JPH0714989A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JPH0714989A
JPH0714989A JP14316393A JP14316393A JPH0714989A JP H0714989 A JPH0714989 A JP H0714989A JP 14316393 A JP14316393 A JP 14316393A JP 14316393 A JP14316393 A JP 14316393A JP H0714989 A JPH0714989 A JP H0714989A
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JP
Japan
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electrode
layer
integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
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JP14316393A
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English (en)
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Yumiko Tamura
由美子 田村
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 化合物半導体集積回路装置において、互いに
隣接する電極配線間の絶縁破壊耐量を増大させる。 【構成】 化合物半導体基板3上に直接形成された下部
電極7aおよび第1層配線8aの下層に、下部電極7a
や第1層配線8aの底面積よりも大きな面積を有する不
純物層11を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
技術に関し、特に、化合物半導体基板を用いた半導体集
積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】情報化社会の進展に伴い、高密度の情報
を高速処理できる集積回路の開発が要求されている。ガ
リウム・ヒ素(GaAs)等に代表される化合物半導体
基板を用いた半導体集積回路装置は、その要求に沿うも
のとして注目されている。
【0003】GaAs等のような化合物半導体は、シリ
コン(Si)等のような単体元素の半導体に比べて、キ
ャリヤ移動度が大きく素子動作速度の向上が期待できる
こと、基板抵抗が大きく浮遊容量を小さくできること
等、優れた長所を有しているからである。
【0004】このような化合物半導体基板を用いた半導
体集積回路装置については、例えば1989年発行、P
eter H. Ladbrooke著「MMIC D
esign:GaAsFETs and HEMTs」
P29に記載がある。
【0005】従来の化合物半導体集積回路装置において
は、上記文献の図3.1にもあるように、MIM(Meta
l Insulator Metal)容量の下部電極および半導体集積回
路形成用の配線が半絶縁性のGaAs基板上に直接形成
されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術においては、以下の問題があることを本発明者は見
い出した。
【0007】すなわち、従来は、化合物半導体基板上に
形成された電極配線が互いに隣接する領域において、そ
の電極配線の下面側の端部近傍における化合物半導体基
板部分に電界が集中する結果、絶縁破壊が発生する問題
があった。
【0008】また、そのような絶縁破壊を防止するため
に電極と電極との間隔および電極と配線との間隔を充分
にとる必要が生じ、チップサイズが増大する問題があっ
た。
【0009】本発明は上記課題に着目してなされたもの
であり、その目的は、化合物半導体集積回路装置におい
て、互いに隣接する電極配線間の絶縁破壊耐量を増大さ
せることのできる技術を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、化合物半導体チップ
のチップサイズを縮小することのできる技術を提供する
ことにある。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0013】すなわち、第1の発明は、化合物半導体基
板上に直接形成された所定の電極配線の下層に、前記所
定の電極配線の底面積と同一またはそれよりも一回り大
きな面積を有する不純物層を設けた半導体集積回路装置
構造とするものである。
【0014】第2の発明は、前記不純物層を、前記化合
物半導体基板に形成された所定の素子を構成する素子用
不純物層を形成する際に同時に形成する半導体集積回路
装置の製造方法である。
【0015】
【作用】上記した第1の発明によれば、電極配線の下層
に不純物層を設けたことにより、電極配線の下層に印加
される電界が一部分に集中しないで不純物層の側面に印
加されるようになり分散される。すなわち、電極配線の
下層で起こる電界集中を緩和することが可能となる。こ
のため、互いに隣接する電極配線間の絶縁破壊耐量を増
大させることが可能となる。
【0016】また、互いに隣接する電極配線間の絶縁破
壊耐量を増大させることができるので、互いに隣接する
電極配線の間隔を従来よりも狭めることが可能となる。
【0017】上記した第2の発明によれば、素子用不純
物層を形成する際に同時に不純物層を形成することによ
り、半導体集積回路装置の製造工程数を増大させること
なく、すなわち、製造時間や製造コストの増大を招くこ
となく、電極配線間の絶縁破壊耐量を増大させることが
可能となる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0019】図1および図2は本発明の一実施例である
半導体集積回路装置の要部断面図、図3は半導体集積回
路装置を構成する半導体チップの平面図、図4は図3の
半導体チップの拡大部分平面図である。
【0020】本実施例の半導体集積回路装置を構成する
半導体チップを図3に示す。半導体チップ1は、例えば
ガリウム・ヒ素(GaAs)等のような化合物半導体か
らなり、その主面中央には、所定の半導体集積回路が形
成されている。
【0021】半導体チップ1の外周近傍には、ボンディ
ングパッド2が半導体チップ1の外周に沿って複数個配
置されている。なお、図示はしないが、ボンディングパ
ッド2は、ボンディングワイヤを通じてリードと電気
的、かつ、機械的に接続されている。
【0022】図3の領域Aの拡大平面図を図4に示す。
また、図4のI−I線の断面図を図1に示す。さらに、
図3の所定領域の断面図を図2に示す。
【0023】GaAs等からなる化合物半導体基板3上
には、MES(Metal Semiconductor)・FET(所定の
素子)4、抵抗5、ダイオード6、容量7および第1層
配線(所定の電極配線)8aが形成されている。
【0024】MES・FET4は、化合物半導体基板3
の上部に形成された一対の拡散層4a,4aと、拡散層
4a,4aの間に形成されたチャネル層4bと、拡散層
4a,4a上にオーミック接続されたソース電極4sお
よびドレイン電極4dと、チャネル層4b上にショット
キ接続されたゲート電極4gとから構成されている。
【0025】拡散層4a,4aおよびチャネル層4bに
は、例えばシリコン(Si)等のようなn形不純物が導
入されている。ソース電極4sおよびドレイン電極4d
は、例えば金(Au)−ゲルマニウム(Ge)合金から
なり、ゲート電極4gは、例えばアルミニウム(Al)
からなる。
【0026】抵抗5は、化合物半導体基板3の上部に形
成された拡散層5aと、拡散層5aの両端近傍にオーミ
ック接続された電極5b,5cとから構成されている。
拡散層5aには、例えばSi等のようなn形不純物が導
入されている。電極5b,5cは、例えばAuGe合金
からなり、MES・FET4のソース電極4sおよびド
レイン電極4dのパターニングの際に同時にパターニン
グされて形成されている。
【0027】ダイオード6は、化合物半導体基板3の上
部に形成された拡散層6aと、ショットキ電極6bと、
電極6cとから構成されている。
【0028】拡散層6aには、例えばSi等のようなn
形不純物が導入されている。ショットキ電極6bは、例
えばAl等からなり、化合物半導体基板3とショットキ
接続されている。ショットキ電極6bは、MES・FE
T4のゲート電極4gのパターニングの際に同時にパタ
ーニングされて形成されている。
【0029】電極6cは、例えばAuGe等からなり、
MES・FET4のソース電極4sおよびドレイン電極
4dのパターニングの際に同時に形成されている。
【0030】容量7は、化合物半導体基板3上に形成さ
れた下部電極(所定の電極配線)7aと、下部電極7a
の上層の絶縁膜9aと、絶縁膜9a上に形成された上部
電極7bとから構成されている。下部電極7aは、例え
ばAuGe合金からなり、MES・FET4のソース電
極4sおよびドレイン電極4dのパターニングの際に同
時にパターニングされて形成されている。絶縁膜9a
は、例えばPSG(Phospho Silicate Glass)膜からな
り、上部電極7bは、例えばAlからなる。
【0031】第1層配線8aは、例えばAuGe合金か
らなり、化合物半導体基板3上に形成されている。第1
層配線8aは、MES・FET4のソース電極4sおよ
びドレイン電極4dのパターニングの際に同時にパター
ニングされて形成されている。第1層配線8aは、絶縁
膜9aに形成されたスルーホール10を通じて絶縁膜9
a上の第2層配線8bと電気的に接続されている。第2
層配線8bは、例えばAlからなり、上部電極7bのパ
ターニングの際に同時にパターニングされて形成されて
いる。
【0032】絶縁膜9a上には、第2層配線8bを被覆
するように、例えば窒化ケイ素(SiN)等からなる絶
縁膜9bが堆積されている。絶縁膜9b上には、例えば
ポリイミド系の樹脂からなる絶縁膜9cが堆積されてい
る。なお、9dは、第1層配線8aまたは電極4d,4
s,4g,5b,5c,6b,6c等をリフトオフ法等
によって形成する際に用いる絶縁膜であり、例えばPS
G膜からなる。
【0033】ところで、本実施例においては、化合物半
導体基板3において、第1層配線8aおよび下部電極7
aの下層に不純物層11が形成されている。
【0034】これにより、第1層配線8aおよび下部電
極7aは、不純物層11とオーミック接続された状態で
形成されることになり、第1層配線8aおよび下部電極
7aに印加される電界が、端部に集中しないで不純物層
11の側面に印加されるようになり、分散されるように
なっている。すなわち、第1層配線8aおよび下部電極
7aの端部で起こる電界集中を緩和することが可能とな
っている。
【0035】このため、第1層配線8aと下部電極7a
との間および第1層配線8a,8a間の絶縁破壊耐量を
増大させることが可能となっている。例えば第1層配線
8aと下部電極7aとの間隔を5μm程度とした場合に
おいて、不純物層11を設けない場合、6V程度で第1
層配線8aと下部電極7aとが導通してしまうのに対し
て、不純物層11を設けた場合、30V程度まで導通し
ない。
【0036】不純物層11は、その面積が、第1層配線
8aや下部電極7aの両側からはみ出すように、第1層
配線8aや下部電極7aの底面積よりも若干大きめに形
成されている。これは、以下の理由からである。
【0037】まず、不純物層11の面積を第1層配線8
aや下部電極7aの底面積よりも小さくした場合、第1
層配線8aおよび下部電極7aの端部に印加される電界
を分散することができない。
【0038】また、不純物層11の面積を第1層配線8
aや下部電極7aの底面積と同一とした場合、不純物層
11と第1層配線8aおよび不純物層11と下部電極7
aとの位置が正確に重なっていれば、電界集中を緩和す
ることができるが、正確に重なっていなければ、第1層
配線8aおよび下部電極7aの片側の端部に印加される
電界を分散することができない。
【0039】そこで、本実施例においては、不純物層1
1と第1層配線8aおよび不純物層11と下部電極7a
との位置合わせ誤差を考慮して、不純物層11の面積
を、第1層配線8aや下部電極7aの底面積よりも若干
大きめとした。
【0040】不純物層11は、例えばSi等のようなn
形不純物が導入されてなり、その不純物濃度は、例えば
1×1018個/cm3 程度である。不純物層11は、M
ES・FET4の拡散層4a,4aを形成する際に同時
に形成されている。このため、不純物層11を設けても
半導体集積回路装置の製造工程数が増えることもない。
【0041】このように、本実施例によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。
【0042】(1).第1層配線8aおよび下部電極7aの
下層に不純物層11を設けたことにより、第1層配線8
aおよび下部電極7aの端部下層に印加される電界が不
純物層11の側面にも印加されるようになり分散され
る。すなわち、第1層配線8aおよび下部電極7aの下
層において起こる電界集中を緩和することが可能とな
る。
【0043】(2).上記(1) により、互いに隣接する第1
層配線8aと下部電極11との間、第1層配線8a,8
a間あるいは下部電極11,11間等のような電極配線
間における絶縁破壊耐量を増大させることが可能とな
る。したがって、化合物半導体基板3を用いた半導体集
積回路装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【0044】(3).上記(1) により、互いに隣接する電極
配線の間隔を従来よりも狭めることが可能となる。した
がって、半導体チップ1のチップサイズを従来よりも縮
小することが可能となる。
【0045】(4).MES・FET4の拡散層4a,4a
を形成する際に同時に不純物層11を形成することによ
り、半導体集積回路装置の製造工程数を増大させること
なく、すなわち、製造時間や製造コストの増大を招くこ
となく、電極配線間の絶縁破壊耐量を増大させることが
可能となる。
【0046】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0047】例えば前記実施例においては、電極配線の
下層に、電極配線の底面積よりも若干大きめの面積を有
する不純物層を設けた場合について説明したが、これに
限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば図
5に示すように、第1層配線8aの角部の下層、下部電
極7aの角部の下層およびそれらの角部に対向する第1
層配線8aや下部電極7aの一部分の下層に、不純物層
11を設けても良い。
【0048】また、図6に示すように、第1層配線8a
や下部電極7aの外周に沿って不純物層11を設けても
良い。これらの場合、前記実施例で得られた効果の他
に、無用な寄生容量の形成を抑制する効果が得られる。
【0049】また、前記実施例においては、互いに隣接
する電極配線の双方の下層に不純物層を設けた場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、例え
ば互いに隣接する電極配線の片方の下層に不純物層を設
けるだけでも良い。
【0050】また、前記実施例においては、不純物層と
オーミック接続された状態で形成した電極配線の場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、例
えばショットキ接続した配線でも、電界が順方向に印加
された場合には、同様の効果が得られる。
【0051】また、前記実施例においては、化合物半導
体基板をGaAsとした場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば
インジウムガリウムヒ素(InGaAs)でも良い。
【0052】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0053】(1).本発明によれば、電極配線の下層に不
純物層を設けたことにより、電極配線の端部下層に印加
される電界が不純物層の側面にも印加されるようになり
分散される。すなわち、電極配線の下層において起こる
電界集中を緩和することが可能となる。このため、互い
に隣接する電極配線間の絶縁破壊耐量を増大させること
が可能となる。したがって、化合物半導体基板を用いた
半導体集積回路装置の信頼性を向上させることが可能と
なる。
【0054】(2).また、互いに隣接する電極配線間の絶
縁破壊耐量を増大させることができるので、その電極配
線の間隔を従来よりも狭めることが可能となる。したが
って、化合物半導体チップのチップサイズを従来よりも
縮小することが可能となる。
【0055】(3).上記した第2の発明によれば、素子用
不純物層を形成する際に同時に不純物層を形成すること
により、半導体集積回路装置の製造工程数を増大させる
ことなく、すなわち、製造時間や製造コストの増大を招
くことなく、電極配線間の絶縁破壊耐量を増大させるこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
要部断面図である。
【図2】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
要部断面図である。
【図3】半導体集積回路装置を構成する半導体チップの
平面図である。
【図4】図3の半導体チップの拡大部分平面図である。
【図5】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部平面図である。
【図6】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部平面図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 ボンディングパッド 3 化合物半導体基板 4 MES・FET(所定の素子) 4a 拡散層 4b チャネル層 4g ゲート電極 4s ソース電極 4d ドレイン電極 5 抵抗 5a 拡散層 5b,5c 電極 6 ダイオード 6a 拡散層 6b ショットキ電極 6c 電極 7 容量 7a 下部電極(所定の電極配線) 7b 上部電極 8a 第1層配線(所定の電極配線) 8b 第2層配線 9a〜9d 絶縁膜 10 スルーホール 11 不純物層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/812 7376−4M H01L 29/80 L

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基板上に直接形成された所
    定の電極配線の下層に、前記所定の電極配線の底面積と
    同一またはそれよりも大きな面積を有する不純物層を設
    けたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 化合物半導体基板上に直接形成された電
    極配線が互いに隣接する領域において、その電極配線の
    角部の下層に、互いに隣接する電極配線が電気的に接続
    されない状態で不純物層を設けたことを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 化合物半導体基板上に直接形成された電
    極配線が互いに隣接する領域において、その電極配線の
    下層に、その電極配線の端部に沿って延在するような不
    純物層を互いに隣接する電極配線が電気的に接続されな
    い状態で設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3記載の半導体集積
    回路装置の製造方法であって、前記不純物層を、前記化
    合物半導体基板に形成された所定の素子を構成する素子
    用不純物層を形成する際に同時に形成することを特徴と
    する半導体集積回路装置の製造方法。
JP14316393A 1993-06-15 1993-06-15 半導体集積回路装置およびその製造方法 Pending JPH0714989A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5542999A (en) * 1978-09-14 1980-03-26 Winkhaus Wolfgang Character coincidence lock
US5942773A (en) * 1996-06-04 1999-08-24 Fujitsu Limited Field effect transistor with reduced delay variation
US6200838B1 (en) 1998-11-13 2001-03-13 Fujitsu Quantum Devices Limited Compound semiconductor device and method of manufacturing the same

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