JP2591420B2 - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

Info

Publication number
JP2591420B2
JP2591420B2 JP5092379A JP9237993A JP2591420B2 JP 2591420 B2 JP2591420 B2 JP 2591420B2 JP 5092379 A JP5092379 A JP 5092379A JP 9237993 A JP9237993 A JP 9237993A JP 2591420 B2 JP2591420 B2 JP 2591420B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
semiconductor device
electrode
source
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5092379A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07226487A (ja
Inventor
潤一 田中
達夫 徳江
泰信 梨本
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP5092379A priority Critical patent/JP2591420B2/ja
Publication of JPH07226487A publication Critical patent/JPH07226487A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2591420B2 publication Critical patent/JP2591420B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体装置に関
し、特に高周波増幅用トランジスタの高周波帯での利得
の低下を改善した構造に関する。
【0002】
【従来の技術】GaAsに代表される化合物半導体は、
移動度が大きい(GaAsでSiの5倍の約8000c
2 /V・sec)ことから本質的に高周波デバイスに
適した材料として注目され、これを用いた高周波増幅用
半導体装置の開発・実用化が進められている。而して、
これら化合物半導体装置のより高い周波数帯での使用を
可能にするためには高周波数帯での利得低下を改善する
こと肝要である。従来、そのための手段としては、FE
T素子部自体の改良、回路素子(容量、インダクタン
ス)の付加による回路構成の改善等が行われてきた。
【0003】この内、FET素子部自体に関しては、ゲ
ート長(Lg)の短縮によるゲート・ソース容量(Cg
s)の低減、相互コンダクタンス(gm )の向上、オフ
セット・ゲート構造によるドレインコンダクタンス(g
d )、ゲート・ドレイン容量(Cgd)の低減等によ
り、FET素子部の利得の向上を図ってきた。
【0004】回路構成上の改善手段は、FET素子部の
寄生成分(容量、インダクタンス)と共振回路を構成す
る受動素子を出力側に設けることにより出力インピーダ
ンスを高くして利得の向上を図るものである。図6の
(a)は、特開平2−261218号公報にて提案され
たこの種受動素子の平面図であり、図6の(b)は、そ
のB−B′線の断面図である。
【0005】図6の(a)、(b)に示されるように、
GaAs基板21上にシリコン酸化膜22を介して第1
層金属配線23が形成され、この上にさらにシリコン酸
化膜24を介して第2層金属配線25が形成されてい
る。第2層金属配線25はスパイラル構造を有し、その
中心部は端子を取り出すためにスルーホールを介して第
1層金属配線23に接続されている。
【0006】この受動素子は同一GaAs基板上に形成
されたMESFETに接続される。図6の(c)は、そ
の等価回路図である。同図において、1はFET、Lは
受動素子のインダクタンス、Csは、配線等の浮遊容
量、RL は負荷抵抗である。従って、図示された半導体
装置には出力回路に並列共振回路が接続されたことにな
る。一般に、半導体装置においてFET素子部の寄生成
分(容量、インダクタンス)は、高周波数領域において
出力インピーダンスを低下させ、利得の低下をもたら
す。ここで、この寄生成分と並列にインダクタンスまた
は容量を付加すれば、出力回路に並列共振回路が形成さ
れ、ある周波数領域にてピーキング効果により出力イン
ピーダンスが高められこれにより利得を向上させること
ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したFET素子部
自体の改善手段では、ゲート長Lgの短縮化はその制御
性やばらつきが問題となり、またオフセットゲート構造
を採用した場合には、位置合わせ精度等の問題があり、
この解決手段では現在の量産技術水準において十分な利
得特性改善効果を安定して得ることは困難である。ま
た、並列共振回路を構成する受動素子を形成する手段で
は、スパイラルインダクタンスを含んでいるため、集積
回路のチップサイズが増大し、また付加素子を形成する
ための特別の工程(図6の例では、シリコン酸化膜24
形成工程、スルーホール孔形成工程、第2層金属膜形成
工程、そのパターニング工程等)を追加する必要が生じ
るため、コスト高となる等の問題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による化合物半導
体装置は、化合物半導体基板の表面領域内に形成された
ソース領域およびドレイン領域からそれぞれソース電
極、ドレイン電極が引き出されている化合物半導体装置
において、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に
は容量素子が形成されていることを特徴とするものであ
る。そして、上記容量素子は、ソース領域またはドレイ
ン領域にオーミックに接触する金属層がドレイン電極ま
たはソース電極下に引き出され、その金属層とドレイン
電極またはソース電極との重なり部分において形成され
たものであるか、あるいはソース電極とドレイン電極と
がインターディジタル構造をもって対向していることに
より形成されたものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、ソース−ドレイン間に容量素
子が接続されるため、特定の周波数帯において、そのピ
ーキング効果により利得を向上させることができる。そ
してこの付加された容量素子が、ドレイン電極(または
ソース電極)下において形成されるため、あるいはソー
ス電極−ドレイン電極間のインタディジタル構造によっ
て形成されるものであるため、容量素子を付加したこと
による使用面積の増加はほとんどない。そして、この容
量素子は、通常のMESFETの製造工程において製造
が可能であるため、新たな工程を追加することなく本発
明の化合物半導体装置を得ることができる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1の(a)は、本発明の第1の実施例の
化合物半導体装置の平面図、図1の(b)は、そのA−
A′線の断面図である。また、図1の(c)は、図1の
(a)、(b)に示された半導体装置の等価回路図であ
る。図1において、1はMESFET、2は本発明によ
り付加された容量素子、Gはゲート電極、GPはゲート
電極パッド、Dはドレイン電極、Sはソース電極であ
る。
【0011】また、11は半絶縁性GaAs基板、10
は、半絶縁性GaAs基板11上にメサ状に設けられた
n−GaAs活性層、12はオーミック金属層、13
は、シリコン酸化膜からなる絶縁層、14は下地金属
層、16はAuからなる金属層である。同図に示される
ように、容量素子2は、ソース領域にオーミック接触し
たオーミック金属層12が、ドレイン電極下にまで延在
することにより形成されたものであり、そしてその誘電
体膜は半導体装置のカバー絶縁膜である絶縁層13によ
り構成されている。
【0012】次に、図2の(a)乃至(c)を参照して
本実施例化合物半導体装置の製造方法について説明す
る。まず、Crドープ半絶縁性GaAs基板11上に、
分子線エピタキシー法(Molecular Beam Epitaxy:MB
E法)により、キャリア濃度3×1017cm-3のSiを
不純物とするn−GaAs活性層10を膜厚200nm
に成長させ、続いて、フォトリソグラフィ法およびCC
22 ガスを用いた反応性イオンエッチ(RIE)法
により、トランジスタの活性領域以外の部分を300n
m程度エッチングして、活性領域をメサ状に加工する。
【0013】次に、リフトオフ法を用いて、TiNから
なる膜厚100nm、ゲート長Lg=0.25μm、ゲ
ート幅Wg=100μmのゲート電極を2本形成する。
続いて、AuGe−Ni−Auからなり合計膜厚200
nmの金属層を堆積し、これをパターニングしてオーミ
ック金属層12を形成する。次に、シラン(SiH4
ガスを用いるCVD法により、全面にSiO2 を厚さ1
50nmに堆積してカバー絶縁膜となる絶縁層13を形
成する[図2の(a)]。
【0014】次に、フォトリソグラフィ法およびRIE
法により、ソース領域上およびドレイン領域上の絶縁層
13を選択的に除去して、その部分のオーミック金属層
12を露出させる。次に、スパッタ法または蒸着法によ
り、Ti/Pt/Auからなる合計膜厚100nmの下
地金属層14を全面に形成する[図2の(b)]。
【0015】続いて、フォトレジストをスピン塗付し、
フォトリソグラフィ法によりソース電極、ドレイン電
極、ゲート電極パッド形成個所に開口を有するフォトレ
ジスト膜15を形成する。次に、電解メッキ法を用いて
Auを厚さ500nmに成長させて金属層16を形成し
[図2の(c)]、続いて、フォトレジスト膜15を剥
離除去し、露出した下地金属層14をイオンミリング法
により除去して、図1に示す本実施例の化合物半導体装
置を得る。而して、以上の製造プロセスは、容量素子2
を形成しない場合と全く同じである。
【0016】次に、上記のようにして形成した、MIM
構造の容量素子を有するFETの特性について説明す
る。FET素子として、ゲート長:Lg=0.25μ
m,ゲート幅:Wg=200μmの素子に、MIM容量
を付加した場合の付加容量の大きさとS−パラメータか
ら求めた最大有能利得(Maximum Available Gain;MA
G)の関係を図3に示す。図3は、周波数12GHzに
おけるMAGをプロットしたものであるが、同図に示さ
れるように、0.1pFの容量付加により約1dBのM
AGの向上を実現できることが分かる。また、同図か
ら、0.5dB以上の利得改善を行うためには、0.0
5〜0.2pFの範囲の容量を挿入すればよいことが分
かる。
【0017】図4に、0.1pFの容量を付加した場合
と、容量を付加しない場合との周波数特性を示す。同図
に示されるように、容量を付加した場合に6〜14GH
z帯にて利得が向上し、12GHzで約1dBの改善が
なされている。すなわち、本発明により、特定の周波数
帯での利得特性の改善を実現することができる。
【0018】図5は、本願発明の第2の実施例を示す平
面図である。同図において、図1に示した先の実施例の
部分と同等の部分には同一の符号を付し、重複する説明
は省略する。本実施例では、ソース電極Sとドレイン電
極Dとが、その対向する部分においてインタディジタル
状に交互に入り組んでおりそこに容量素子2が形成され
ている。本実施例の化合物半導体装置も、第1の実施例
と同様のプロセスにより形成されるが、本実施例の場合
には、オーミック金属層は、ソース領域上およびドレイ
ン領域上のみに限定されている。また、本実施例の構成
でも0.05〜0.2pFの容量を実現することがで
き、先の実施例の場合と同様の効果を得ることができ
る。
【0019】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく各種の変
更が可能である。例えば、ゲート電極に、TiW等の、
またオーミック金属層として、Ag−In−Ge等他の
材料を用いることができる。また、本発明は、GaAs
−MESFETに限定されるものではなく、InP−M
ESFET、へテロ接合MESFETや高移動度トラン
ジスタ(HEMT)等にも適用しうるものである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による化合
物半導体装置は、FETのドレイン電極とソース電極と
の間に容量を形成するものであるので、本発明によれ
ば、特定周波数領域内で出力インピーダンスを高め、利
得を向上させることができる。そして、この容量はFE
Tチップ面積を増加させることなくまた製造プロセスに
変更を加えることなく形成できるものであるので、コス
トアップを伴うことなく利得向上を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の平面図、断面図およ
び等価回路図。
【図2】 本発明の第1の実施例の製造方法を説明する
ための工程断面図。
【図3】 本発明の効果を説明するための特性曲線図。
【図4】 本発明の効果を説明するための特性曲線図。
【図5】 本発明の第2の実施例を示す平面図。
【図6】 従来例の平面図、断面図および等価回路図。
【符号の説明】
1 MESFET 2 容量素子 10 n−GaAs活性層 11 半絶縁性GaAs基板 12 オーミック金属層 13 絶縁層 14 下地金属層 15 フォトレジスト膜 16 金属層 G ゲート電極 S ソース電極 D ドレイン電極

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基板の表面領域内に形成さ
    れたソース領域およびドレイン領域からそれぞれソース
    電極、ドレイン電極が引き出されている化合物半導体装
    置において、ソース領域またはドレイン領域にオーミッ
    クに接触する金属層がドレイン電極またはソース電極下
    に引き出され、その金属層とドレイン電極またはソース
    電極との重なり部分において容量素子が形成されている
    ことを特徴とする化合物半導体装置。
  2. 【請求項2】 化合物半導体装置のパッシベーション膜
    が、前記容量素子の誘電体膜を兼ねていることを特徴と
    する請求項1記載の化合物半導体装置。
  3. 【請求項3】 化合物半導体基板の表面領域内に形成さ
    れたソース領域およびドレイン領域からそれぞれソース
    電極、ドレイン電極が引き出されている化合物半導体装
    置において、ソース電極とドレイン電極とがインタディ
    ジタル構造をもって直接対向しており、その対向部分に
    おいて容量素子が形成されていることを特徴とする化合
    物半導体装置。
JP5092379A 1993-03-26 1993-03-26 化合物半導体装置 Expired - Fee Related JP2591420B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5092379A JP2591420B2 (ja) 1993-03-26 1993-03-26 化合物半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5092379A JP2591420B2 (ja) 1993-03-26 1993-03-26 化合物半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07226487A JPH07226487A (ja) 1995-08-22
JP2591420B2 true JP2591420B2 (ja) 1997-03-19

Family

ID=14052794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5092379A Expired - Fee Related JP2591420B2 (ja) 1993-03-26 1993-03-26 化合物半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2591420B2 (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01128475A (ja) * 1987-11-12 1989-05-22 Mitsubishi Electric Corp 電界効果トランジスタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07226487A (ja) 1995-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7838914B2 (en) Semiconductor device
JP2702338B2 (ja) 半導体装置、及びその製造方法
US6717192B2 (en) Schottky gate field effect transistor
EP0455483B1 (en) Low parasitic FET topology for power and low noise GaAs FETs
EP0347111B1 (en) Metal-semiconductor field effect transistor device
US7192788B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
US4709251A (en) Double Schottky-gate field effect transistor
US4551904A (en) Opposed gate-source transistor
US6979871B2 (en) Semiconductor device having T-shaped gate electrode and method of manufacturing the same
JP2591420B2 (ja) 化合物半導体装置
GB2236617A (en) A high frequency fet
JP3271613B2 (ja) 電界効果トランジスタ
JPH05335487A (ja) 伝送回路素子
US4951099A (en) Opposed gate-source transistor
JP3087278B2 (ja) モノリシック集積回路素子
US5321284A (en) High frequency FET structure
JP3455413B2 (ja) 半導体装置
JPS62273755A (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JPH06163604A (ja) 電界効果トランジスタ
JP2000101067A (ja) 半導体装置および集積回路装置
US4786881A (en) Amplifier with integrated feedback network
JP2919159B2 (ja) GaAsショットキー障壁電界効果トランジスタ及びその製造方法
JPH05190574A (ja) 電界効果トランジスタ
JPS58131775A (ja) 電界効果半導体装置
JPH09102585A (ja) 半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees