JPH03217028A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ゲート電極を微細化した半導体装置に関し、寄生のゲー
ト容量を低減して性能向上を図ることを目的とし、
ゲートパッドに接続した低抵抗のゲート配線を、トラン
ジスタのゲート電極の長手方向に平行して敷設し、該ゲ
ート配線とゲート電極との間を複数箇所で接続する半導
体装置であって、前記ゲート配線を、ゲート電極の上部
に配置したことを特徴として構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] In order to reduce the parasitic gate capacitance and improve the performance of semiconductor devices with miniaturized gate electrodes, a low-resistance gate wiring connected to the gate pad is connected to a transistor. A semiconductor device in which the gate wiring is laid parallel to the longitudinal direction of the gate electrode and the gate wiring and the gate electrode are connected at a plurality of points, the gate wiring being arranged above the gate electrode. Configure.
本発明は、半導体装置に関し、特に、ゲート電極を微細
化して高速動作を図る半導体装置に係り、寄生のゲート
容量を低減して性能向上を意図した半導体装置に関する
。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which gate electrodes are miniaturized to achieve high-speed operation, and in particular to a semiconductor device intended to improve performance by reducing parasitic gate capacitance.
化合物半導体デバイス、例えばGaAsMES−FET
はその電子移動度(あるいは正孔移動度)がシリコン(
Si)に比べて相当に高いことから、高速動作型のデバ
イスとして重宝されている。Compound semiconductor devices, e.g. GaAsMES-FET
The electron mobility (or hole mobility) of silicon (
Because it is considerably more expensive than Si), it is valued as a high-speed operation device.
しかし、近年の電子機器は、その処理速度や扱う信号周
波数が一段と高くなる傾向にあり、化合物半導体デバイ
スといえども、その動作速度の一層の向上が求められて
いる。However, in recent years, electronic devices tend to have higher processing speeds and higher signal frequencies, and even compound semiconductor devices are required to further improve their operating speeds.
第5図は従来の半導体装置の一例を示す図で、GaAs
MES−FETのゲート付近における要部断面を表して
いる。この図において、10は化合物半導体基板、1l
はソース電極、l2はドレイン電極であり、基板10上
にはきわめて微細なゲート電極l3が形成されている。FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor device.
It shows a cross section of the main part near the gate of the MES-FET. In this figure, 10 is a compound semiconductor substrate, 1l
is a source electrode, l2 is a drain electrode, and an extremely fine gate electrode l3 is formed on the substrate 10.
すなわち、ゲート電極13のゲート長Lをきわめて短く
(例えばL=1/4μm)Lて短チャネル化し、一層の
動作速度向上を図っている。That is, the gate length L of the gate electrode 13 is made extremely short (for example, L=1/4 μm) to provide a short channel, thereby further improving the operating speed.
ところで、ゲート電極13を微細化すると、ゲート抵抗
が増大する不具合を招くことから、第5図の半導体装置
では、ゲート電極13の断面形状をT形(図示の形状)
あるいはマッシュルーム形にしてゲート電極13の断面
積を増大し、ゲート抵抗を下げるようにしている。By the way, miniaturization of the gate electrode 13 causes a problem of increased gate resistance, so in the semiconductor device shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the gate electrode 13 is T-shaped (shape shown).
Alternatively, the cross-sectional area of the gate electrode 13 is increased by making it mushroom-shaped, thereby lowering the gate resistance.
しかし、ゲート電極l3の断面形状を上記のようにする
には、例えば2層レジストを用いたり、2回露光を行っ
たりしなければならず、製造工程が複雑になってコスト
的に不利となる不具合がある。However, in order to make the cross-sectional shape of the gate electrode l3 as described above, it is necessary to use, for example, a two-layer resist or to perform exposure twice, which complicates the manufacturing process and is disadvantageous in terms of cost. There is a problem.
第6図は従来の半導体装置の他の一例を示す図で、G
a A s M E S − F E Tのゲート付近
における要部平面図を表している。この図において、2
0はドレイン電極、21はソース電極、22はゲート電
極であり、ゲート電極22は、引出し線23〜25を介
して低抵抗のゲート配線26に3箇所で接続されている
。なお、27はゲート電圧印加用のゲートパッド、28
、29は給電パッドである。FIG. 6 is a diagram showing another example of a conventional semiconductor device.
It represents a plan view of the main part near the gate of a AsMES-FET. In this figure, 2
0 is a drain electrode, 21 is a source electrode, and 22 is a gate electrode. The gate electrode 22 is connected to a low-resistance gate wiring 26 at three points via lead lines 23 to 25. Note that 27 is a gate pad for applying gate voltage, and 28 is a gate pad for applying gate voltage.
, 29 are power supply pads.
すなわち、ゲートパッド27とゲート電極22との間を
低抵抗のゲート配線26および3本の引出し線23〜2
5によって接続しているので、合成線路断面積を増大で
き、ゲートバッド27からゲート電極22までの抵抗(
言い替えればゲート抵抗)を下げることができる。That is, a low resistance gate wiring 26 and three lead lines 23 to 2 are connected between the gate pad 27 and the gate electrode 22.
5, the combined line cross-sectional area can be increased, and the resistance from the gate pad 27 to the gate electrode 22 (
In other words, gate resistance) can be lowered.
しかしながら、かかる第6図に示す従来の半導体装置に
あっては、ゲート配線26をソース電極21の上部に配
置するとともに、ゲート配線26とゲート電極22の間
を3本の引出し線23〜25で接続する構成となってい
たため、ソース電極21とゲート配線26、および、ソ
ース電極21と3本の引出し線23〜25との間が広い
面積で対向する結果、寄生のゲート容量が増大してデバ
イス性能を低下させるといった問題点があった。However, in the conventional semiconductor device shown in FIG. Since the source electrode 21 and the gate wiring 26 and the source electrode 21 and the three lead lines 23 to 25 face each other over a large area, parasitic gate capacitance increases and the device There was a problem that performance deteriorated.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
ゲート配線の配置を工夫することにより、寄生のゲート
容量を低減して性能向上を図ることを目的としている。The present invention was made in view of these problems, and
The aim is to improve performance by reducing parasitic gate capacitance by carefully arranging gate wiring.
本発明は、上記目的を達成するために、バッドに接続し
た低抵抗のゲート配線を、トランジスタのゲート電極の
長手方向に平行して敷設し、該ゲート配線とゲート電極
との間を複数箇所で接続する半導体装置であって、前記
ゲート配線を、ゲート電極の上部に配置したことを特徴
として構成する。In order to achieve the above object, the present invention lays a low-resistance gate wiring connected to a pad parallel to the longitudinal direction of the gate electrode of a transistor, and connects the gate wiring and the gate electrode at multiple locations. The semiconductor device to be connected is characterized in that the gate wiring is arranged above the gate electrode.
本発明では、ソース電極の上部を避けてゲート配線が配
置される。したがって、ソース電極とゲート配線間の容
量、すなわち寄生のゲート容量が低減され、デハイス性
能の向上が図られる。In the present invention, the gate wiring is arranged avoiding the upper part of the source electrode. Therefore, the capacitance between the source electrode and the gate wiring, that is, the parasitic gate capacitance, is reduced, and the dehysing performance is improved.
以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.
第1〜3図は本発明に係る半導体装置の第1実施例を示
す図であり、GaAsMES−FETに適用した例であ
る。1 to 3 are diagrams showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention, which is an example applied to a GaAs MES-FET.
第1図において、本実施例の半導体装置30は、ドレイ
ン電極31とソース電極32との間隙内に、微細化した
ゲート電極33を配置し、該ゲート電極33の上部に、
低抵抗材料(例えばTi/Pt/Au)を用いたゲート
配線34を配置するとともに、これらのゲート電極33
とゲート配線34との間を複数個(実施例では3個)の
コンタクトホール35〜37で接続し、さらに、ゲート
電圧印加用のゲートパッド38と上記ゲート配線34と
の間を1本の引出し線39で接続して構成する。In FIG. 1, the semiconductor device 30 of this embodiment has a miniaturized gate electrode 33 disposed in the gap between the drain electrode 31 and the source electrode 32, and above the gate electrode 33.
A gate wiring 34 using a low resistance material (for example, Ti/Pt/Au) is arranged, and these gate electrodes 33
and the gate wiring 34 are connected through a plurality of (three in the embodiment) contact holes 35 to 37, and one lead-out is connected between the gate pad 38 for gate voltage application and the gate wiring 34. It is configured by connecting with a line 39.
すなわち、ゲートパッド38に接続した低抵抗のゲート
配線34を、トランジスタのゲート電極33の長手方向
に平行して敷設し、該ゲート配線34とゲート電極33
との間をコンタクトホール35〜37によって複数箇所
で接続するとともに、前記ゲート配線34を、ゲート電
極33の上部に配置して構成している。That is, a low-resistance gate wiring 34 connected to the gate pad 38 is laid parallel to the longitudinal direction of the gate electrode 33 of the transistor, and the gate wiring 34 and the gate electrode 33 are connected to each other.
are connected to each other at a plurality of locations through contact holes 35 to 37, and the gate wiring 34 is arranged above the gate electrode 33.
第2図はひとつのコンタクトホール(例えば37)付近
の要部拡大図であり、L,はゲート長(例えば、L+
=1/4 μm) 、Lxはドレイン電極31とソース
電極32の間隙(例えば、L2=2μm)、L3はゲー
ト配線34の幅(例えば、l.=2μm)、L4はコン
タクトホール37の一辺長(例えば、L4−1μm)で
ある。FIG. 2 is an enlarged view of the main part near one contact hole (for example, 37), where L is the gate length (for example, L+
= 1/4 μm), Lx is the gap between the drain electrode 31 and the source electrode 32 (for example, L2 = 2 μm), L3 is the width of the gate wiring 34 (for example, l. = 2 μm), and L4 is the length of one side of the contact hole 37. (For example, L4-1 μm).
本実施例の半導体装置30は、第3図に示すように、化
合物半導体(例えばGaAs)を用いた半絶縁性の基板
40上に、例えばn−GaAs層の素子間分離41を形
成し、ドレイン電極31およびソース電極32としての
オーミック電極(例えばAuGe / N i / A
u )のアロイ化を行った後、ゲート電極33(例え
ばAu)のバターニングを行うといった通常の工程の後
に、絶縁膜42(例えばSiON)のデポジションやコ
ンタクトホール35〜37の窓開け、ゲート配線34と
しての配線金属(例えばT i / P t / A
u )の蒸着およびパターニングといった工程を追加し
て製造する。As shown in FIG. 3, the semiconductor device 30 of this embodiment has a semi-insulating substrate 40 made of a compound semiconductor (e.g. GaAs), and an inter-element isolation 41 of, for example, an n-GaAs layer formed thereon. Ohmic electrodes (e.g. AuGe/Ni/A) as electrode 31 and source electrode 32
After the usual process of patterning the gate electrode 33 (e.g. Au), depositing the insulating film 42 (e.g. SiON), opening the contact holes 35 to 37, and depositing the gate electrode 33 (e.g. Au). Wiring metal as the wiring 34 (for example, T i / P t / A
It is manufactured by adding steps such as vapor deposition and patterning (u).
このような構成によれば、■ゲート電極33を微細化し
て動作速度の向上を図ることができる、■ゲート電極3
3とゲートパッド38との間を低抵抗で接続してゲート
抵抗を低減することができる、といった効果に加えて、
■ゲート配線34や引出し線39がドレイン電極31や
ソース電極32の上部に位置しないので、寄生のゲート
容量を低減でき、デバイス性能を向上することができる
、といった特有の効果が得られる。According to such a configuration, (1) the gate electrode 33 can be made finer and the operating speed can be improved;
In addition to the effect that gate resistance can be reduced by connecting 3 and gate pad 38 with low resistance,
(2) Since the gate wiring 34 and the lead line 39 are not located above the drain electrode 31 and the source electrode 32, unique effects such as parasitic gate capacitance can be reduced and device performance can be improved.
なお、上記の実施例では、基板40とゲート配線34と
の間に絶縁膜42を介在させているが、これに限らず、
例えば、第4図に本発明に係る半導体装置の第2実施例
を示すように、絶縁膜の代わりにレジストを塗布し、ゲ
ート配線34“の形成後にレジストを除去してゲート配
線34゛を浮かす(いわゆるエアブリッジ配線)ように
してもよい。Note that in the above embodiment, the insulating film 42 is interposed between the substrate 40 and the gate wiring 34, but the invention is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 4, which shows a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention, a resist is applied instead of an insulating film, and after the gate wiring 34'' is formed, the resist is removed and the gate wiring 34'' is floated. (so-called air bridge wiring).
この場合のゲート配線34”は、ゲート配線34゛と同
時に形成されるコンタクトポール34aおよび引出し線
(図示略)によって支持される。In this case, the gate wiring 34'' is supported by a contact pole 34a and a lead line (not shown) which are formed at the same time as the gate wiring 34''.
本発明によれば、ゲート電極上部にゲート配線を配置し
たので、寄生のゲート容量を低減でき、デバイス性能の
向上を図ることができる。According to the present invention, since the gate wiring is arranged above the gate electrode, parasitic gate capacitance can be reduced and device performance can be improved.
第1〜3図は本発明に係る半導体装置の第1実施例を示
す図であり、
第1図はその平面図、
第2図はその要部の平面図、
第3図は第2図の■一■矢視断面図、
第4図は本発明に係る半導体装置の第2実施例を示すそ
の要部の断面図、
9
第5図は従来の半導体装置の一例を示すその要部の断面
図、
第6図は従来の半導体装置の他の一例を示すその平面図
である。
31・・・・・・ドレイン電極、
32・・・・・・ソース電極、
33・・・・・・ゲート電極、
34・・・・・・ゲート配線、
34a・・・・・・コンタクトボール、35〜37・・
・・・・コンタクトホール、38・・・・・・ゲートパ
ッド、
39・・・・・・引出し線、
40・・・・・・基板、
41・・・・・・素子間分離、
42・・・・・・絶縁膜。
10
第1実施例の半導体装置の要部の平面図第2図
第
1
図1 to 3 are diagrams showing a first embodiment of the semiconductor device according to the present invention, FIG. 1 is a plan view thereof, FIG. 2 is a plan view of the main part thereof, and FIG. ■A sectional view taken along the arrow 9. FIG. 4 is a sectional view of the essential parts of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention.9 FIG. 5 is a sectional view of the essential parts of an example of a conventional semiconductor device. FIG. 6 is a plan view showing another example of a conventional semiconductor device. 31...Drain electrode, 32...Source electrode, 33...Gate electrode, 34...Gate wiring, 34a...Contact ball, 35-37...
...Contact hole, 38...Gate pad, 39...Leader line, 40...Substrate, 41...Isolation between elements, 42... ...Insulating film. 10 Plan view of main parts of semiconductor device of first embodiment FIG. 2 FIG.
Claims (1)
ジスタのゲート電極の長手方向に平行して敷設し、該ゲ
ート配線とゲート電極との間を複数箇所で接続する半導
体装置であって、 前記ゲート配線を、ゲート電極の上部に配置したことを
特徴とする半導体装置。[Claims] A semiconductor device in which a low-resistance gate wiring connected to a gate pad is laid parallel to the longitudinal direction of a gate electrode of a transistor, and the gate wiring and the gate electrode are connected at multiple points. A semiconductor device, characterized in that the gate wiring is arranged above a gate electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1279790A JPH03217028A (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1279790A JPH03217028A (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03217028A true JPH03217028A (en) | 1991-09-24 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1279790A Pending JPH03217028A (en) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | Semiconductor device |
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---|---|
JP (1) | JPH03217028A (en) |
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1990
- 1990-01-23 JP JP1279790A patent/JPH03217028A/en active Pending
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