JP2022135899A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、基板10と、基板上に設けられた第1ソースフィンガ12aと、第1ゲートフィンガ14aと、第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、幅が第1ソースフィンガの幅内に収まり、延伸方向に延伸する第2ソースフィンガ12bと、延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガ14bと、第1ソースフィンガと第2ソースフィンガとを接続する第1ソース配線と19b、第2ゲートフィンガとで第2ソースフィンガを挟み、幅が第1ソースフィンガの幅内に収まる第1ゲート配線18aと、第1ソース配線と非接触に交差し、第1ゲート配線と第1ゲートフィンガとを接続する第2ゲート配線18bと、第1ソースフィンガ及び第2ソースフィンガとで、第1ゲートフィンガ及び第2ゲートフィンガを挟む第1ドレインフィンガ16aと、を備える。【選択図】図1

Description

本開示は、半導体装置およびその製造方法に関し、例えば電界効果トランジスタを有する半導体装置およびその製造方法に関する。
ソース、ゲートおよびドレインを有する電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)において、ソースフィンガ、ゲートフィンガおよびドレインフィンガを有する単位FETをフィンガの延伸方向に複数配置することが知られている(例えば特許文献1)。
特開2002-299351号公報
特許文献1では、単位FETをフィンガの延伸方向に複数配置することにより、単位FETにおけるゲートフィンガを短くできる。よって、ゲート抵抗を抑制することができる。しかし、フィンガの延伸方向に複数配置された単位FETのゲートフィンガにゲート電位(ゲート信号)を供給するためのゲート配線がフィンガの延伸方向に延伸する。このため、ゲート配線とソースフィンガとが重なり、ゲート・ソース容量が大きくなる。ゲート配線とソースフィンガとを重ならないように配置すると、ゲート配線の領域とソースフィンガの領域とを別に設けるため半導体装置が大型化してしまう。
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一実施形態は、基板と、前記基板上に設けられた第1ソースフィンガと、前記第1ソースフィンガの幅方向に隣接して前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの延伸方向に延伸する第1ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸する第2ソースフィンガと、前記第2ソースフィンガの前記幅方向に隣接して前記基板上に設けられ、前記延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第2ソースフィンガとを接続する第1ソース配線と、前記基板上に設けられ、前記第2ゲートフィンガとで前記第2ソースフィンガを挟み、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まる第1ゲート配線と、前記基板上に設けられ、前記第1ソース配線と非接触に交差し、前記第1ゲート配線と前記第1ゲートフィンガとを接続する第2ゲート配線と、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第2ソースフィンガとで、前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガを挟む第1ドレインフィンガと、を備える半導体装置である。
本開示の一実施形態は、基板内に、半導体層が活性化され互に分離された第1活性領域および第2活性領域と、前記第1活性領域と前記第2活性領域との間に設けられ前記半導体層が不活性化された不活性領域と、を形成する工程と、前記第1活性領域上に、第1ソースオーミック層と、前記第1ソースオーミック層の延伸方向に延伸する第1ドレインオーミック層と、を形成し、前記第2活性領域上に、前記第1ソースオーミック層の幅より小さい幅を有し、前記第1ソースオーミック層の幅方向の幅が前記第1ソースオーミック層の幅内に収まり、前記延伸方向に延伸する第2ソースオーミック層と、前記延伸方向に延伸する第2ドレインオーミック層と、を形成する工程と、前記第1活性領域上に、前記第1ソースオーミック層と前記第1ドレインオーミック層とに挟まれ、前記延伸方向に延伸する第1ゲートフィンガを形成し、前記第2活性領域上に、前記第2ソースオーミック層と前記第2ドレインオーミック層とに挟まれ、前記延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガを形成する工程と、前記基板上に、前記第2ゲートフィンガとで前記第2ソースオーミック層を挟み、前記幅方向の幅が前記第1ソースオーミック層の幅内に収まる第1ゲート配線を形成する工程と、前記不活性領域上に前記第1ゲートフィンガと前記第1ゲート配線とを接続する第2ゲート配線を形成する工程と、前記第1ソースオーミック層上に接触する第1ソース低抵抗層と、前記第2ソースオーミック層上に接触する第2ソース低抵抗層と、を形成し、前記不活性領域上に、前記第1ソース低抵抗層と前記第2ソース低抵抗層とを接続し、前記第1ゲート配線層上を非接触に交差するソース配線を、前記第1ソース低抵抗層および前記第2ソース低抵抗層と同時に形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。
本開示によれば、小型化可能な半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
図1は、実施例1に係る半導体装置の平面図である。 図2は、図1のA-A断面図である。 図3は、図1のB-B断面図である。 図4は、図1のC-C断面図である。 図5は、図1のD-D断面図である。 図6は、実施例1の変形例1に係る半導体装置の平面図である。 図7は、実施例1の変形例2に係る半導体装置の平面図である。 図8は、実施例1の変形例3に係る半導体装置の平面図である。 図9は、実施例2に係る半導体装置の平面図である。 図10は、実施例2の変形例1に係る半導体装置の平面図である。 図11は、実施例2の変形例2に係る半導体装置の平面図である。 図12は、実施例2の変形例3に係る半導体装置の平面図である。 図13は、実施例2の変形例4に係る半導体装置の平面図である。 図14Aは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図14Bは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図14Cは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図15Aは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図15Bは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図15Cは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図16は、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。 図17は、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。 図18は、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。 図19は、実施例3の変形例1に係る半導体装置の平面図である。 図20は、実施例3の変形例1に係る半導体装置の平面図である。 図21は、実施例3の変形例2に係る半導体装置の平面図である。 図22は、実施例3の変形例2に係る半導体装置の平面図である。 図23は、実施例3の変形例3に係る半導体装置の平面図である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
[本開示の実施形態の詳細]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本開示の一実施形態は、基板と、前記基板上に設けられた第1ソースフィンガと、前記第1ソースフィンガの幅方向に隣接して前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの延伸方向に延伸する第1ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸する第2ソースフィンガと、前記第2ソースフィンガの前記幅方向に隣接して前記基板上に設けられ、前記延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第2ソースフィンガとを接続する第1ソース配線と、前記基板上に設けられ、前記第2ゲートフィンガとで前記第2ソースフィンガを挟み、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まる第1ゲート配線と、前記基板上に設けられ、前記第1ソース配線と非接触に交差し、前記第1ゲート配線と前記第1ゲートフィンガとを接続する第2ゲート配線と、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第2ソースフィンガとで、前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガを挟む第1ドレインフィンガと、を備える半導体装置である。これにより、小型化可能な半導体装置を提供することができる。
(2)前記基板を貫通し、前記第1ソースフィンガと前記基板下に設けられた金属層とを接続するビアを備えることが好ましい。
(3)前記基板上に設けられ、前記第1ゲートフィンガとで前記第1ソースフィンガを挟む第3ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸し、前記第1ゲート配線の前記幅方向に隣接して、前記第2ソースフィンガとで前記第1ゲート配線を挟む第3ソースフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線とで前記第3ソースフィンガを挟み前記延伸方向に延伸する第4ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第3ソースフィンガとで、前記第3ゲートフィンガおよび前記第4ゲートフィンガを挟む第2ドレインフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第3ソースフィンガとを接続する第2ソース配線と、を備え、前記第2ゲート配線は、前記第2ソース配線と非接触に交差し、前記第1ゲート配線と前記第3ゲートフィンガとを接続することが好ましい。
(4)前記第2ソースフィンガに対し前記第1ソースフィンガの反対の前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線に接続するゲートバスバーを備えることが好ましい。
(5)前記第2ゲートフィンガの第1端は前記ゲートバスバーに接続され、第2端は前記第2ゲート配線から離れることが好ましい。
(6)前記第2ゲートフィンガの第1端は前記ゲートバスバーから離れ、第2端は前記第2ゲート配線に接続されることが好ましい。
(7)前記第2ゲートフィンガの第1端は前記ゲートバスバーに接続され、第2端は前記第2ゲート配線に接続されることが好ましい。
(8)前記基板上に設けられ、前記第1ゲートフィンガとで前記第1ソースフィンガを挟む第3ゲートフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸し、前記第2ソースフィンガとで前記第1ゲート配線を挟む第3ソースフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線とで前記第3ソースフィンガを挟み前記延伸方向に延伸する第4ゲートフィンガと、
前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第3ソースフィンガとで、前記第3ゲートフィンガおよび前記第4ゲートフィンガを挟む第2ドレインフィンガと、前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第3ソースフィンガとを接続する第2ソース配線と、前記基板上に設けられ、前記第3ソースフィンガと前記第1ゲート配線との間に設けられ、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記第1ゲート配線と前記基板上において分離された第3ゲート配線と、前記基板上に設けられ、前記第2ソース配線と非接触に交差し、前記第2ゲート配線と前記基板上において分離され、前記第3ゲート配線と前記第3ゲートフィンガとを接続する第4ゲート配線と、を備えることが好ましい。
(9)前記第2ソースフィンガに対し前記第1ソースフィンガの反対の前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線に接続する第1ゲートバスバーと、前記第3ソースフィンガに対し前記第1ソースフィンガの反対の前記基板上に設けられ、前記第3ゲート配線に接続し、前記第1ゲートバスバーと前記基板上において分離された第2ゲートバスバーと、前記第1ゲート配線および前記第1ゲートバスバーと、前記第3ゲート配線および前記第2ゲートバスバーと、を電気的に接続する抵抗と、を備えることが好ましい。
(10)前記基板は、前記基板内の半導体層が活性化され互に分離された第1活性領域および第2活性領域と、前記第1活性領域と前記第2活性領域との間に設けられ前記半導体層が不活性化された不活性領域と、を備え、前記第1ソースフィンガは、前記第1活性領域にオーミックコンタクトする第1ソースオーミック層と、前記第1ソースオーミック層上に接触して設けられ、前記第1ソースオーミック層よりシート抵抗の低い第1ソース低抵抗層と、を備え、前記第2ソースフィンガは、前記第2活性領域にオーミックコンタクトする接触する第2ソースオーミック層と、前記第2ソースオーミック層上に接触して設けられ、前記第1ソースオーミック層よりシート抵抗の低い第2ソース低抵抗層と、を備え、前記第2ゲート配線は、前記不活性領域上に設けられ、前記第1ソース配線は、前記第1ソース低抵抗層および前記第2ソース低抵抗層と連続して同じ材料から形成されることが好ましい。
(11)前記第1ドレインフィンガは、前記第1活性領域にオーミックコンタクトする第1ドレインオーミック層と、前記第2活性領域にオーミックコンタクトする第2ドレインオーミック層と、前記第1ドレインオーミック層および前記第2ドレインオーミック層上に接触し、前記第1ドレインオーミック層および前記第2ドレインオーミック層よりシート抵抗の低いドレイン低抵抗層と、を備えることが好ましい。
(12)前記第2ゲート配線の材料は前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガの材料と同じであることが好ましい。
(13)前記第2ゲート配線のシート抵抗は前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガのシート抵抗より低いことが好ましい。
(14)本開示の一実施形態は、基板内に、半導体層が活性化され互に分離された第1活性領域および第2活性領域と、前記第1活性領域と前記第2活性領域との間に設けられ前記半導体層が不活性化された不活性領域と、を形成する工程と、前記第1活性領域上に、第1ソースオーミック層と、前記第1ソースオーミック層の延伸方向に延伸する第1ドレインオーミック層と、を形成し、前記第2活性領域上に、前記第1ソースオーミック層の幅より小さい幅を有し、前記第1ソースオーミック層の幅方向の幅が前記第1ソースオーミック層の幅内に収まり、前記延伸方向に延伸する第2ソースオーミック層と、前記延伸方向に延伸する第2ドレインオーミック層と、を形成する工程と、前記第1活性領域上に、前記第1ソースオーミック層と前記第1ドレインオーミック層とに挟まれ、前記延伸方向に延伸する第1ゲートフィンガを形成し、前記第2活性領域上に、前記第2ソースオーミック層と前記第2ドレインオーミック層とに挟まれ、前記延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガを形成する工程と、前記基板上に、前記第2ゲートフィンガとで前記第2ソースオーミック層を挟み、前記幅方向の幅が前記第1ソースオーミック層の幅内に収まる第1ゲート配線を形成する工程と、前記不活性領域上に前記第1ゲートフィンガと前記第1ゲート配線とを接続する第2ゲート配線を形成する工程と、前記第1ソースオーミック層上に接触する第1ソース低抵抗層と、前記第2ソースオーミック層上に接触する第2ソース低抵抗層と、を形成し、前記不活性領域上に、前記第1ソース低抵抗層と前記第2ソース低抵抗層とを接続し、前記第1ゲート配線層上を非接触に交差するソース配線を、前記第1ソース低抵抗層および前記第2ソース低抵抗層と同時に形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。これにより、小型化可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
本開示の実施形態にかかる半導体装置およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[実施例1]
図1は、実施例1に係る半導体装置の平面図である。図2から図5は、それぞれ図1のA-A断面図~D-D断面図である。基板10の上面の法線方向をZ方向、各フィンガの延伸方向をY方向、各フィンガの幅方向をX方向とする。
図1~図5に示すように、基板10は、基板10aと基板10a上に設けられた半導体層10bとを備えている。半導体層10bがイオン注入等により不活性化された領域が不活性領域11aであり、不活性化されていない領域が活性領域11である。基板10上にソースフィンガ12a~12c、ゲートフィンガ14a~14d、ドレインフィンガ16a、16b、ゲート配線18a、18b、ゲートバスバー22およびドレインバスバー24が設けられている。
ソースフィンガ12a~12c、ドレインフィンガ16aおよび16bは、活性領域11上に設けられたオーミック金属層40と、オーミック金属層40に設けられた低抵抗層50を有する。オーミック金属層40は、半導体層10bにオーミックコンタクトする。低抵抗層50は、オーミック金属層40より抵抗率が低くかつ厚い。ソースフィンガ12a~12c、ドレインフィンガ16aおよび16bにおいて、オーミック金属層40のX方向およびY方向における幅は低抵抗層50のX方向およびY方向における幅より大きくてもよいし、同じでもよい。ソース配線19bはソースフィンガ12aと12bとを接続し、ソース配線19cはソースフィンガ12aと12cとを接続する。ソース配線19bおよび19cは不活性領域11a上に設けられ、低抵抗層50を有し、オーミック金属層40を有していない。ドレインフィンガ16aおよび16bのうち不活性領域11a上の部分は低抵抗層50を有し、オーミック金属層40を有していない。
ゲートフィンガ14a~14dは、活性領域11上に設けられたゲート金属層45を有し、低抵抗層50を有していない。ゲート配線18bは不活性領域11a上に設けられたゲート金属層45を有し、低抵抗層50を有していない。ゲート配線18aは半導体層10b上に設けられたゲート金属層45と低抵抗層50を有する。低抵抗層50は、ゲート金属層45より抵抗率が低くかつ厚い。
ソースフィンガ12aはY方向に延伸し、X方向における幅W2aとY方向における長さL2aとを有する。ソースフィンガ12aのX方向における両端からY方向にソースフィンガ12bおよび12cが延伸する。ソースフィンガ12bおよび12cは各々X方向における幅W2bとY方向における長さL2bを有する。ソースフィンガ12aおよび12bの+X方向にY方向に延伸するドレインフィンガ16aが設けられている。ソースフィンガ12aおよび12cの-X方向にY方向に延伸するドレインフィンガ16bが設けられている。ドレインフィンガ16aおよび16bは各々X方向の幅W6を有する。ゲートフィンガ14aおよび14bは、ソースフィンガ12aおよび12bとドレインフィンガ16aとの間に設けられ、ゲートフィンガ14cおよび14dは、ソースフィンガ12aおよび12cとドレインフィンガ16bとの間に設けられている。ゲートフィンガ14a~14dはY方向に延伸し、X方向における幅はゲート長Lgに相当する。
ソースフィンガ12aと12cとの間にはY方向に延伸しX方向の幅W8aを有するゲート配線18aが設けられている。ゲートフィンガ14aおよび14cと14bおよび14dとの間にゲート配線18bが設けられている。ゲート配線18bはY方向の幅W8bを有しX方向に延伸し、ゲートフィンガ14aおよび14cの-Y方向の端部とゲート配線18aの+Y方向の端部とをそれぞれ接続する。ゲート配線18bとソース配線19bおよび19cとは絶縁膜26を介し交差し、互いに電気的に接続されていない。ゲートフィンガ14b、14dおよびゲート配線18aの-Y方向の端部はゲートバスバー22に接続されている。ドレインフィンガ16aおよび16bの+Y方向の端部はドレインバスバー24に接続されている。ソースフィンガ12aは基板10を貫通するビア20を介し、基板10下に設けられた金属層28に接続されている。ソースフィンガ12a~12c、ゲートフィンガ14a~14d、ドレインフィンガ16a、16b、ゲート配線18aおよび18bを覆うように絶縁膜26が設けられている。
FET領域30aと30bはY方向に配置されている。FET領域30aでは、ソースフィンガ12aを含む活性領域11がX方向に延伸している。ソースフィンガ12a、ゲートフィンガ14aおよびドレインフィンガ16aは、単位FET32aを形成し、ソースフィンガ12a、ゲートフィンガ14cおよびドレインフィンガ16bは、単位FET32cを形成する。単位FET32aおよび32cのゲート幅Wgaはソースフィンガ12aを含む活性領域11のY方向の長さに相当する。単位FET32aおよび32cのソース電位は、金属層28からビア20を介しソースフィンガ12aに供給される。ゲート電位(およびゲート信号)は、ゲートバスバー22からゲート配線18aおよび18bを介しゲートフィンガ14aおよび14cに供給される。ドレイン電位は、ドレインバスバー24からドレインフィンガ16aおよび16bに供給される。単位FET32aおよび32cはX方向に交互に配列されている。
FET領域30bでは、ゲート配線18aを除き活性領域11が設けられている。ソースフィンガ12b、ゲートフィンガ14bおよびドレインフィンガ16aは、単位FET32bを形成し、ソースフィンガ12c、ゲートフィンガ14dおよびドレインフィンガ16bは、単位FET32dを形成する。単位FET32bおよび32dのゲート幅Wgbはソースフィンガ12bおよび12cを含む活性領域11内のY方向の長さに相当する。単位FET32bおよび32dのソース電位は、金属層28からビア20およびソースフィンガ12aを介しソースフィンガ12bおよび12cに供給される。ゲート電位(およびゲート信号)は、ゲートバスバー22からゲートフィンガ14bおよび14dに供給される。ドレイン電位は、ドレインバスバー24からドレインフィンガ16aおよび16bに供給される。単位FET32bおよび32dはX方向に交互に配列されている。半導体装置の全体のゲート幅を大きくする場合には、単位FET32a~FET32dがX方向に複数配置される。
半導体装置が例えば窒化物半導体装置の場合、基板10aは例えばSiC基板、シリコン基板、GaN基板またはサファイア基板である。半導体層10bは例えばGaN層、AlGaN層および/またはInGaN層等の窒化物半導体層を含む。半導体装置が例えばGaAs系半導体装置の場合、基板10aは例えばGaAs基板である。半導体層10bは例えばGaAs層、AlGaAs層および/またはInGaAs層等の砒化物半導体層を含む。オーミック金属層40は、金属膜であり、例えば基板10側から密着膜(例えばチタン)および密着層より抵抗率の低い低抵抗膜(例えばアルミニウム)である。ゲート金属層45は、金属膜であり、例えば基板10側から密着膜(例えばニッケル)および密着層より抵抗率の低い低抵抗膜(例えば金)である。低抵抗層50は、金属層であり、例えばバリア層(例えばチタンタングステン)およびバリア層より抵抗率の低い低抵抗層(例えば金)である。ソースフィンガ12a~12c、ドレインフィンガ16aおよび16bは低抵抗層50を備えていなくてもよい。ゲート配線18aはゲート金属層45を備えていなくてもよい。ゲートバスバー22は、ゲート金属層45と低抵抗層50を有していてもよいし、低抵抗層50を有しゲート金属層45を有していなくてもよい。ドレインバスバー24は、オーミック金属層40と低抵抗層50を有していてもよいし、低抵抗層50を有しオーミック金属層40を有していなくてもよい。ビア20および金属層28は例えば基板10側から密着層および密着層より抵抗率の低い層(例えば金)である。絶縁膜26は例えば窒化シリコン膜である。
ソースフィンガ12aのX方向における幅W2aは例えば50μm~100μmであり、Y方向における長さL2aは例えば100μm~400μmである。ソースフィンガ12bおよび12cのX方向における幅W2bは例えば5μm~20μmであり、Y方向における長さL2bは例えば110μm~410μmである。ゲートフィンガ14a~14dのX方向におけるゲート長Lgは例えば0.25μm~2μmである。ドレインフィンガ16aおよび16bのX方向における幅W6は例えば5μm~100μmである。ゲート配線18aおよび18bの幅W8aおよびW8bは例えば5μm~20μmである。単位FET32aおよび32cのゲート幅Wgaは例えば100μm~400μmであり、単位FET32bおよび32dのゲート幅Wgbは例えば100μm~400μmである。ビア20の幅W20は例えば10μm~60μmである。
実施例1によれば、ゲートフィンガ14a(第1ゲートフィンガ)は、ソースフィンガ12a(第1ソースフィンガ)のX方向(幅方向)に隣接して設けられている。ソースフィンガ12b(第2ソースフィンガ)は、X方向の幅がソースフィンガ12aの幅内に収まり、Y方向(延伸方向)に延伸する。ソース配線19b(第1ソース配線)は、ソースフィンガ12aと12bとを接続する。ゲートフィンガ14b(第2ゲートフィンガ)は、ソースフィンガ12bのX方向に隣接して設けられている。ドレインフィンガ16a(第1ドレインフィンガ)はソースフィンガ12aおよび12bとで、それぞれゲートフィンガ14aおよび14bを挟む。ソースフィンガ12a、ゲートフィンガ14aおよびドレインフィンガ16aにより単位FET32aが形成され、ソースフィンガ12b、ゲートフィンガ14bおよびドレインフィンガ16aにより単位FET32bが形成される。ゲート配線18b(第2ゲート配線)は、ゲートフィンガ14aと14bとの間において、ソース配線19bと非接触に交差し、ゲート配線18a(第1ゲート配線)とゲートフィンガ14aとを接続する。このとき、ソースフィンガ12aとソースフィンガ12bとを接続するソース配線19bがゲート配線18bを乗りあげた状態で非接触に交差している。これは、ソース配線19bとゲート配線18bは絶縁膜26を介して交差しているためである。これにより、ゲート配線18aおよび18bを介しゲートフィンガ14aにゲート電位を供給できる。よって、単位FET32aのゲート抵抗を低くできる。
ソースフィンガ12aのX方向における幅W2aを広く設計することがある。例えば、ソースフィンガ12aにビア20によりソース電位を供給することにより、ソースインダクタンスを小さくできる。しかし、ソースフィンガ12aの幅W2aが広くなる。一方、ソースフィンガ12bおよび12cがY方向にソース電位を供給するための幅W2bは幅W2aほど広くなくてもよい。そこで、ゲート配線18aは、ゲートフィンガ14bとでソースフィンガ12bを挟むように設ける。これにより、平面視においてゲート配線18aとソースフィンガ12bとが平面視において重ならない。このため、ゲート・ソース容量を抑制できる。また、ソースフィンガ12bのY方向における幅W2bおよびゲート配線18aの幅W8aは各々幅W2aより小さく、Y方向からみたとき、ゲート配線18aの幅W8bがソースフィンガ12aの幅W2a内に収まるようにゲート配線18aを設ける。すなわち、Y方向から見ると、ゲート配線18a、ソースフィンガ12bおよび12cは、ソースフィンガ12aに重なり、ソースフィンガ12a以外の領域には重ならない。これにより、ゲート配線18aを設けても、半導体装置のX方向の幅を抑制できる。よって、半導体装置を小型化できる。
ゲートフィンガ14c(第3ゲートフィンガ)は、ゲートフィンガ14aとでソースフィンガ12aを挟む。ソースフィンガ12c(第3ソースフィンガ)は、幅W2aより小さい幅W2bを有し、X方向の幅がソースフィンガ12aの幅内に収まり、Y方向に延伸し、ゲート配線18aに隣接して、ソースフィンガ12bとでゲート配線18aを挟む。ソース配線19c(第2ソース配線)は、ソースフィンガ12aと12cとを接続する。ゲートフィンガ14d(第4ゲートフィンガ)は、ゲート配線18aとでソースフィンガ12cを挟みY方向に延伸する。ドレインフィンガ16b(第2ドレインフィンガ)は、ソースフィンガ12aおよび12bとで、ゲートフィンガ14cおよび14dを挟む。ゲート配線18bは、ゲートフィンガ14cと14dとの間において、ソース配線19cと非接触に交差し、ゲート配線18aとゲートフィンガ14cとを接続する。このとき、ソースフィンガ12aとソースフィンガ12cとを接続するソース配線19cがゲート配線18bを乗りあげた状態で非接触に交差している。これは、ソース配線19cとゲート配線18bは絶縁膜26を介して交差しているためである。これにより、ソースフィンガ12a、ゲートフィンガ14cおよびドレインフィンガ16bにより単位FET32cが形成され、ソースフィンガ12c、ゲートフィンガ14dおよびドレインフィンガ16bにより単位FET32dが形成される。
ビア20は、基板10を貫通し、ソースフィンガ12aと基板10下に設けられた金属層28とを接続する。このように、ビア20をソースフィンガ12aに直接接続すると、ソースフィンガ12aの幅W2aが広くなる。このため、ゲート配線18aをソースフィンガ12bと12cの間に設けることができる。
ゲートバスバー22は、ソースフィンガ12bおよび12cに対しソースフィンガ12aの反対に設けられ、ゲート配線18aに接続する。これにより、ゲートバスバー22からゲート配線18aにゲート電位を供給できる。
ゲートフィンガ14bおよび14dの第1端はゲートバスバー22に接続され、第2端はゲート配線18bから離れている。これにより、ゲートバスバー22からゲートフィンガ14bおよび14dに供給されるゲート信号とゲート配線18aおよび18bからゲートフィンガ14aおよび14cに供給されるゲート信号には位相差が生じる。しかし、ゲートフィンガ14a~14dには同じ-Y方向からゲート信号が供給され、ドレインフィンガ16aおよび16bから+Y方向に信号が出力される。これにより、位相差による損失を抑制できる。よって、高周波特性を向上させることができる。
[実施例1の変形例1]
図6は、実施例1の変形例1に係る半導体装置の平面図である。図6に示すように、実施例1の変形例1では、1個のソースフィンガ12aに2個のビア20が設けられている。このように、1個のソースフィンガ12aに複数のビア20が設けることにより、ソースインダクタンスをより低減できる。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例2]
図7は、実施例1の変形例2に係る半導体装置の平面図である。図7に示すように、実施例1の変形例2では、ゲートフィンガ14bおよび14dの-Y方向の第1端はゲートバスバー22に接続され、+Y方向の第2端はゲート配線18bに接続されている。これにより、ゲートフィンガ14bおよび14dには、±Y方向からゲート電位が供給される。よって、単位FET32bおよび32dにおけるゲート抵抗をより抑制できる。また、単位FET32bおよび32dのゲート幅Wgbを大きくすることもできる。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例1の変形例3]
図8は、実施例1の変形例3に係る半導体装置の平面図である。図8に示すように、実施例1の変形例3では、ゲートフィンガ14bおよび14dの-Y方向の第1端はゲートバスバー22から離れ、+Y方向の第2端はゲート配線18bに接続されている。これにより、単位FET32aと32bとを対称にでき、単位FET32cと32dとを対称にできる。よって、単位FET32a~32dに供給されるゲート信号の位相が揃うため、高周波特性を向上させることができる。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[実施例2]
図9は、実施例2に係る半導体装置の平面図である。図9に示すように実施例2では、Y方向に3個のFET領域30a~30cが設けられている。FET領域30bと30cの間には、ゲートフィンガ14bおよび14dとゲート配線18aとを接続するゲート配線18cが設けられている。ゲート配線18cは活性領域11の間に設けられている。FET領域30cでは、ソースフィンガ12b、ゲートフィンガ14bおよびドレインフィンガ16aにより単位FET32eが形成され、ソースフィンガ12c、ゲートフィンガ14dおよびドレインフィンガ16bにより単位FET32fが形成される。実施例2のように、ゲートフィンガ14bおよび14dにゲート電位を供給するゲート配線18cを設けてもよい。これにより、FET領域30a~30cをY方向に3個以上設けることができる。その他の構成は実施例1の変形例3と同じであり説明を省略する。
[実施例2の変形例1]
図10は、実施例2の変形例1に係る半導体装置の平面図である。図10に示すように実施例2の変形例1では、ゲートフィンガ14bおよび14dがゲートバスバー22に接続されていない。その他の構成は実施例2と同じであり説明を省略する。各単位FET32a~32fのゲートフィンガ14a~14dにゲート電位が供給されれば、各ゲートフィンガ14bおよび14dと、ゲート配線18b、18cおよびゲートバスバー22と接続または非接続は適宜設計できる。
[実験]
GaN系のHEMT(High Electron Mobility Transistor)を作製した。作製したサンプルは以下の4種類である。
サンプルAおよびBは、FET領域が1個の比較例である。サンプル
サンプルA:ゲート幅が440μmの単位FET×2
サンプルB:ゲート幅が380μmの単位FET×2
サンプルCは、実施例2にさらにゲートフィンガ14bおよび14dとゲート配線18aとを接続するゲート配線を設け、Y方向に単位FETを4個設けた例である。
サンプルC:Y方向に配列する4個の単位FETの合計のゲート幅が440μm×2
サンプルDは、実施例1の変形例2である。
サンプルD:Y方向に配列する2個の単位FETの合計のゲート幅が380μm×2
サンプルA~Dについてリニアゲインを測定した。測定条件は、周波数が4.8GHz、ドレインバイアス電圧が50V、ドレインバイアス電流が8mA/mmである。サンプルCおよびDはそれぞれサンプルAおよびBよりリニアゲインが1dB以上向上した。これは、サンプルCおよびDはサンプルAおよびBよりゲート抵抗が低下したためと考えられる。また、サンプルCおよびDでは、ゲート配線とソースフィンガとが重ならないため、ゲート・ソース容量の増加に起因する高周波特性の劣化が抑制されている。
[実施例2の変形例2]
図11は、実施例2の変形例2に係る半導体装置の平面図である。図11に示すように実施例2の変形例2では、ゲート配線18aがゲート配線18a1と18a2に分割され、ゲート配線18bがゲート配線18b1と18b2とに分割され、ゲート配線18cがゲート配線18c1と18c2とに分割されている。ゲート配線18b1および18c1はゲートフィンガ14bとゲート配線18a1とを接続し、ゲート配線18b2および18c2はゲートフィンガ14dとゲート配線18a2とを接続する。ゲート配線18a1、18b1および18c1とゲート配線18a2、18b2および18c2とは、基板10上において接続されていない。その他の構成は実施例2の変形例1と同じであり説明を省略する。
実施例2の変形例2によれば、ゲート配線18a2(第3ゲート配線)は、ソースフィンガ12cとゲート配線18a1(第1ゲート配線)との間に設けられ、X方向の幅がソースフィンガ12aの幅内に収まり、ゲート配線18a1と基板10上において分離されている。ゲート配線18b2(第4ゲート配線)は、ソース配線19cと非接触に交差し、ゲート配線18b1(第2ゲート配線)と基板10上において分離され、ゲート配線18a2とゲートフィンガ14cとを接続する。これにより、ゲートフィンガ14aに伝送される高周波信号と、ゲートフィンガ14bに伝送される高周波信号と、がゲート配線18aにおいて分離される。よって、発振を抑制できる。実施例1およびその変形例並びに実施例2においてもゲート配線18aおよび18bを実施例2の変形例2のように分割してもよい。
[実施例2の変形例3]
図12は、実施例2の変形例3に係る半導体装置の平面図である。図12に示すように、実施例2の変形例3では、ゲートバスバー22がゲートバスバー22aと22bとに分割されている。ゲートバスバー22aと22bとは抵抗25を介し接続されている。抵抗25は、例えば半導体層10bを用いた半導体抵抗、ニッケルクロム合金、タンタルまたはタングステン等の抵抗率の高い金属を用いた金属抵抗、金、アルミニウムのように、オーミック金属層40、ゲート金属層45または低抵抗層50を用い、細い配線を用いた金属抵抗、である。その他の構成は実施例2の変形例2と同じであり説明を省略する。
[実施例2の変形例4]
図13は、実施例2の変形例4に係る半導体装置の平面図である。図13に示すように、実施例2の変形例4では、ゲート配線18a1と18a2とは抵抗25を介し接続されている。ゲートバスバー22aと22bとは実施例2の変形例3より離れている。その他の構成は実施例2の変形例2と同じであり説明を省略する。
実施例2の変形例3および4のように、ゲート配線18a1に接続するゲートバスバー22a(第1ゲートバスバー)と、ゲート配線18a2に接続するゲートバスバー22b(第2ゲートバスバー)と、は基板10上において分離されている。ゲート配線18a1およびゲートバスバー22aと、ゲート配線18a2およびゲートバスバー22bと、を電気的に接続する抵抗25が設けられている。これにより、ゲートフィンガ14aに伝送される高周波信号と、ゲートフィンガ14bに伝送される高周波信号と、がゲート配線18aおよびゲートバスバー22において分離される。よって、実施例2の変形例2より発振を抑制できる。抵抗25を設けることで、FET内のループを伝送する信号が減衰し、発振をより抑制できる。実施例1およびその変形例並びに実施例2においてもゲートバスバー22を実施例2の変形例3および4のように分割し、抵抗25を設けてもよい。
[実施例3]
実施例3は、実施例1、2およびそれらの変形例の製造方法の例である。図14Aから図15Cは、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図16から図18は、実施例3に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。図14Aに示すように、半導体層10bにイオン注入することで、半導体層10bに不活性領域11aを形成する。不活性領域11aが形成されない領域は活性領域11である。
図16に示すように、FET領域30aには活性領域11bが形成され、FET領域30bには活性領域11c1および11c2が形成される。FET30a内にはX方向に延伸する帯状の活性領域11bが1つ形成される。FET領域30b内にはX方向に配列する複数の活性領域11c1および11c2が形成される。活性領域11bと11c1および11c2との間は不活性領域11aであり、活性領域11c1と11c2との間は不活性領域11aである。
図14Bおよび図16に示すように、活性領域11bおよび11c上にオーミック金属層40を形成する。オーミック金属層40の形成には、例えば真空蒸着法およびリフトオフ法を用いる。活性領域11b上にはソースオーミック層42a、ドレインオーミック層46a1および46b1が形成される。活性領域11c1上にはソースオーミック層42bおよびドレインオーミック層46a2が形成される。活性領域11c2上にはソースオーミック層42cおよびドレインオーミック層46b2が形成される。その後熱処理する。これにより、ソースオーミック層42a、ドレインオーミック層46a1および46b1は活性領域11bにオーミックコンタクトする。ソースオーミック層42bおよびドレインオーミック層46a2は活性領域11c1にオーミックコンタクトする。ソースオーミック層42cおよびドレインオーミック層46b2は活性領域11c2にオーミックコンタクトする。
図14Cおよび図17に示すように、基板10上にゲート金属層45を形成する。ゲート金属層45の形成には、例えば真空蒸着法およびリフトオフ法を用いる。活性領域11b上において、ソースオーミック層42aとドレインオーミック層46a1との間にゲートフィンガ14aが形成され、ソースオーミック層42aとドレインオーミック層46b1との間にゲートフィンガ14cが形成される。活性領域11c1上において、ソースオーミック層42bとドレインオーミック層46a2との間にゲートフィンガ14bが形成される。活性領域11c2上において、ソースオーミック層42cとドレインオーミック層46b2との間にゲートフィンガ14dが形成される。活性領域11bと11c1および11c2との間の不活性領域11a上にゲート配線18bが形成される。活性領域11c1と11c2との間の不活性領域11a上にゲート金属層48aが形成される。FET領域30bの-Y側にゲートフィンガ14b、14dおよびゲート金属層48aと接続されたゲート金属層49が形成される。
図15Aに示すように、基板10上に、オーミック金属層40およびゲート金属層45を覆うように絶縁膜26aを形成する。絶縁膜26aは例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用い形成する。
図15Bに示すように、絶縁膜26aの所望の領域にエッチング法を用い開口を形成する。開口内および絶縁膜26a上に低抵抗層50を形成する。低抵抗層50の形成には、例えばめっき法を用いる。
図15Bおよび図18に示すように、オーミック金属層40およびゲート金属層45上に低抵抗層50を形成する。低抵抗層50のシート抵抗は、オーミック金属層40およびゲート金属層45のシート抵抗より低い。ソースオーミック層42aとソースオーミック層42a上に形成されたソース低抵抗層52aとでソースフィンガ12aが形成される。ドレインオーミック層46a1とドレインオーミック層46a1に形成されたドレイン低抵抗層56aとでドレインフィンガ16a1が形成される。ドレインオーミック層46b1とドレインオーミック層46b1に形成されたドレイン低抵抗層56bとでドレインフィンガ16b1が形成される。
ソースオーミック層42bとソースオーミック層42b上に形成されたソース低抵抗層52bとでソースフィンガ12bが形成される。ソースオーミック層42cとソースオーミック層42c上に形成されたソース低抵抗層52cとでソースフィンガ12cが形成される。ドレインオーミック層46a2とドレインオーミック層46a2に形成されたドレイン低抵抗層56aとでドレインフィンガ16a2が形成される。ドレインオーミック層46b2とドレインオーミック層46b2に形成されたドレイン低抵抗層56bとでドレインフィンガ16b2が形成される。
不活性領域11a上に形成されたドレイン低抵抗層56aおよび56bによりドレイン配線19dおよび19eがそれぞれ形成される。ドレインフィンガ16a1、ドレイン配線19dおよびドレインフィンガ16a2は実施例1のドレインフィンガ16aを形成する。ドレインフィンガ16b1、ドレイン配線19eおよびドレインフィンガ16b2は実施例1のドレインフィンガ16bを形成する。FET領域30aの+Y側にドレイン低抵抗層56aおよび56bと接続されたドレインバスバー24が形成される。
ゲート金属層48aとゲート金属層48a上に形成された低抵抗層58aとはゲート配線18aを形成する。ゲート金属層49上に低抵抗層58aと接続された低抵抗層59が形成される。ゲート金属層49と低抵抗層59とはゲートバスバー22を形成する。
図15Cに示すように、絶縁膜26a上に低抵抗層50を覆うように絶縁膜26bを形成する。絶縁膜26bの形成には例えばCVD法を用いる。絶縁膜26aと26bは絶縁膜26を形成する。その後、基板10にビア20を形成し、ビア20内および基板10の下面に金属層28を形成する。これにより、実施例1に係る半導体装置が製造される。
実施例3では、ゲート配線18aがゲート金属層45と低抵抗層50とにより形成されるため、ゲート配線18aを低抵抗化できる。ソースフィンガ12a~12c、ドレインフィンガ16a1、16a2、16b1および16b2が、オーミック金属層40と低抵抗層50とで形成できるため、ソースフィンガ12a~12c、ドレインフィンガ16a1、16a2、16b1および16b2を低抵抗化できる。ソース配線19bおよび19cが低抵抗層50により形成され、ゲート配線18bがゲート金属層45により形成される。このため、ソース配線19bおよび19cはゲート金属層45と絶縁膜26aを介し非接触に交差できる。ゲート配線18aおよび18bが不活性領域11a上に形成されるためゲート寄生容量を抑制できる。
実施例3およびその変形例によれば、図14Aおよび図16のように、基板10内に、半導体層10bが活性化され互に分離された活性領域11b(第1活性領域)並びに活性領域11c1(第2活性領域)と、活性領域11bと11c1との間に設けられ半導体層10bが不活性化された不活性領域11aと、を形成する。
図16のように、活性領域11b上に、ソースオーミック層42a(第1ソースオーミック層)と、ドレインオーミック層46a1(第1ドレインオーミック層)と、を形成する。活性領域11c1上に、ソースオーミック層42b(第2ソースオーミック層)と、ドレインオーミック層46a2(第2ドレインオーミック層)と、を形成する。
図17のように、活性領域11b上に、ゲートフィンガ14a(第1ゲートフィンガ)を形成する。活性領域11c1上に、ゲートフィンガ14b(第2ゲートフィンガ)を形成する。不活性領域11a上に、ゲート配線18a(第1ゲート配線)の一部の層であるゲート金属層48aを形成する。不活性領域11a上に、ゲート配線18b(第2ゲート配線)を形成する。
図18のように、ソースオーミック層42a上に接触するソース低抵抗層52a(第1ソース低抵抗層)と、ソースオーミック層42b上に接触するソース低抵抗層52b(第2ソース低抵抗層)と、を形成し、不活性領域11a上に、ソース低抵抗層52aと52bとを接続し、ゲート配線18b上を非接触に交差するソース配線19bを、ソース低抵抗層52aおよび52bと同時に形成する。これにより、ソース配線19bは、ソース低抵抗層52aおよび52bと連続して同じ材料から形成される。
ソース配線19bをソース低抵抗層52aおよび52bと連続して同じ材料から形成する。ソース低抵抗層52aおよび52bのシート抵抗はソースオーミック層42aおよび42bのシート抵抗より低い。これにより、ソースフィンガ12aと12bとの間の抵抗を低くでき、かつゲート配線18bとソース配線19bとを非接触に交差できる。
また、ドレインフィンガ16aは、ドレインオーミック層46a1(第1ドレインオーミック層)と、ドレインオーミック層46a2(第2ドレインオーミック層)と、ドレイン低抵抗層56aと、を備える。ドレイン低抵抗層56aは、ドレインオーミック層46a1および46a2上に接触し、ドレインオーミック層46a1および46a2よりシート抵抗より低い。これにより、ドレインフィンガ16aの抵抗を低くできる。
低抵抗層50のシート抵抗はオーミック金属層40のシート抵抗の1/2以下が好ましく、1/5以下がより好ましく、1/10以下がさらに好ましい。低抵抗層50のシート抵抗をオーミック金属層40のシート抵抗より小さくする方法として、低抵抗層50の主な金属層(例えば金)の抵抗率をオーミック金属層40の主な金属層(例えばアルミニウム)の抵抗率より低くする方法がある。また、低抵抗層50をオーミック金属層40より厚くする方法がある。
ゲート配線18bはゲートフィンガ14aおよび14bと同時に形成される。すなわち、ゲート配線18bの材料および厚さはゲートフィンガ14aおよび14bの材料および厚さと同じである。これにより、製造工程を簡略化できる。
ゲート配線18aの少なくとも一部の層(ゲート金属層48a)はゲート配線18bと同時に形成される。すなわち、ゲート金属層48aの材料および厚さはゲート配線18bの材料および厚さと同じである。これにより、製造工程を簡略化できる。
[実施例3の変形例1]
図19および図20は、実施例3の変形例1に係る半導体装置の平面図である。図19に示すように、ゲート金属層45を形成するときに、ゲート金属層48aが形成されない。
図20に示すように、ゲート配線18aは低抵抗層50により形成され、ゲート金属層45を有さない。その他の工程は実施例3と同じであり説明を省略する。
ゲート配線18aは低抵抗層58aを有するため、十分に低抵抗化できる。このため、ゲート配線18aはゲート金属層48aを有さなくてもよい。
[実施例3の変形例2]
図21および図22は、実施例3の変形例2に係る半導体装置の平面図である。図21に示すように、ゲート金属層45を形成するときに、ゲート配線18bおよびゲート金属層48aが形成されない。
図22に示すように、不活性領域11a上にゲート金属層55を形成する。ゲート金属層55の形成には、例えば真空蒸着法およびリフトオフ法を用いる。ゲート金属層55により、ゲート配線18bおよびゲート金属層48aが形成される。ゲート金属層55は、ゲート金属層45より抵抗率の低い材料を用いる。例えばゲート金属層45に金を用いる場合、ゲート金属層45には銀または銅を用いる。また、ゲート金属層55をゲート金属層45より厚くする。これにより、ゲート金属層55のシート抵抗をゲート金属層45のシート抵抗より低くできる。よって、実施例3の変形例2では、ゲート配線18aおよび18bを低抵抗化できる。その他の工程は実施例3と同じであり説明を省略する。
[実施例3の変形例3]
図23は、実施例3の変形例3に係る半導体装置の平面図である。図23に示すように、ゲート金属層55はゲート配線18bを有し、ゲート金属層48aを備えなくてもよい。その他の工程は実施例3の変形例2と同じであり説明を省略する。実施例3の変形例3のように、ゲート配線18bは、ソース配線19bおよび19cと交差するため、低抵抗層50を設けることができない。このため、ゲート配線18bはゲート金属層55により形成する。ゲート配線18aは低抵抗層50を有するため、十分に低抵抗化できる。このため、ゲート配線18aはゲート金属層48aを有さなくてもよい。
実施例3の変形例2および3によれば、ゲート配線18bのシート抵抗はゲートフィンガ14aおよび14bのシート抵抗より低い。これにより、ゲート配線18bの抵抗を低くできる。ゲート配線18bのシート抵抗はゲートフィンガ14aおよび14bのシート抵抗の1/2以下が好ましく、1/5以下がより好ましい。ゲート配線18bのシート抵抗をゲートフィンガ14aおよび14bのシート抵抗より小さくする方法として、ゲート配線18bの主な金属層(例えば銀または銅)の抵抗率をゲートフィンガ14aおよび14bの主な金属層(例えば金)の抵抗率より低くする方法がある。また、ゲート配線18bをゲートフィンガ14aおよび14bより厚くする方法がある。
実施例1~3およびその変形例では、X方向に4つの単位FETが配列する例を説明したが、X方向における単位FETの個数は1個でもよいし、2個、3個または5個以上でもよい。X方向に配列された4つの単位FETを1グループとし、X方向に複数のグループは配列されていてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10、10a 基板
10b 半導体層
11、11c2 活性領域
11a 不活性領域
11b 活性領域(第1活性領域)
11c1 活性領域(第2活性領域)
12a~12c ソースフィンガ(第1~第3ソースフィンガ)
14a~14d ゲートフィンガ(第1~第4ゲートフィンガ)
16a、16b ドレインフィンガ(第1、第2ドレインフィンガ)
16a1、16a2、16b1、16b2 ドレインフィンガ
18a、18a1 ゲート配線(第1ゲート配線)
18a2 ゲート配線(第3ゲート配線)
18b、18b1 ゲート配線(第2ゲート配線)
18b2 ゲート配線(第4ゲート配線)
18c、18c1、18c2 ゲート配線
19b ソース配線(第1ソース配線)
19c ソース配線(第2ソース配線)
19d、19e ドレイン配線
20 ビア
22、22a、22b ゲートバスバー
24 ドレインバスバー
25 抵抗
26、26a、26b 絶縁膜
28 金属層
30a~30b FET領域
32a~32f 単位FET
40 オーミック金属層
42a ソースオーミック層(第1ソースオーミック層)
42b ソースオーミック層(第2ソースオーミック層)
42c ソースオーミック層
45、55 ゲート金属層
46a1 ドレインオーミック層(第1ドレインオーミック層)
46a2 ドレインオーミック層(第2ドレインオーミック層)
46b1、46b2 ドレインオーミック層
48a、49 ゲート金属層
50、58a、59 低抵抗層
52a ソース低抵抗層(第1ソース低抵抗層)
52b ソース低抵抗層(第2ソース低抵抗層)
52c ソース低抵抗層
56a、56b ドレイン低抵抗層
ソースフィンガ12bと12cとの間にはY方向に延伸しX方向の幅W8aを有するゲート配線18aが設けられている。ゲートフィンガ14aおよび14cと14bおよび14dとの間にゲート配線18bが設けられている。ゲート配線18bはY方向の幅W8bを有しX方向に延伸し、ゲートフィンガ14aおよび14cの-Y方向の端部とゲート配線18aの+Y方向の端部とをそれぞれ接続する。ゲート配線18bとソース配線19bおよび19cとは絶縁膜26を介し交差し、互いに電気的に接続されていない。ゲートフィンガ14b、14dおよびゲート配線18aの-Y方向の端部はゲートバスバー22に接続されている。ドレインフィンガ16aおよび16bの+Y方向の端部はドレインバスバー24に接続されている。ソースフィンガ12aは基板10を貫通するビア20を介し、基板10下に設けられた金属層28に接続されている。ソースフィンガ12a~12c、ゲートフィンガ14a~14d、ドレインフィンガ16a、16b、ゲート配線18aおよび18bを覆うように絶縁膜26が設けられている。
ソースフィンガ12aのX方向における幅W2aを広く設計することがある。例えば、ソースフィンガ12aにビア20によりソース電位を供給することにより、ソースインダクタンスを小さくできる。しかし、ソースフィンガ12aの幅W2aが広くなる。一方、ソースフィンガ12bおよび12cがY方向にソース電位を供給するための幅W2bは幅W2aほど広くなくてもよい。そこで、ゲート配線18aは、ゲートフィンガ14bとでソースフィンガ12bを挟むように設ける。これにより、平面視においてゲート配線18aとソースフィンガ12bとが平面視において重ならない。このため、ゲート・ソース容量を抑制できる。また、ソースフィンガ12bのY方向における幅W2bおよびゲート配線18aの幅W8aは各々幅W2aより小さく、Y方向からみたとき、ゲート配線18aの幅W8aがソースフィンガ12aの幅W2a内に収まるようにゲート配線18aを設ける。すなわち、Y方向から見ると、ゲート配線18a、ソースフィンガ12bおよび12cは、ソースフィンガ12aに重なり、ソースフィンガ12a以外の領域には重ならない。これにより、ゲート配線18aを設けても、半導体装置のX方向の幅を抑制できる。よって、半導体装置を小型化できる。
ゲートフィンガ14c(第3ゲートフィンガ)は、ゲートフィンガ14aとでソースフィンガ12aを挟む。ソースフィンガ12c(第3ソースフィンガ)は、幅W2aより小さい幅W2bを有し、X方向の幅がソースフィンガ12aの幅内に収まり、Y方向に延伸し、ゲート配線18aに隣接して、ソースフィンガ12bとでゲート配線18aを挟む。ソース配線19c(第2ソース配線)は、ソースフィンガ12aと12cとを接続する。ゲートフィンガ14d(第4ゲートフィンガ)は、ゲート配線18aとでソースフィンガ12cを挟みY方向に延伸する。ドレインフィンガ16b(第2ドレインフィンガ)は、ソースフィンガ12aおよび12cとで、ゲートフィンガ14cおよび14dを挟む。ゲート配線18bは、ゲートフィンガ14cと14dとの間において、ソース配線19cと非接触に交差し、ゲート配線18aとゲートフィンガ14cとを接続する。このとき、ソースフィンガ12aとソースフィンガ12cとを接続するソース配線19cがゲート配線18bを乗りあげた状態で非接触に交差している。これは、ソース配線19cとゲート配線18bは絶縁膜26を介して交差しているためである。これにより、ソースフィンガ12a、ゲートフィンガ14cおよびドレインフィンガ16bにより単位FET32cが形成され、ソースフィンガ12c、ゲートフィンガ14dおよびドレインフィンガ16bにより単位FET32dが形成される。
[実施例2の変形例4]
図13は、実施例2の変形例4に係る半導体装置の平面図である。図13に示すように、実施例2の変形例4では、ゲート配線18a1と18a2とは抵抗25を介し接続されている。ゲートバスバー22aと22bとは実施例2の変形例3より離れている。その他の構成は実施例2の変形例と同じであり説明を省略する。
図22に示すように、不活性領域11a上にゲート金属層55を形成する。ゲート金属層55の形成には、例えば真空蒸着法およびリフトオフ法を用いる。ゲート金属層55により、ゲート配線18bおよびゲート金属層48aが形成される。ゲート金属層55は、ゲート金属層45より抵抗率の低い材料を用いる。例えばゲート金属層45に金を用いる場合、ゲート金属層55には銀または銅を用いる。また、ゲート金属層55をゲート金属層45より厚くする。これにより、ゲート金属層55のシート抵抗をゲート金属層45のシート抵抗より低くできる。よって、実施例3の変形例2では、ゲート配線18aおよび18bを低抵抗化できる。その他の工程は実施例3と同じであり説明を省略する。

Claims (14)

  1. 基板と、
    前記基板上に設けられた第1ソースフィンガと、
    前記第1ソースフィンガの幅方向に隣接して前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの延伸方向に延伸する第1ゲートフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸する第2ソースフィンガと、
    前記第2ソースフィンガの前記幅方向に隣接して前記基板上に設けられ、前記延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第2ソースフィンガとを接続する第1ソース配線と、
    前記基板上に設けられ、前記第2ゲートフィンガとで前記第2ソースフィンガを挟み、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まる第1ゲート配線と、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソース配線と非接触に交差し、前記第1ゲート配線と前記第1ゲートフィンガとを接続する第2ゲート配線と、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第2ソースフィンガとで、前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガを挟む第1ドレインフィンガと、
    を備える半導体装置。
  2. 前記基板を貫通し、前記第1ソースフィンガと前記基板下に設けられた金属層とを接続するビアを備える請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記基板上に設けられ、前記第1ゲートフィンガとで前記第1ソースフィンガを挟む第3ゲートフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸し、前記第1ゲート配線の前記幅方向に隣接して、前記第2ソースフィンガとで前記第1ゲート配線を挟む第3ソースフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線とで前記第3ソースフィンガを挟み前記延伸方向に延伸する第4ゲートフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第3ソースフィンガとで、前記第3ゲートフィンガおよび前記第4ゲートフィンガを挟む第2ドレインフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第3ソースフィンガとを接続する第2ソース配線と、
    を備え、
    前記第2ゲート配線は、前記第2ソース配線と非接触に交差し、前記第1ゲート配線と前記第3ゲートフィンガとを接続する請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記第2ソースフィンガに対し前記第1ソースフィンガの反対の前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線に接続するゲートバスバーを備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記第2ゲートフィンガの第1端は前記ゲートバスバーに接続され、第2端は前記第2ゲート配線から離れる請求項4に記載の半導体装置。
  6. 前記第2ゲートフィンガの第1端は前記ゲートバスバーから離れ、第2端は前記第2ゲート配線に接続される請求項4に記載の半導体装置。
  7. 前記第2ゲートフィンガの第1端は前記ゲートバスバーに接続され、第2端は前記第2ゲート配線に接続される請求項4に記載の半導体装置。
  8. 前記基板上に設けられ、前記第1ゲートフィンガとで前記第1ソースフィンガを挟む第3ゲートフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガの幅より小さい幅を有し、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記延伸方向に延伸し、前記第2ソースフィンガとで前記第1ゲート配線を挟む第3ソースフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線とで前記第3ソースフィンガを挟み前記延伸方向に延伸する第4ゲートフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガおよび前記第3ソースフィンガとで、前記第3ゲートフィンガおよび前記第4ゲートフィンガを挟む第2ドレインフィンガと、
    前記基板上に設けられ、前記第1ソースフィンガと前記第3ソースフィンガとを接続する第2ソース配線と、
    前記基板上に設けられ、前記第3ソースフィンガと前記第1ゲート配線との間に設けられ、前記幅方向の幅が前記第1ソースフィンガの幅内に収まり、前記第1ゲート配線と前記基板上において分離された第3ゲート配線と、
    前記基板上に設けられ、前記第2ソース配線と非接触に交差し、前記第2ゲート配線と前記基板上において分離され、前記第3ゲート配線と前記第3ゲートフィンガとを接続する第4ゲート配線と、
    を備える請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
  9. 前記第2ソースフィンガに対し前記第1ソースフィンガの反対の前記基板上に設けられ、前記第1ゲート配線に接続する第1ゲートバスバーと、
    前記第3ソースフィンガに対し前記第1ソースフィンガの反対の前記基板上に設けられ、前記第3ゲート配線に接続し、前記第1ゲートバスバーと前記基板上において分離された第2ゲートバスバーと、
    前記第1ゲート配線および前記第1ゲートバスバーと、前記第3ゲート配線および前記第2ゲートバスバーと、を電気的に接続する抵抗と、
    を備える請求項8に記載の半導体装置。
  10. 前記基板は、前記基板内の半導体層が活性化され互に分離された第1活性領域および第2活性領域と、前記第1活性領域と前記第2活性領域との間に設けられ前記半導体層が不活性化された不活性領域と、を備え、
    前記第1ソースフィンガは、前記第1活性領域にオーミックコンタクトする第1ソースオーミック層と、前記第1ソースオーミック層上に接触して設けられ、前記第1ソースオーミック層よりシート抵抗の低い第1ソース低抵抗層と、を備え、
    前記第2ソースフィンガは、前記第2活性領域にオーミックコンタクトする第2ソースオーミック層と、前記第2ソースオーミック層上に接触して設けられ、前記第1ソースオーミック層よりシート抵抗の低い第2ソース低抵抗層と、を備え、
    前記第2ゲート配線は、前記不活性領域上に設けられ、
    前記第1ソース配線は、前記第1ソース低抵抗層および前記第2ソース低抵抗層と連続して同じ材料から形成される請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 前記第1ドレインフィンガは、前記第1活性領域にオーミックコンタクトする第1ドレインオーミック層と、前記第2活性領域にオーミックコンタクトする第2ドレインオーミック層と、前記第1ドレインオーミック層および前記第2ドレインオーミック層上に接触し、前記第1ドレインオーミック層および前記第2ドレインオーミック層よりシート抵抗の低いドレイン低抵抗層と、を備える請求項10に記載の半導体装置。
  12. 前記第2ゲート配線の材料は前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガの材料と同じである請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13. 前記第2ゲート配線のシート抵抗は前記第1ゲートフィンガおよび前記第2ゲートフィンガのシート抵抗より低い請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  14. 基板内に、半導体層が活性化され互に分離された第1活性領域および第2活性領域と、前記第1活性領域と前記第2活性領域との間に設けられ前記半導体層が不活性化された不活性領域と、を形成する工程と、
    前記第1活性領域上に、第1ソースオーミック層と、前記第1ソースオーミック層の延伸方向に延伸する第1ドレインオーミック層と、を形成し、前記第2活性領域上に、前記第1ソースオーミック層の幅より小さい幅を有し、前記第1ソースオーミック層の幅方向の幅が前記第1ソースオーミック層の幅内に収まり、前記延伸方向に延伸する第2ソースオーミック層と、前記延伸方向に延伸する第2ドレインオーミック層と、を形成する工程と、
    前記第1活性領域上に、前記第1ソースオーミック層と前記第1ドレインオーミック層とに挟まれ、前記延伸方向に延伸する第1ゲートフィンガを形成し、前記第2活性領域上に、前記第2ソースオーミック層と前記第2ドレインオーミック層とに挟まれ、前記延伸方向に延伸する第2ゲートフィンガを形成する工程と、
    前記基板上に、前記第2ゲートフィンガとで前記第2ソースオーミック層を挟み、前記幅方向の幅が前記第1ソースオーミック層の幅内に収まる第1ゲート配線を形成する工程と、
    前記不活性領域上に前記第1ゲートフィンガと前記第1ゲート配線とを接続する第2ゲート配線を形成する工程と、
    前記第1ソースオーミック層上に接触する第1ソース低抵抗層と、前記第2ソースオーミック層上に接触する第2ソース低抵抗層と、を形成し、前記不活性領域上に、前記第1ソース低抵抗層と前記第2ソース低抵抗層とを接続し、前記第1ゲート配線層上を非接触に交差するソース配線を、前記第1ソース低抵抗層および前記第2ソース低抵抗層と同時に形成する工程と、
    を含む半導体装置の製造方法。
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