JPH0196965A - 電界効果型半導体装置 - Google Patents
電界効果型半導体装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
動作する電力用電界効果型半導体装置の構造に関する。
が進む中で、準ミリ波帯、あるいはミリ波帯での電力増
幅用半導体素子として特に砒化ガリウム(GaAs)を
材料とした電界効果型半導体装置(GaAsFET)の
開発、製品化が精力的に進められている。
した電力用GaASFETの一例を示す。この第3図に
示される電力用GaAsFETの(構造は、半絶縁性G
aAS基板101の表面上に形成された活性領域102
(図中に破線100で囲み示す)上にオーム性のソース
電極1033およびドレイン電極1030とショットキ
接合、あるいはpn接合のゲート電極103Gからなる
単位トランジスタが形成され、この単位トランジスタを
所要出力で決まる個数だけ並列に配列した構造になって
いる。これら単位トランジスタのソース電極103S、
ドレイン電極103Dおよびゲート電極103Gの同種
の電極同士は、活性rtvJ、102の外で夫々電極接
続用導体、すなわちソース電極接続用導体1133.ド
レイン電極接続用導体113Dおよびゲート電極接続用
導体113Gににって電気的に接続されている。
得化を図るためいくつかの工夫がなされている。すなわ
ち、活性領域102を挟んで一方の側にゲート電極接続
用導体113Gを形成し、他方の側にソース電極接続用
導体113Sとドレイン電極接続用導体113Dが形成
されている。ミリ波帯においては、特にFETの入力側
(ゲート側)インピーダンスは出力側(ドレイン側)イ
ンピーダンスに比べてその抵抗成分およびリアクタンス
成分は一桁程小さい。従って、第3図に示すように、ゲ
ート電極103Gをゲート電極接続用導体113Gと最
短距離に接続できる構造にすることにより、ゲート側に
発生する寄生インダクタンス成分を極力小ざくして入力
側のインピーダンス整合を取り易くしている。ソース電
411033は図中の点線枠104aで示される位置の
半絶縁性基板101に硫酸系エッチャント等によるウェ
ットエツチング法、あるいは反応性イオンエツチング(
RIE:Reactive Ion Etching)
等のドライエツチング法により貫通孔を形成し、その表
面に金EJJを被着させた構造、いわゆるパイ7ホール
104により前記半絶縁性基板101裏面の金属贋と電
気的に接続されている。この構造は、ソース電極103
3と半絶縁性基板101裏面との間に発生する奇生イン
ダクタンス成分を小さくして逆方向利得を小ざくし、高
性能化を図る上で有利で必る。次に、ドレイン電極接続
用導体113Dとゲート電極接続用導体113Gは、夫
々1点鎖線の枠で示す位置で外部回路と電気的に接続す
るための引出線(ボンディングワイヤ)を固着するボン
ディングワイヤ固着域1050.105Gになっている
。また、ソース電極接続用導体113Sとドレイン電極
接続用導体1130とは絶縁物、あるいは空気層を介し
て交差部106で交差している。
04を形成する場合、その位置は第3図に破線枠104
aで示した様に、ソース電極接続用導体113Sとドレ
イン電極接続用導体113Dが交差する交差部106の
間の限られた部分になる。なぜなら、バイアホール10
4の位置が交差部106にかかると、貫通孔の影響で交
差部106に存在する絶縁物にストレスがかかりやすく
、交差部にかかる高電界により異常な絶縁破壊を起こし
ドレイン耐圧を劣化させる一因となるからである。この
ような制約があるため、貫通孔の面積は通常は狭く、そ
のため貫通孔の形成が難かしく、また、その形状にばら
つきが見られ中には貫通しないものもあるなどにより、
結局その貫通孔を通してGaAS半絶縁性基板101裏
面の金属層と導通していないものもあった。また、この
貫通孔形状のばらつきは、バイアホール発生インダクタ
ンスの大きざの場所によるばらつきを発生させ、ミリ波
帯での高利得化を妨げる大きな要因となる。また、ソー
ス電極接続用導体113Sとドレイン電極接続用導体1
13Dの交差部106には奇生容ff1(Cdsp)が
発生するが、この交差部106の幅Wは上記バイアホー
ルの面積をできるだけ大きくとりたいためCd5pを大
きくしてしまう1頃向があった。出力側インピーダンス
のりアクタンスは入力側インピーダンスのリアクタンス
に比べて余裕はあるが、増幅帯域の広帯域化等により高
周波での高利得化を図るときはできるだけリアクタンス
成分を小さくした方が右利でおり、Cd5p増大はこの
点で問題であった。
ンス、および寄生各組を極力減らすことができるため、
ミリ波帯のような高周波で半導体素子の性能の向上を図
ることができ、また、半導体素子製造歩留の向上を計る
ことができる電界効果型半導体装置の構造を提供するこ
とを目的とする。
導体基板の表面に形成された活性領域上に繰退し設けら
れた夫々複数のソース電極、ドレイン電極、ゲート電極
とこれらの同種電極間を電気的に接続するソース電極接
続用導体、ドレイン電極接続用導体、およびゲート電極
接続用導体を備え、かつ、ゲート電極接続用導体が前記
活性領域を挟んでソース電極接続用導体とドレイン電極
接続用導体と対向して前記半絶縁性導体基板上に設けら
れた電界効果型半導体装置において、前記ドレイン電極
接続用導体は前記ソース電極接続用導体よりも活性領域
に近接し、がっ、ソース電イ※接続用導体が互いに近接
したソース電極の集合でなる群の各々に設けられるとと
もに内面に導体を備えて設けられた貫通孔によってその
直下の前記半絶縁性半導体基板裏面の接地用金属層と電
気的に接続し、かつこのドレイン電極接続用導体に接続
され前記ソース電極接続用導体の間を通して前記ドレイ
ン電極と外部回路とを電気的に接続する導体を具備した
ことを特徴とするものである。また、この発明は、ドレ
イン電極接続用導体は前記ソース電極接続用導体よりも
活性領域に近接し、かつ、ソース電極接続用導体が互い
に近接したソース電極の集合でなる群の各々に設けられ
るとともに内面に導体を備えて設けられた目通孔によっ
てその直下の前記半絶縁性半導体基板裏面の接地用金属
層と電気的に接続し、かつこのドレイン電(へ接続用導
体に接続され前記ソース電極接続用導体の間を通して前
記ドレイン電極と外部回路とを電気的に接続する導体と
、前記導体同士をさらに接続するとともに前記ソース電
極接続用導体よりも前記活性領域の外側に設けられた導
電膜を具備したことを特徴とする。
対し同じ側に設けられたソース電極接続用導体とドレイ
ン電極接続用導体の交差部におけるソース電極接続用導
体の幅に従来例にみられる制約がないため、エレクトロ
・マイグレーションを起こさない程度にまで狭く形成す
ることができる。すなわち、この交差部の面積を小さく
することができ、この部分に発生する寄生容1(Cds
p)を小さくできるために出力側インピーダンスの整合
がとりやすくなる。
よりも活性領域に近接して設けられているため、ソース
電極接続用導体の面積に対し従来例にみられる制約がな
くなり、ソース電極接地用バイアホールの面積を大きく
することができる。
Tチップの歩留が大幅に向上する。
分に発生する奇生インダクタンスも低減できGaAsF
ETの高性能化が図れる。
されているため、その間をドレイン電極引出し用導体を
配線することにより両導体を交差させずに済み、奇生り
アクタンスの発生を抑えることができ、この面でも高性
能化が図れる。
。
す平面図で、叙上の第3図によって説明した従来例のG
aASFETと変わらない部分については図面に従来と
同じ符号をつCブで示し説明を省略する。
により形成された活性領域102上にオーム性接触のソ
ース電極11S、およびドレイン電極110とショット
キ接合、あるいはpn接合のゲート電極11Gからなる
単位トランジスタが複数個形成されている。そして、こ
の複数の単位トランジスタのソース電極11S、ドレイ
ン電極110.およびゲート電極11Gの同種の電極同
士は前記活性領域102の外方で、ソース電極113は
ソース電極接続用導体213により、ドレイン電極11
0はドレイン電iか接続用導体21Dにより、グー1〜
電極11Gはゲート電極接続用導体21Gによりいずれ
も並列に接続され、電力用GaAsFETが構成されて
いる。
第1図に示すように、ソース電極接続用導体213とド
レイン電極接続用導体210は活性領M 102に対し
て同一側に設けられ、かつ、ドレイン電極接続用導体2
1Dはソース電極接続用導体213よりも活性領域10
2に近い側に設けられ、ソース電極2個毎に1個のソー
ス電極接続用導体が設けられている。ざらに、複数のド
レイン電極引出用導体31Dがソース電極接続用導体2
130間を通して設けられている。次に、ソース電極接
続用導体213とドレイン電極接続用導体21[)との
交差部12は酸化シリコン膜(S!Oz>、窒化シリコ
ン膜(Si3N4>、あるいは空気層を介して交差し、
かつこの交差部の幅Wは従来例における交差部の幅Wの
1/3〜115と小さく、従って交差部に発生する容■
(Cdsp)を173〜115に低減できる。
Sに設けられたバイアホール13により、半絶縁性Ga
AS基板101裏面の金属層と電気的に接続されている
。また、ゲート電極接続用導体21Gは活性領域102
を挟んでソース電極接続用導体213およびドレイン電
極接続用導体210とは反対側に設けられている。また
、前記ドレイン電極引出用導体31Dおよびゲート電極
接続用導体21G上には、夫々の電極と外部回路とを接
続するボンディングワイヤ固着域140.14Gが夫々
−点鎖線枠で図示される如く設けられ、この固着域に固
着したボンディングワイヤを介して各電極が外部回路に
接続される。
図の第2図を参照して説明する。なお、この発明は前記
第1の発明をざらに一部改良するものであるから、これ
と変わらない部分については図面に同じ符号をつけて示
し説明を省略する。
らソース電極接続用導体213の間を通して外側へ延長
引出す複数のドレイン電極引出導体310を前記ソース
電極接続用導体213よりも前記活性領域102の外側
において導電膜15で連接したものでおる。この導電膜
15は前記各電極接続用導体、電極引出導体と同じ金属
でこれらと同時に形成しても、あるいはこれに前後して
形成してもJ:い。
設けるボンディングワイヤの数を調整することができる
。通常、このボンディングワイヤにより発生するインダ
クタンスを出力インピーダンス整合回路として用いるの
で、この構造によれば該インダクタンスの可変範囲が拡
がり、回路設計の自由度が大きくなる。
明したが、この発明はSi、InP等、他の材料を用い
たFETおよび電力用モノリシックマイクロ波集積回路
(MMIC)等にも適用できることは勿論でおる。また
、活性領域の形成に際しては真空蒸着法(VG)、有搬
金属気相成長法(MOCVD)、分子線エピタキシャル
法(MBE)等のエピタキシャル成長法によってもよい
ことは言うまでもない。
成されるソース電極接続用導体とドレイン電(へ接続用
導体との交差部の面積が小さくできる。これにより、寄
生容ωが低減でき、出力側のインピーダンス整合が非常
に取り易くなる。
きるために、バイアホール形成プロセスが容易になりF
ETチップ歩留りが向上する。
極力小さくできるために、逆方向利得が低減でき、半導
体素子の高性能化が図れる。
の正面図、第2図は第2の発明にがかる一実施例のGa
AsFETの正面図、第3図は従来例のGaASFET
の正面図で必る。 113・・・・・・ソース電極 110・・・・・・ドレイン電極 11G・・・・・・ゲート電極 213・・・・・・ソース電極接続用導体21D・・・
・・・ドレイン電極接続用導体21G・・・・・・ゲー
ト電極接続用導体12・・・・・・・・・交差部 13・・・・・・・・・バイアホール 15・・・・・・・・・導電膜 代理人 弁理士 井 上 −男 /Is : ソース雪4む 21S: ソース電極
荷M用寧本IID; トムイン電扁シ 21D :
ドしイン噛り恥に羽帖壱用刀し収量 1 図 /’tD 2/D 第 2 図
Claims (2)
- (1)半絶縁性半導体基板の表面に形成された活性領域
上に繰返し設けられた夫々複数のソース電極、ドレイン
電極、ゲート電極とこれらの同種電極間を電気的に接続
するソース電極接続用導体。 ドレイン電極接続用導体、およびゲート電極接続用導体
を備え、かつ、ゲート電極接続用導体が前記活性領域を
挟んでソース電極接続用導体とドレイン電極接続用導体
と対向して前記半絶縁性半導体基板上に設けられた電界
効果型半導体装置において、前記ドレイン電極接続用導
体は前記ソース電極接続用導体よりも活性領域に近接し
、かつ、ソース電極接続用導体が互いに近接したソース
電極の集合でなる群の各々に設けられるとともに内面に
導体を備えて設けられた貫通孔によつてその直下の前記
半絶縁性半導体基板裏面の接地用金属層と電気的に接続
し、かつこのドレイン電極接続用導体に接続され前記ソ
ース電極接続用導体の間を通して前記ドレイン電極と外
部回路とを電気的に接続する導体を具備したことを特徴
とする電界効果型半導体装置。 - (2)半絶縁性半導体基板の表面に形成された活性領域
上に繰返し設けられた夫々複数のソース電極、ドレイン
電極、ゲート電極とこれらの同種電極間を電気的に接続
するソース電極接続用導体、ドレイン電極接続用導体、
およびゲート電極接続用導体を備え、かつ、ゲート電極
接続用導体が前記活性領域を挟んでソース電極接続用導
体とドレイン電極接続用導体と対向して前記半絶縁性半
導体基板上に設けられた電界効果型半導体装置において
、前記ドレイン電極接続用導体は前記ソース電極接続用
導体よりも活性領域に近接し、かつ、ソース電極接続用
導体が互いに近接したソース電極の集合でなる群の各々
に設けられるとともに内面に導体を備えて設けられた貫
通孔によつてその直下の前記半絶縁性半導体基板裏面の
接地用金属層と電気的に接続し、かつこのドレイン電極
接続用導体に接続され前記ソース電極接続用導体の間を
通して前記ドレイン電極と外部回路とを電気的に接続す
る導体と、前記導体同士をさらに接続するとともに前記
ソース電極接続用導体よりも前記活性領域の外側に設け
られた導電膜を具備したことを特徴とする電界効果型半
導体装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP62253831A JP2554672B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 電界効果型半導体装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0196965A true JPH0196965A (ja) | 1989-04-14 |
JP2554672B2 JP2554672B2 (ja) | 1996-11-13 |
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Family Applications (1)
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JP62253831A Expired - Lifetime JP2554672B2 (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 電界効果型半導体装置 |
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JP (1) | JP2554672B2 (ja) |
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