JPH098064A - 半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
生ソース又はエミッタ−インダクタンスの低減させる半
導体デバイスを提供する。 【解決手段】 半導体基板15上にゲート又はベース端
子の電極領域16、ソース又はエミッタ端子の電極領域
17及びドレイン又はコレクタ端子の電極領域18を持
つトランジスタを有する半導体デバイスを形成する。そ
の際領域は夫々フィンガ19、20、21とこれらと接
続される接触面部分22、23、24から成る。更に電
極領域17に属するフィンガ部分27の接続を絶縁交差
箇所33の形成下にゲート又はベース端子16に属する
導線32を介して行い、同時にフィンガ部分19、2
0、21に関し反対側で第3の電極領域18に属する導
電部34、36の下方でウェブ(30、35)として絶
縁交差箇所の形成下に接続を行う。
Description
の半導体基板の上に形成された少なくとも1個のトラン
ジスタを有し、このトランジスタは半導体基板の主面上
に互いに電気的に絶縁されている電極端子領域を有し、
これらの領域はそれぞれゲート又はベース端子に属する
第1の電極端子領域、ソース又はエミッタ端子に属する
第2の電極端子領域及びドレイン又はコレクタ端子に属
する第3の電極端子領域を形成し、その際各電極端子領
域はそれぞれ少なくとも1個のフィンガ部分及び対応す
るフィンガ部分と導電接続されている接触面部分からな
る半導体デバイスに関する。この半導体デバイスでは特
に少なくとも1つのフィンガ部分は幅の広がりに対して
著しく長さの延びが大きく、接触面部分の面積面は電極
端子領域のそれぞれ個々のフィンガ部分の面積に比べて
著しく拡大されており、電極端子領域のフィンガ部分は
互いに少なくともほぼ並列に半導体基板上に配設されて
いる。
GaAs電界効果形トランジスタ、特に高周波用に使用
されるようなトランジスタでは、通常本来のFET能動
領域の側に一連のドレインボンドパッドを、またもう一
方の側に別の一連のゲートボンドパッド及び一連のソー
スバイア(準絶縁性基板を通して裏側への貫通接触のた
めの金属化された孔)が交互に設けられている。この種
の装置は例えばNE9004(NEC)、JS8855
−AS(東芝)、CFX91(Philips)、FL
RO56XV(富士通)のデータブックに記載されてお
り、図1に示されている概略平面図に基づき後に詳述す
る。この種の装置の目的は外部の回路に対してできるだ
け弱いインダクタンス(特に負帰還のソース−インダク
タンスに関して)で接続することにあり、さもなければ
高周波挙動に負の作用をすることになる。効果的に熱を
導出するために従来のチップはとりわけ薄く形成されて
いた。図1に示した従来の半導体デバイスの概略平面図
ではGaAs半導体基板1及びゲート又はベース端子に
属する電極端子領域2、ソース又はエミッタ端子に属す
る電極端子領域3、及びドレイン又はコレクタ端子に属
する電極端子領域4を有する半導体基板1上に形成され
た一連のトランジスタが示されている。各電極端子領域
2、3及び4は、互いに並列に中心線軸5の方向に延び
ているフィンガ部分6、7及び8、及びフィンガ部分
7、6及び8に比べて拡大された面を有する接触面部分
9、11又はバイア接触面10からなる。この公知の装
置の場合ゲート端子又はソース端子用の接触面部分9及
び10は中心線軸5に対して一方の側に交互に一列に配
置されており、一方ドレイン端子用の接触面部分11は
中心線軸5に対して反対側に整列している。その際ソー
ス接触面はソースバイアとしての他に通常の接触面とし
ても半導体基板の表面に形成可能である。
によってはごく僅かに拡大された所要面積で特にフィン
ガ部分に増大された導電性及び電流搬送力及び同時に効
果的な熱抵抗の低減並びに寄生ソース又はエミッタ−イ
ンダクタンスの著しい低減を可能にする半導体デバイス
を提供することにある。
ば請求項1の特徴部分に記載の半導体デバイスにより解
決される。
面部分がフィンガ部分に関して一方の側に配設されてい
る少なくとも1つの電極端子領域が、それに属するフィ
ンガ部分と導電接続されているフィンガ部分に関して反
対側に配設されているもう1つの接触面部分を有してい
る。これらの別の接触面部分はそれぞれ個々のフィンガ
部分に比べて拡大された面積を有していると有利であ
る。
能動領域に対して接触面部分の間隔が十分に小さく、電
極端子領域の金属化部特にバイアホールが十分に厚い場
合熱抵抗を著しく低減することができ、従って損失電力
によりとりわけトランジスタの能動領域内に生じる熱を
良好に導出できるという利点を提供する。この場合金属
の方が一般にSi又はGaAsのような通常の半導体材
料よりも桁違いに高い熱伝導性を有するので、薄い金属
層でも十分に熱抵抗を低減することができる。
接触面部分がフィンガ部分に関して一方の側に配設され
ている少なくとも1つの電極端子領域がこの接触面部分
及び/又はこれに属する別の接触面部分と導電接続され
ている別のフィンガ部分を有している。この別のフィン
ガ部分は、これと導電接続されておりかつフィンガ部分
に関して反対側に配設されこの別のフィンガ部分に比べ
て少なくとも若干幅を広げられている拡大部分につなが
っている。この場合この別のフィンガ部分がウェブを介
してフィンガ部分及び/又は別の接触面部分とその電極
端子領域のフィンガ部分に関して反対側で導電接続され
ていると有利である。更に詳細には隣接する電極端子領
域と対向する側及びウェブに隣接して配設されている接
触面部分のフィンガ部分がウェブを電気的に絶縁して交
差箇所を形成するようにしてもよい。
ランジスタのゲート又はベース端子に属する電極端子領
域が多数のフィンガ部分を有しており、これらのフィン
ガ部分はトランジスタのゲート又はベース端子に属する
電極端子領域の接触面部分と導電接続され、トランジス
タのソース又はエミッタ端子及びドレイン又はコレクタ
端子に属する電極端子領域間に並列に延びるようにして
もよい。
様では、トランジスタのゲート又はベース端子に属する
電極端子領域の多数のフィンガ部分が導線を介してその
ゲート又はベース端子の接触面部分と接続されるように
することもできる。この場合フィンガ部分に関して一方
の側に配設されている電極端子領域の接触面部分のフィ
ンガ部分がトランジスタのゲート又はベース端子に属す
る導線を電気的に絶縁して交差箇所を形成すると有利で
ある。
箇所(MIM交差部)として又はエアブリッジとして形
成してもよい。
スタのソース又はエミッタに属する電極端子領域の一方
の接触面部分とトランジスタのゲート又はベース端子に
属する電極端子領域の接触面部分とが交互に一列にフィ
ンガ部分に関して一方の側に並んでおり、トランジスタ
のソース又はエミッタ端子領域の他方の接触面部分とト
ランジスタのドレイン又はコレクタ端子に属する電極端
子領域の接触面部分とがフィンガ部分に関して反対側に
交互に一列に並んでいるようにすることも可能である。
実施態様では、トランジスタのソース又はエミッタ端子
領域に属するフィンガ部分の接続が絶縁交差箇所の形成
下にトランジスタのゲート又はベース端子に属する導線
を介して行われ、また同時にフィンガ部分に関して反対
側で同様に絶縁交差箇所の形成下に第3の電極端子領域
(これはトランジスタのドレイン又はコレクタ端子に属
している)に属する導電部の下方でウェブとして接続が
行われるようにすることも可能である。
差装置は極めて効果的な熱導出を可能にする。そうでな
ければ導電部に最大限の金属化層厚を使用することが必
要になる。本発明の原理により内部のFETセル(これ
は本来のFET能動領域を構成する)の外部との接続
に、接触面部分、有利には2種類の導線交差部分が使用
される。その際ゲート又はベース端子側(即ちフィンガ
部分に関して一方の側)でソース又はエミッタ端子とし
ての接続金属面がゲート又はベース導線と交差し、ドレ
イン又はコレクタ端子側(即ちフィンガ部分に関して反
対側)で例えば同じ接続金属面が今度はドレイン又はコ
レクタ端子としてソース又はエミッタ導線と交差する。
この交差領域内では導線は例えばオーム金属からなるだ
けでよい。更に下方の交差金属は、抵抗又はエレクトロ
・マイグレーションの理由から重要であると思われる場
合には付加的接続金属面で補強してもよい。
は、少なくとも1つのトランジスタのソース又はエミッ
タ端子に属する電極端子領域の一方の接触面部分及び/
又は他方の接触面部分に基板/貫通接触化部(バイアホ
ール)を設けるようにしてもよい。このようにして特に
高抵抗の基板の接触化には裏側に対するインダクタンス
を最低限に抑えることができるので有利である。基本イ
ンダクタンスは特に2列の基板貫通接触化部(バイアホ
ール列)をフィンガ部分に関し両側に形成した場合更に
最低限に抑えることができる。その際所要面積はフィン
ガ部分に関し一方の側だけにバイアホール列を有する従
来の装置よりもごく僅かに大きくなるに過ぎない。これ
らのバイアホールが能動領域の十分に近くに基板の厚さ
又はそれ以下の程度の間隔で配設されている場合、ヒー
トシンク(半導体基板の裏側)に対する熱抵抗は、特に
フィンガ部分又は中心線に対して本発明によりトランジ
スタのソース又はエミッタ端子に属する接触面部分を両
側に配列した場合に明らかに減少する。
形成した場合、両方の効果、即ち接触化の際の裏側に対
するインダクタンスの最小化及び熱抵抗の低減化は共に
達成することができ、しかも互いに無関係にすることが
できる。例えば良好な熱の導出効果は特にパワーアップ
の際に重要になり、最小化されたソース−インダクタン
スは例えばローノイズデバイスで大きな役目を果たす。
る本発明による接続形式は、特に内部のFETセルでも
ソース又はエミッタ面でも、ドレイン又はコレクタ面で
も完全に1つ又は複数の接続金属面で覆うことを可能に
し、従って全てのフィンガ部分の導電性及び電流搬送力
は高められ、従ってエレクトロ・マイグレーションの問
題は少なくとも低減される。
イポーラトランジスタ及びこれらに類似のデバイス、特
に高周波を使用するもの、並びにこのようなデバイスを
含むモノリシック集積回路に使用される。原理的にはソ
ース又はエミッタ部分に属する構成要素はドレイン又は
コレクタ部分又はゲート又はベース端子に属する構成要
素と交換することができるので、例えば外部の接触面部
分又はパッドは相応するパッド列内でソース部分からな
る代わりにゲート部分又はドレイン部分からなっていて
もよい。ソースバイアホールの代わりにソースパッドも
使用することができ、その際当然のことながらバイアホ
ールでの熱抵抗は見られない。この場合にもなお比較的
大きな金属化面に基づく熱的利点並びにそれと関連した
半導体基板の表面の良好な熱分布が生じる。
びゲートパッド又は端子だけの)基本チップにも、多数
のフィンガパターン(“任意”の数のゲート及びドレイ
ンパッド)を有する場合にも、また相応するFETセル
を有するMMIC及び更に他の同様な半導体デバイスに
も有効である。
る。
バイス13の実施例ではマルチフィンガ装置14を有す
るGaAs電界効果形トランジスタがGaAs基板15
上に形成されている。このトランジスタはトランジスタ
のゲートGに属する第1の電極端子領域16、トランジ
スタのソースSに属する第2の電極端子領域17、並び
にトランジスタのドレイン端子Dに属する第3の電極端
子領域18を有しており、これらの電極端子領域は図2
に示されているように接続トポロジを有する。図2に基
づくこの接続トポロジは外部の電極端子領域16、1
7、18に関してほぼ縮尺通りに図示されており、その
際図中の1cmは実物の50μmに相当する。この図示
されている接続トポロジは本願の開示内容全体について
詳細に形状及び他の特徴を示したものである。各電極端
子領域16、17、18は、幅の広がりに対して極めて
長さが延びているフィンガ部分19、20、21とこれ
らのフィンガ部分19、20、21に導電接続されその
面積がそれぞれフィンガ部分19、20、21の面積に
比べて著しく拡大されている接触面部分22、23、2
4とからなる。全ての電極端子領域16、17、18の
フィンガ部分19、20、21は互いに並列しており、
中心線25(これはフィンガ軸に関してそれから左側及
び右側の配置を示す役目をし、必ずしも対称線を表すも
のではない)の方向に半導体基板15上に上下に並置し
て配設されている。これらは縮尺通りに図示されていな
い。特に極めて多くの個々のフィンガ19、20、21
が外部の端子領域16、17、18にそれぞれ配設され
ていてもよい。ソース端子に属する電極端子領域17は
中心線25に関して一方の側に配設されている接触面部
分23の他にもう1つの接触面部分26を有しており、
この部分26は中心線25に関して対向する側に図2の
右側に配設されており、同時に図2に見られるようにフ
ィンガ部分20に比べて拡げられた面を有している。更
にソース端子に属する電極端子領域17は、接触面部分
23から出発して折曲部分28を経て別のフィンガ部分
19、20、21に並列に延びているもう1つのフィン
ガ27に接続されている。フィンガ27は中心線25に
関して反対側に配設されている部分29に接続されてい
る。部分29はウェブ30を介してフィンガ部分20と
接続されている。トランジスタのゲート端子に属する電
極端子領域16は、中心線25に並行に延び図2では左
側に配設されている個々のフィンガ部分19と接触面部
分22との導電接続を行う導線32を有する。図示され
ているようにソース端子に属する電極端子領域17の別
のフィンガ部分27はブリッジ33を介して導線32上
に通じており、このブリッジ33はフィンガ部分27を
導線32に対して電気的に絶縁する交差箇所を形成し、
この交差箇所は金属絶縁層−金属交差部として又はエア
ブリッジとして形成可能である。同様に図2によれば右
側に配設されている電極端子領域18の接触面部分24
から出発して左側に延びているフィンガ部分21はブリ
ッジ34を介して電極端子領域17のウェブ30上に通
じており、このブリッジ34はフィンガ部分21をウェ
ブ30から電気的に絶縁する交差箇所を形成し、同様に
金属絶縁層−金属交差部として又はエアブリッジとして
形成可能である。電気端子領域17のこれらの両方のフ
ィンガ部分27は図2に見られるように接続部分35を
介して互いに導電接続され、また図2の右側に配設され
電極端子領域18の接触面部部分24間に配設されてい
る電極端子領域17の別の接触面部分26aに導電接続
されている。その間にある電極端子領域18の接触面部
分24aは同様に接続部分35の上方に通じているブリ
ッジ36を介してフィンガ部分21と接続可能である。
この半導体デバイスの製造の際ゲート端子Gに属する電
極端子領域16は第1の金属化面を形成する処理工程と
共に形成されてもよく、ソース端子S及びドレイン端子
Dに属する電極端子領域17及び18は第2の金属化面
を形成する処理工程の作業過程で形成してもよい。特殊
な方法ではこれらの面は同じ金属化工程により得ること
ができる。
子領域16及び18の接触面部分22及び24はいわゆ
るボンドパッドとして形成され、一方ソース端子Sに属
する接触面部分23及び/又は別の接触面部分26はい
わゆる貫通接触化部(バイアホール)として、即ち準絶
縁基板を通して基板の裏側に貫通接触するハッチング領
域37により図2に示されている金属化された孔として
形成されている。特に両側にバイアホール列を有する利
点は、単に所要面積を最低限に高めた場合に基板の裏側
に対するインダクタンスを著しく低減することができ、
バイアホール37の能動領域に対する間隔が十分小さい
場合及びバイアホール37における金属化部が十分に厚
い場合熱抵抗を効果的に低減することが達成され、従っ
て損失電力の理由からとりわけ能動領域内に生じる熱を
良好に排除することができる。
界効果形トランジスタの概略平面図。
接続トポロジを有する半導体デバイスの概略平面図。
(S) 4、18 ドレイン又はコレクタ端子の電極端子領域
(D) 5、25 中心線 6、7、8、19、20、21、24a、27 フィン
ガ部分 9、11、22、23、24、26、26a 接触面部
分 10、37 バイアホール(V) 13 半導体デバイス 14 マルチフィンガ装置
Claims (13)
- 【請求項1】 半導体基板(15)及びこの半導体基板
(15)の上に形成された少なくとも1個のトランジス
タを有し、このトランジスタは半導体基板の主面上に互
いに電気的に絶縁されている電極端子領域(16、1
7、18)を有し、これらの領域はそれぞれゲート又は
ベース端子に属する第1の電極端子領域(16)、ソー
ス又はエミッタ端子に属する第2の電極端子領域(1
7)及びドレイン又はコレクタ端子に属する第3の電極
端子領域(18)を形成し、その際各電極端子領域はそ
れぞれ少なくとも1個のフィンガ部分(19、20、2
1)及び対応するフィンガ部分と導電接続されている接
触面部分(22、23、24)からなる半導体デバイス
において、接触面部分(23)がフィンガ部分(19、
20、21)に関して一方の側に配設されている少なく
とも1個の電極端子領域(17)が、対応するフィンガ
部分(20)と導電接続されているもう1つの接触面部
分(26、26a)を有しており、このもう1つの接触
面部分(26、26a)がフィンガ部分(19、20、
21)に関し反対側に配設されていることを特徴とする
半導体デバイス。 - 【請求項2】 接触面部分(23)がフィンガ部分(1
9、20、21)に関して一方の側に配設されている少
なくとも1個の電極端子領域(17)が、この接触面部
分(23)及び/又はそれに対応する別の接触面部分
(26、26a)と導電接続されている別のフィンガ部
分(27)を有していることを特徴とする請求項1記載
の半導体デバイス。 - 【請求項3】 この別のフィンガ部分(27)がウェブ
(30)を介してフィンガ部分(20)及び/又は別の
接触面部分(26、26a)と電極端子領域(17)の
フィンガ部分(19、20、21)に関して反対側で導
電接続されていることを特徴とする請求項2記載の半導
体デバイス。 - 【請求項4】 隣接する電極端子領域(18)のフィン
ガ部分(19、20、21)に関して反対側にありウェ
ブ(30)に隣接して配設されている接触面部分(2
4)のフィンガ部分(21)が、ウェブ(30)を電気
的に絶縁して交差箇所(34)を形成していることを特
徴とする請求項3記載の半導体デバイス。 - 【請求項5】 トランジスタのゲート又はベース端子に
属する電極端子領域(16)が多数のフィンガ部分(1
9)を有しており、これらのフィンガ部分がトランジス
タのゲート又はベース端子に属する電極端子領域(1
6)の接触面部分(22)と導電接続されており、トラ
ンジスタのソース又はエミッタ端子及びドレイン又はコ
レクタ端子に属する電極端子領域(17、18)のフィ
ンガ部分(21、27)の間に並行に延びていることを
特徴とする請求項1ないし4の1つに記載の半導体デバ
イス。 - 【請求項6】 トランジスタのゲート又はベース端子に
属する電極端子領域(16)の多数のフィンガ部分(1
9)が導線(32)を介してゲート又はベース端子の接
触面部分(22)と接続されていることを特徴とする請
求項5記載の半導体デバイス。 - 【請求項7】 フィンガ部分(19、20、21)に関
連して一方の側に配設されている電極端子領域(17)
の接触面部分(23)のフィンガ部分(27)がトラン
ジスタのゲート又はベース端子に属する導線(32)を
電気的に絶縁して交差箇所(33)を形成していること
を特徴とする請求項6記載の半導体デバイス。 - 【請求項8】 交差箇所(33、34)が金属絶縁層−
金属交差部又はエアブリッジとして形成されていること
を特徴とする請求項4ないし7の1つに記載の半導体デ
バイス。 - 【請求項9】 多数のトランジスタが設けられており、
その際トランジスタのソース又はエミッタ端子に属する
電極端子領域(17)の接触面部分(23)とトランジ
スタのゲート又はベース端子に属する電極端子領域(1
6)の接触面部分(22)が交互にフィンガ部分(1
9、20、21)に関して一方の側に一列に並んでお
り、トランジスタのソース又はエミッタ端子に属する電
極端子領域(17)の別の接触面部分(26)とトラン
ジスタのドレイン又はコレクタ端子に属する電極端子領
域(18)の接触面部分(24)とがフィンガ部分(1
9、20、21)に関し反対側で交互に一列に並んでい
ることを特徴とする請求項1ないし8の1つに記載の半
導体デバイス。 - 【請求項10】 一方の電極端子領域(17)に属する
フィンガ部分(27)の接続が絶縁交差箇所(33)の
形成下にゲート又はベース端子(16)に属する導線
(32)を介して行われ、同時にフィンガ部分(19、
20、21)に関し反対側で同様に絶縁交差箇所の形成
下に第3の電極端子領域(18)に属する導電部(3
4、36)の下方にウェブ(30、35)として接続が
行われることを特徴とする請求項1ないし9の1つに記
載の半導体デバイス。 - 【請求項11】 少なくとも1つのトランジスタのソー
ス又はエミッタ端子に属する電極端子領域(17)の一
方の接触面部分(23)及び/又は他方の接触面部分
(26、26a)が基板貫通接触化部(37)を有する
ことを特徴とする請求項1ないし10の1つに記載の半
導体デバイス。 - 【請求項12】 少なくとも1つのトランジスタが電界
効果形トランジスタであり、半導体基板がGaAsを含
んでいることを特徴とする請求項1ないし11の1つに
記載の半導体デバイス。 - 【請求項13】 半導体デバイスがモノリシックに集積
された高周波回路であることを特徴とする請求項1ない
し12の1つに記載の半導体デバイス。
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