JPH0758126A - 化合物半導体集積回路 - Google Patents

化合物半導体集積回路

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JPH0758126A
JPH0758126A JP5219095A JP21909593A JPH0758126A JP H0758126 A JPH0758126 A JP H0758126A JP 5219095 A JP5219095 A JP 5219095A JP 21909593 A JP21909593 A JP 21909593A JP H0758126 A JPH0758126 A JP H0758126A
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JP
Japan
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region
jfet
integrated circuit
semiconductor integrated
compound semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP5219095A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiro Nakamura
光宏 中村
Tomoaki Takano
知明 高野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 化合物半導体集積回路のJFET相互間の影
響を低減する。 【構成】 化合物半導体集積回路の半絶縁性基板領域1
内に、相互に隣接するJFET19、20間を分離する
不純物領域8を設ける。不純物領域8は、負電源に接続
されて例えば−3Vに維持される。一方のJFET20
のpn接合のゲートに1V以上の高い電圧を印加したバ
イアス条件において、そのJFETのゲートから半絶縁
性基板1を経由して他方のJFET10に侵入する正孔
が不純物領域8から電源ラインに引き出される。JFE
T相互間に生ずる変調を除き、精度が高い信号を得るこ
とが出来る。マイクロ波領域の汎用回路に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体集積回路
に関し、更に詳しくは、接合型電界効果トランジスタを
備える化合物半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】GaAs等の化合物半導体から成る集積
回路は、シリコン集積回路に比してその高速性に特徴が
あり、また、特定の機能を果たす機能デバイスとしても
注目されており、近年、その開発が進められている。
【0003】GaAs半導体から成る接合型電界効果ト
ランジスタ(以下、JFETと呼ぶ)は、ディジタル及
びアナログの各集積回路で採用され、特にマイクロ波等
の高周波用集積回路にその応用が見られる。JFETに
は、ショットキー接合ゲートを採用したMESFET
と、pn接合ゲートのJFETとが知られているが、p
n接合ゲートのJFETは、MESFETに比してゲー
ト・ソース間に高い正電圧を印加できるという利点があ
る。
【0004】図5は、pn接合のJFETを含む従来の
化合物半導体集積回路の断面図である。この集積回路
は、例えばマイクロ波用の汎用アナログ回路として使用
される。同図において、半絶縁性基板1上には、多数の
JFETが配置されており、その内の2つのJFET1
0、20が図面上示されている。
【0005】双方のJFET10、20は夫々、ソース
2及びドレイン3がn+領域、チャネル5がn型領域、
ゲートがpn接合として形成されており、何れもpn接
合ゲートのnチャネル型FETとして構成されている。
このように相互に隣接して形成される2つのJFET相
互間では、一方のJFETのバイアス条件で、他方のJ
FETの電圧−電流特性が変調されることが知られてい
る。なお、図示の如く、以下の記述では、便宜上、影響
が与えられてその影響下での特性が測定される一方のJ
FETを測定系JFETと呼び、影響を与える側の他方
のJFETをサイドゲートJFETと呼ぶこととする。
【0006】図6に示した3つの曲線は夫々、測定系J
FETの電圧−電流特性を示す。同図では、以下で説明
する他の図面と同様に、横軸に測定系JFETのゲート
電圧をとり、縦軸にドレイン電流の平方根√IDをとっ
ている。
【0007】曲線aは、測定系JFETが単独で存在す
る場合の基本特性である。曲線bは、サイドゲートJF
ETのバイアス条件を、ソース及びドレインの印加電圧
Vnsg=0V、ゲートの印加電圧Vpsg=1.5Vとした
ときの測定系JFETの特性を示し、曲線cは、サイド
ゲートJFETのバイアス条件を、ソース及びドレイン
の印加電圧Vnsg=0.5Vで、ゲートの印加電圧Vpsg
=2Vとしたときの測定系JFETの特性を示す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図6に見られるよう
に、測定系JFET10の特性はサイドゲートJFET
20のバイアス条件により変調され、特に、サイドゲー
トJFET20のバイアス条件として、ソース及びドレ
イン領域に正のバイアスを印加した場合には、その変調
が大きくなる。この変調は、サイドゲートJFET20
のpn接合ゲートに対して1Vを越える順方向電圧を印
加するときに、n型チャネル5から絶縁性基板1に注入
される正孔により生ずるものと考えられる。
【0009】上記JFET相互間に生ずる変調は、半絶
縁性基板の絶縁性を高めること、又は、隣接するJFE
T素子相互間の間隔を大きく広げて素子間の電界を小さ
くすることで低減が可能である。しかし、化合物半導体
基板領域にCr等の不純物イオンを注入してその絶縁性
を高めることは、その後に行なわれる不純物の拡散プロ
セスにおいてキャリア濃度の制御性を損なうこととな
り、また、JFET素子間の間隔を広げることは高集積
化の目的に反するという問題がある。
【0010】なお、JFET間の素子分離のためにアイ
ソレーションとしてホウ素のイオン注入を行なう例があ
るが、ホウ素注入によるアイソレーションは、電子のト
ラップとして作用するものであるから、正孔の注入によ
り生ずる、JFETに特有の変調に対しては効果がな
い。
【0011】本発明は、上記従来のJFETを備える化
合物半導体集積回路の問題に鑑み、半絶縁性領域内で相
互に隣接するJFET間に生ずる信号特性の影響を防止
し、もって信頼性が高いJFETを備える化合物半導体
集積回路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の化合物半導体集積回路は、半絶縁性領域内
に夫々形成された複数の接合型電界効果トランジスタを
備える化合物半導体集積回路において、各接合型トラン
ジスタ相互間の半絶縁性領域に、所定の電位に維持され
た不純物領域が形成されることを特徴とする。本発明の
望ましい実施態様では、接合型電界効果トランジスタが
nチャネル型であり、不純物領域がn型領域であり、更
に望ましい実施態様では、所定の電位が負電位である。
また、別の望ましい実施態様では、半導体集積回路がア
ナログ集積回路として構成される。
【0013】
【作用】JFET相互間の半絶縁性領域内に、所定の電
位に維持される不純物領域を設ける構成により、一方の
JFETの接合ゲートが順方向となるバイアス条件で使
用される場合に、接合ゲートからチャネルを経由して半
絶縁性領域に注入されるキャリアが不純物領域で捕捉さ
れるので、隣接する他方のJFETに与えられる影響が
低減される。
【0014】従来、JFET相互間において、一方のJ
FETのバイアス条件により、隣接する他方のJFET
に対して信号特性を変化させる影響が与えられることは
知られていた。この影響は、絶縁性領域におけるその絶
縁性を高めることで本質的に防止可能である。このた
め、従来は、半絶縁性領域としての品質を一層高めるこ
とにより、この問題を解決する試みがなされてきた。し
かし、本発明によれば、化合物半導体集積回路の半絶縁
性領域内に所定の電位に維持される不純物領域を設ける
ことで、JFET相互間の影響を確実に除くことが出来
る。
【0015】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図1は、本発明の一実施
例の化合物半導体集積回路の構成を示す断面図である。
同図において、この実施例の化合物半導体集積回路は、
多数のJFETが相互に隣接して形成されており、その
内の2つ、測定系JFET10及びサイドゲートJFE
T20が示されている。各JFET10、20には、夫
々を取り囲むガードリング8が形成されている。
【0016】上記化合物半導体集積回路の製作にあたっ
ては、まず、マスクを介してGaAs半絶縁性基板1上
にn型不純物イオンを選択的に注入することにより、チ
ャネル領域、ソース及びドレイン領域を含む活性層と共
に、不純物領域を成すガードリング領域を形成する。n
型不純物としては、例えばSiが採用される。
【0017】次いで、マスクを介してソース及びドレイ
ン領域及びガードリング領域のみに選択的にn型不純物
を注入し、これらの領域を高濃度に不純物が注入された
+型領域に形成する。更に、ソース2及びドレイン3
の領域の一部及びガードリング領域のみにn型不純物を
追加注入して、ソース2及びドレイン3の領域内に高濃
度n型コンタクト層6を形成すると共に、高濃度n型領
域を成すガードリング8を形成する。
【0018】その後、更にマスクを介してチャネル5の
上面の一部にp型不純物、例えばZnを拡散してp型領
域4を形成することで、チャネル5との間でpn接合ゲ
ートを得る。ソース2及びドレイン3のコンタクト層
6、ゲートのp型領域4、及びガードリング8に夫々金
属電極7をオーミックコンタクトとして形成すること
で、図1の化合物半導体集積回路が得られる。金属電極
7としては、例えばAu−Ge−Ni合金が採用され
る。
【0019】図2は、上記実施例の化合物半導体集積回
路の一部を示す平面図である。同図に示すように、測定
系JFET10及びサイドゲートJFET20のソース
2及びドレイン3の領域を囲んで、夫々n+ガードリン
グ8が形成されている。各ガードリング8は、オーミッ
クコンタクトを成す金属電極7により負電源に接続され
て、その電位が例えば−3Vに維持される。
【0020】n+ガードリング8は、ソース2及びドレ
イン3のコンタクト層6と同程度の濃度であればよいの
で、前記の如くコンタクト層6を形成するときに同時に
形成される。従って、n+ガードリング8を形成するた
めの特別の工程の導入を必要としないで、従来の工程中
でマスクを変更するのみでn+ガードリング8が形成で
きる。
【0021】また、各n+ガードリング8は、対応する
JFET10、20の4方向を囲んで形成されているの
で、隣接する全てのJFETに対する影響を抑制でき
る。なお、同図では、各JFET10、20を夫々囲む
ガードリング8をJFET10、20毎に設けた例を示
したが、これに代えて、双方のJFET10、20の間
に1つの不純物領域が設けられる構成でもよい。
【0022】上記実施例の化合物半導体集積回路につい
てサイドゲート効果を調べることとした。サイドゲート
JFETに、バイアス条件として、ソース及びドレイン
の印加電圧Vnsg=0.5V、ゲートの印加電圧Vpsg=
2.0Vを与えた。各JFETを囲むガードリングを夫
々−3Vの電位に維持して、サイドゲートJFETに隣
接する測定系JFETの特性を測定した。その結果を図
3の曲線dに示す。比較のために、JFETの基本特性
(曲線a)と、曲線dと同じバイアス条件での従来の化
合物半導体集積回路の測定系JFETの特性(曲線c)
を同図に再掲した。
【0023】図3から理解できるように、本実施例の化
合物半導体集積回路では、測定系JFET10の特性に
対するサイドゲートJFET20の影響が抑えられ、基
本特性と同様の測定系JFETの電圧−電流特性が得ら
れた。この特性は、サイドゲートFET20の接合ゲー
トから半絶縁性基板1に注入された正孔が、n+ガード
リング8から電源ラインに吸収されるので、測定系JF
ET10に迄達しないことにより得られるものと考えら
れる。
【0024】図4は、サイドゲートJFET20のバイ
アス条件としてソース及びドレイン領域を0Vに維持
し、ガードリング8に−3Vの電位を与えた場合の測定
系JFETの電圧−電流特性を示している。得られた特
性は、隣接するJFETが存在しない場合の基本特性と
何等変らず、従って、測定系JFET10を囲み、−3
Vに維持されるガードリング8を設けた場合にも、測定
系JFET10の特性がもとの基本特性を保つことが理
解できる。このように、ガードリング8は、当該JFE
Tのドレイン電流に悪影響を及ぼすことなく、隣接する
JFETからのサイドゲート効果を抑制する作用があ
る。
【0025】上記実施例の構成は本発明の理解を容易に
するために記述されたものであり、本発明の構成を上記
実施例の構成にのみ限定することを意図するものではな
い。
【0026】例えば、本発明の化合物半導体集積回路
は、必ずしもGaAs半導体から成るJFETに限るも
のではなく、種々の半導体材料により形成できる。な
お、JFETがない場合の集積回路では上記現象は起こ
らないと考えられる。化合物半導体基板に作成されるJ
FETの場合に、そのJFETをガードリングで囲うこ
とによりサイドゲート効果を抑制することができる。
【0027】また、本発明の化合物半導体集積回路は、
必ずしもアナログ集積回路回路に限られず、ディジタル
集積回路に適用することも出来る。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の化合物半
導体集積回路によると、JFET相互間の半絶縁性領域
内に、所定の電位に維持される不純物領域を形成する構
成により、一方のJFETのバイアス条件により生ずる
他方のJFETへの影響を低減することが出来るので、
信頼性が高い化合物半導体集積回路を提供できたという
顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の化合物半導体集積回路の断
面図。
【図2】図1の実施例の化合物半導体集積回路の一部平
面図。
【図3】図1の実施例の化合物半導体集積回路の測定系
JFETの電圧−電流特性を示すグラフ。
【図4】図1の実施例の化合物半導体集積回路における
ガードリングにバイアスした場合のJFETの電圧−電
流特性を示すグラフ。
【図5】従来の化合物半導体集積回路の断面図。
【図6】従来の化合物半導体集積回路におけるサイドゲ
ートFETのバイアス条件によるJFETの電圧−電流
特性の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1 半絶縁性基板 2 ソース 3 ドレイン 4 p型領域 5 n型チャネル 6 コンタクト層 7 金属電極 8 ガードリング 10 測定系JFET 20 サイドゲートJFET
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/095 7376−4M H01L 29/80 E

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半絶縁性領域内に夫々形成された複数の
    接合型電界効果トランジスタを備える化合物半導体集積
    回路において、 前記各接合型トランジスタ相互間の前記半絶縁性領域
    に、所定の電位に維持された不純物領域が形成されるこ
    とを特徴とする化合物半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記接合型電界効果トランジスタがnチ
    ャネル型であり、前記不純物領域がn型領域である、請
    求項1に記載の化合物半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記所定の電位が負電位である、請求項
    2に記載の化合物半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記半導体集積回路がアナログ集積回路
    として構成される、請求項1から3のうちのいずれか1
    項に記載の化合物半導体集積回路。
JP5219095A 1993-08-11 1993-08-11 化合物半導体集積回路 Pending JPH0758126A (ja)

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JP5219095A JPH0758126A (ja) 1993-08-11 1993-08-11 化合物半導体集積回路

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JP5219095A JPH0758126A (ja) 1993-08-11 1993-08-11 化合物半導体集積回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013201242A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp 窒化物半導体素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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