JP3243454B2 - 縦型構造トランジスタ - Google Patents
縦型構造トランジスタInfo
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- JP3243454B2 JP3243454B2 JP03526599A JP3526599A JP3243454B2 JP 3243454 B2 JP3243454 B2 JP 3243454B2 JP 03526599 A JP03526599 A JP 03526599A JP 3526599 A JP3526599 A JP 3526599A JP 3243454 B2 JP3243454 B2 JP 3243454B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロジャンクシ
ョン・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）のようなエ
ミッタトップ型またはコレクタトップ型の縦型構造トラ
ンジスタに係り、詳しくは、マイクロ波帯での電力増幅
用のトランジスタ（ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ
波ＩＣ））に関する。
ョン・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）のようなエ
ミッタトップ型またはコレクタトップ型の縦型構造トラ
ンジスタに係り、詳しくは、マイクロ波帯での電力増幅
用のトランジスタ（ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ
波ＩＣ））に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の縦型構造トランジスタ（エ
ミッタトップ型）の構成を示す平面図である。図におい
て、１はエミッタ電極、２はベース電極、３はコレクタ
電極、１１はエミッタ引き出し電極、１２はベース引き
出し電極、１３はコレクタ引き出し電極である。エミッ
タ電極１の先端側はフィンガー状に形成され、そのエミ
ッタフィンガー部１ａがトランジスタのエミッタ層に接
合されている。ベース電極２の先端側もフィンガー状に
形成され、そのベースフィンガー部２ａがトランジスタ
のベース層に接合されている。エミッタフィンガー部１
ａとベースフィンガー部２ａとは互いに平行であり、か
つ、互いに反対側から延出され、相互に入り込み状態と
なっている。エミッタフィンガー部１ａの基部はまとめ
られてエミッタ電極１となり、エミッタフィンガー部１
ａに対して半導体基板２０上で直交する方向のエミッタ
引き出し電極１１へと連絡されている。コレクタ電極３
から連絡されたコレクタ引き出し電極１３に対してエミ
ッタ引き出し電極１１が立体的に交差している。エミッ
タ引き出し電極１１、ベース引き出し電極１２およびコ
レクタ引き出し電極１３は半導体基板２０上に形成され
るが、エミッタ引き出し電極１１は、トランジスタの並
び列の一側においてその並び方向に沿う状態で半導体基
板２０上にパターニングされている。これは、そのよう
にパターニングすることが比較的容易であるからであ
る。
ミッタトップ型）の構成を示す平面図である。図におい
て、１はエミッタ電極、２はベース電極、３はコレクタ
電極、１１はエミッタ引き出し電極、１２はベース引き
出し電極、１３はコレクタ引き出し電極である。エミッ
タ電極１の先端側はフィンガー状に形成され、そのエミ
ッタフィンガー部１ａがトランジスタのエミッタ層に接
合されている。ベース電極２の先端側もフィンガー状に
形成され、そのベースフィンガー部２ａがトランジスタ
のベース層に接合されている。エミッタフィンガー部１
ａとベースフィンガー部２ａとは互いに平行であり、か
つ、互いに反対側から延出され、相互に入り込み状態と
なっている。エミッタフィンガー部１ａの基部はまとめ
られてエミッタ電極１となり、エミッタフィンガー部１
ａに対して半導体基板２０上で直交する方向のエミッタ
引き出し電極１１へと連絡されている。コレクタ電極３
から連絡されたコレクタ引き出し電極１３に対してエミ
ッタ引き出し電極１１が立体的に交差している。エミッ
タ引き出し電極１１、ベース引き出し電極１２およびコ
レクタ引き出し電極１３は半導体基板２０上に形成され
るが、エミッタ引き出し電極１１は、トランジスタの並
び列の一側においてその並び方向に沿う状態で半導体基
板２０上にパターニングされている。これは、そのよう
にパターニングすることが比較的容易であるからであ
る。
【０００３】図５は別の従来例の縦型構造トランジスタ
の構成を示す側面図である。エミッタフィンガー部１ａ
およびベースフィンガー部２ａにそれぞれ接続されるエ
ミッタ引き出し電極およびベース引き出し電極は半導体
基板２０上にパターニングされているが、コレクタ電極
３に接続されるべきコレクタ引き出し電極１３はエアー
ブリッジ技術により、エミッタフィンガー部１ａとベー
スフィンガー部２ａの上方に空間を隔てて宙に浮かす状
態で配線されている。
の構成を示す側面図である。エミッタフィンガー部１ａ
およびベースフィンガー部２ａにそれぞれ接続されるエ
ミッタ引き出し電極およびベース引き出し電極は半導体
基板２０上にパターニングされているが、コレクタ電極
３に接続されるべきコレクタ引き出し電極１３はエアー
ブリッジ技術により、エミッタフィンガー部１ａとベー
スフィンガー部２ａの上方に空間を隔てて宙に浮かす状
態で配線されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】縦型構造トランジス
タ、特に高速・高周波デバイスとして期待されているＨ
ＢＴは、高電流密度で動作するために発熱密度が高いも
のとなる。発熱は特にトップ層接合部の直下において著
しい。図４に示す従来例の場合、エミッタ部で発生した
熱を半導体基板２０の裏面側へ放散するようにしてい
る。すなわち、半導体基板２０を薄く削るとともに、各
接合部から周辺へ引き出した電極の直下にバイアホール
（貫通孔）を設け、そのバイアホールに熱伝導性の良好
な金属材料を埋め込んでいる。しかしながら、このよう
な構造では、エミッタ部で発生した熱を効率良く放散す
ることがむずかしく、トランジスタにおける熱抵抗を高
いものにしている。また、共通にグランドＧＮＤに接続
されるべきエミッタ引き出し電極１１が細長いために、
高周波に対してエミッタインダクタンスが無視できない
ほど大きなものとなり、高周波での動作特性においてゲ
インの低下が著しくなるために、高周波領域での縦型構
造トランジスタとして実用化することが困難であった。
タ、特に高速・高周波デバイスとして期待されているＨ
ＢＴは、高電流密度で動作するために発熱密度が高いも
のとなる。発熱は特にトップ層接合部の直下において著
しい。図４に示す従来例の場合、エミッタ部で発生した
熱を半導体基板２０の裏面側へ放散するようにしてい
る。すなわち、半導体基板２０を薄く削るとともに、各
接合部から周辺へ引き出した電極の直下にバイアホール
（貫通孔）を設け、そのバイアホールに熱伝導性の良好
な金属材料を埋め込んでいる。しかしながら、このよう
な構造では、エミッタ部で発生した熱を効率良く放散す
ることがむずかしく、トランジスタにおける熱抵抗を高
いものにしている。また、共通にグランドＧＮＤに接続
されるべきエミッタ引き出し電極１１が細長いために、
高周波に対してエミッタインダクタンスが無視できない
ほど大きなものとなり、高周波での動作特性においてゲ
インの低下が著しくなるために、高周波領域での縦型構
造トランジスタとして実用化することが困難であった。
【０００５】また、図５に示す従来例の場合、エミッタ
フィンガー部１ａおよびベースフィンガー部２ａ上にコ
レクタ引き出し電極１３がエアーブリッジ構造でアーチ
状に配線されているため、ベース−コレクタ間の寄生容
量ＣBCが無視できないレベルにまで増大し、特にトラン
ジスタの高周波特性に劣化をもたらすという問題があ
る。さらに、エアーブリッジ構造を構築することが技術
的にむずかしいものであり、歩留まりの低下やコストア
ップを招く原因となりやすい。特に、トップ層であるエ
ミッタメサ部の上方でブリッジしなければならないの
で、エミッタフィンガー上の配線厚を所要値だけ確保す
ることがむずかしく、これも歩留まり低下の大きな原因
となっている。そして、共通にグランドＧＮＤに接続さ
れるべきエミッタ引き出し電極がトランジスタの並び列
に対して一側においてしかパターニングできないので、
マイクロ波帯での電力増幅用のトランジスタであるＭＭ
ＩＣ（モノリシック・マイクロ波ＩＣ）には適用しにく
いという問題がある。さらに、エミッタ部の上方にコレ
クタ引き出し電極１３のブリッジがあるので、エミッタ
部からの放熱箇所を上方に求めることがむずかしく、図
４の従来例の場合と同様に熱放散の面でも問題があっ
た。
フィンガー部１ａおよびベースフィンガー部２ａ上にコ
レクタ引き出し電極１３がエアーブリッジ構造でアーチ
状に配線されているため、ベース−コレクタ間の寄生容
量ＣBCが無視できないレベルにまで増大し、特にトラン
ジスタの高周波特性に劣化をもたらすという問題があ
る。さらに、エアーブリッジ構造を構築することが技術
的にむずかしいものであり、歩留まりの低下やコストア
ップを招く原因となりやすい。特に、トップ層であるエ
ミッタメサ部の上方でブリッジしなければならないの
で、エミッタフィンガー上の配線厚を所要値だけ確保す
ることがむずかしく、これも歩留まり低下の大きな原因
となっている。そして、共通にグランドＧＮＤに接続さ
れるべきエミッタ引き出し電極がトランジスタの並び列
に対して一側においてしかパターニングできないので、
マイクロ波帯での電力増幅用のトランジスタであるＭＭ
ＩＣ（モノリシック・マイクロ波ＩＣ）には適用しにく
いという問題がある。さらに、エミッタ部の上方にコレ
クタ引き出し電極１３のブリッジがあるので、エミッタ
部からの放熱箇所を上方に求めることがむずかしく、図
４の従来例の場合と同様に熱放散の面でも問題があっ
た。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、縦型構造トランジスタにおいて接合
部で発生した熱を効率良く放散することができるととも
に、引き出し配線がもつインダクタンスを充分に低減で
きてマイクロ波帯での電力増幅用として実用化できるよ
うにすることを目的とする。
れたものであって、縦型構造トランジスタにおいて接合
部で発生した熱を効率良く放散することができるととも
に、引き出し配線がもつインダクタンスを充分に低減で
きてマイクロ波帯での電力増幅用として実用化できるよ
うにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る縦型構造ト
ランジスタは、半絶縁性基板上に形成されたエミッタト
ップ型またはコレクタトップ型の縦型構造トランジスタ
において、トップ層引き出し電極がトップ電極上面より
一旦上方に引き出され、トップ層以外の電極をカバーす
るアーチ状の層間絶縁膜の上面に接触して引き出され、
かつ、前記トップ層引き出し電極の延在部分が半絶縁性
基板の上面に設けられていることを特徴とするものであ
る。
ランジスタは、半絶縁性基板上に形成されたエミッタト
ップ型またはコレクタトップ型の縦型構造トランジスタ
において、トップ層引き出し電極がトップ電極上面より
一旦上方に引き出され、トップ層以外の電極をカバーす
るアーチ状の層間絶縁膜の上面に接触して引き出され、
かつ、前記トップ層引き出し電極の延在部分が半絶縁性
基板の上面に設けられていることを特徴とするものであ
る。
【０００８】トップ層電極の上面から引き出されたトッ
プ層引き出し電極により、半導体基板の裏面側に放熱し
なくても、この両側引き出しのトップ層引き出し電極を
介して放熱することができるため、その熱放散を効率の
良いものにすることができる。また、このトップ層引き
出し電極は中央部がトップ層電極の上面によって支持さ
れることから太いものを用いることができ、そのインダ
クタンスを充分に低減することができる。
プ層引き出し電極により、半導体基板の裏面側に放熱し
なくても、この両側引き出しのトップ層引き出し電極を
介して放熱することができるため、その熱放散を効率の
良いものにすることができる。また、このトップ層引き
出し電極は中央部がトップ層電極の上面によって支持さ
れることから太いものを用いることができ、そのインダ
クタンスを充分に低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る縦型構造トラ
ンジスタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
ンジスタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】図１は実施例に係るマイクロ波電力増幅用
のｎｐｎエミッタトップ型のヘテロジャンクション・バ
イポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）の平面パターンの一
部分を示し、図２はそのＨＢＴの断面の一部分を示して
いる。
のｎｐｎエミッタトップ型のヘテロジャンクション・バ
イポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）の平面パターンの一
部分を示し、図２はそのＨＢＴの断面の一部分を示して
いる。
【００１１】半導体基板（半絶縁性ＧａＡｓ基板）３０
の表面において順次的にサブコレクタ層４１ａ、コレク
タ層４１、ベース層４２、エミッタ層４３が形成されて
縦型トランジスタ４０が構築されている。この場合、エ
ミッタ層４３がトップ層となっている。接合部として、
コレクタ層４１とベース層４２との界面にベース／コレ
クタ接合が形成され、ベース層４２とエミッタ層４３と
の界面にベース／エミッタ接合が形成されている。コレ
クタ層４１の上面にフィンガー状のコレクタ電極５１が
形成され、ベース層４２の上面にもフィンガー状のベー
ス電極５２が形成され、エミッタ層４３の上面にエミッ
タ電極５３が形成されている。エミッタ電極５３がトッ
プ層電極である。
の表面において順次的にサブコレクタ層４１ａ、コレク
タ層４１、ベース層４２、エミッタ層４３が形成されて
縦型トランジスタ４０が構築されている。この場合、エ
ミッタ層４３がトップ層となっている。接合部として、
コレクタ層４１とベース層４２との界面にベース／コレ
クタ接合が形成され、ベース層４２とエミッタ層４３と
の界面にベース／エミッタ接合が形成されている。コレ
クタ層４１の上面にフィンガー状のコレクタ電極５１が
形成され、ベース層４２の上面にもフィンガー状のベー
ス電極５２が形成され、エミッタ層４３の上面にエミッ
タ電極５３が形成されている。エミッタ電極５３がトッ
プ層電極である。
【００１２】フィンガー状のコレクタ電極５１とベース
電極５２とは互いに平行であり、かつ、互いに反対側か
ら延出され、相互に入り込み状態となっている。フィン
ガー状のコレクタ電極５１は基部でまとめられてコレク
タ引き出し電極６１へと連絡され、また、フィンガー状
のベース電極５２は基部でまとめられてベース引き出し
電極６２へと連絡されている（図３参照）。コレクタ引
き出し電極６１とベース引き出し電極６２とは、半導体
基板３０上にパターニングされている。エミッタ層４３
とベース層４２とコレクタ層４１とサブコレクタ層４１
ａとの間にわたって層間絶縁膜７０が介在され、エミッ
タ電極５３とフィンガー状のベース電極５２およびコレ
クタ電極５１とが電気的に絶縁されている。
電極５２とは互いに平行であり、かつ、互いに反対側か
ら延出され、相互に入り込み状態となっている。フィン
ガー状のコレクタ電極５１は基部でまとめられてコレク
タ引き出し電極６１へと連絡され、また、フィンガー状
のベース電極５２は基部でまとめられてベース引き出し
電極６２へと連絡されている（図３参照）。コレクタ引
き出し電極６１とベース引き出し電極６２とは、半導体
基板３０上にパターニングされている。エミッタ層４３
とベース層４２とコレクタ層４１とサブコレクタ層４１
ａとの間にわたって層間絶縁膜７０が介在され、エミッ
タ電極５３とフィンガー状のベース電極５２およびコレ
クタ電極５１とが電気的に絶縁されている。
【００１３】トップ層電極であるエミッタ電極５３は、
フィンガー状のベース電極５２およびコレクタ電極５１
と平行になっているが、エミッタ電極５３の上面よりこ
れらの電極５１、５３の長さ方向に対する直交方向の両
側に向けてエミッタ引き出し電極６３がアーチ状に引き
出されている。このトップ層引き出し電極であるエミッ
タ引き出し電極６３は、縦型トランジスタ４０の上方を
アーチ状に湾曲して両サイドの層間絶縁膜７０の上面に
接触して支持されているとともに、その引き出し延在部
分６３ａは半導体基板３０の上面にパターニングされて
いる。エミッタ引き出し電極６３の幅はエミッタ電極５
３の長さとほぼ同程度であり、また、その厚みは充分に
大きなものとなっている。
フィンガー状のベース電極５２およびコレクタ電極５１
と平行になっているが、エミッタ電極５３の上面よりこ
れらの電極５１、５３の長さ方向に対する直交方向の両
側に向けてエミッタ引き出し電極６３がアーチ状に引き
出されている。このトップ層引き出し電極であるエミッ
タ引き出し電極６３は、縦型トランジスタ４０の上方を
アーチ状に湾曲して両サイドの層間絶縁膜７０の上面に
接触して支持されているとともに、その引き出し延在部
分６３ａは半導体基板３０の上面にパターニングされて
いる。エミッタ引き出し電極６３の幅はエミッタ電極５
３の長さとほぼ同程度であり、また、その厚みは充分に
大きなものとなっている。
【００１４】半導体基板３０上には上記のように構成さ
れた縦型トランジスタ４０が複数個並列に形成されてお
り、各縦型トランジスタ４０のエミッタ引き出し電極６
３が一連に連なった状態で連絡されている。そして、エ
ミッタ引き出し電極６３のうち半導体基板３０上に位置
する引き出し延在部分６３ａ上にＴｉ層８０が形成さ
れ、Ｔｉ層８０の上部に金（Ａｕ）からなる円柱状のバ
ンプ電極９０がメッキ法により形成されている。
れた縦型トランジスタ４０が複数個並列に形成されてお
り、各縦型トランジスタ４０のエミッタ引き出し電極６
３が一連に連なった状態で連絡されている。そして、エ
ミッタ引き出し電極６３のうち半導体基板３０上に位置
する引き出し延在部分６３ａ上にＴｉ層８０が形成さ
れ、Ｔｉ層８０の上部に金（Ａｕ）からなる円柱状のバ
ンプ電極９０がメッキ法により形成されている。
【００１５】上記した構造の縦型構造トランジスタ（Ｈ
ＢＴ）は、次のようにして作製される。まず、公知の手
順により（例えば電子通信学会技術研究報告ＥＤ９０−
１３５に記載されている）、半導体基板（半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板）３０の表面にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓからな
るサブコレクタ層４１ａ、コレクタ層４１、ベース層４
２およびエミッタ層（トップ層）４３を積層形成し、さ
らにフィンガー状のコレクタ電極５１、ベース電極５２
を接合形成する。次に、層間絶縁膜（感光性ポリイミ
ド）７０によってベース電極５２、コレクタ電極５１上
をカバーする一方、トップ層電極であるエミッタ電極５
３の真上にフォトリソグラフィ法を用いて開口部を形成
する。また、ベース電極５２およびコレクタ電極５１を
素子外部に接続するための開口部を形成する。次いで、
エミッタ電極５３の上面より一旦真上に引き出しかつこ
のエミッタ電極５３の長さ方向に対する直交方向の両側
に向けて、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるエミッタ引き出し
電極６３を層間絶縁膜７０に接触する状態のアーチ状に
引き出すとともに、その引き出し延在部分６３ａを半導
体基板３０上にパターニングする。エミッタ引き出し電
極６３の厚みは３μｍとした。
ＢＴ）は、次のようにして作製される。まず、公知の手
順により（例えば電子通信学会技術研究報告ＥＤ９０−
１３５に記載されている）、半導体基板（半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板）３０の表面にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓからな
るサブコレクタ層４１ａ、コレクタ層４１、ベース層４
２およびエミッタ層（トップ層）４３を積層形成し、さ
らにフィンガー状のコレクタ電極５１、ベース電極５２
を接合形成する。次に、層間絶縁膜（感光性ポリイミ
ド）７０によってベース電極５２、コレクタ電極５１上
をカバーする一方、トップ層電極であるエミッタ電極５
３の真上にフォトリソグラフィ法を用いて開口部を形成
する。また、ベース電極５２およびコレクタ電極５１を
素子外部に接続するための開口部を形成する。次いで、
エミッタ電極５３の上面より一旦真上に引き出しかつこ
のエミッタ電極５３の長さ方向に対する直交方向の両側
に向けて、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるエミッタ引き出し
電極６３を層間絶縁膜７０に接触する状態のアーチ状に
引き出すとともに、その引き出し延在部分６３ａを半導
体基板３０上にパターニングする。エミッタ引き出し電
極６３の厚みは３μｍとした。
【００１６】さらに、図示しないＳｉＮx膜をパッシベ
イション膜として全面に堆積し、エミッタ引き出し電極
６３における引き出し延在部分６３ａ上でのバンプ電極
９０を設けるべき領域においてＳｉＮx膜に円状の開口
部を形成する。その開口位置はエミッタ電極５３の端か
ら７μｍ離れた箇所とした。次に、Ｔｉ層８０を全面に
蒸着する。そして、フォトレジストを塗布し、フォトリ
ソグラフィ法を用いてバンプ電極９０を設けるべき箇所
に円状の開口部を形成する。そして、メッキ法により、
金（Ａｕ）からなるバンプ電極９０を形成する。最後
に、残っているレジストを除去し、バンプ電極９０以外
の領域に存するＴｉ層８０をウェットエッチングにより
除去し、作製を完了する。
イション膜として全面に堆積し、エミッタ引き出し電極
６３における引き出し延在部分６３ａ上でのバンプ電極
９０を設けるべき領域においてＳｉＮx膜に円状の開口
部を形成する。その開口位置はエミッタ電極５３の端か
ら７μｍ離れた箇所とした。次に、Ｔｉ層８０を全面に
蒸着する。そして、フォトレジストを塗布し、フォトリ
ソグラフィ法を用いてバンプ電極９０を設けるべき箇所
に円状の開口部を形成する。そして、メッキ法により、
金（Ａｕ）からなるバンプ電極９０を形成する。最後
に、残っているレジストを除去し、バンプ電極９０以外
の領域に存するＴｉ層８０をウェットエッチングにより
除去し、作製を完了する。
【００１７】縦型トランジスタ４０の発熱箇所である接
合部とバンプ電極９０との間の距離は７μｍであり、そ
れら両者間が熱伝導率がＧａＡｓに比べて６倍以上も高
いＡｕを含む金属からなるエミッタ引き出し電極６３で
接続されている。したがって、そのバンプ電極９０をヒ
ートシンク（図示せず）に対してフリップチップボンデ
ィングすることにより、放熱効率を著しく高めることが
でき、熱抵抗を大幅に軽減することができる。
合部とバンプ電極９０との間の距離は７μｍであり、そ
れら両者間が熱伝導率がＧａＡｓに比べて６倍以上も高
いＡｕを含む金属からなるエミッタ引き出し電極６３で
接続されている。したがって、そのバンプ電極９０をヒ
ートシンク（図示せず）に対してフリップチップボンデ
ィングすることにより、放熱効率を著しく高めることが
でき、熱抵抗を大幅に軽減することができる。
【００１８】加えて、エミッタ電極５３からバンプ電極
９０までの間のエミッタ引き出し電極６３は短く（７μ
ｍ）、かつ、その厚みが３μｍと太いために、グランド
ＧＮＤに接続されるべきエミッタ引き出し電極６３のイ
ンダクタンスを充分に小さなものにすることができる。
また、バンプ電極９０を金（Ａｕ）から構成してあるの
で、一般的な鉛−スズ合金（Ｐｂ／Ｓｎ）で構成する場
合に比べて熱伝導率を高くでき、したがって、熱抵抗を
さらに低減することができる。
９０までの間のエミッタ引き出し電極６３は短く（７μ
ｍ）、かつ、その厚みが３μｍと太いために、グランド
ＧＮＤに接続されるべきエミッタ引き出し電極６３のイ
ンダクタンスを充分に小さなものにすることができる。
また、バンプ電極９０を金（Ａｕ）から構成してあるの
で、一般的な鉛−スズ合金（Ｐｂ／Ｓｎ）で構成する場
合に比べて熱伝導率を高くでき、したがって、熱抵抗を
さらに低減することができる。
【００１９】トップ層電極であるエミッタ電極５３の上
面からアーチ状にエミッタ引き出し電極６３を引き出し
ているので、ベース−エミッタ間の寄生容量ＣBEおよび
コレクタ−エミッタ間の寄生容量ＣCEは若干増大する
が、これらはトランジスタの高周波特性にほとんど影響
を与えない。そして、ベース−コレクタ間の寄生容量Ｃ
BCを増大させないですむので、高周波特性の劣化を免れ
る。
面からアーチ状にエミッタ引き出し電極６３を引き出し
ているので、ベース−エミッタ間の寄生容量ＣBEおよび
コレクタ−エミッタ間の寄生容量ＣCEは若干増大する
が、これらはトランジスタの高周波特性にほとんど影響
を与えない。そして、ベース−コレクタ間の寄生容量Ｃ
BCを増大させないですむので、高周波特性の劣化を免れ
る。
【００２０】そして、図３に示すように、エミッタ電極
５３の長さ方向に対する直交方向の両側に向けてトップ
層電極であるエミッタ電極５３より引き出したエミッタ
引き出し電極６３は、複数の縦型トランジスタ４０を有
する半導体装置において、それら複数の縦型トランジス
タ４０の各エミッタ電極５３を並列に接続し、かつ、入
力側のベース引き出し電極６２と出力側のコレクタ引き
出し電極６１とを分離する状態で中央ラインを両側に向
けて走る状態にパターニングすることができるから、こ
の縦型トランジスタ（ＨＢＴ）をマイクロ波帯での電力
増幅用（ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ波ＩＣ））
として実用に供することができる。
５３の長さ方向に対する直交方向の両側に向けてトップ
層電極であるエミッタ電極５３より引き出したエミッタ
引き出し電極６３は、複数の縦型トランジスタ４０を有
する半導体装置において、それら複数の縦型トランジス
タ４０の各エミッタ電極５３を並列に接続し、かつ、入
力側のベース引き出し電極６２と出力側のコレクタ引き
出し電極６１とを分離する状態で中央ラインを両側に向
けて走る状態にパターニングすることができるから、こ
の縦型トランジスタ（ＨＢＴ）をマイクロ波帯での電力
増幅用（ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロ波ＩＣ））
として実用に供することができる。
【００２１】なお、エミッタ引き出し電極６３の形成方
法として、メッキ法を用いるか、あるいはエミッタ引き
出し電極６３の真上にメッキ法で厚い金属（例えばＡ
ｕ）を形成することも可能であり、そのように構成する
ことにより、放熱効率を一層高めることができる。
法として、メッキ法を用いるか、あるいはエミッタ引き
出し電極６３の真上にメッキ法で厚い金属（例えばＡ
ｕ）を形成することも可能であり、そのように構成する
ことにより、放熱効率を一層高めることができる。
【００２２】なお、上記実施例では半導体基板３０の裏
面側からの放熱を特に図らなかったが、当然ながら、半
導体基板３０の裏面を薄く削って、伝熱用ハンダ、ケー
スキャップなどを経由して放熱する手段と組み合わせて
もよい。また、上記ＨＢＴ（ヘテロジャンクション・バ
イポーラ・トランジスタ）ではバンプ電極９０がエミッ
タ電極としての役割も果たしているが、これに限定する
必要はない。バンプ電極９０をエミッタ引き出し電極６
３ではなくベース引き出し電極６２またはコレクタ引き
出し電極６１と接続してもよく、また、バンプ電極９０
を電極としては使用せず、絶縁膜を介して熱放散のみを
行うようにしてもよい。
面側からの放熱を特に図らなかったが、当然ながら、半
導体基板３０の裏面を薄く削って、伝熱用ハンダ、ケー
スキャップなどを経由して放熱する手段と組み合わせて
もよい。また、上記ＨＢＴ（ヘテロジャンクション・バ
イポーラ・トランジスタ）ではバンプ電極９０がエミッ
タ電極としての役割も果たしているが、これに限定する
必要はない。バンプ電極９０をエミッタ引き出し電極６
３ではなくベース引き出し電極６２またはコレクタ引き
出し電極６１と接続してもよく、また、バンプ電極９０
を電極としては使用せず、絶縁膜を介して熱放散のみを
行うようにしてもよい。
【００２３】また、上記実施例では半導体基板３０上で
コレクタ層４１、ベース層４２、エミッタ層４３をこの
順に形成したが、これとは反対に、エミッタ層、ベース
層、コレクタ層の順に形成し、コレクタ層をトップ層と
してもよい。この場合、上記実施例の「コレクタ」を
『エミッタ』に、「エミッタ」を『コレクタ』にそれぞ
れ読み替えた状態で構成すればよい。また、コレクタ
層、ベース層、エミッタ層の導電型をｎｐｎ型からｐｎ
ｐ型に反転させた状態に構成してもよい。
コレクタ層４１、ベース層４２、エミッタ層４３をこの
順に形成したが、これとは反対に、エミッタ層、ベース
層、コレクタ層の順に形成し、コレクタ層をトップ層と
してもよい。この場合、上記実施例の「コレクタ」を
『エミッタ』に、「エミッタ」を『コレクタ』にそれぞ
れ読み替えた状態で構成すればよい。また、コレクタ
層、ベース層、エミッタ層の導電型をｎｐｎ型からｐｎ
ｐ型に反転させた状態に構成してもよい。
【００２４】さらに、トランジスタの構造としては、エ
ミッタ層のみがバンドギャップの大きいいわゆるシング
ルヘテロ・バイポーラ・トランジスタ（ＳＨＢＴ）でも
よいし、コレクタ層にもワイドバンドギャップ材料を用
いたダブルヘテロ・バイポーラトランジスタ（ＤＨＢ
Ｔ）でもよい。また、トランジスタは、縦型構造トラン
ジスタであればよく、例えば、ホットエレクトロントラ
ンジスタ、共鳴トンネルトランジスタなどバイポーラ動
作を基本原理としないトランジスタであってもよい。
ミッタ層のみがバンドギャップの大きいいわゆるシング
ルヘテロ・バイポーラ・トランジスタ（ＳＨＢＴ）でも
よいし、コレクタ層にもワイドバンドギャップ材料を用
いたダブルヘテロ・バイポーラトランジスタ（ＤＨＢ
Ｔ）でもよい。また、トランジスタは、縦型構造トラン
ジスタであればよく、例えば、ホットエレクトロントラ
ンジスタ、共鳴トンネルトランジスタなどバイポーラ動
作を基本原理としないトランジスタであってもよい。
【００２５】また、上記各半導体層４１〜４３の組成
は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓに限定されるものではな
く、例えばＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＰ系など他の格子整合系でもよく、また、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓなど格子不整合系であってもよ
い。
は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓに限定されるものではな
く、例えばＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＰ系など他の格子整合系でもよく、また、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓなど格子不整合系であってもよ
い。
【００２６】また、素子特性を向上させるために、
Ｏ+，Ｂ+，Ｈ+などのイオンを外部ベース直下に注入し
てベース−コレクタ間の寄生容量ＣBCを低減する構成に
してもよく、イオン注入による素子間分離構造としても
よい。
Ｏ+，Ｂ+，Ｈ+などのイオンを外部ベース直下に注入し
てベース−コレクタ間の寄生容量ＣBCを低減する構成に
してもよく、イオン注入による素子間分離構造としても
よい。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、トップ層
電極の上面からトップ層引き出し電極を引き出してある
ので、接合部で発生した熱をこのトップ層引き出し電極
を介して効率良く放散することができるとともに、その
トップ層引き出し電極を太いものにしてインダクタンス
を充分に低減できるため、マイクロ波帯での電力増幅用
の縦型構造トランジスタとして実用化することができ
る。
電極の上面からトップ層引き出し電極を引き出してある
ので、接合部で発生した熱をこのトップ層引き出し電極
を介して効率良く放散することができるとともに、その
トップ層引き出し電極を太いものにしてインダクタンス
を充分に低減できるため、マイクロ波帯での電力増幅用
の縦型構造トランジスタとして実用化することができ
る。
【図１】本発明の実施例に係る縦型構造トランジスタ
（ＨＢＴ）の構成を示す平面図である。
（ＨＢＴ）の構成を示す平面図である。
【図２】実施例の縦型構造トランジスタの構成を示す断
面図である。
面図である。
【図３】実施例の縦型構造トランジスタを複数個備えた
半導体装置の概略的なパターンを示す平面図である。
半導体装置の概略的なパターンを示す平面図である。
【図４】従来例に係るエミッタトップ型の縦型構造トラ
ンジスタの構成を示す平面図である。
ンジスタの構成を示す平面図である。
【図５】別の従来例に係る縦型構造トランジスタの構成
を示す側面図である。
を示す側面図である。
３０ 半導体基板 ４０ 縦型トランジスタ ４１ コレクタ層 ４１ａ サブコレクタ層 ４２ ベース層 ４３ エミッタ層 ５１ コレクタ電極 ５２ ベース電極 ５３ エミッタ電極 ６１ コレクタ引き出し電極 ６２ ベース引き出し電極 ６３ エミッタ引き出し電極 ７０ 層間絶縁膜 ８０ Ｔｉ層 ９０ バンプ電極
Claims (7)
- 【請求項１】 半絶縁性基板上に形成されたエミッタト
ップ型またはコレクタトップ型の縦型構造トランジスタ
において、トップ層引き出し電極がトップ電極上面より
一旦上方に引き出され、トップ層以外の電極をカバーす
るアーチ状の層間絶縁膜の上面に接触して引き出され、
かつ、前記トップ層引き出し電極の延在部分が半絶縁性
基板の上面に設けられていることを特徴とする縦型構造
トランジスタ。 - 【請求項２】 前記トップ層引き出し電極が、トップ層
電極の長さ方向に対する直交方向の両側に向かう状態で
引き出されていることを特徴とする請求項１に記載の縦
型構造トランジスタ。 - 【請求項３】 前記トップ層引き出し電極が、トップ層
電極の長さと略等しい幅であることを特徴とする請求項
１または２に記載の縦型構造トランジスタ。 - 【請求項４】 前記トップ層引き出し電極が、複数の縦
型トランジスタのトップ層電極を並列に接続することを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の縦型構造
トランジスタ。 - 【請求項５】 前記トップ層引き出し電極の延在部分の
電極幅がトランジスタの形成された領域の外側で広がっ
ていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
載の縦型構造トランジスタ。 - 【請求項６】 エミッタトップ型またはコレクタトップ
型の縦型構造トランジスタにおいて、トップ層引き出し
電極の上にバンプ電極を有することを特徴とする請求項
１乃至５のいずれかに記載の縦型構造トランジスタ。 - 【請求項７】 前記層間絶縁膜がポリイミドであること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の縦型構
造トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03526599A JP3243454B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 縦型構造トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03526599A JP3243454B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 縦型構造トランジスタ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04249400A Division JP3084541B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 縦型構造トランジスタ |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001173376A Division JP3715549B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 半導体装置 |
| JP2001173375A Division JP3715548B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274172A JPH11274172A (ja) | 1999-10-08 |
| JP3243454B2 true JP3243454B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=12436985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03526599A Expired - Lifetime JP3243454B2 (ja) | 1999-02-15 | 1999-02-15 | 縦型構造トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3243454B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5398826B2 (ja) | 2009-05-15 | 2014-01-29 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動制御装置 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP03526599A patent/JP3243454B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11274172A (ja) | 1999-10-08 |
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