JPH0666457B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は同一チツプ上に複数のダイオードが設けられて
いる半導体装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 第２図は従来の半導体装置の上面図、第３図は第２図に
おけるIII−III断面図である。

第２図、第３図においては、（１）はGaAs半絶縁性基
板、（２）は半絶縁性基板（１）の上にエピタキシヤル
成長されたGaAsn⁺⁺低抵抗層、（３）はn⁺⁺低抵抗層
（２）の上にエピタキシヤル成長されたGaAsn動作層で
ある。（４）はｎ動作層（３）の上にスパツタリング形
成されたSiO₂膜、（５）はn⁺⁺低抵抗層（２）およびｎ
動作層（３）を、第１の領域（６）と第２の領域（７）
とに、電気的に分離する絶縁領域であつて、この絶縁領
域（５）はｎ動作層（３）表面からｎ動作層（３）及び
n⁺⁺低抵抗層（２）を貫通し、半絶縁性基板（１）にま
で達している。（８）は第１の領域（６）においてｎ動
作層（３）とシヨツトキ接合された第１のシヨツトキ電
極、（９）は第２の領域（７）においてｎ動作層（３）
とシヨツトキ接合された第２のシヨツトキ電極である。
また、（10）は第１の領域（６）においてn⁺⁺低抵抗層
（２）とオーミツク接合された第１のオーミツク電極、
（11）は第２の領域（７）においてn⁺⁺低抵抗層（２）
とオーミツク接合された第２のオーミツク電極である。
この第１、第２のオーミツク電極（10）（11）は、夫々
第１、第２のシヨツトキ電極（８）（９）を取り囲むリ
ング状に形成されている。（12）は素子上面及び絶縁領
域（５）を埋設しｎ動作層（３）表面まで連なって形成
されたポリイミド膜からなる絶縁体である。（13）は第
１のオーミック電極（10）に連結された第１のビームリ
ード電極、（14）は第１のショットキ電極（８）と第２
のオーミック電極（11）とに連結されると共に、ポリイ
ミド膜（12）の表面に沿って形成された第２のビームリ
ード電極（第１の接続線）、（15）は第２のショットキ
電極（９）に連結された第３のビームリード電極であ
る。

以上の構成から明らかなように、この半導体装置の第１
の領域（６）には第１のダイオード（16）が設けられて
いて、第２の領域（７）には第２のダイオード（17）が
設けられている。

第４図は寄生容量を含めて示した第２図、第３図に半導
体装置の等価図、第５図は第２図、第３図の半導体装置
の各部の寄生容量を模式的に示した模式図である。

まず、第４図において、第１、第２のビームリード電極
（13）（14）の間には、第１のダイオード（16）と並列
に、第１の寄生容量（18）が形成されていて、第２、第
３のビームリード電極（14）（15）の間には、第２のダ
イオード（17）と並列に、第２の寄生容量（19）が形成
されている。次に、具体的には、第５図に示されている
ように、第１の寄生容量（18）は、第１の絶縁膜容量
（21）（21）…と、絶縁領域容量（22）とから成る。そ
して、第２の寄生容量（19）は、第２の絶縁膜容量（2
4）（24）…から成る。

ところで、通常、第１、第２のダイオード（16）（17）
の特性は、等しく揃つていることが好ましい。しかし、
そのためには、第１、第２の寄生容量（18）（19）が等
価でなければならない。ところが、第１の寄生容量（1
8）には絶縁領域容量（22）が含まれているのである
が、第２の寄生容量（19）には絶縁領域容量（22）は含
まれていない。そこで、従来は、第２図、第３図の半導
体装置のように、ｎ動作層（３）に対する第３のビーム
リード電極（15）の対向面積を、第２のビームリード電
極（14）よりも大きく設けて、この部分に絶縁領域容量
（22）に対応する容量を形成することによつて、第１、
第２の寄生容量（18）（19）を等しく設定しようとして
いた。

なお、この種の半導体装置については、例えば特開昭59
−161836号公報、もしくは1984年５月発行の「MICROWAV
ES RF」の209ページから212ページにかけて等に詳しく
記載されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 第１の寄生容量（18）に含まれている絶縁領域容量（2
2）は、n⁺⁺低抵抗層（２）の厚み、および絶縁領域
（５）の幅に大きく依存する。ところが、これらの条件
は各素子ごとに大きくばらつく。

したがつて、絶縁領域容量（22）を含む第１の寄生容量
（18）と、絶縁領域容量（22）を含まない第２の寄生容
量（19）とを、確実に一致させることは極めて困難であ
つた。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明の半導体装置は、半絶縁性の一基板と、該基板上
に形成された低抵抗層と、該低抵抗層上に形成された動
作層、該動作層の表面に被着形成されたショットキ接合
のためのショットキ電極、及び該電極近傍に配置された
該電極と対を成す、上記低抵抗層に被着形成されたオー
ミック電極、とから夫々なる２つのダイオードが形成さ
れ、第１の領域にある一方の上記ダイオードと、第２の
領域にある他方の上記ダイオードとは、上記表面から上
記動作層及び上記低抵抗層を貫通し少なくとも上記基板
にまで達する、絶縁体を埋め込んだ第１の絶縁領域、に
よって互いに電気的に分離されると共に、上記他方のダ
イオードのオーミック電極が上記一方のダイオードのシ
ョットキ電極と、上記第１の絶縁領域を埋設し上記表面
にまで連なって形成された上記絶縁体の表面、に沿って
形成された第１の接続線によって接続されることに因
り、上記２つのダイオードが直列接続されてなる半導体
装置において、上記第２の領域に隣接する第３の領域に
は、上記低抵抗層に被着形成されたオーミック電極を備
えると共に、上記第２の領域と第３の領域とは、上記第
１の絶縁領域と同構造の第２の絶縁領域によって互いに
電気的に分離されると共に、上記第３の領域のオーミッ
ク電極は、上記第２の絶縁領域を埋設し上記表面にまで
連なって形成された上記絶縁体の表面に沿って形成され
た第２の接続線によって、上記他方のダイオードのショ
ットキ電極と接続されていることを特徴とする。

（ホ）作用 本発明の半導体装置の構成によれば、第１の領域にある
一方の上記ダイオードと、第２の領域にある他方の上記
ダイオードとが直列接続され、その第２の領域に隣接す
る第３の領域と上記第２の領域との間には、絶縁体を埋
め込んだ第１の絶縁領域と同構造の第２の絶縁領域が設
けられている。そして更に、上記第３の領域のオーミッ
ク電極は、この第２の絶縁領域を埋設し動作層表面にま
で連なって形成された上記絶縁体の表面に沿って形成さ
れた第２の接続線によって、上記他方のダイオードのシ
ョットキ電極と接続されている。この結果、上記第３の
領域のオーミック電極が被着された低抵抗層と、上記第
２の領域の低抵抗層との間には、上記第２の絶縁領域を
介して容量が形成されることになり、斯る容量の成分
は、上記他方のダイオードの寄生容量として付加され
る。特に本願発明では上記第１の絶縁領域の構造と上記
第２の絶縁領域の構造とを同じとしたことに加えて、上
記第３の領域の低抵抗層を介した容量成分を利用するこ
とで、上記一方のダイオードの寄生容量と等価的な部分
に同容量の寄生容量を上記他方のダイオードに付加する
ことができる。

（ヘ）実施例 第１図は本発明の一実施例の上面図、第６図は第１図に
おけるVI−VI断面図、第７図は第１図、第６図の半導体
装置の各部の寄生容量を模式的に示した模式図である。
なお、第１図、第６図、第７図において、第２図ないし
第５図と同一部分には同一符号が付されているので、そ
れらの部分については説明を省略し、以下に異なる部分
について説明する。

第１図、第６図、第７図において、（25）は第２の領域
（７）に隣接して設けられた第３の領域、（26）はこの
第３の領域（25）と第２の領域（７）との間に設けられ
た第２の絶縁領域である。この第２の絶縁領域（26）
は、第１の絶縁領域（５）と同構造に設けられていて、
ｎ動作層（３）表面からｎ動作層（３）及びn⁺⁺低抵抗
層（２）を貫通し、半絶縁性基板（１）にまで達してい
る。そして、第３の領域（25）は、第２の絶縁領域（2
6）によって、第２の領域（７）から電気的に分離され
ている。また、第２の絶縁領域（26）はポリイミド膜
（12）によって埋設されており、このポリイミド膜（1
2）はｎ動作層（３）表面にまで連なっている。

（27）は第３の領域（25）においてn⁺⁺低抵抗層（２）
とオーミック接合された第３のオーミック電極である。
この第３のオーミック電極（27）はポリイミド膜（12）
の表面に沿って形成された第３のビームリード電極（1
5）によって、第２のショットキ電極（９）と接続され
ている。

この結果、第３の領域（25）のオーミック電極（27）が
被着されたn⁺⁺低抵抗層（２）と第２の領域（７）のn⁺⁺
低抵抗層（２）とが第２の絶縁領域（26）を介して容量
が形成される。この容量が第２の寄生容量（19）に付加
される。これにより第１の絶縁領域（５）の構造と第２
の絶縁領域（26）の構造とを同じとしたことに加えて、
第３の領域（25）の低抵抗層（２）を介した容量成分を
利用することで、第１のダイオード（16）の寄生容量と
等価的な部分に同容量の寄生容量を第２のダイオード
（17）に付加することができるので、第１の寄生容量
（18）と第２の寄生容量（19）とを等しくできる。

この実施例においては、第１の寄生容量（18）は、第１
のショットキ接合容量（20）と第１の絶縁膜容量（21）
（21）…と、第１の絶縁領域容量（22）とから成る。そ
して、第２の寄生容量（19）は、第２のショットキ接合
容量（23）と第２の絶縁膜容量（24）（24）…と、第２
の絶縁領域容量（28）とから成り、第１の寄生容量（1
8）と第２の寄生容量（19）とは同容量の成分を有して
いる。即ち、第１のショトキ接合容量（20）と第２のシ
ョットキ接合容量（23）、第１の絶縁膜容量（21）（2
1）…と第２の絶縁膜容量（24）（24）…、第１の絶縁
領域容量（22）と第２の絶縁領域容量（28）とが夫々同
構造に設けられて同じ容量で対応している。

そして、第２のダイオード（17）の第２のオーミック電
極（11）が第１のダイオード（16）の第１のショットキ
電極（８）と、第１の絶縁領域を埋設し動作層（３）表
面にまで連なって形成された絶縁体（12）の表面、に沿
って形成された第２のビームリード電極（14）によって
接続されることに因り、第１のダイオード（16）と第２
のダイオード（17）とが直列接続されている。また、第
３の領域（25）は低抵抗層（２）に被着形成された第３
のオーミック電極（27）を備え、この第３のオーミック
電極（27）は第２の絶縁領域26）を埋設し動作層（３）
表面にまで連なって形成された絶縁体（12）の表面に沿
って形成された第３のビームリード電極（15）によっ
て、第２のダイオード（17）の第２のショットキ電極
（９）と接続されている。これにより、第３の領域（2
5）の第３のオーミック電極（27）が被着された低抵抗
層（２）と上記第２の領域の低抵抗層（２）とが第２の
絶縁領域（26）を介して第２の絶縁領域容量（28）が形
成され、第２のダイオード（17）の寄生容量に付加され
る。よって、第１のダイオード（16）の寄生容量と第２
のダイオード（17）の寄生容量を等しくすることができ
る。この結果、一方のダイオードの特性と他方のダイオ
ードの特性を等しくすることができる。

ところで、第１、第２の絶縁領域容量（22）（28）は、
各素子間において比較すれば、その容量値がかなりばら
つくのであるが、このばらつきは、第１の絶縁領域容量
（22）と第２の絶縁領域容量（28）とで等しい値を示
す。したがつて、素子単位でみれば、第１、第２の絶縁
領域容量（22）（28）は確実に一致する。よつて、この
実施例において、第１、第２の寄生容量（18）（19）
は、夫々等しい値をとる。

なお、この実施例では、第３のビームリード電極（15）
は、第３のオーミツク電極（27）と金属どうしで結合さ
れているので、その強度は格段に向上されている。

（ト）発明の効果 本発明の半導体装置の構成によれば、第１の領域にある
一方のダイオードと、第２の領域にある他方のダイオー
ドとが直列接続され、その第２の領域に隣接する第３の
領域と上記第２の領域との間には、絶縁体を埋め込んだ
第１の絶縁領域と同構造の第２の絶縁領域が設けられて
いる。そして更に、上記第３の領域のオーミック電極
は、この第２の絶縁領域を埋設し動作層表面にまで連な
って形成された上記絶縁体の表面に沿って形成された第
２の接続線によって、上記他方のダイオードのショット
キ電極と接続されている。この結果、上記第３の領域の
オーミック電極が被着された低抵抗層と、上記第２の領
域の低抵抗層との間には、上記第２の絶縁領域を介して
容量が形成されることになり、斯る容量の成分は、上記
他方のダイオードの寄生容量として付加される。特に本
願発明では上記第１の絶縁領域の構造と上記第２の絶縁
領域の構造とを同じとしたことに加えて、上記第３の領
域の低抵抗層を介した容量成分を利用することで、上記
一方のダイオードの寄生容量と等価的な部分に同容量の
寄生容量を上記他方のダイオードに付加することができ
る。

この結果、上記一方のダイオードの寄生容量と上記他方
のダイオードの寄生容量とが等しくなり、上記一方のダ
イオードの特性と上記他方のダイオードの特性を等しく
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の上面図、第２図は従来の半
導体装置の上面図、第３図は第２図におけるIII−III断
面図、第４図は寄生容量を含めて示した第２図、第３図
の半導体装置の等価図、第５図は第２図、第３図の各部
の寄生容量を模式的に示した模式図、第６図は第１図に
おけるVI−VI断面図、第７図は第１図、第６図の半導体
装置の各部の寄生容量を模式的に示した模式図である。 （５）……第１の絶縁領域、（６）……第１の領域、
（７）……第２の領域、（16）……第１のダイオード、
（17）……第２のダイオード、（25）……第３の領域、
（26）……第２の絶縁領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−45035（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−205752（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−180052（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−114469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−127056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−39582（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−118374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−161836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−138385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−202960（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半絶縁性の一基板と、該基板上に形成され
   た低抵抗層と、該低抵抗層上に形成された動作層、該動
   作層の表面に被着形成されたショットキ接合のためのシ
   ョットキ電極、及び該電極近傍に配置された該電極と対
   を成す、上記低抵抗層に被着形成されたオーミック電
   極、とから夫々なる２つのダイオードが形成され、第１
   の領域にある一方の上記ダイオードと、第２の領域にあ
   る他方の上記ダイオードとは、上記表面から上記動作層
   及び上記低抵抗層を貫通し少なくとも上記基板にまで達
   する、絶縁体を埋め込んだ第１の絶縁領域、によって互
   いに電気的に分離されると共に、上記他方のダイオード
   のオーミック電極が上記一方のダイオードのショットキ
   電極と、上記第１の絶縁領域を埋設し上記表面にまで連
   なって形成された上記絶縁体の表面、に沿って形成され
   た第１の接続線によって接続されることに因り、上記２
   つのダイオードが直列接続されてなる半導体装置におい
   て、 上記第２の領域に隣接する第３の領域には、上記低抵抗
   層に被着形成されたオーミック電極を備えると共に、上
   記第２の領域と第３の領域とは、上記第１の絶縁領域と
   同構造の第２の絶縁領域によって互いに電気的に分離さ
   れると共に、上記第３の領域のオーミック電極は、上記
   第２の絶縁領域を埋設し上記表面にまで連なって形成さ
   れた上記絶縁体の表面に沿って形成された第２の接続線
   によって、上記他方のダイオードのショットキ電極と接
   続されていることを特徴とする半導体装置。