JP2002217376A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

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JP2002217376A
JP2002217376A JP2001010643A JP2001010643A JP2002217376A JP 2002217376 A JP2002217376 A JP 2002217376A JP 2001010643 A JP2001010643 A JP 2001010643A JP 2001010643 A JP2001010643 A JP 2001010643A JP 2002217376 A JP2002217376 A JP 2002217376A
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fet
metal
gate electrode
resistor
ground
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JP2001010643A
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Japanese (ja)
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Takashi Himeda
高志 姫田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can reduce variations in a threshold voltage and a drain current resulted from a thickness and a diffusing state of a gate electrode, in the semiconductor device such as a high-frequency amplifier which uses an FET having a the gate electrode of a metal embedding type. SOLUTION: In the semiconductor device in which a DC bias dividing resistor is used for the FET having the gate electrode of a metal embedding type, a metal-semiconductor alloy layer is formed on a surface of one of a ground side resistor which connects the gate electrode of the FET and the ground electrode, and a power supply side resistor which connects the gate electrode of the FET and the terminal for supplying DC gate bias. Thus, it is possible to reduce variations in a threshold voltage and a drain current of the FET.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体マイク
ロ波用の増幅回路に関し、特に低消費電力化を行なう際
の直流ゲートバイアス回路に用いる抵抗素子を有する半
導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifying circuit for a compound semiconductor microwave, and more particularly to a semiconductor device having a resistance element used in a DC gate bias circuit for reducing power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波特性に優れたGaAsを用いた高
周波増幅回路として代表的なマイクロ波用モノリシック
IC(以下MMICと略す)は、図6に示す等価回路図
のように、例えばFET2段からなる増幅回路であり、
DCカット用のコンデンサ71,72,73とインピー
ダンス変換用のマイクロストリップライン74,75,
76,77とバイアス分圧抵抗63,64,65,66
で構成されている。電源端子67からFETのゲート電
圧VGが供給され、かつ、電源端子68からドレイン電
圧VDが供給される状態のときに、入力端子69に入力
した高周波信号が増幅されて出力端子70から出力され
る。ここで、それぞれFET61,FET62のゲート
に電源端子67から直流バイアス電圧VG1,VG2を
与える直流バイアス分圧抵抗として接地側抵抗63,6
5とゲート電源側抵抗64,66が接続されている。
2. Description of the Related Art A typical monolithic IC for microwaves (hereinafter abbreviated as MMIC) as a high-frequency amplifier circuit using GaAs excellent in high-frequency characteristics has, for example, a two-stage FET as shown in an equivalent circuit diagram shown in FIG. Amplifier circuit,
DC cut capacitors 71, 72, 73 and microstrip lines 74, 75,
76, 77 and bias voltage dividing resistors 63, 64, 65, 66
It is composed of When the gate voltage VG of the FET is supplied from the power supply terminal 67 and the drain voltage VD is supplied from the power supply terminal 68, the high-frequency signal input to the input terminal 69 is amplified and output from the output terminal 70. . Here, ground side resistors 63 and 6 are provided as DC bias voltage dividing resistors for applying DC bias voltages VG1 and VG2 from the power supply terminal 67 to the gates of the FETs 61 and 62, respectively.
5 and gate power supply side resistors 64 and 66 are connected.

【0003】これらの抵抗は半絶縁性のGaAs基板内
にイオン注入抵抗により形成され分圧比は常に固定され
ている。例えばゲート電源側抵抗64=3KΩ,接地側
抵抗63=2KΩ,電源端子67の電圧VG1が−5V
であればFET61の直流ゲートバイアス電圧VG1は
−2Vに固定される。
[0003] These resistors are formed in a semi-insulating GaAs substrate by ion implantation resistors, and the voltage division ratio is always fixed. For example, the gate power supply side resistance 64 = 3KΩ, the ground side resistance 63 = 2KΩ, and the voltage VG1 of the power supply terminal 67 is -5V.
In this case, the DC gate bias voltage VG1 of the FET 61 is fixed at -2V.

【0004】この従来の化合物半導体MMIC増幅回路
では、電界効果トランジスタの閾値電圧の製造上のばら
つき変動に伴ない、高周波の入力電圧がオフの時に増幅
回路電流いわゆるアイドル電流Iidが増減し、その結
果RF小信号時の電流も変動する。また、回路電流が減
少すれば出力電力が不足し、一方、回路電流が増えれば
効率が低下するという問題があった。
In this conventional compound semiconductor MMIC amplifying circuit, the amplifying circuit current, ie, the idle current Iid, increases or decreases when the high-frequency input voltage is off due to manufacturing variations in the threshold voltage of the field-effect transistor. The current at the time of the small RF signal also varies. Further, when the circuit current decreases, the output power becomes insufficient. On the other hand, when the circuit current increases, the efficiency decreases.

【0005】この問題を解決する方法として、特開平6
−140852に開示されているように、直流バイアス
分圧抵抗の接地側抵抗がFETと同一化合物半導体基板
内に形成されたイオン注入抵抗体と、ゲート電源側の抵
抗が化合物半導体基板上のn層をリセス加工して形成さ
れる活性層リセス抵抗体とを有するMMICとすること
により、回路のアイドリング電流を補償する回路を構成
していた。
As a method for solving this problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
As disclosed in US Pat. No. 4,140,852, an ion-implanted resistor in which the ground-side resistance of the DC bias voltage dividing resistor is formed in the same compound semiconductor substrate as the FET, and the resistance on the gate power supply side is an n-layer on the compound semiconductor substrate. And an active layer recess resistor formed by recessing the MMIC to form a circuit for compensating the idling current of the circuit.

【0006】しかしながら、このような補償回路をMM
ICに用いたとしてもMMICに用いるFETが金属埋
め込み型のゲート電極の場合には、金属埋め込み型のゲ
ート電極を形成したときに形成されるショットキー接合
面の金属−半導体合金層の厚さによって閾値電圧が変化
してFETの動作電流が大きく影響を受けるため、ドレ
イン電流のばらつきによるMMICの特性ばらつきが多
く発生していた。このため、金属埋め込み型のゲート電
極のFETをMMICに使用するには、閾値電圧の変化
によるドレイン電流のばらつきを補償することが望まれ
ていた。
[0006] However, such a compensation circuit is referred to as an MM.
If the FET used for the MMIC is a buried metal gate electrode even if it is used for an IC, it depends on the thickness of the metal-semiconductor alloy layer on the Schottky junction surface formed when the buried metal gate electrode is formed. Since the threshold voltage changes and the operating current of the FET is greatly affected, variations in the characteristics of the MMIC due to variations in the drain current have occurred. Therefore, in order to use a metal-embedded gate electrode FET for an MMIC, it has been desired to compensate for variations in drain current due to a change in threshold voltage.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の化合物半導体
マイクロ波用の増幅回路を有する半導体装置は、上述の
問題を鑑みてなされたものであり、これらの問題を解決
し、金属埋め込み型のゲート電極を持つFETを使用し
た高周波増幅器などの半導体装置において、ゲート電極
の膜厚や拡散状態による閾値電圧やドレイン電流のばら
つきを抑えることができる半導体装置を提供することを
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and a semiconductor device having an amplifier circuit for a compound semiconductor microwave according to the present invention has been made in view of the above problems. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device such as a high-frequency amplifier using an FET having an electrode, which can suppress variations in threshold voltage and drain current due to the thickness and diffusion state of a gate electrode.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体装置は、金属埋め込み型ゲート電極を持
つFETに直流バイアス分圧抵抗を接続した半導体装置
において、FETのゲート電極とグランド電極との間に
接続される接地側抵抗、または、FETのゲート電極と
直流ゲートバイアスを供給する端子との間に接続される
電源側抵抗のどちらか一方の表面上に金属−半導体合金
層を形成することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a FET having a buried metal gate electrode and a DC bias voltage dividing resistor connected to the FET gate electrode and a ground electrode. A metal-semiconductor alloy layer is formed on one of the surfaces of the ground-side resistor connected between the gate and the power supply-side resistor connected between the gate electrode of the FET and the terminal supplying the DC gate bias. It is characterized by doing.

【0009】これにより、金属埋め込み型ゲート電極を
持つFETにおいて、ゲート電極の製造ばらつきによっ
て発生する閾値電圧やドレイン電流のばらつきを抑える
ことができる。
As a result, in a FET having a buried metal gate electrode, variations in threshold voltage and drain current caused by manufacturing variations in the gate electrode can be suppressed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である半導
体装置について、図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1に示す増幅回路は、高周波信号が入力
される入力端子5と、高周波信号が出力される出力端子
6との間に、高周波信号を増幅するのFET1が設けら
れ、このFET1のドレイン電極は出力端子6に接続さ
れ、ソース電極は接地端子9に接続され、ゲート電極は
コンデンサ8を介して入力端子5に接続されている。ま
た、ドレイン電流を供給するためにドレイン電源端子7
がFET1のドレイン端子に接続され、正の直流ゲート
バイアスを与えるためにゲート電源端子4が電源側抵抗
2を介してFET1のゲート端子に接続されるとともに
接地側抵抗3を介して接地端子9に接続されている。こ
こで、電源側抵抗2と接地側抵抗3の抵抗値の比によ
り、ゲート電源端子4から印加される電圧を分圧して直
流ゲートバイアスを固定することができる。
In the amplifier circuit shown in FIG. 1, an FET 1 for amplifying a high-frequency signal is provided between an input terminal 5 for inputting a high-frequency signal and an output terminal 6 for outputting a high-frequency signal. The drain electrode is connected to the output terminal 6, the source electrode is connected to the ground terminal 9, and the gate electrode is connected to the input terminal 5 via the capacitor 8. Also, a drain power supply terminal 7 is provided to supply a drain current.
Is connected to the drain terminal of the FET 1 and the gate power supply terminal 4 is connected to the gate terminal of the FET 1 via the power supply side resistor 2 to apply a positive DC gate bias and to the ground terminal 9 via the ground side resistance 3. It is connected. Here, the DC gate bias can be fixed by dividing the voltage applied from the gate power supply terminal 4 according to the ratio of the resistance values of the power supply side resistance 2 and the ground side resistance 3.

【0012】つぎに、この回路を半絶縁性GaAs基板
上に構成した半導体装置のレイアウトを図2に示す。
Next, FIG. 2 shows a layout of a semiconductor device in which this circuit is formed on a semi-insulating GaAs substrate.

【0013】図2に示す半導体装置のFET10は、半
絶縁性GaAs基板上にイオン注入法を用いて化合物半
導体で形成されるn型能動層及び高濃度のn+型能動層
を形成し、n+型能動層の上面にドレイン電極12とソ
ース電極13が形成されている。さらに、ドレイン電極
12とソース電極13の間のn型能動層の上面にPtを
主成分とするゲート電極11形成し、熱処理による金属
拡散で金属埋め込み型ゲート電極を形成している。ここ
で、ゲート電極11のn型能動層部分に埋め込まれた部
分は、金属と半導体が混在する金属−半導体合金層が形
成されている。
The FET 10 of the semiconductor device shown in FIG. 2 has an n-type active layer formed of a compound semiconductor and a high-concentration n + -type active layer formed on a semi-insulating GaAs substrate by ion implantation. A drain electrode 12 and a source electrode 13 are formed on the upper surface of the + type active layer. Further, a gate electrode 11 mainly composed of Pt is formed on the upper surface of the n-type active layer between the drain electrode 12 and the source electrode 13, and a metal-embedded gate electrode is formed by metal diffusion by heat treatment. Here, a portion of the gate electrode 11 buried in the n-type active layer portion is formed with a metal-semiconductor alloy layer in which a metal and a semiconductor are mixed.

【0014】また、FET10のゲート電極11はコン
デンサ20を介して入力端子17に接続され、ドレイン
電極12は出力端子18及びドレイン電源端子19に接
続され、ソース電極13は接地端子21に接続されてい
る。
The gate electrode 11 of the FET 10 is connected to an input terminal 17 via a capacitor 20, the drain electrode 12 is connected to an output terminal 18 and a drain power supply terminal 19, and the source electrode 13 is connected to a ground terminal 21. I have.

【0015】また、FET10に直流ゲートバイアスを
与えるためにゲート電極11は電源側抵抗14を介して
ゲート電源端子16に接続されるとともに接地側抵抗1
5を介して接地端子21に接続されている。
In order to apply a DC gate bias to the FET 10, the gate electrode 11 is connected to a gate power supply terminal 16 via a power supply-side resistor 14 and is connected to a ground-side resistor 1
5 is connected to the ground terminal 21.

【0016】つぎに、図2に示す電源側抵抗14のA−
A’断面図を図3に示す。
Next, A- of the power supply side resistor 14 shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line A ′.

【0017】電源側抵抗14は、例えば、つぎの工程に
より形成される。すなわち、まず、半絶縁性GaAs基
板31に前述のFET10のn型能動層の形成と同時に
イオン注入によりイオン注入抵抗32を形成する。この
イオン注入の量によりイオン注入抵抗32の抵抗値を調
整することができる。これにより、電源側抵抗14の抵
抗値を所望の抵抗値に固定することができる。
The power supply side resistor 14 is formed, for example, by the following steps. That is, first, the ion implantation resistor 32 is formed on the semi-insulating GaAs substrate 31 by ion implantation simultaneously with the formation of the n-type active layer of the FET 10 described above. The resistance value of the ion implantation resistor 32 can be adjusted by the amount of the ion implantation. Thereby, the resistance value of the power supply-side resistor 14 can be fixed to a desired resistance value.

【0018】次いで、イオン注入抵抗32の両端に隣接
する半絶縁性GaAs基板31の部分に前述のFET1
0のn+型能動層の形成と同時にイオン注入によりn+
半導体層33を形成している。このn+型半導体層33
の上面に、FETのオーミック電極形成と同時にオーミ
ック電極34を真空蒸着法等により形成し、さらに、接
続に必要なオーミック電極34の表面の一部を除いて層
間絶縁膜35形成し、層間絶縁膜35の上面に金属配線
層36を形成してオーミック電極34と金属配線層36
を接続している。そして、全面に保護膜37形成してい
る。
Next, the above-described FET 1 is placed on the semi-insulating GaAs substrate 31 adjacent to both ends of the ion implantation resistor 32.
The n + type semiconductor layer 33 is formed by ion implantation simultaneously with the formation of the n + type active layer of 0. This n + type semiconductor layer 33
An ohmic electrode 34 is formed on the upper surface of the FET at the same time as the formation of the ohmic electrode of the FET by a vacuum deposition method or the like, and an interlayer insulating film 35 is formed except for a part of the surface of the ohmic electrode 34 necessary for connection. A metal wiring layer 36 is formed on the upper surface of the ohmic electrode 34 and the metal wiring layer 36.
Are connected. Then, a protective film 37 is formed on the entire surface.

【0019】つぎに、図2に示す接地側抵抗15のB−
B’断面図を図4に示す。
Next, B- of the ground-side resistor 15 shown in FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line B ′.

【0020】接地側抵抗15は、例えば、つぎの工程に
より形成される。すなわち、まず、半絶縁性GaAs基
板31に前述のFET10のn型能動層と同時にイオン
注入によりイオン注入抵抗32を形成する。このイオン
注入の量によりイオン注入抵抗32の抵抗値を調整する
ことができる。これにより、接地側抵抗15の抵抗値を
所望の抵抗値に固定することができる。
The ground-side resistor 15 is formed, for example, by the following steps. That is, first, the ion implantation resistor 32 is formed on the semi-insulating GaAs substrate 31 by ion implantation simultaneously with the n-type active layer of the FET 10 described above. The resistance value of the ion implantation resistor 32 can be adjusted by the amount of the ion implantation. Thereby, the resistance value of the ground-side resistor 15 can be fixed to a desired resistance value.

【0021】次いで、イオン注入抵抗32の両端に隣接
する半絶縁性GaAs基板31の部分に前述のFET1
0のn+型能動層の形成と同時にイオン注入によりn+
半導体層33を形成している。このn+型半導体層33
の上面に、FETのオーミック電極形成と同時にオーミ
ック電極34を真空蒸着法等で形成している。次いで、
イオン注入抵抗32の上面に、FETのゲート電極形成
と同時に金属層41を形成する。そして、熱処理による
金属拡散でFETのゲート電極を金属埋め込み型ゲート
電極にする工程で、金属層41もイオン注入抵抗32に
拡散され、金属−半導体合金層42が形成される。ここ
で、金属層41がFETのゲート電極と同時形成される
場合には、金属層41の拡散量がゲート電極の拡散量と
ほぼ同等になり、金属−半導体合金層42の厚みとゲー
ト電極の埋め込む深さは、ほぼ同じになる。
Next, the above-mentioned FET 1 is placed on the semi-insulating GaAs substrate 31 adjacent to both ends of the ion implantation resistor 32.
The n + type semiconductor layer 33 is formed by ion implantation simultaneously with the formation of the n + type active layer of 0. This n + type semiconductor layer 33
The ohmic electrode 34 is formed at the same time as the ohmic electrode of the FET by a vacuum evaporation method or the like. Then
The metal layer 41 is formed on the upper surface of the ion implantation resistor 32 at the same time when the gate electrode of the FET is formed. Then, in the step of turning the gate electrode of the FET into a metal-embedded gate electrode by metal diffusion by heat treatment, the metal layer 41 is also diffused into the ion implantation resistor 32 to form a metal-semiconductor alloy layer 42. Here, when the metal layer 41 is formed simultaneously with the gate electrode of the FET, the diffusion amount of the metal layer 41 becomes substantially equal to the diffusion amount of the gate electrode, and the thickness of the metal-semiconductor alloy layer 42 and the gate electrode The embedding depth is almost the same.

【0022】次いで、接続に必要なオーミック電極34
の表面の一部を除いて層間絶縁膜35形成し、層間絶縁
膜35の上面に金属配線層36を形成してオーミック電
極34と金属配線層36を接続している。そして、全面
に保護膜37形成している。
Next, the ohmic electrode 34 necessary for connection
An interlayer insulating film 35 is formed except for a part of the surface of the substrate, a metal wiring layer 36 is formed on the upper surface of the interlayer insulating film 35, and the ohmic electrode 34 and the metal wiring layer 36 are connected. Then, a protective film 37 is formed on the entire surface.

【0023】また、図1に示す増幅回路に金属埋め込み
型ゲート電極のFETを用いた半導体装置では、個々の
FETのゲート電極を金属埋め込み型ゲート電極にする
工程で、ゲート電極の厚みと熱処理によってゲート電極
の金属−半導体合金層の厚みばらつきが発生する。この
ためFETの閾値電圧が変化するが、本実施例のように
接地側抵抗3の表面に金属−半導体合金層を形成するこ
とでFETの閾値電圧の変化を補償することができる。
In a semiconductor device using an FET with a metal-embedded gate electrode in the amplifier circuit shown in FIG. 1, the step of converting the gate electrode of each FET into a metal-embedded gate electrode is performed by the thickness of the gate electrode and heat treatment. The thickness variation of the metal-semiconductor alloy layer of the gate electrode occurs. For this reason, the threshold voltage of the FET changes. However, by forming a metal-semiconductor alloy layer on the surface of the ground-side resistor 3 as in this embodiment, the change in the threshold voltage of the FET can be compensated.

【0024】すなわち、FETのゲート電極の金属−半
導体合金層の厚みが厚くなると、FETの閾値電圧が浅
くなり、ドレイン電流が減少する方向にシフトするが、
接地側抵抗3の表面の金属−半導体合金層42の厚みも
厚くなるため、表面空乏層の広がりが大きくなり接地側
抵抗3の抵抗値が増加することでFETのゲートバイア
スが正の方向にシフトし、ドレイン電流を増加する方向
に補償することができる。また、逆に、FETのゲート
電極の金属−半導体合金層の厚みが薄くなると、FET
の閾値電圧が深くなり、ドレイン電流が増加する方向に
シフトするが、接地側抵抗3の表面の金属−半導体合金
層42の厚みも薄くなるため、表面空乏層の広がりが小
さくなり接地側抵抗3の抵抗値が減少することでFET
のゲートバイアスが負の方向にシフトし、ドレイン電流
を減少する方向に補償することができる。
That is, as the thickness of the metal-semiconductor alloy layer of the gate electrode of the FET increases, the threshold voltage of the FET decreases, and the drain current shifts in the direction of decreasing.
Since the thickness of the metal-semiconductor alloy layer 42 on the surface of the ground-side resistor 3 is also increased, the spread of the surface depletion layer increases, and the resistance value of the ground-side resistor 3 increases, so that the gate bias of the FET shifts in the positive direction. Then, the drain current can be compensated for in the increasing direction. Conversely, when the thickness of the metal-semiconductor alloy layer of the gate electrode of the FET is reduced, the FET
Of the metal-semiconductor alloy layer 42 on the surface of the ground-side resistor 3 becomes thinner, the spread of the surface depletion layer becomes smaller and the ground-side resistor 3 FET resistance decreases
, The gate bias shifts in the negative direction, and the drain current can be reduced.

【0025】つぎに、図1に示すような増幅回路に金属
埋め込み型ゲート電極のFETを用いた半導体装置にお
いて、ゲート電極の金属−半導体合金層がPt−GaA
s合金層で形成されているときに、接地側抵抗3を、従
来のイオン注入抵抗で形成した場合と、本発明によりイ
オン注入抵抗の表面に金属−半導体合金層42を設ける
ことにより形成した場合とにおける、ゲート電極のPt
−GaAs合金層の膜厚によるドレイン電流の変化を図
5に示す。
Next, in a semiconductor device using an FET having a buried metal gate electrode in an amplifier circuit as shown in FIG. 1, the metal-semiconductor alloy layer of the gate electrode is made of Pt-GaAs.
When the ground-side resistor 3 is formed by an s-alloy layer, the ground-side resistor 3 is formed by a conventional ion-implanted resistor, and when the ground-side resistor 3 is formed by providing a metal-semiconductor alloy layer 42 on the surface of the ion-implanted resistor according to the present invention. Pt of the gate electrode
FIG. 5 shows a change in drain current depending on the thickness of the -GaAs alloy layer.

【0026】図5に示されている接地側抵抗3を従来の
イオン注入抵抗で形成した場合には、ゲート電極のPt
−GaAs合金層の膜厚が厚くなるにつれてドレイン電
流が減少している。それに対して、本発明のように接地
側抵抗3をイオン注入抵抗の表面に金属−半導体合金層
42を形成した場合には、ゲート電極のPt−GaAs
合金層の膜厚が変化してもドレイン電流がほとんど変化
していない。すなわち、ゲート電極のPt−GaAs合
金層の膜厚が変化することで発生するドレイン電流の変
化を補償して、ドレイン電流を一定値に保ことができ
る。
When the ground-side resistor 3 shown in FIG. 5 is formed by a conventional ion implantation resistor, the Pt of the gate electrode
-The drain current decreases as the thickness of the GaAs alloy layer increases. In contrast, when the metal-semiconductor alloy layer 42 is formed on the surface of the ground-side resistor 3 and the ion-implanted resistor as in the present invention, the Pt-GaAs of the gate electrode is formed.
Even if the thickness of the alloy layer changes, the drain current hardly changes. That is, a change in drain current caused by a change in the thickness of the Pt-GaAs alloy layer of the gate electrode can be compensated, and the drain current can be kept at a constant value.

【0027】また、本発明の実施例として、半導体基板
がGaAsでゲート電極の金属材料がPtときに、接地
側抵抗の表面にゲート電極の金属材料と同じPtの金属
層41を形成し、金属−半導体合金層42を形成した場
合を説明したが、金属−半導体合金層42がショットキ
ー界面を持ついかなる材料の組み合わせによる金属−半
導体合金層でも、本発明の金属埋め込み型ゲート電極の
FETを用いた半導体装置の閾値電圧を補償して、ドレ
イン電流を一定値に保つことができる。
As an embodiment of the present invention, when the semiconductor substrate is GaAs and the metal material of the gate electrode is Pt, a metal layer 41 of the same Pt as the metal material of the gate electrode is formed on the surface of the ground-side resistor. Although the case where the semiconductor alloy layer 42 is formed has been described, the metal-semiconductor alloy layer formed of any combination of materials in which the metal-semiconductor alloy layer 42 has a Schottky interface can use the metal-embedded FET of the present invention. By compensating for the threshold voltage of the semiconductor device, the drain current can be maintained at a constant value.

【0028】また、イオン注入抵抗の表面に形成する金
属−半導体合金層42の形状や形成領域が多少変化して
も、イオン注入抵抗の表面を少なくとも50%以上覆っ
ていればドレイン電流を一定値に保つことができる。ま
た、実施例ではイオン注入抵抗の表面に形成した場合を
説明したが、当然のことながらイオン注入以外の拡散も
しくはエピタキシャル成長等によって抵抗を形成した抵
抗の表面に、金属−半導体合金層を形成しても同じ効果
を得ることができる。
Even if the shape and the formation region of the metal-semiconductor alloy layer 42 formed on the surface of the ion-implanted resistor slightly change, if the surface of the ion-implanted resistor covers at least 50% or more, the drain current is kept at a constant value. Can be kept. In the embodiment, the case where the resistor is formed on the surface of the ion-implanted resistor has been described. However, it is needless to say that a metal-semiconductor alloy layer is formed on the surface of the resistor formed by diffusion or epitaxial growth other than ion implantation. Can achieve the same effect.

【0029】また、本実施例においては、図1に示した
FET1のゲート電源端子に正の直流ゲートバイアスが
印加される場合について説明したが、図1に示したゲー
ト電源端子に負の直流ゲートバイアスを印加して動作す
る場合においても、接地側抵抗の構造と電源側抵抗の構
造を反対にすることで、本実施例で得られた効果と全く
同一の効果を得ることができる。すなわち、ゲート電源
端子に負の直流ゲートバイアスを印加する場合には、接
地側抵抗15を図3に示すイオン注入抵抗の構造で形成
し、電源側抵抗を図4で示すイオン注入抵抗の表面上に
金属−半導体合金層を形成することで、FETのドレイ
ン電流の変化を補償することができる。
In this embodiment, the case where a positive DC gate bias is applied to the gate power supply terminal of the FET 1 shown in FIG. 1 has been described. However, the negative DC gate is applied to the gate power supply terminal shown in FIG. Even in the case of operating by applying a bias, the same effect as that obtained in this embodiment can be obtained by reversing the structure of the ground-side resistor and the structure of the power-supply-side resistor. That is, when a negative DC gate bias is applied to the gate power supply terminal, the ground-side resistor 15 is formed with the structure of the ion implantation resistor shown in FIG. 3, and the power supply-side resistor is formed on the surface of the ion implantation resistor shown in FIG. By forming a metal-semiconductor alloy layer on the substrate, a change in drain current of the FET can be compensated.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属埋め
込み型ゲート電極を持つFETに直流バイアス分圧抵抗
を用いた半導体装置において、FETのゲート電極とグ
ランド電極との間に接続される接地側抵抗、または、F
ETのゲート電極と直流ゲートバイアスを供給する端子
との間に電源側抵抗のどちらか一方の表面上に金属−半
導体合金層を形成することことで、ゲート電極の製造ば
らつきによって発生する閾値電圧やドレイン電流のばら
つきを抑えることができる。
As described above, according to the present invention, in a semiconductor device using a DC bias voltage dividing resistor for an FET having a metal embedded gate electrode, the FET is connected between the gate electrode and the ground electrode of the FET. Ground side resistance or F
By forming a metal-semiconductor alloy layer on one of the surfaces of the power supply side resistance between the gate electrode of the ET and the terminal supplying the DC gate bias, the threshold voltage or the Variation in drain current can be suppressed.

【0031】これにより、金属埋め込み型のゲート電極
を持つFETを使用した高周波増幅器などの半導体装置
において、ゲート電極の膜厚や拡散状態による閾値電圧
やドレイン電流のばらつきによる半導体装置の良品率の
低下を抑えることができる。
As a result, in a semiconductor device such as a high-frequency amplifier using an FET having a gate electrode of a buried metal type, a decrease in the yield of the semiconductor device due to variations in the threshold voltage and drain current due to the thickness and diffusion state of the gate electrode. Can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】増幅回路。FIG. 1 is an amplifier circuit.

【図2】図1の増幅回路を半絶縁性GaAs基板上に構
成した半導体装置のレイアウト。
FIG. 2 is a layout of a semiconductor device in which the amplifier circuit of FIG. 1 is formed on a semi-insulating GaAs substrate.

【図3】図2に示す電源側抵抗14のA−A’断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the power supply-side resistor A-A ′ shown in FIG. 2;

【図4】図2に示す接地側抵抗15のB−B’断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line B-B ′ of the ground-side resistor 15 shown in FIG. 2;

【図5】ゲート電極のPt−GaAs合金層の膜厚とド
レイン電流の関係。
FIG. 5 shows the relationship between the thickness of a Pt—GaAs alloy layer of a gate electrode and drain current.

【図6】GaAsを用いた高周波増幅回路として代表的
なマイクロ波用モノリシックICの等価回路。
FIG. 6 is an equivalent circuit of a typical monolithic IC for microwaves as a high-frequency amplifier circuit using GaAs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5,17,69 ----- 入力端子 6,18、70 ----- 出力端子 1,10,61,62 ----- FET 2,14,64,66 ----- 電源側抵抗 3,15,63,65 ----- 接地側抵抗 8,20,71,72 ----- コンデンサ 7,19,68 ----- ドレイン電源
端子 4,16,67 ----- ゲート電源端
子 31 ----- 半絶縁性Ga
As基板 32 ----- イオン注入抵
抗 33 ----- n+型半導体層 34 ----- オーミック電
極 35 ----- 層間絶縁膜 36 ----- 金属配線層 37 ----- 保護膜 41 ----- 金属層 42 ----- 金属−半導体
合金層
5, 17, 69 ----- Input terminal 6, 18, 70 ----- Output terminal 1, 10, 61, 62 ----- FET 2, 14, 64, 66 ----- Power supply Side resistance 3,15,63,65 ----- Ground side resistance 8,20,71,72 ----- Capacitor 7,19,68 ----- Drain power supply terminal 4,16,67- --- Gate power supply terminal 31 ----- Semi-insulating Ga
As substrate 32 ----- Ion implantation resistance 33 ----- n + type semiconductor layer 34 ----- Ohmic electrode 35 ----- Interlayer insulating film 36 ----- Metal wiring layer 37- ---- Protective film 41 ----- Metal layer 42 ----- Metal-semiconductor alloy layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属埋め込み型ゲート電極を持つFETに
直流バイアス分圧抵抗を接続した半導体装置において、
FETのゲート電極とグランド電極との間に接続される
接地側抵抗、または、FETのゲート電極と直流ゲート
バイアスを供給する端子との間に接続される電源側抵抗
のどちらか一方の表面上に金属−半導体合金層を形成す
ることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which a DC bias voltage dividing resistor is connected to an FET having a metal embedded gate electrode,
On the surface of either the ground-side resistor connected between the gate electrode of the FET and the ground electrode, or the power-side resistor connected between the gate electrode of the FET and the terminal supplying the DC gate bias A semiconductor device comprising a metal-semiconductor alloy layer.
【請求項2】前記FETのゲート電極に供給される直流
ゲートバイアスが正のバイアスの場合、前記接地側抵抗
の表面上に金属−半導体合金層を形成することを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置。
2. A metal-semiconductor alloy layer is formed on a surface of the ground-side resistor when a DC gate bias supplied to a gate electrode of the FET is a positive bias. Semiconductor device.
【請求項3】前記FETのゲート電極に供給される直流
ゲートバイアスが負のバイアスの場合、前記電源側抵抗
の表面上に金属−半導体合金層を形成することを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置。
3. The method according to claim 1, wherein a metal-semiconductor alloy layer is formed on the surface of the power-supply-side resistor when the DC gate bias supplied to the gate electrode of the FET is a negative bias. Semiconductor device.
【請求項4】前記接地側抵抗または前記電源側抵抗の表
面上に形成された金属−半導体合金層が、抵抗の表面の
少なくとも50%以上覆っていることを特徴とする請求
項1ないし請求項3に記載の半導体装置。
4. A metal-semiconductor alloy layer formed on a surface of the ground-side resistor or the power-supply-side resistor covers at least 50% of a surface of the resistor. 4. The semiconductor device according to 3.
【請求項5】前記接地側抵抗と前記電源側抵抗とは、F
ETと同一活性構造を有し、かつ、イオン注入、拡散も
しくはエピタキシャル成長によって形成していることを
特徴とする請求項1ないし請求項4に記載の半導体装
置。
5. The ground-side resistor and the power-supply-side resistor are connected to each other by F
5. The semiconductor device according to claim 1, which has the same active structure as ET, and is formed by ion implantation, diffusion or epitaxial growth.
【請求項6】前記接地側抵抗または前記電源側抵抗の表
面上に形成される金属−半導体合金層は、GaAs層の
上にPtを主成分とする金属で形成していることを特徴
とする請求項1ないし請求項4に記載の半導体装置。
6. A metal-semiconductor alloy layer formed on a surface of the ground-side resistor or the power-supply-side resistor is formed of a metal containing Pt as a main component on a GaAs layer. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項7】前記接地側抵抗または前記電源側抵抗の表
面上に形成される金属−半導体合金層は、前記金属埋め
込み型ゲートを形成する工程と同一の工程で作製するこ
とを特徴とする請求項1ないし請求項5に記載の半導体
装置の製造方法。
7. A metal-semiconductor alloy layer formed on the surface of the ground-side resistor or the power-supply-side resistor is manufactured in the same step as the step of forming the buried metal gate. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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JPH04326738A (en) * 1991-04-26 1992-11-16 Sony Corp Compound semiconductor integrated circuit
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