JP3250837B2 - ４ポールモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードスイッチ - Google Patents
４ポールモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードスイッチInfo
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
- H01P1/15—Auxiliary devices for switching or interrupting by semiconductor devices
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- Electronic Switches (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路に関する
ものであり、特にモノリシックマイクロ波スイッチに関
するものである。
ものであり、特にモノリシックマイクロ波スイッチに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＰＩＮダイオードは電気的な可変抵抗器
として使うことができる、マイクロ波半導体ダイオード
である。それはマイクロ波のスイッチング、減衰、制
限、変調および移相を行うために、導波管、同軸ケーブ
ルおよびストリップ線部品において使用される。ＰＩＮ
ダイオードスイッチは２個のダイオードの直列やシャン
トなどの組合せによって構成された。歴史的にハイブリ
ッドＳｉ ＰＩＮダイオードがマイクロ波回路で使われ
てきた。
として使うことができる、マイクロ波半導体ダイオード
である。それはマイクロ波のスイッチング、減衰、制
限、変調および移相を行うために、導波管、同軸ケーブ
ルおよびストリップ線部品において使用される。ＰＩＮ
ダイオードスイッチは２個のダイオードの直列やシャン
トなどの組合せによって構成された。歴史的にハイブリ
ッドＳｉ ＰＩＮダイオードがマイクロ波回路で使われ
てきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし挿入損のような
仕様上の要求を満たすには、ＳｉのＰＩＮダイオードは
小さすぎて、回路内に結合することが困難である。ダイ
オードを回路に接続するのに用いられる結合線の寄生イ
ンダクタンスがあるために、装置が許容可能な小信号整
合を維持する帯域が狭くなる。モノリシック装置なら回
路の大きさも結合線の寄生インダクタンスも小さくする
ことができるが、これをＳｉで実現するのは困難であっ
た。
仕様上の要求を満たすには、ＳｉのＰＩＮダイオードは
小さすぎて、回路内に結合することが困難である。ダイ
オードを回路に接続するのに用いられる結合線の寄生イ
ンダクタンスがあるために、装置が許容可能な小信号整
合を維持する帯域が狭くなる。モノリシック装置なら回
路の大きさも結合線の寄生インダクタンスも小さくする
ことができるが、これをＳｉで実現するのは困難であっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、モノリシック
ＰＩＮダイオードスイッチ回路である。この回路は、第
１と第２の入力ポートと、第１と第２の出力ポートと、
該第１の入力ポートと該第１の出力ポートとの間に接続
された第１のダイオード対であって、該ダイオード対間
に第１のバイアス節点を有する、第１の背中合わせのモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、該第１の入
力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続された第２
のダイオード対であって、該ダイオード対間に第２のバ
イアス節点を有する、第２の背中合わせのモノリシック
ＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、該第２の入力ポートと
該第１の出力ポートとの間に接続された第３のダイオー
ド対であって、該ダイオード対間に第３のバイアス節点
を有する、第３の背中合わせのモノリシックＧａＡｓ
ＰＩＮダイオードと、該第２の入力ポートと該第２の出
力ポートとの間に接続された第４のダイオード対であっ
て、該ダイオード対間に第４のバイアス節点を有する、
第４の背中合わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイ
オードと、を含み、前記第１と第４のモノリシックＧａ
Ａｓ ＰＩＮダイオード対はカソード同士が接続され、
前記第２と第３のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオ
ード対はアノード同士が接続されていることと、前記第
１、第２、第３、第４のバイアス節点は第１の共通バイ
アス信号を受けるように接続されていることと、前記第
１と第２の入力ポートと、前記第１と第２の出力ポート
とは、第２の共通バイアス信号を受けるように接続され
ていることと、を特徴とする。
ＰＩＮダイオードスイッチ回路である。この回路は、第
１と第２の入力ポートと、第１と第２の出力ポートと、
該第１の入力ポートと該第１の出力ポートとの間に接続
された第１のダイオード対であって、該ダイオード対間
に第１のバイアス節点を有する、第１の背中合わせのモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、該第１の入
力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続された第２
のダイオード対であって、該ダイオード対間に第２のバ
イアス節点を有する、第２の背中合わせのモノリシック
ＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、該第２の入力ポートと
該第１の出力ポートとの間に接続された第３のダイオー
ド対であって、該ダイオード対間に第３のバイアス節点
を有する、第３の背中合わせのモノリシックＧａＡｓ
ＰＩＮダイオードと、該第２の入力ポートと該第２の出
力ポートとの間に接続された第４のダイオード対であっ
て、該ダイオード対間に第４のバイアス節点を有する、
第４の背中合わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイ
オードと、を含み、前記第１と第４のモノリシックＧａ
Ａｓ ＰＩＮダイオード対はカソード同士が接続され、
前記第２と第３のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオ
ード対はアノード同士が接続されていることと、前記第
１、第２、第３、第４のバイアス節点は第１の共通バイ
アス信号を受けるように接続されていることと、前記第
１と第２の入力ポートと、前記第１と第２の出力ポート
とは、第２の共通バイアス信号を受けるように接続され
ていることと、を特徴とする。
【０００５】好ましくは、背中合せのダイオード対は入
力ポートと出力ポート間に直接接続されている。回路の
面積は１mm2 以下である。回路はわずか２個の入力ポー
トと、２個の出力ポートと、８個のＰＩＮダイオードで
構成される。ＰＩＮダイオードはＧａＡｓからつくられ
る。外部回路はＲＦ減結合回路を通して入力ポート、出
力ポートおよびバイアス節点に接続されている。λ／４
チョークはバイアス回路の一部である。ＰＩＮダイオ
ードは正方形に配置される。第１の入力ポートは送信ポ
ートであり、第２の入力ポートは受信ポートであり、第
１と第２の出力ポートはアンテナポートである。
力ポートと出力ポート間に直接接続されている。回路の
面積は１mm2 以下である。回路はわずか２個の入力ポー
トと、２個の出力ポートと、８個のＰＩＮダイオードで
構成される。ＰＩＮダイオードはＧａＡｓからつくられ
る。外部回路はＲＦ減結合回路を通して入力ポート、出
力ポートおよびバイアス節点に接続されている。λ／４
チョークはバイアス回路の一部である。ＰＩＮダイオ
ードは正方形に配置される。第１の入力ポートは送信ポ
ートであり、第２の入力ポートは受信ポートであり、第
１と第２の出力ポートはアンテナポートである。
【０００６】
【実施例】モノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードは
多くのスイッチング回路と制御回路においてすぐれた性
能を示した。ＧａＡｓ ＰＩＮダイオードはオン状態の
抵抗が低くかつオフ状態の容量が小さいうえに、ダイオ
ードの物理的寸法も小さいので、従来のシリコンＰＩＮ
ダイオードやＧａＡＳ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
をベースにした技術では不可能だった回路トポロジーが
可能になった。
多くのスイッチング回路と制御回路においてすぐれた性
能を示した。ＧａＡｓ ＰＩＮダイオードはオン状態の
抵抗が低くかつオフ状態の容量が小さいうえに、ダイオ
ードの物理的寸法も小さいので、従来のシリコンＰＩＮ
ダイオードやＧａＡＳ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
をベースにした技術では不可能だった回路トポロジーが
可能になった。
【０００７】図１はＰＩＮダイオードスイッチの好まし
い一実施例の略図を示す。図中の素子番号を識別するた
めに、表１を参照されたい。このスイッチは４個のＲＦ
（無線周波数）ポート２６，２８，３０，３２と８個の
ＤＣ（直流）ポート３６，３８とを有する。ＲＦポート
２６，２８，３０，３２には総称的にＲＦポートＡ−Ｄ
という名を付してあるが、もっと具体的な名前をつけて
もよい。例えば、ＲＦポートＡ２６にはアンテナ１、Ｒ
ＦポートＢ２８にはアンテナ２、ＲＦポートＣ３０には
送信、ＲＦポートＤ３２には受信とつけてもよい。この
スイッチに含まれる８個のＰＩＮダイオード１０は好ま
しくは図１に示すように、アノードとアノード、または
カソードとカソードいずれか同士を接続した正方形また
はダイヤモンド構造に配置されている。この接続方法に
よれば降伏電圧が高くなると共に、ＲＦ電力操作が改良
される。ＲＦポート２６，２８，３０，３２は結合線３
４により外部に接続されるが、これらの結合線３４は寄
生インダクタンスとなる。ＤＣポート３６，３８はダイ
オード電流を制限するために約２５０オームのオンチッ
プ抵抗器１２に接続されている。各オンチップ抵抗器１
２は結合線１４に直列に接続されており、結合線１４は
約８０オームのλ／４ チョーク１６（１／４波長線）
に直列に接続されており、λ／４ チョーク１６は低リ
アクタンスコンデンサ１８に直列に接続されており、コ
ンデンサ１８はアース２０に接続されている。８個のＤ
Ｃポート線の各々において、λ／４ チョーク１６とコ
ンデンサ１８との間にバイアスＡ線２２とバイアスＢ線
２４とがある。ＲＦポート２６，２８，３０，３２に近
いところにあるＤＣポート線３６はバイアスＡ２２に接
続され、各スイッチアームの２個のダイオード１０の間
にあるＤＣポート線３８はバイアスＢ２４に接続されて
いる。（ＲＦポート間にある二個のダイオードでスイッ
チアームを表わし、合計４個のスイッチアームがあ
る。）
い一実施例の略図を示す。図中の素子番号を識別するた
めに、表１を参照されたい。このスイッチは４個のＲＦ
（無線周波数）ポート２６，２８，３０，３２と８個の
ＤＣ（直流）ポート３６，３８とを有する。ＲＦポート
２６，２８，３０，３２には総称的にＲＦポートＡ−Ｄ
という名を付してあるが、もっと具体的な名前をつけて
もよい。例えば、ＲＦポートＡ２６にはアンテナ１、Ｒ
ＦポートＢ２８にはアンテナ２、ＲＦポートＣ３０には
送信、ＲＦポートＤ３２には受信とつけてもよい。この
スイッチに含まれる８個のＰＩＮダイオード１０は好ま
しくは図１に示すように、アノードとアノード、または
カソードとカソードいずれか同士を接続した正方形また
はダイヤモンド構造に配置されている。この接続方法に
よれば降伏電圧が高くなると共に、ＲＦ電力操作が改良
される。ＲＦポート２６，２８，３０，３２は結合線３
４により外部に接続されるが、これらの結合線３４は寄
生インダクタンスとなる。ＤＣポート３６，３８はダイ
オード電流を制限するために約２５０オームのオンチッ
プ抵抗器１２に接続されている。各オンチップ抵抗器１
２は結合線１４に直列に接続されており、結合線１４は
約８０オームのλ／４ チョーク１６（１／４波長線）
に直列に接続されており、λ／４ チョーク１６は低リ
アクタンスコンデンサ１８に直列に接続されており、コ
ンデンサ１８はアース２０に接続されている。８個のＤ
Ｃポート線の各々において、λ／４ チョーク１６とコ
ンデンサ１８との間にバイアスＡ線２２とバイアスＢ線
２４とがある。ＲＦポート２６，２８，３０，３２に近
いところにあるＤＣポート線３６はバイアスＡ２２に接
続され、各スイッチアームの２個のダイオード１０の間
にあるＤＣポート線３８はバイアスＢ２４に接続されて
いる。（ＲＦポート間にある二個のダイオードでスイッ
チアームを表わし、合計４個のスイッチアームがあ
る。）
【０００８】
【表１】
【０００９】もしすべてのバイアスＡ線２２が１．５−
５．０ボルトにセットされ、かつすべてのバイアスＢ線
２４が０ボルトまたは負の電圧にセットされれば、ＲＦ
ポートＡ２６とＲＦポートＣ３０間のアーム、およびＲ
ＦポートＢ２８とＲＦポートＤ３２間のアームの挿入損
は小さくなる。これらのアームの中にあるダイオードは
オンにバイアスされるので、直流電流がバイアスＡ２２
からバイアスＢ２４に流れるが、ＲＦは所望の動作周波
数においてλ／４ チョーク１６で阻止される。他の２
個の径路である、ＲＦポートＡ２６からＲＦポートＤ３
２へ至る径路と、ＲＦポート２８からＲＦポートＣ３０
へ至る径路は、バイアスＡ２２が１．５−５．０ボルト
でバイアスＢ２４が０ボルトのときにはオフにバイアス
される。２個のバイアス電圧を切替えると、すなわちバ
イアスＡ２２を０ボルトに、かつバイアスＢ２４を１．
５−５．０ボルトにすると、低損失アームと分離アーム
とが入れ替わる。したがって、ＲＦポートＤ３２はＲＦ
ポートＡ２６またはＲＦポートＢ２８のいずれかに切り
替えられ、ＲＦポートＣ３０は同時にＲＦポートＢ２８
またはＲＦポート２６のいずれかに切り替えられるであ
ろう。ＲＦポートＣ３０とＤ３２が同時にＲＦポートＡ
２６またはＢ２８に切り替わることはできない。もしバ
イアスＡ２２とバイアスＢ２４の両方に０ボルトが加え
られると、すべてのスイッチアームは「オフ」（高分離
状態）になる。
５．０ボルトにセットされ、かつすべてのバイアスＢ線
２４が０ボルトまたは負の電圧にセットされれば、ＲＦ
ポートＡ２６とＲＦポートＣ３０間のアーム、およびＲ
ＦポートＢ２８とＲＦポートＤ３２間のアームの挿入損
は小さくなる。これらのアームの中にあるダイオードは
オンにバイアスされるので、直流電流がバイアスＡ２２
からバイアスＢ２４に流れるが、ＲＦは所望の動作周波
数においてλ／４ チョーク１６で阻止される。他の２
個の径路である、ＲＦポートＡ２６からＲＦポートＤ３
２へ至る径路と、ＲＦポート２８からＲＦポートＣ３０
へ至る径路は、バイアスＡ２２が１．５−５．０ボルト
でバイアスＢ２４が０ボルトのときにはオフにバイアス
される。２個のバイアス電圧を切替えると、すなわちバ
イアスＡ２２を０ボルトに、かつバイアスＢ２４を１．
５−５．０ボルトにすると、低損失アームと分離アーム
とが入れ替わる。したがって、ＲＦポートＤ３２はＲＦ
ポートＡ２６またはＲＦポートＢ２８のいずれかに切り
替えられ、ＲＦポートＣ３０は同時にＲＦポートＢ２８
またはＲＦポート２６のいずれかに切り替えられるであ
ろう。ＲＦポートＣ３０とＤ３２が同時にＲＦポートＡ
２６またはＢ２８に切り替わることはできない。もしバ
イアスＡ２２とバイアスＢ２４の両方に０ボルトが加え
られると、すべてのスイッチアームは「オフ」（高分離
状態）になる。
【００１０】図２ａ−２ｆは本装置の好ましい製造方法
である、縦型ＧａＡｓ ＰＩＮダイオードの製造方法を
示す。図２ａを参照して、ＰＩＮダイオードが半絶縁性
のＧａＡｓ基板４０上に形成される。これらの層は好ま
しくは、金属有機物化学蒸着法（ＭＤＣＶＤ）によっ
て、エビタキシャル成長させる。他の方法としては、分
子ビームエビタキシー（ＭＢＥ）を用いてもよかろう。
基板４０の上に成長させるｎ型層４２は好ましくはｎ＋
で、厚さは約０．２５μｍで、ドーピング濃度は１０8
cm-3より大にする。ｎ＋層４２をつくるには、Ｓｉ、Ｓ
またはＳｅのようなドーピング剤を用いる。ｎ＋層４２
の上に成長させるＩ（真性）層４４は、好ましくは厚さ
が１．２μｍで、３×１０14 cm-3以下のドーピング濃
度にする。Ｉ層４４の上に形成するｐ型層４６は、好ま
しくはｐ＋で、厚さは約０．２５μｍで、ドーピング濃
度は１０18cm3 より大にする。ｐ＋層４２をつくるに
は、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃ、ＭｇまたはＭｎのようなドーピン
グ剤を用いる。ｐ型層４６の上にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕのｐ
＋接触層を付着させ、パターニングしてｐ＋層４６の接
触子をつくる。ｐ＋接触層４８は好ましくは３７０℃１
分間合金化処理を行う。次に、図２ｂに示すようにｐ＋
接触層４８をマスクとして用いて、Ｉ層４４とｎ＋層４
２の境界までエッチングして、ＰＩＮダイオードのメサ
をつくる。次に、図２ｃに示すように、ｎ＋層４２とｐ
＋接触層４８の上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉのｎ＋接触層５０
を付着させ、パターニングしたｎ＋層４２の接触子を形
成する。ｎ＋接触層５０は好ましくは４３０℃で３分間
合金化処理する。次に図２ｄに示すように、ｎ＋層をエ
ッチングすることにより、ダイオードを分離する。次に
図２ｅに示すように、接触子金属４８，５０を合金化し
た後、相互接続用金属５２、好ましくはＴｉ／Ａｕ、を
付着させてパターニングして余分の部分を除去する。そ
れから図２ｆに示すように、Ｔｉ／Ａｕを付着させ、パ
ターニングし、めっきして、かけ橋と伝送線５４をつく
る。回路を構成するのに必要な数のＰＩＮダイオード
が、上述の方法で１個の基板の上につくられる。これは
ＰＩＮダイオードのつくり方の一実施例にすぎない。上
述の回路を実現するには、例えばｐ＋領域とｎ＋領域に
注入法を用いるなど、モノリシックＰＩＮダイオードを
つくるための他の任意の方法を用いることができる。ま
た望むならば、カソード同士が接続されたダイオードは
ｐ＋領域を共有してもよいし、アノード同士が接続され
たダイオードは、ｎ＋領域を共有してもよい。
である、縦型ＧａＡｓ ＰＩＮダイオードの製造方法を
示す。図２ａを参照して、ＰＩＮダイオードが半絶縁性
のＧａＡｓ基板４０上に形成される。これらの層は好ま
しくは、金属有機物化学蒸着法（ＭＤＣＶＤ）によっ
て、エビタキシャル成長させる。他の方法としては、分
子ビームエビタキシー（ＭＢＥ）を用いてもよかろう。
基板４０の上に成長させるｎ型層４２は好ましくはｎ＋
で、厚さは約０．２５μｍで、ドーピング濃度は１０8
cm-3より大にする。ｎ＋層４２をつくるには、Ｓｉ、Ｓ
またはＳｅのようなドーピング剤を用いる。ｎ＋層４２
の上に成長させるＩ（真性）層４４は、好ましくは厚さ
が１．２μｍで、３×１０14 cm-3以下のドーピング濃
度にする。Ｉ層４４の上に形成するｐ型層４６は、好ま
しくはｐ＋で、厚さは約０．２５μｍで、ドーピング濃
度は１０18cm3 より大にする。ｐ＋層４２をつくるに
は、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃ、ＭｇまたはＭｎのようなドーピン
グ剤を用いる。ｐ型層４６の上にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕのｐ
＋接触層を付着させ、パターニングしてｐ＋層４６の接
触子をつくる。ｐ＋接触層４８は好ましくは３７０℃１
分間合金化処理を行う。次に、図２ｂに示すようにｐ＋
接触層４８をマスクとして用いて、Ｉ層４４とｎ＋層４
２の境界までエッチングして、ＰＩＮダイオードのメサ
をつくる。次に、図２ｃに示すように、ｎ＋層４２とｐ
＋接触層４８の上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉのｎ＋接触層５０
を付着させ、パターニングしたｎ＋層４２の接触子を形
成する。ｎ＋接触層５０は好ましくは４３０℃で３分間
合金化処理する。次に図２ｄに示すように、ｎ＋層をエ
ッチングすることにより、ダイオードを分離する。次に
図２ｅに示すように、接触子金属４８，５０を合金化し
た後、相互接続用金属５２、好ましくはＴｉ／Ａｕ、を
付着させてパターニングして余分の部分を除去する。そ
れから図２ｆに示すように、Ｔｉ／Ａｕを付着させ、パ
ターニングし、めっきして、かけ橋と伝送線５４をつく
る。回路を構成するのに必要な数のＰＩＮダイオード
が、上述の方法で１個の基板の上につくられる。これは
ＰＩＮダイオードのつくり方の一実施例にすぎない。上
述の回路を実現するには、例えばｐ＋領域とｎ＋領域に
注入法を用いるなど、モノリシックＰＩＮダイオードを
つくるための他の任意の方法を用いることができる。ま
た望むならば、カソード同士が接続されたダイオードは
ｐ＋領域を共有してもよいし、アノード同士が接続され
たダイオードは、ｎ＋領域を共有してもよい。
【００１１】でき上った集積回路は外部バイアス回路
（ＲＦ減結合回路）と共に薄膜または薄膜基板上に実装
して、ひとつのシステムに統合することができる。
（ＲＦ減結合回路）と共に薄膜または薄膜基板上に実装
して、ひとつのシステムに統合することができる。
【００１２】
【発明の効果】上述のＧａＡｓモノリシックＰＩＮダイ
オードスイッチは多くの利点を有する。いくつかのＧａ
Ａｓ ＰＩＮダイオードを半絶縁性のＧａＡｓ基板上に
集積化しながらも、ダイオード間の分離性を高度に保
ち、かつ、ダイオードの寄生容量を小さくすることがで
きる。このことをシリコン内で実現するのは非常に難し
い。ＧａＡｓ基板を使用するためにダイオードの熱放散
が良い。このＰＩＮダイオードスイッチは挿入損が低く
かつ分離性が高い。ＧａＡｓ ＦＥＴまたはＨＢＴを用
いて作ったスイッチよりも優れているのである。このス
イッチをモノリシック集積回路化することにより、ハイ
ブリッドスイッチよりも広い帯域特性を示し、かつ寸法
も小さい（面積は１mm2 未満）。１００ＭＨｚ未満から
２ＧＨｚ以上の周波数における動作にスイッチを調節す
るために、外部バイアス回路を用いてもよい。
オードスイッチは多くの利点を有する。いくつかのＧａ
Ａｓ ＰＩＮダイオードを半絶縁性のＧａＡｓ基板上に
集積化しながらも、ダイオード間の分離性を高度に保
ち、かつ、ダイオードの寄生容量を小さくすることがで
きる。このことをシリコン内で実現するのは非常に難し
い。ＧａＡｓ基板を使用するためにダイオードの熱放散
が良い。このＰＩＮダイオードスイッチは挿入損が低く
かつ分離性が高い。ＧａＡｓ ＦＥＴまたはＨＢＴを用
いて作ったスイッチよりも優れているのである。このス
イッチをモノリシック集積回路化することにより、ハイ
ブリッドスイッチよりも広い帯域特性を示し、かつ寸法
も小さい（面積は１mm2 未満）。１００ＭＨｚ未満から
２ＧＨｚ以上の周波数における動作にスイッチを調節す
るために、外部バイアス回路を用いてもよい。
【００１３】以上好ましい一実施例について詳細に説明
した。本発明の範囲内で各種の実施例を考え出すことが
できる。例えば、λ／４ チョークは誘導子または高い
値の抵抗器によって置き換えることができよう。同様
に、ＧａＡｓの代わりにＩｎＰのような他の III−IV族
の化合物から回路をつくることもできよう。また前述の
ように、ＭＤＣＶＤプロセスの代わりにＭＢＥ成長プロ
セスを使うこともできよう。本発明の範囲を考えるうえ
で、「含む」という言葉は排他的でないと解釈すべきで
ある。
した。本発明の範囲内で各種の実施例を考え出すことが
できる。例えば、λ／４ チョークは誘導子または高い
値の抵抗器によって置き換えることができよう。同様
に、ＧａＡｓの代わりにＩｎＰのような他の III−IV族
の化合物から回路をつくることもできよう。また前述の
ように、ＭＤＣＶＤプロセスの代わりにＭＢＥ成長プロ
セスを使うこともできよう。本発明の範囲を考えるうえ
で、「含む」という言葉は排他的でないと解釈すべきで
ある。
【００１４】本発明を図示した実施例を参照しながら説
明したが、これは限定的な意味を持つものではない。本
発明を参考にすれば、他の実施例と共に各種の修正や組
合せが当業者には明白になろう。したがって本発明の範
囲はそうした修正例や実施例を含むものである。
明したが、これは限定的な意味を持つものではない。本
発明を参考にすれば、他の実施例と共に各種の修正や組
合せが当業者には明白になろう。したがって本発明の範
囲はそうした修正例や実施例を含むものである。
【００１５】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１）ア．第１と第２の入力ポートと、イ．第１と第２
の出力ポートと、ウ．該第１の入力ポートと該第１の出
力ポートとの間に接続された第１のダイオード対であっ
て、該ダイオード対間に第１のバイアス節点を有する、
第１の背中合わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイ
オードと、エ．該第１の入力ポートと該第２の出力ポー
トとの間に接続された第２のダイオード対であって、該
ダイオード対間に第２のバイアス節点を有する、第２の
背中合わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオード
と、オ．該第２の入力ポートと該第１の出力ポートとの
間に接続された第３のダイオード対であって、該ダイオ
ード対間に第３のバイアス節点を有する、第３の背中合
わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、
カ．該第２の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に
接続された第４のダイオード対であって、該ダイオード
対間に第４のバイアス節点を有する、第４の背中合わせ
のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、を含
み、前記第１と第４のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダ
イオード対はカソード同士が接続され、前記第２と第３
のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオード対はアノー
ド同士が接続されていることと、前記第１、第２、第
３、第４のバイアス節点は第１の共通バイアス信号を受
けるように接続されていることと、前記第１と第２の入
力ポートと、前記第１と第２の出力ポートとは、第２の
共通バイアス信号を受けるように接続されていること
と、を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイ
ッチ回路。
る。 （１）ア．第１と第２の入力ポートと、イ．第１と第２
の出力ポートと、ウ．該第１の入力ポートと該第１の出
力ポートとの間に接続された第１のダイオード対であっ
て、該ダイオード対間に第１のバイアス節点を有する、
第１の背中合わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイ
オードと、エ．該第１の入力ポートと該第２の出力ポー
トとの間に接続された第２のダイオード対であって、該
ダイオード対間に第２のバイアス節点を有する、第２の
背中合わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオード
と、オ．該第２の入力ポートと該第１の出力ポートとの
間に接続された第３のダイオード対であって、該ダイオ
ード対間に第３のバイアス節点を有する、第３の背中合
わせのモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、
カ．該第２の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に
接続された第４のダイオード対であって、該ダイオード
対間に第４のバイアス節点を有する、第４の背中合わせ
のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、を含
み、前記第１と第４のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダ
イオード対はカソード同士が接続され、前記第２と第３
のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオード対はアノー
ド同士が接続されていることと、前記第１、第２、第
３、第４のバイアス節点は第１の共通バイアス信号を受
けるように接続されていることと、前記第１と第２の入
力ポートと、前記第１と第２の出力ポートとは、第２の
共通バイアス信号を受けるように接続されていること
と、を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイ
ッチ回路。
【００１６】（２） 第（１）項記載の装置において、
前記背中合わせのＰＩＮダイオード対は前記入力ポート
と前記出力ポート間に直接接続されていることを特徴と
する、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
前記背中合わせのＰＩＮダイオード対は前記入力ポート
と前記出力ポート間に直接接続されていることを特徴と
する、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
【００１７】（３） 第（１）項記載の装置において、
前記回路の面積は、１mm2 以下であることを特徴とす
る、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
前記回路の面積は、１mm2 以下であることを特徴とす
る、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
【００１８】（４） 第（１）項記載の装置において、
前記回路はわずか２個の入力ポートと、２個の出力ポー
トと、８個のピンダイオードのみを有することを特徴と
する、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
前記回路はわずか２個の入力ポートと、２個の出力ポー
トと、８個のピンダイオードのみを有することを特徴と
する、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
【００１９】（５） 第（１）項記載の装置において、
前記ＰＩＮダイオードはＧａＡｓからつくられることを
特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回
路。
前記ＰＩＮダイオードはＧａＡｓからつくられることを
特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ回
路。
【００２０】（６） 第（１）項記載の装置において、
外部バイアス回路はＲＦ減結合回路を通して前記入力ポ
ート、前記出力ポートおよび前記バイアス節点に接続さ
れていることを特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオ
ードスイッチ回路。
外部バイアス回路はＲＦ減結合回路を通して前記入力ポ
ート、前記出力ポートおよび前記バイアス節点に接続さ
れていることを特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオ
ードスイッチ回路。
【００２１】（７） 第（６）項記載の装置において、
λ／４ チョークは前記バイアス回路の一部であること
を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ
回路。
λ／４ チョークは前記バイアス回路の一部であること
を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ
回路。
【００２２】（８） 第（１）項記載の装置において、
前記ＰＩＮダイオード群は正方形に配置されていること
を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ
回路。
前記ＰＩＮダイオード群は正方形に配置されていること
を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ
回路。
【００２３】（９） 第（１）項記載の装置において、
前記第１の入力ポートは送信ポートであり、前記第２の
入力ポートは受信ポートであり、前記第１と第２の出力
ポートはアンテナポートであることを特徴とする、モノ
リシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
前記第１の入力ポートは送信ポートであり、前記第２の
入力ポートは受信ポートであり、前記第１と第２の出力
ポートはアンテナポートであることを特徴とする、モノ
リシックＰＩＮダイオードスイッチ回路。
【００２４】（１０） 第１と第２の入力ポートと、第
１と第２の出力ポートと、該第１の入力ポートと該第１
の出力ポートとの間に接続された第１のダイオード対で
あって、該ダイオード対間に第１のバイアス節点を有す
る、第１の背中合わせの半導体ＰＩＮダイオードと、該
第１の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続さ
れた第２のダイオード対であって、該ダイオード対間に
第２のバイアス節点を有する、第２の背中合わせの半導
体ＰＩＮダイオードと、該第２の入力ポートと該第１の
出力ポートとの間に接続された第３のダイオード対であ
って、該ダイオード対間に第３のバイアス節点を有す
る、第３の背中合わせの半導体ＰＩＮダイオードと、該
第２の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続さ
れた第４のダイオード対であって、該ダイオード対間に
第４のバイアス節点を有する、第４の背中合わせの半導
体ＰＩＮダイオードと、を含み、前記第１と第４の半導
体ＰＩＮダイオード対はカソード同士とアノード同士接
続の一方を形成し、前記第２と第３の半導体ＰＩＮダイ
オードはカソード同士とアノード同士接続の他方を形成
していることと、前記第１、第２、第３、第４のバイア
ス節点は第１の共通バイアス信号を受けるように接続さ
れていることと、前記第１と第２の入力ポートと、前記
第１と第２の出力ポートとは、第２の共通バイアス節点
を受けるように接続されていることと、を特徴とする、
ＰＩＮダイオードスイッチ回路。
１と第２の出力ポートと、該第１の入力ポートと該第１
の出力ポートとの間に接続された第１のダイオード対で
あって、該ダイオード対間に第１のバイアス節点を有す
る、第１の背中合わせの半導体ＰＩＮダイオードと、該
第１の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続さ
れた第２のダイオード対であって、該ダイオード対間に
第２のバイアス節点を有する、第２の背中合わせの半導
体ＰＩＮダイオードと、該第２の入力ポートと該第１の
出力ポートとの間に接続された第３のダイオード対であ
って、該ダイオード対間に第３のバイアス節点を有す
る、第３の背中合わせの半導体ＰＩＮダイオードと、該
第２の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続さ
れた第４のダイオード対であって、該ダイオード対間に
第４のバイアス節点を有する、第４の背中合わせの半導
体ＰＩＮダイオードと、を含み、前記第１と第４の半導
体ＰＩＮダイオード対はカソード同士とアノード同士接
続の一方を形成し、前記第２と第３の半導体ＰＩＮダイ
オードはカソード同士とアノード同士接続の他方を形成
していることと、前記第１、第２、第３、第４のバイア
ス節点は第１の共通バイアス信号を受けるように接続さ
れていることと、前記第１と第２の入力ポートと、前記
第１と第２の出力ポートとは、第２の共通バイアス節点
を受けるように接続されていることと、を特徴とする、
ＰＩＮダイオードスイッチ回路。
【００２５】注意 本明細書の一部には著作権とマスクワーク保護の対象と
なる材料が含まれている。この著作権とマスクワークの
所有者であるテキサスインスツルメント社は、特許庁に
おけるファイルや記録に際して行われる明細書や公報の
複製には異議を唱えないが、その他の場合にはすべて著
作権とマスクワークの権利を留保するものである。
なる材料が含まれている。この著作権とマスクワークの
所有者であるテキサスインスツルメント社は、特許庁に
おけるファイルや記録に際して行われる明細書や公報の
複製には異議を唱えないが、その他の場合にはすべて著
作権とマスクワークの権利を留保するものである。
【図１】本発明の好ましい一実施例の概略図。
【図２】ＰＩＮダイオードの好ましい製造方法を工程順
に示す図。特に指示しない限り、異なる図においても同
じ部分には同じ番号や記号を用いている。
に示す図。特に指示しない限り、異なる図においても同
じ部分には同じ番号や記号を用いている。
１０ ピンダイオード １２ 直流ポート抵抗器 １４ 直流ポート結合線 １６ λ／４ チョーク １８ 直流ポートコンデンサ ２０ アース ２２ バイアスＡ線 ２４ バイアスＢ線 ２６ ＲＦポートＡ ２８ ＲＦポートＢ ３０ ＲＦポートＣ ３２ ＲＦポートＤ ３４ ＲＦポート結合線 ３６ 直流ポート ３８ 直流ポート ４０ 基板 ４２ Ｎ＋層 ４４ 真性層 ４６ Ｐ＋層 ４８ Ｐ＋接触層 ５０ Ｎ＋接触層 ５２ 相互接続金属 ５４ めっき金属かけ橋と送信線
Claims (1)
- 【請求項１】 第１と第２の入力ポートと、 第１と第２の出力ポートと、 該第１の入力ポートと該第１の出力ポートとの間に接続
された第１のダイオード対であって、該ダイオード対間
に第１のバイアス節点を有する、第１の背中合わせのモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、 該第１の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続
された第２のダイオード対であって、該ダイオード対間
に第２のバイアス節点を有する、第２の背中合わせのモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、 該第２の入力ポートと該第１の出力ポートとの間に接続
された第３のダイオード対であって、該ダイオード対間
に第３のバイアス節点を有する、第３の背中合わせのモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、 該第２の入力ポートと該第２の出力ポートとの間に接続
された第４のダイオード対であって、該ダイオード対間
に第４のバイアス節点を有する、第４の背中合わせのモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオードと、 を含み、 前記第１と第４のモノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオ
ード対はカソード同士が接続され、前記第２と第３のモ
ノリシックＧａＡｓ ＰＩＮダイオード対はアノード同
士が接続されていることと、 前記第１、第２、第３、第４のバイアス節点は第１の共
通バイアス信号を受けるように接続されていることと、 前記第１と第２の入力ポートと、前記第１と第２の出力
ポートとは、第２の共通バイアス信号を受けるように接
続されていることと、 を特徴とする、モノリシックＰＩＮダイオードスイッチ
の回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/676,649 US5159296A (en) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Four port monolithic gaas pin diode switch |
| US676649 | 1991-03-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=24715378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5159296A (ja) |
| EP (1) | EP0508128B1 (ja) |
| JP (1) | JP3250837B2 (ja) |
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| US5510757A (en) * | 1994-09-23 | 1996-04-23 | Loral Corporation | Broadband miniature transfer switch matrix |
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| DE10151440C1 (de) * | 2001-10-18 | 2003-02-06 | Siemens Ag | Organisches Elektronikbauteil, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
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| RU2472249C2 (ru) * | 2009-12-31 | 2013-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интелсоб" (ООО "Интелсоб") | Кристалл ультрабыстрого высоковольтного сильноточного арсенид-галлиевого диода |
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| DE102018000395A1 (de) | 2018-01-18 | 2019-07-18 | 3-5 Power Electronics GmbH | Stapelförmige lll-V-Halbleiterdiode |
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3374364A (en) * | 1965-09-22 | 1968-03-19 | Amphenol Corp | Diode transfer switch |
| US3600677A (en) * | 1968-04-02 | 1971-08-17 | Iwatsu Electric Co Ltd | Wide band gate circuits with feedback circuits |
| BE757605A (fr) * | 1969-10-21 | 1971-04-01 | Western Electric Co | Commutateur a diodes bipolaire a deux directions |
| GB1495527A (en) * | 1974-06-14 | 1977-12-21 | Marconi Co Ltd | Switching arrangements |
| FR2295643A1 (fr) * | 1974-12-18 | 1976-07-16 | Labo Cent Telecommunicat | Circuit de commande ameliore d'un dispositif de commutation |
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-
1991
- 1991-03-28 US US07/676,649 patent/US5159296A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-03-10 EP EP92104080A patent/EP0508128B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-10 DE DE69211409T patent/DE69211409T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-27 JP JP07165692A patent/JP3250837B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP0508128A2 (en) | 1992-10-14 |
| EP0508128A3 (en) | 1993-02-03 |
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| EP0508128B1 (en) | 1996-06-12 |
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