface of the substrate 234.

複数のボンディングワイヤ83は、ボンディングワイヤ83aとボンディングワイヤ83bを含む。複数のボンディングワイヤ83a、83bは、複数のゲートパッド232a、232bと入力基本波整合回路21とをそれぞれ接続する。複数のボンディングワイヤ83a、83bは第4方向にそれぞれ延びる。ここで、第4方向は、トランジスタチップ230に対して入力基本波整合回路21が設けられた方向である。また、第4方向は、ドレインからゲートに向かう方向であっても良い。 The plurality of bonding wires 83 include a bonding wire 83a and a bonding wire 83b. The plurality of bonding wires 83a and 83b connect the plurality of gate pads 232a and 232b and the input fundamental wave matching circuit 21, respectively. The plurality of bonding wires 83a and 83b extend in the fourth direction, respectively. Here, the fourth direction is the direction in which the input fundamental wave matching circuit 21 is provided for the transistor chip 230. Further, the fourth direction may be a direction from the drain to the gate.

複数のゲートパッド232a、232bの間には、第2高調波用パッド236が設けられる。第2高調波用パッド236は、トランジスタチップ230のうち複数のゲートパッド232a、232bが並ぶ方向の中央部に設けられる。第2高調波用パッド236は、複数のゲートパッド232a、232bと電気的に接続される。第2高調波用パッド236は、ゲートパッド232a、232bと接していても良い。 A second harmonic pad 236 is provided between the plurality of gate pads 232a and 232b. The second harmonic pad 236 is provided at the center of the transistor chip 230 in the direction in which the plurality of gate pads 232a and 232b are arranged. The second harmonic pad 236 is electrically connected to the plurality of gate pads 232a and 232b. The second harmonic pad 236 may be in contact with the gate pads 232a and 232b.

高調波用ボンディングワイヤ284は、第2高調波用パッド236と入力高調波整合回路241とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ284は第2方向に延びる。第2方向は、トランジスタチップ230に対して入力高調波整合回路241が設けられた方向である。本実施の形態では、第2方向と第4方向は直交する。 The harmonic bonding wire 284 connects the second harmonic pad 236 and the input harmonic matching circuit 241. The harmonic bonding wire 284 extends in the second direction. The second direction is the direction in which the input harmonic matching circuit 241 is provided with respect to the transistor chip 230. In this embodiment, the second direction and the fourth direction are orthogonal to each other.

トランジスタチップ260は基板264を有する。基板264の上面には、ゲートパッド262a、262b、ドレインパッド263a、263bおよび第2高調波用パッド266が設けられる。 The transistor chip 260 has a substrate 264. Gate pads 262a and 262b, drain pads 263a and 263b, and second harmonic pad 266 are provided on the upper surface of the substrate 264.

複数のボンディングワイヤ93は、ボンディングワイヤ93aとボンディングワイヤ93bを含む。複数のボンディングワイヤ93a、93bは、複数のゲートパッド262a、262bと入力基本波整合回路51とをそれぞれ接続する。複数のボンディングワイヤ93a、93bは第4方向にそれぞれ延びる。ここで、第4方向は、トランジスタチップ260に対して入力基本波整合回路51が設けられた方向である。 The plurality of bonding wires 93 include a bonding wire 93a and a bonding wire 93b. The plurality of bonding wires 93a and 93b connect the plurality of gate pads 262a and 262b and the input fundamental wave matching circuit 51, respectively. The plurality of bonding wires 93a and 93b extend in the fourth direction, respectively. Here, the fourth direction is the direction in which the input fundamental wave matching circuit 51 is provided for the transistor chip 260.

複数のゲートパッド262a、262bの間には、第2高調波用パッド266が設けられる。第2高調波用パッド266は、トランジスタチップ260のうち複数のゲートパッド262a、262bが並ぶ方向の中央部に設けられる。第2高調波用パッド266は、複数のゲートパッド262a、262bと電気的に接続される。第2高調波用パッド266は、ゲートパッド262a、262bと接していても良い。 A second harmonic pad 266 is provided between the plurality of gate pads 262a and 262b. The second harmonic pad 266 is provided at the center of the transistor chip 260 in the direction in which the plurality of gate pads 262a and 262b are arranged. The second harmonic pad 266 is electrically connected to a plurality of gate pads 262a and 262b. The second harmonic pad 266 may be in contact with the gate pads 262a and 262b.

高調波用ボンディングワイヤ294は、第2高調波用パッド266と入力高調波整合回路271とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ294は第3方向に延びる。第3方向は、トランジスタチップ260に対して入力高調波整合回路271が設けられた方向である。 The harmonic bonding wire 294 connects the second harmonic pad 266 and the input harmonic matching circuit 271. The harmonic bonding wire 294 extends in the third direction. The third direction is the direction in which the input harmonic matching circuit 271 is provided with respect to the transistor chip 260.

入力高調波整合回路241は、ゲートパッド232a、232bへの入力信号に含まれる高調波を抑制する。入力高調波整合回路241は、例えば2倍波のインピーダンスを短絡させる。同様に、入力高調波整合回路271は、ゲートパッド262a、262bからの入力信号に含まれる高調波を抑制する。入力高調波整合回路271は、例えば2倍波のインピーダンスを短絡させる。入力高調波整合回路241、271によって高調波が出力側に伝搬することを抑制できる。 The input harmonic matching circuit 241 suppresses harmonics included in the input signal to the gate pads 232a and 232b. The input harmonic matching circuit 241 short-circuits, for example, the impedance of the second harmonic. Similarly, the input harmonic matching circuit 271 suppresses harmonics included in the input signals from the gate pads 262a and 262b. The input harmonic matching circuit 271 short-circuits, for example, the impedance of the second harmonic. The input harmonic matching circuits 241 and 271 can prevent the harmonics from propagating to the output side.

本実施の形態では、ボンディングワイヤ83a、83bと高調波用ボンディングワイヤ284は平面視で交差する方向に延びる。同様に、ボンディングワイヤ93a、93bと高調波用ボンディングワイヤ294は平面視で交差する方向に延びる。従って、ボンディングワイヤ83a、83bと高調波用ボンディングワイヤ284の間およびボンディングワイヤ93a、93bと高調波用ボンディングワイヤ294の間における相互インダクタンスによる干渉を抑制できる。従って、高調波のインピーダンスの周波数依存性を抑制でき、広帯域で高効率動作ができる。 In the present embodiment, the bonding wires 83a and 83b and the harmonic bonding wires 284 extend in a direction in which they intersect in a plan view. Similarly, the bonding wires 93a and 93b and the harmonic bonding wire 294 extend in a direction in which they intersect in a plan view. Therefore, interference due to mutual inductance between the bonding wires 83a and 83b and the harmonic bonding wire 284 and between the bonding wires 93a and 93b and the harmonic bonding wire 294 can be suppressed. Therefore, the frequency dependence of the impedance of the harmonics can be suppressed, and high-efficiency operation can be performed in a wide band.

本実施の形態では、第4方向と第2方向および第4方向と第3方向は直交する。これにより、相互インダクタンスによる干渉の抑制の効果を効果的に得ることができる。これに限らず、ボンディングワイヤ83a、83bが延びる方向と高調波用ボンディングワイヤ284が延びる方向は非平行であれば良い。また、ボンディングワイヤ93a、93bが延びる方向と高調波用ボンディングワイヤ294が延びる方向は非平行であれば良い。 In the present embodiment, the fourth direction and the second direction and the fourth direction and the third direction are orthogonal to each other. As a result, the effect of suppressing interference due to mutual inductance can be effectively obtained. Not limited to this, the direction in which the bonding wires 83a and 83b extend and the direction in which the harmonic bonding wires 284 extend may be non-parallel. Further, the direction in which the bonding wires 93a and 93b extend and the direction in which the harmonic bonding wires 294 extend may be non-parallel.

本実施の形態では、ゲートパッド232a、232bと別個に第2高調波用パッド236が設けられる。また、ゲートパッド262a、262bと別個に第2高調波用パッド266が設けられる。これにより、基本波用のボンディングワイヤと、高調波用のボンディングワイヤとの間における干渉をさらに抑制できる。 In the present embodiment, the second harmonic pad 236 is provided separately from the gate pads 232a and 232b. Further, a second harmonic pad 266 is provided separately from the gate pads 262a and 262b. As a result, interference between the bonding wire for the fundamental wave and the bonding wire for the harmonics can be further suppressed.

また、本実施の形態では第2高調波用パッド236、266がドレイン−ゲート方向に長く形成される。第2高調波用パッド236は、複数のゲートパッド232a、232bに対して複数のボンディングワイヤ83a、83bが引き出される側と反対側に突出する。同様に、第2高調波用パッド266は、複数のゲートパッド262a、262bに対して複数のボンディングワイヤ93a、93bが引き出される側と反対側に突出する。 Further, in the present embodiment, the second harmonic pads 236 and 266 are formed long in the drain-gate direction. The second harmonic pad 236 projects from the plurality of gate pads 232a and 232b to the side opposite to the side from which the plurality of bonding wires 83a and 83b are drawn out. Similarly, the second harmonic pad 266 projects from the plurality of gate pads 262a and 262b to the side opposite to the side from which the plurality of bonding wires 93a and 93b are drawn out.

高調波用ボンディングワイヤ284は、第2高調波用パッド236のうち複数のゲートパッド232a、232bから突出した部分に接続される。同様に、高調波用ボンディングワイヤ294は、第2高調波用パッド266のうち複数のゲートパッド262a、262bから突出した部分に接続される。このような構成によれば、基本波用のボンディングワイヤと、高調波用のボンディングワイヤの距離を確保でき、さらに干渉を抑制できる。また、基本波用のボンディングワイヤと、高調波用のボンディングワイヤとが交差することを防止できる。従って、容易にワイヤボンディングを実施できる。 The harmonic bonding wire 284 is connected to a portion of the second harmonic pad 236 that protrudes from the plurality of gate pads 232a and 232b. Similarly, the harmonic bonding wire 294 is connected to a portion of the second harmonic pad 266 that protrudes from the plurality of gate pads 262a and 262b. According to such a configuration, the distance between the bonding wire for the fundamental wave and the bonding wire for the harmonics can be secured, and interference can be further suppressed. Further, it is possible to prevent the bonding wire for the fundamental wave and the bonding wire for the harmonic from intersecting with each other. Therefore, wire bonding can be easily performed.

また、本実施の形態では、第2高調波用パッド236、266は、トランジスタチップ230、260にそれぞれ1つのみ設けられる。このため、半導体装置200を小型化できる。 Further, in the present embodiment, only one second harmonic pad 236 and 266 are provided on the transistor chips 230 and 260, respectively. Therefore, the semiconductor device 200 can be miniaturized.

また、第2高調波用パッド236、266は、それぞれトランジスタチップ230、260の中央部に配置される。これにより、トランジスタチップ230、260の各々において、複数のドレインパッドに対して第2高調波用パッドが1つのみ設けられる場合にも、第2高調波用パッドと各FETのドレイン電極までの距離の差を小さくできる。このため、各FETから見た2倍波のインピーダンスの差を小さくできる。従って、複数のセルの基本波と2倍波の負荷インピーダンスのばらつきを低減し、複数のセルを均一に動作させることできる。これにより、半導体装置200の出力電力、利得および効率を向上させることができる。 Further, the second harmonic pads 236 and 266 are arranged at the center of the transistor chips 230 and 260, respectively. As a result, the distance between the second harmonic pad and the drain electrode of each FET even when only one second harmonic pad is provided for the plurality of drain pads in each of the transistor chips 230 and 260. The difference can be reduced. Therefore, the difference in impedance of the double wave seen from each FET can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the variation in the load impedance of the fundamental wave and the double wave of the plurality of cells and to operate the plurality of cells uniformly. Thereby, the output power, gain and efficiency of the semiconductor device 200 can be improved.

また、本実施の形態のトランジスタチップ230の一対の第1辺のうち他方は、入力基本波整合回路21と対向する。トランジスタチップ230の一対の第2辺の一方は、入力高調波整合回路241と対向する。複数のゲートパッド232a、232bは第1辺の他方に沿って並ぶ。このような構成によれば、ボンディングワイヤ83a、83bと、高調波用ボンディングワイヤ284を容易に非平行に配線できる。 Further, the other of the pair of first sides of the transistor chip 230 of the present embodiment faces the input fundamental wave matching circuit 21. One of the pair of second sides of the transistor chip 230 faces the input harmonic matching circuit 241. The plurality of gate pads 232a and 232b are arranged along the other side of the first side. According to such a configuration, the bonding wires 83a and 83b and the harmonic bonding wires 284 can be easily wired in a non-parallel manner.

実施の形態3.
図6は、実施の形態3に係る半導体装置300の等価回路図である。半導体装置300はパッケージを備える。パッケージは、内部に2つの増幅器320、350を有する。
Embodiment 3.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device 300 according to the third embodiment. The semiconductor device 300 includes a package. The package has two amplifiers 320, 350 inside.

増幅器320は、入力基本波整合回路21、トランジスタチップ330、出力基本波整合回路22、入力高調波整合回路241および出力高調波整合回路40を備える。トランジスタチップ330には複数のトランジスタ331が形成される。増幅器320は、整合回路として、出力高調波整合回路40と入力高調波整合回路241の両方を有する点が実施の形態1、2と異なる。 The amplifier 320 includes an input fundamental wave matching circuit 21, a transistor chip 330, an output fundamental wave matching circuit 22, an input harmonic matching circuit 241 and an output harmonic matching circuit 40. A plurality of transistors 331 are formed on the transistor chip 330. The amplifier 320 is different from the first and second embodiments in that it has both the output harmonic matching circuit 40 and the input harmonic matching circuit 241 as matching circuits.

トランジスタチップ330はドレインパッド333を有する。ドレインパッド333と出力基本波整合回路22の入力端は、複数のボンディングワイヤ81で接続される。また、トランジスタチップ330は第1高調波用パッド335を有する。第1高調波用パッド335と出力高調波整合回路40の入力端は高調波用ボンディングワイヤ82で接続される。出力高調波整合回路40の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。 The transistor chip 330 has a drain pad 333. The drain pad 333 and the input end of the output fundamental wave matching circuit 22 are connected by a plurality of bonding wires 81. Further, the transistor chip 330 has a first harmonic pad 335. The first harmonic pad 335 and the input end of the output harmonic matching circuit 40 are connected by a harmonic bonding wire 82. The output end of the output harmonic matching circuit 40 is electrically connected to the grounding pattern.

また、トランジスタチップ330は、ゲートパッド332を有する。ゲートパッド232と入力基本波整合回路21の出力端は、複数のボンディングワイヤ83で接続される。また、トランジスタチップ330は第2高調波用パッド336を有する。第2高調波用パッド336と入力高調波整合回路241の入力端は高調波用ボンディングワイヤ284で接続される。入力高調波整合回路241の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。 Further, the transistor chip 330 has a gate pad 332. The gate pad 232 and the output end of the input fundamental wave matching circuit 21 are connected by a plurality of bonding wires 83. Further, the transistor chip 330 has a second harmonic pad 336. The second harmonic pad 336 and the input end of the input harmonic matching circuit 241 are connected by a harmonic bonding wire 284. The output end of the input harmonic matching circuit 241 is electrically connected to the grounding pattern.

増幅器350は、入力基本波整合回路51、トランジスタチップ360、出力基本波整合回路52、入力高調波整合回路271および出力高調波整合回路70を備える。トランジスタチップ360には複数のトランジスタ361が形成される。増幅器350は、整合回路として、出力高調波整合回路70と入力高調波整合回路271の両方を有する点が実施の形態1、2と異なる。 The amplifier 350 includes an input fundamental wave matching circuit 51, a transistor chip 360, an output fundamental wave matching circuit 52, an input harmonic matching circuit 271 and an output harmonic matching circuit 70. A plurality of transistors 361 are formed on the transistor chip 360. The amplifier 350 differs from the first and second embodiments in that it has both an output harmonic matching circuit 70 and an input harmonic matching circuit 271 as matching circuits.

トランジスタチップ360はドレインパッド363を有する。ドレインパッド363と出力基本波整合回路52の入力端は、複数のボンディングワイヤ91で接続される。また、トランジスタチップ360は第1高調波用パッド365を有する。第1高調波用パッド365と出力高調波整合回路70の入力端は高調波用ボンディングワイヤ92で接続される。出力高調波整合回路70の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。 The transistor chip 360 has a drain pad 363. The drain pad 363 and the input end of the output fundamental wave matching circuit 52 are connected by a plurality of bonding wires 91. Further, the transistor chip 360 has a first harmonic pad 365. The first harmonic pad 365 and the input end of the output harmonic matching circuit 70 are connected by a harmonic bonding wire 92. The output end of the output harmonic matching circuit 70 is electrically connected to the grounding pattern.

また、トランジスタチップ330は、ゲートパッド362を有する。ゲートパッド362と入力基本波整合回路51の出力端は、複数のボンディングワイヤ93で接続される。また、トランジスタチップ360は第2高調波用パッド366を有する。第2高調波用パッド366と入力高調波整合回路271の入力端は高調波用ボンディングワイヤ294で接続される。入力高調波整合回路271の出力端は接地用パタンと電気的に接続される。 Further, the transistor chip 330 has a gate pad 362. The gate pad 362 and the output end of the input fundamental wave matching circuit 51 are connected by a plurality of bonding wires 93. Further, the transistor chip 360 has a second harmonic pad 366. The second harmonic pad 366 and the input end of the input harmonic matching circuit 271 are connected by a harmonic bonding wire 294. The output end of the input harmonic matching circuit 271 is electrically connected to the grounding pattern.

図7は、実施の形態3に係るトランジスタチップ330、360の入力側および出力側の構成を説明する図である。トランジスタチップ330は基板334を有する。基板334の上面には、ゲートパッド332a、332b、ドレインパッド333a、333b、第1高調波用パッド335および第2高調波用パッド336が設けられる。 FIG. 7 is a diagram illustrating configurations on the input side and the output side of the transistor chips 330 and 360 according to the third embodiment. The transistor chip 330 has a substrate 334. Gate pads 332a, 332b, drain pads 333a, 333b, first harmonic pads 335, and second harmonic pads 336 are provided on the upper surface of the substrate 334.

複数のボンディングワイヤ81a、81bは、複数のドレインパッド333a、333bと出力基本波整合回路22とをそれぞれ接続する。複数のボンディングワイヤ83a、83bは、複数のゲートパッド332a、332bと入力基本波整合回路21とをそれぞれ接続する。 The plurality of bonding wires 81a and 81b connect the plurality of drain pads 333a and 333b and the output fundamental wave matching circuit 22, respectively. The plurality of bonding wires 83a and 83b connect the plurality of gate pads 332a and 332b and the input fundamental wave matching circuit 21, respectively.

複数のドレインパッド333a、333bの間には、第1高調波用パッド335が設けられる。複数のゲートパッド332a、332bの間には、第2高調波用パッド336が設けられる。高調波用ボンディングワイヤ82は、第1高調波用パッド335と出力高調波整合回路40とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ82は第3方向に延びる。高調波用ボンディングワイヤ284は、第2高調波用パッド336と入力高調波整合回路241とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ284は第2方向に延びる。 A first harmonic pad 335 is provided between the plurality of drain pads 333a and 333b. A second harmonic pad 336 is provided between the plurality of gate pads 332a and 332b. The harmonic bonding wire 82 connects the first harmonic pad 335 and the output harmonic matching circuit 40. The harmonic bonding wire 82 extends in the third direction. The harmonic bonding wire 284 connects the second harmonic pad 336 and the input harmonic matching circuit 241. The harmonic bonding wire 284 extends in the second direction.

トランジスタチップ360は基板364を有する。基板364の上面には、ゲートパッド362a、362b、ドレインパッド363a、363b、第1高調波用パッド365および第2高調波用パッド366が設けられる。 The transistor chip 360 has a substrate 364. Gate pads 362a, 362b, drain pads 363a, 363b, first harmonic pad 365, and second harmonic pad 366 are provided on the upper surface of the substrate 364.

複数のボンディングワイヤ91a、91bは、複数のドレインパッド363a、363bと出力基本波整合回路52とをそれぞれ接続する。複数のボンディングワイヤ93a、93bは、複数のゲートパッド362a、362bと入力基本波整合回路51とをそれぞれ接続する。 The plurality of bonding wires 91a and 91b connect the plurality of drain pads 363a and 363b and the output fundamental wave matching circuit 52, respectively. The plurality of bonding wires 93a and 93b connect the plurality of gate pads 362a and 362b and the input fundamental wave matching circuit 51, respectively.

複数のドレインパッド363a、363bの間には、第1高調波用パッド365が設けられる。複数のゲートパッド362a、362bの間には、第2高調波用パッド266が設けられる。高調波用ボンディングワイヤ92は、第1高調波用パッド365と出力高調波整合回路70とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ92は第2方向に延びる。高調波用ボンディングワイヤ294は、第2高調波用パッド366と入力高調波整合回路271とを接続する。高調波用ボンディングワイヤ294は第3方向に延びる。 A first harmonic pad 365 is provided between the plurality of drain pads 363a and 363b. A second harmonic pad 266 is provided between the plurality of gate pads 362a and 362b. The harmonic bonding wire 92 connects the first harmonic pad 365 and the output harmonic matching circuit 70. The harmonic bonding wire 92 extends in the second direction. The harmonic bonding wire 294 connects the second harmonic pad 366 and the input harmonic matching circuit 271. The harmonic bonding wire 294 extends in the third direction.

本実施の形態では、トランジスタチップの入力側と出力側の両方で、基本波用のボンディングワイヤと、高調波用のボンディングワイヤとの間における干渉をさらに抑制できる。従って、高調波のインピーダンスの周波数依存性をさらに抑制でき、広帯域で高効率動作ができる。 In the present embodiment, interference between the fundamental wave bonding wire and the harmonic bonding wire can be further suppressed on both the input side and the output side of the transistor chip. Therefore, the frequency dependence of the impedance of the harmonics can be further suppressed, and high-efficiency operation can be performed in a wide band.

本実施の形態では、高調波用ボンディングワイヤ82と高調波用ボンディングワイヤ284は、トランジスタチップ330から互いに反対方向に延びる。同様に、高調波用ボンディングワイヤ92と高調波用ボンディングワイヤ294は、トランジスタチップ360から互いに反対方向に延びる。これにより、高調波用ボンディングワイヤ同士の干渉を抑制できる。 In the present embodiment, the harmonic bonding wire 82 and the harmonic bonding wire 284 extend from the transistor chip 330 in opposite directions. Similarly, the harmonic bonding wire 92 and the harmonic bonding wire 294 extend in opposite directions from the transistor chip 360. As a result, interference between the harmonic bonding wires can be suppressed.

高調波用ボンディングワイヤ82、284、92、294の配置はこれに限らない。高調波用ボンディングワイヤ82、284はトランジスタチップ330の同じ辺から引き出されても良い。同様に、高調波用ボンディングワイヤ92、294はトランジスタチップ360の同じ辺から引き出されても良い。また、高調波用ボンディングワイヤ82、284は互いに非平行に延びるものとしても良い。同様に、高調波用ボンディングワイヤ92、294は互いに非平行に延びるものとしても良い。 The arrangement of the harmonic bonding wires 82, 284, 92, 294 is not limited to this. The harmonic bonding wires 82 and 284 may be drawn from the same side of the transistor chip 330. Similarly, the harmonic bonding wires 92 and 294 may be drawn from the same side of the transistor chip 360. Further, the harmonic bonding wires 82 and 284 may extend non-parallel to each other. Similarly, the harmonic bonding wires 92 and 294 may extend non-parallel to each other.

また、ボンディングワイヤ81a、81bとボンディングワイヤ83a、83bはトランジスタチップ330から互いに反対方向に延びる。ボンディングワイヤ81a、81bとボンディングワイヤ83a、83bが延びる方向はこれに限らない。同様に、ボンディングワイヤ91a、91bとボンディングワイヤ93a、93bが延びる方向は図7に示されるものに限らない。また、トランジスタチップ330とトランジスタチップ360でパッドまたはボンディングワイヤの配置が異なっても良い。 Further, the bonding wires 81a and 81b and the bonding wires 83a and 83b extend from the transistor chip 330 in opposite directions. The direction in which the bonding wires 81a and 81b and the bonding wires 83a and 83b extend is not limited to this. Similarly, the directions in which the bonding wires 91a and 91b and the bonding wires 93a and 93b extend are not limited to those shown in FIG. Further, the arrangement of the pads or bonding wires may be different between the transistor chip 330 and the transistor chip 360.

なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。 The technical features described in each embodiment may be used in combination as appropriate.

10 入力端子、11 入力電力分配回路、12 出力電力合成回路、13 出力端子、20 増幅器、21 入力基本波整合回路、22 出力基本波整合回路、30 トランジスタチップ、31 トランジスタ、32、32a、32b ゲートパッド、33、33a、33b ドレインパッド、34 基板、35 第1高調波用パッド、40 出力高調波整合回路、50 増幅器、51 入力基本波整合回路、52 出力基本波整合回路、60 トランジスタチップ、61 トランジスタ、62、62a、62b ゲートパッド、63、63a、63b ドレインパッド、64 基板、65 第1高調波用パッド、70 出力高調波整合回路、81、81a、81b ボンディングワイヤ、82 高調波用ボンディングワイヤ、83、83a、83b ボンディングワイヤ、91、91a、91b ボンディングワイヤ、92 高調波用ボンディングワイヤ、93、93a、93b ボンディングワイヤ、100、101 半導体装置、130 トランジスタチップ、133a、133b ドレインパッド、140a、140b 出力高調波整合回路、160 トランジスタチップ、163a、163b ドレインパッド、170a、170b 出力高調波整合回路、182a、182b、192a、192b ボンディングワイヤ、200 半導体装置、220 増幅器、230 トランジスタチップ、231 トランジスタ、232、232a、232b ゲートパッド、233、233a、233b ドレインパッド、234 基板、236 第2高調波用パッド、241 入力高調波整合回路、250 増幅器、260 トランジスタチップ、261 トランジスタ、262、262a、262b ゲートパッド、263、263a、263b ドレインパッド、264 基板、266 第2高調波用パッド、271 入力高調波整合回路、284、294 高調波用ボンディングワイヤ、300 半導体装置、320 増幅器、330 トランジスタチップ、331 トランジスタ、332、332a、332b ゲートパッド、333、333a、333b ドレインパッド、334 基板、335 第1高調波用パッド、336 第2高調波用パッド、350 増幅器、360 トランジスタチップ、361 トランジスタ、362、362a、362b ゲートパッド、363、363a、363b ドレインパッド、364 基板、365 第1高調波用パッド、366 第2高調波用パッド 10 input terminal, 11 input power distribution circuit, 12 output power synthesis circuit, 13 output terminal, 20 amplifier, 21 input fundamental wave matching circuit, 22 output fundamental wave matching circuit, 30 transistor chip, 31 transistor, 32, 32a, 32b gate Pad, 33, 33a, 33b Drain pad, 34 board, 35 1st harmonic pad, 40 output harmonic matching circuit, 50 amplifier, 51 input fundamental wave matching circuit, 52 output fundamental wave matching circuit, 60 transistor chip, 61 Transistor, 62, 62a, 62b Gate pad, 63, 63a, 63b Drain pad, 64 board, 65 1st harmonic pad, 70 output harmonic matching circuit, 81, 81a, 81b bonding wire, 82 harmonic bonding wire , 83, 83a, 83b Bonding Wire, 91, 91a, 91b Bonding Wire, 92 Harmonic Bonding Wire, 93, 93a, 93b Bonding Wire, 100, 101 Semiconductor Equipment, 130 Transistor Chips, 133a, 133b Drain Pads, 140a, 140b output harmonic matching circuit, 160 transistor chip, 163a, 163b drain pad, 170a, 170b output harmonic matching circuit, 182a, 182b, 192a, 192b bonding wire, 200 semiconductor device, 220 amplifier, 230 transistor chip, 231 transistor, 232, 232a, 232b gate pad, 233, 233a, 233b drain pad, 234 board, 236 second harmonic pad, 241 input harmonic matching circuit, 250 amplifier, 260 transistor chip, 261 transistor, 262, 262a, 262b gate Pad, 263, 263a, 263b Drain pad, 264 board, 266 second harmonic pad, 271 input harmonic matching circuit, 284, 294 harmonic bonding wire, 300 semiconductor device, 320 amplifier, 330 transistor chip, 331 transistor , 332, 332a, 332b Gate pad, 333, 333a, 333b Drain pad, 334 substrate, 335 1st harmonic pad, 336 2nd harmonic pad, 350 Amplifier, 360 transistor chip, 361 transistor, 362, 362a, 362b gate pad, 363, 363a, 363b drain pad, 364 board, 365 first harmonic pad, 366 second harmonic pad

Claims (9)

信号を入力または出力する複数の第1パッドと、前記複数の第1パッドの間に設けられ前記複数の第1パッドと電気的に接続された第1高調波用パッドと、を有するトランジスタチップと、
前記信号を基本波に整合させる第1基本波整合回路と、
第1方向にそれぞれ延び、前記複数の第1パッドと前記第1基本波整合回路とをそれぞれ接続する複数の第1ボンディングワイヤと、
前記信号に含まれる高調波を抑制する第1高調波整合回路と、
前記第1方向と非平行な第2方向に延び、前記第1高調波用パッドと前記第1高調波整合回路とを接続する第1高調波用ボンディングワイヤと、
を備えることを特徴とする半導体装置。
A transistor chip having a plurality of first pads for inputting or outputting signals, and a first harmonic pad provided between the plurality of first pads and electrically connected to the plurality of first pads. ,
A first fundamental wave matching circuit that matches the signal to the fundamental wave,
A plurality of first bonding wires extending in each of the first directions and connecting the plurality of first pads and the first fundamental wave matching circuit, respectively.
A first harmonic matching circuit that suppresses the harmonics contained in the signal,
A first harmonic bonding wire extending in a second direction non-parallel to the first direction and connecting the first harmonic pad and the first harmonic matching circuit.
A semiconductor device characterized by comprising.
前記第1方向と前記第2方向は直交することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the first direction and the second direction are orthogonal to each other. 前記第1高調波用パッドは、前記トランジスタチップのうち前記複数の第1パッドが並ぶ方向の中央部に設けられることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the first harmonic pad is provided at the center of the transistor chip in the direction in which the plurality of first pads are arranged. 前記第1高調波用パッドは、前記複数の第1パッドに対して前記複数の第1ボンディングワイヤが引き出される側と反対側に突出し、
前記第1高調波用ボンディングワイヤは、前記第1高調波用パッドのうち前記複数の第1パッドから突出した部分に接続されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の半導体装置。
The first harmonic pad projects from the plurality of first pads to the side opposite to the side from which the plurality of first bonding wires are drawn out.
The first harmonic bonding wire according to any one of claims 1 to 3, wherein the first harmonic bonding wire is connected to a portion of the first harmonic pad that protrudes from the plurality of first pads. Semiconductor device.
前記第1高調波用パッドは、前記トランジスタチップに1つのみ設けられることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein only one first harmonic pad is provided on the transistor chip. 前記トランジスタチップは、第1辺と、前記第1辺の両側に設けられた第2辺と、を有し、
前記複数の第1パッドは前記第1辺に沿って並び、
前記第1基本波整合回路は前記第1辺と対向し、
前記第1高調波整合回路は前記第2辺の一方と対向することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の半導体装置。
The transistor chip has a first side and second sides provided on both sides of the first side.
The plurality of first pads are arranged along the first side,
The first fundamental wave matching circuit faces the first side and
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first harmonic matching circuit faces one of the second sides.
前記トランジスタチップからの出力信号を基本波に整合させる第2基本波整合回路と、
複数の第2ボンディングワイヤと、
前記出力信号に含まれる高調波を抑制する第2高調波整合回路と、
第2高調波用ボンディングワイヤと、
を備え、
前記複数の第1パッドには前記信号が入力され、
前記トランジスタチップは、複数の第2パッドと、前記複数の第2パッドの間に設けられ前記複数の第2パッドと電気的に接続された第2高調波用パッドと、を有し、前記信号を増幅して前記出力信号を前記複数の第2パッドから出力し、
前記複数の第2ボンディングワイヤは、第3方向にそれぞれ延び、前記複数の第2パッドと前記第2基本波整合回路とをそれぞれ接続し、
前記第2高調波用ボンディングワイヤは、前記第3方向と非平行な第4方向に延び、前記第2高調波用パッドと前記第2高調波整合回路とを接続することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の半導体装置。
A second fundamental wave matching circuit that matches the output signal from the transistor chip with the fundamental wave,
With multiple second bonding wires,
A second harmonic matching circuit that suppresses the harmonics contained in the output signal,
Bonding wire for second harmonic and
With
The signal is input to the plurality of first pads, and the signal is input to the plurality of first pads.
The transistor chip has a plurality of second pads and a second harmonic pad provided between the plurality of second pads and electrically connected to the plurality of second pads, and the signal. Amplifies and outputs the output signal from the plurality of second pads.
The plurality of second bonding wires extend in the third direction, respectively, and connect the plurality of second pads and the second fundamental wave matching circuit, respectively.
The second harmonic bonding wire extends in a fourth direction non-parallel to the third direction, and connects the second harmonic pad and the second harmonic matching circuit. The semiconductor device according to any one of 1 to 6.
前記第1高調波用ボンディングワイヤと、前記第2高調波用ボンディングワイヤは、互いに反対方向に延びることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein the first harmonic bonding wire and the second harmonic bonding wire extend in opposite directions to each other. 前記トランジスタチップは、ドハティ増幅器のうちキャリア増幅器とピーク増幅器の一方であることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, wherein the transistor chip is one of a carrier amplifier and a peak amplifier among Doherty amplifiers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023105662A1 (en) * 2021-12-08 2023-06-15 三菱電機株式会社 Power amplifier

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