JP2001015528A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2001015528A
JP2001015528A JP11184128A JP18412899A JP2001015528A JP 2001015528 A JP2001015528 A JP 2001015528A JP 11184128 A JP11184128 A JP 11184128A JP 18412899 A JP18412899 A JP 18412899A JP 2001015528 A JP2001015528 A JP 2001015528A
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JP
Japan
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electrode
source
gate electrode
drain
semiconductor device
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Withdrawn
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JP11184128A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Asano
哲郎 浅野
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソース電極の端を包み込むようにゲート電極
を曲折して配置することにより、ソース・ドレイン間の
容量結合を低減しつつチップサイズを低減した半導体装
置を得る。 【解決手段】 半絶縁性の基板31上にゲート電極3
2、ソース電極33及びドレイン電極34を配置してト
ランジスタセル35を形成する。セル35を多数本配置
し、共通ソース電極36、37、共通ドレイン電極3
8、39で共通接続する。基板31中央付近ではセル3
5の長さを長く形成し、基板31の端部付近ではセル3
5の長さを短く形成する。ソース電極33aの端部を包
むようにしてゲート電極32の曲折して延在する部分6
1を配置する。曲折して延在する部分61の反対側に
は、共通ドレイン電極38の略三角形に延在する部分5
2が位置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に高周波スイッ
チング用途に用いられる半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話等の移動体用通信機器では、G
Hz帯のマイクロ波を使用している場合が多く、更には
フィルタ回路の切り替え回路などに、これらの高周波信
号を切り替えるためのスイッチ素子が用いられることが
多い(例えば、特開平9−181642号)。その素子
としては、高周波を扱うことからガリウム・砒素(Ga
As)を用いた電界効果トランジスタ(FET)を使用
する事が多く、これに伴って前記スイッチ回路自体を集
積化したモノリシックマイクロ波集積回路(MMIC)
の開発が進められている。
【0003】図4(A)は、GaAs電界効果トランジ
スタの断面図を示している。ノンドープのGaAs基板
1の表面部分にN型不純物をドープしてN型のチャネル
領域2を形成し、GaAs表面にショットキー接触する
ゲート電極3を配置し、ゲート電極3の両脇にはGaA
s表面にオーミック接触するソース・ドレイン電極4、
5を配置したものである。このトランジスタは、ゲート
電極3の電位によって直下のチャネル領域2内に空乏層
を形成し、もってソース電極4とドレイン電極5との間
のチャネル電流を制御するものである。
【0004】図4(B)は、GaAs電界効果トランジ
スタを用いたスイッチ回路の一例を示している。第1と
第2のトランジスタ6、7のソース(又はドレイン)が
共通の入力端子INに接続され、各トランジスタ6、7
のゲートが抵抗R1、R2を介して第1と第2の制御端
子Ctr1、Ctr2に接続され、そして各トランジス
タのドレイン(又はソース)が第1と第2の出力端子O
UT1、OUT2に接続されたものである。第1と第2
の制御端子Ctr1、Ctr2に印加される信号は相捕
信号であり、Hレベルの信号が印加されたトランジスタ
がONして、入力端子INに印加された信号をどちらか
一方の出力端子に伝達するようになっている。抵抗R
1、R2は、交流接地となる制御端子Ctr1、2の直
流電位に対してゲート電極を介して高周波信号が漏出す
ることを防止する目的で配置されている。
【0005】図5は、斯かるスイッチ回路を集積化し
た、半導体装置の例を示している。半絶縁性基板11の
表面にゲート電極3、ソース電極4、およびドレイン電
極5を平行に配置してトランジスタセル8を構成し、ソ
ース電極4とドレイン電極5とが交互に配置されるよう
に多数本のトランジスタセル8を配置する。幾つかのト
ランジスタセル8が集合して、第1と第2のトランジス
タ6、7が形成される。各ソース電極4とドレイン電極
5は、共通ソース電極9、10と共通ドレイン電極1
1、12に共通接続される。同様に、ゲート電極3は共
通ゲート電極13、14に接続される。共通ソース電極
9、10は電極パッド15に、共通ドレイン電極11、
12はそれぞれ電極パッド16、17に、そして共通ゲ
ート電極13は抵抗素子R1を介してパッド18に接続
され、共通ゲート電極14は抵抗素子R2を介してパッ
ド19に接続される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のGaAsFET
は、トランジスタセル8を矩形状の領域に配置してお
り、これにパッド19と抵抗素子R1を配置することか
ら無駄な領域が多く、チップサイズが大きくなるという
欠点があった。
【0007】また、高周波信号を扱うことから、ソース
・ドレイン間の信号の「漏れ」が1つの重要なトランジ
スタ特性となる、この値をある一定レベル以下に押さえ
る為には、ソース電極4、5をある一定の値(例えば、
20μ以上)以上に離間して配置しなければならず、こ
れがチップサイズを縮小する際の弊害になる欠点があっ
た。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した欠点に
鑑み成されたもので、基板上に、ゲート電極と、該ゲー
ト電極の両脇に平行に延在するソース及びドレイン電極
とを、ゲート電極を挟んで前記ソース電極とドレイン電
極とが交互に配置されるようにこれらを多数本配置し、
前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極のそれぞ
れを、並列接続した半導体装置であって、前記ゲート電
極の一部に、前記ソース又はドレイン電極の一方の電極
の端部を包むように曲折して延在する部分を有すること
を特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。
【0010】先ず図2の平面図を用いて、半導体装置の
全体を説明する。半絶縁性基板31の表面にゲート電極
32、ソース電極33、およびドレイン電極34を平行
に配置してトランジスタセル35を構成し、ソース電極
33とドレイン電極34とが交互に配置されるように多
数本のトランジスタセル35を配置する。尚、トランジ
スタセル35部分の断面構造は図4(A)に示したもの
と同一であり説明を省略する。
【0011】各ソース電極33とドレイン電極34は、
共通ソース電極36、37と共通ドレイン電極38、3
9に共通接続される。同様に、ゲート電極32は共通ゲ
ート電極40、41に接続される。共通ソース電極3
6、37と共通ドレイン電極38、39とは、互いが対
向するように、櫛歯状の形状に形成される。また、共通
ソース電極36、37と共通ドレイン電極38、39
は、基板31表面に拡張された部分を有し、後述する電
極パッドの形成を許可する。そして、共通ソース電極3
6、37は電極パッド42に、共通ドレイン電極38、
39はそれぞれ電極パッド43、44に各々接続され
る。そして共通ゲート電極40は、抵抗素子R1に接続
され、抵抗素子R1は電極パッド45に接続される。同
じく共通ゲート電極41は抵抗素子R2に接続され、抵
抗素子R2は電極パッド46に接続される。尚、電極パ
ッド42〜46の下部には各共通電極と同じ電極材料が
露出している。この構造は、基板表面の各電極の上部を
図示せぬ絶縁膜で被覆し、該絶縁膜を部分的に開口して
下部の電極材料を露出することにより得ることが出来
る。
【0012】図2に表わしたトランジスタセル35は、
共通ドレイン電極38が関与するトランジスタセル35
(図面左半分のセル)が集合して第1のトランジスタ6
を構成し、共通ドレイン電極39が関与するトランジス
タセル35(図面右半分のセル)が集合して第2のトラ
ンジスタ7を構成する。抵抗素子R1、R2は数KΩの
抵抗値を持ち、基板31表面に選択的に一定線幅で不純
物を拡散した拡散領域で構成している。従って、図4
(B)の回路図に対比させると、パッド42が入力端子
IN、パッド43が出力端子OUT1、パッド44が出
力端子OUT2、パッド45が第1の制御端子Ctr
1、パッド46が制御端子Ctr2となる。電極パッド
42は2つのトランジスタ6、7に共通接続されるため
に基板31の中央付近でその端部に配置される。パッド
43〜46は、基板31の4隅に配置される。
【0013】図3は、基板31上の各領域を説明するた
めの平面図である。図面を簡素化するためにゲート電極
33他の表示を省いてある。基板31のほぼ中央付近に
配置した電極パッド42の下方に、基板31の第1領域
50が位置し、基板の隅に配置した電極パッド43、4
5の間、及び電極パッド44、46の間に第2領域51
が位置する。第2領域51は、第1領域50に対して電
極パッド43、44の大きさの分だけ長さが減じられた
大きさを持つ。つまり、第1領域50の一方の端50a
は電極パッド42に隣接し、第1領域50の他方の端5
0bは基板31の端部に隣接する。第2領域51の一方
の端51aは電極パッド45に隣接し、他方の端51b
は電極パッド43に隣接する。そしてもう一つの端51
cは基板31の端部に隣接する。
【0014】第1の領域50においては、トランジスタ
セル35が第1の長さで略均等の長さで配置される。こ
の場合のセルの長さとは、ゲート電極33の下部にチャ
ネルを構成する為のチャネル領域が存在する部分の長さ
のことを言う。前記セルの長さは500〜800μの長
さを持つ。これに対して、第2領域51では前記セルの
長さが前記第1の長さよりも短い第2の長さを有し、そ
の長さは200〜400μである。第1領域50と第2
領域51との間の領域では、セル35が前記第1と第2
の長さの中間の長さで形成される。つまり、第1領域5
0から第2領域に51に向かうに従って、徐々に長さが
短くなるように形成される。セル35の本数については
任意である。
【0015】抵抗素子R1は、第2領域51と電極パッ
ド45との間の領域、及び電極パッド42、45の間の
領域を利用して配置される。同じく抵抗素子R2は、第
2領域51と電極パッド46との間の領域、及び電極パ
ッド42、46の間の領域を利用して配置される(図2
参照)。この場合、前記拡散領域のパターンが蛇行して
も良い。共通ドレイン電極38のパターンは、第2領域
51から第2領域50にかけて略三角形に拡張した部分
52を具備する。拡張した部分52は、各ドレイン電極
34から電極パッド43に流れるドレイン電流に対し
て、共通ドレイン電極38の抵抗成分を低減する役割を
果たす。
【0016】図1は、略三角形に拡張した部分52の近
傍を示す拡大平面図である。ゲート電極32に対してソ
ース電極33とドレイン電極34とが交互に配置され、
ゲート電極32とソース・ドレイン電極33、34は層
間絶縁されている。共通ゲート電極40は共通ソース電
極36側に配置され、共通ソース電極36とドレイン電
極34の先端部分との間に延在する。ゲート電極32は
チャネル領域60の表面にショットキー接触し、ソース
・ドレイン電極33、34はチャネル領域60の表面に
オーミック接触する。チャネル領域60は、ゲート電極
32の長さに合致するような形状に形成されている。チ
ャネル領域60は、全てのゲート電極32に対して共通
である。
【0017】ゲート電極32の一部には、曲折して延在
する部分61を形成している。部分61は、共通ドレイ
ン領域38の略三角形に拡張した部分52に近接するソ
ース電極33aの端を包み込むように延在する。図4
(B)の回路図に従えば、第1又は第2のトランジスタ
がOFF動作するとき、ゲート電極32には例えば0V
の如き一定電圧(交流接地となる)が印加され、ソース
電極33には伝達すべき高周波信号が印加される。この
とき容量結合によってドレイン電極34に前記高周波信
号が漏洩することを防止するため、ソース電極33とド
レイン電極34との配線間距離は、例えば20μ以上
(図示a)の距離を保つようにパターン設計が成され
る。と同時に、ゲート電極32には交流接地電位が印加
されることから、ゲート電極32はソース電極33とド
レイン電極34との間(共通電極を含め)のシールド電
極としての役割を果たす。図1に於いて、ゲート電極3
2をチャネル領域60よりも突出させて延在させたの
は、ソース・ドレイン間のシールド効果を意図したもの
である。そして、ソース電極33aに於いては略三角形
に拡張した部分52が斜めに延在するので、その端を包
むように延在させた、曲折して延在する部分61が同様
にソース・ドレイン間のシールド効果を果たしている。
これにより、ソース・ドレイン間の容量結合を緩和して
OFF動作時の漏れ電力を低減する。更に、これらのシ
ールド効果によって、ソース電極33aと共通ドレイン
領域38との間隔を狭める事が出来るので、チップサイ
ズを縮小することが出来る。
【0018】この様に、本発明の半導体装置によれば、
曲折して延在する部分61を設けたことにより、ソース
・ドレイン間の容量結合を緩和し、更には半導体チップ
のチップサイズを縮小できるものである。
【0019】尚、本発明に於いてソース電極をドレイン
電極に、ドレイン電極をソース電極に、共通ソース電極
を共通ドレイン電極に、共通ドレイン電極を共通ソース
領域に、各々読み替えることが可能なことは言うまでも
ない。
【0020】
【発明の効果】この様に、トランジスタセル35の長さ
を変更し、電極パッド間の余白部分(第2領域)を利用
することによって、チップサイズを縮小した半導体装置
を得ることが出来る利点を有する。更に、共通ドレイン
電極38の略三角形に拡張した部分52において、曲折
して延在する部分61を形成することにより、ソース・
ドレイン間の容量結合を緩和し、チップサイズを縮小で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための平面図である。
【図2】本発明を説明するための平面図である。
【図3】本発明を説明するための平面図である。
【図4】従来例を説明するための(A)断面図、(B)
回路図である。
【図5】従来例を説明するための平面図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極
    の両脇に平行に延在するソース及びドレイン電極とを配
    置した半導体装置に於いて、 前記ゲート電極が、前記ソース又はドレイン電極の一方
    の電極の端部を包むように曲折して延在することを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極
    の両脇に平行に延在するソース及びドレイン電極とを、
    ゲート電極を挟んで前記ソース電極とドレイン電極とが
    交互に配置されるようにこれらを多数本配置し、 前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極のそれぞ
    れを、並列接続した半導体装置であって、 前記ゲート電極の一部に、前記ソース又はドレイン電極
    の一方の電極の端部を包むように曲折して延在する部分
    を有することを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記基板が半絶縁性基板であることを特
    徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記曲折して延在する部分の他方に、前
    記ソース又はドレイン電極の他方の電極が位置すること
    を特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 1つの半導体基板上に少なくとも第1と
    第2の2つのトランジスタを集積化した半導体装置であ
    って、 前記基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極の両脇に平
    行に延在するソース及びドレイン電極とを、ゲート電極
    を挟んで前記ソース電極とドレイン電極とが交互に配置
    されるようにこれらを多数本配置し、 前記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極のそれぞ
    れを、各共通電極で並列接続して前記第1と第2のトラ
    ンジスタを構成し、 前記ゲート電極の一部に、前記ソース又はドレイン電極
    の一方の電極の端部を包むように曲折して延在する部分
    を有することを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記第1のトランジスタのゲート電極
    と、前記第2のトランジスタのゲート電極とに、互いに
    相補の制御信号が印加されるように構成したことを特徴
    とする請求項5記載の半導体装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7498616B2 (en) 2005-04-28 2009-03-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Compound semiconductor switch circuit device
JP2009141379A (ja) * 2009-01-21 2009-06-25 Renesas Technology Corp スイッチング素子並びにそれを用いたアンテナスイッチ回路及び高周波モジュール
CN112614893A (zh) * 2016-05-18 2021-04-06 罗姆股份有限公司 半导体器件

Cited By (4)

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