JPH10242166A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH10242166A
JPH10242166A JP9041274A JP4127497A JPH10242166A JP H10242166 A JPH10242166 A JP H10242166A JP 9041274 A JP9041274 A JP 9041274A JP 4127497 A JP4127497 A JP 4127497A JP H10242166 A JPH10242166 A JP H10242166A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
source
ohmic electrode
layer
electrode
metal layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9041274A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumiaki Katano
史明 片野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9041274A priority Critical patent/JPH10242166A/en
Publication of JPH10242166A publication Critical patent/JPH10242166A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid short-circuiting electrodes of a semiconductor device. SOLUTION: On an ohmic electrode 15 at the drain a laminate of a metal layer and Au plated layer is provided. On an ohmic electrode 14 at the source no such laminate is provided but it is directly covered with an insulation layer 16. Vias 19 are formed through a substrate 11 beneath the electrode 14. A laminate structure 20 of a grounding metal layer and Au plated layer on the back side of the substrate 11 is electrically connected to the electrode 14 at the source to reduce the source inductance. No electrode short-circuit is caused between the source and drain.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に電界効果トランジスタの構造に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, it relates to the structure of a field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ショットキー障壁接合ゲート型電界効果
トランジスタ(以後、MESFETと称す)、特にn型
ガリウム砒素(以後、GaAsと記す)結晶層を動作層
として用いたGaAsMESFETは、高周波デバイス
として優れた特性を有し、商品化がなされている。
2. Description of the Related Art A Schottky barrier junction gate type field effect transistor (hereinafter, referred to as MESFET), particularly a GaAs MESFET using an n-type gallium arsenide (hereinafter, referred to as GaAs) crystal layer as an operation layer is excellent as a high frequency device. It has characteristics and is commercialized.

【0003】この種のMESFETとしては、例えば、
1993年に発行されたJohnL.B.Walker
著の「High−Power GaAs FET Am
plifiers」のp.126,Fig.2.44に
開示されたものがある。
As this type of MESFET, for example,
John L., published in 1993. B. Walker
Written by High-Power GaAs FET Am
pliers "p. 126, FIG. There is one disclosed in 2.44.

【0004】この様なGaAsMESFETにおいて、
高周波デバイスとして優れた特性を引出すために、ソー
ス電極下のGaAsにバイアホール(貫通孔)を設け、
このバイアホール内に形成された金属層を介して、半導
体裏面の金属層と電気的に接続してソースインダクタン
スを低減した構造のものがあり、図2にその断面図を示
す。
In such a GaAs MESFET,
In order to obtain excellent characteristics as a high-frequency device, a via hole (through hole) is provided in GaAs below the source electrode,
There is a structure in which the source inductance is reduced by being electrically connected to the metal layer on the back surface of the semiconductor via the metal layer formed in the via hole, and FIG. 2 shows a cross-sectional view thereof.

【0005】図2において、11は半絶縁性GaAs基
板、12はn型GaAs結晶層、13はゲート電極、1
4はソース側オーミック電極、15はドレイン側オーミ
ック電極、16は絶縁膜、17はソース側のオーミック
電極上に設けられた金属層と金メッキ層の積層構造、1
8はドレイン側のオーミック電極上に設けられた金属層
と金メッキ層の積層構造である。ソース側のオーミック
電極14上に設けられた金属層と金メッキ層の積層構造
17と、ドレイン側のオーミック電極15上に設けられ
た積層構造18との間隔は2μmである。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a semi-insulating GaAs substrate; 12, an n-type GaAs crystal layer; 13, a gate electrode;
4 is a source side ohmic electrode, 15 is a drain side ohmic electrode, 16 is an insulating film, 17 is a laminated structure of a metal layer and a gold plating layer provided on the source side ohmic electrode, 1
Reference numeral 8 denotes a laminated structure of a metal layer and a gold plating layer provided on the drain-side ohmic electrode. The distance between the laminated structure 17 of the metal layer and the gold plating layer provided on the ohmic electrode 14 on the source side and the laminated structure 18 provided on the ohmic electrode 15 on the drain side is 2 μm.

【0006】19はGaAs層11に設けられたバイア
ホールであり、このバイアホール19内及び半絶縁性G
aAs基板11の裏面に形成された金属層と金メッキ層
の積層構造20とソース側のオーミック電極14とが電
気的に接続された構造となっており、ソース電極と接地
電極である金メッキ層20との距離が短いため、ソース
インダクタが小さく、高周波特性が優れた構造となって
いる。
Reference numeral 19 denotes a via hole provided in the GaAs layer 11, and the inside of the via hole 19 and the semi-insulating G
The laminated structure 20 of the metal layer and the gold plating layer formed on the back surface of the aAs substrate 11 has a structure in which the ohmic electrode 14 on the source side is electrically connected. , The source inductor is small, and the structure has excellent high-frequency characteristics.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した様
な構造を持つGaAsMESFETは、ソース電極とド
レイン電極の間隔が狭く、また、絶縁膜で覆われていな
いため、金属屑が電極間に跨り、両電極間でショートす
ることがあった。
However, in the GaAs MESFET having the above-described structure, the distance between the source electrode and the drain electrode is small, and the GaAs MESFET is not covered with an insulating film. There was a short circuit between both electrodes.

【0008】本発明の目的は、電極間のショートをなく
して生産性の向上を図った半導体装置を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device which improves productivity by eliminating a short circuit between electrodes.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、半導体結晶層上にこの層とショットキー障壁をなす
ゲート電極と、一対の第1及び第2のオーミック電極
と、この第1のオーミック電極直下に設けられたバイア
ホールと、前記第2のオーミック電極上に設けられた金
属積層構造と、前記第1のオーミック電極上に直接設け
られた絶縁膜とを含むことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a gate electrode forming a Schottky barrier with a semiconductor crystal layer; a pair of first and second ohmic electrodes; A via hole provided directly below the electrode; a metal laminated structure provided on the second ohmic electrode; and an insulating film provided directly on the first ohmic electrode.

【0010】本発明の作用を述べる。ソース側オーミッ
ク電極を絶縁膜で覆うことにより、ソースオーミック電
極上に金属屑が乗っても、ソース電極とドレイン電極と
のショートが生ずることはない。
The operation of the present invention will be described. By covering the source-side ohmic electrode with the insulating film, a short circuit between the source electrode and the drain electrode does not occur even if metal dust is on the source ohmic electrode.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明の実施の形態を示す図であ
り、図2と同様にGaAsMESFETの断面図であっ
て、図1と同等部分は同一符号により示されている。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a GaAs MESFET similar to FIG. 2, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0013】図1において、図2と異なる部分について
述べると、ソース側のオーミック電極14上には、金属
層と金メッキ層(図2の17を参照)を設けず、その代
りに、絶縁膜16を当該オーミック電極14上に直接被
着する構成である。他の構成は図2のそれと同一であ
り、その説明は省略する。
Referring to FIG. 1, a portion different from FIG. 2 is described. No metal layer and gold plating layer (see 17 in FIG. 2) are provided on the ohmic electrode 14 on the source side. Is directly adhered on the ohmic electrode 14. The other configuration is the same as that of FIG. 2, and the description is omitted.

【0014】本例においても、ソース側のオーミック電
極14の直下のGaAs基板11には、バイアホール1
9が設けられている。このソース側のオーミック電極1
4は、このバイアホール19内に充填された金属層と金
メッキ層との積層構造により、基板11の裏面に形成さ
れている金属層と金メッキ層との積層構造20に接続さ
れることになり、ソース電極と接地電極である金属層と
金メッキ層の積層構造20との距離が短いために、ソー
スインダクタンスが小さく、従来例と同様に高周波特性
が優れた構造となっている。
Also in this embodiment, the GaAs substrate 11 immediately below the ohmic electrode 14 on the source side has a via hole 1
9 are provided. This source-side ohmic electrode 1
4 is connected to the laminated structure 20 of the metal layer and the gold plated layer formed on the back surface of the substrate 11 by the laminated structure of the metal layer and the gold plated layer filled in the via hole 19, Since the distance between the source electrode, the metal layer serving as the ground electrode, and the laminated structure 20 of the gold plating layer is short, the source inductance is small and the high frequency characteristics are excellent as in the conventional example.

【0015】ここで、図3を参照すると、図3は従来の
GaAsMESFETの平面構造の一例を示す図であ
る。図3においても、図1,2と同等部分は同一符号に
て示している。
Here, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a diagram showing an example of a planar structure of a conventional GaAs MESFET. Also in FIG. 3, the same parts as those in FIGS.

【0016】図3において、37はゲートパッド、38
はソースパッド、39はドレインパッドを夫々示してお
り、他の符号は図2のそれと同等であるものとする。
In FIG. 3, reference numeral 37 denotes a gate pad;
Denotes a source pad, and 39 denotes a drain pad, and other symbols are the same as those in FIG.

【0017】図3の従来例では、ソースオーミック電極
下にバイアホールが設けられていない構造であり、この
様な構造では、ソース抵抗低減のために、ソースオーミ
ック電極上には金属層と金メッキ層の積層構造が必要で
ある。しかし、本発明の様にソースオーミック電極下に
バイアホールが設けられている構造では、接地はこのバ
イアホール19内及び半絶縁性GaAs基板11の裏面
に形成された金属層と金メッキ層の積層構造20を介し
て行われるので、ソースオーミック電極上には金属層と
金メッキ層の積層構造は必要ないのである。
In the conventional example of FIG. 3, no via hole is provided below the source ohmic electrode. In such a structure, a metal layer and a gold plating layer are formed on the source ohmic electrode in order to reduce the source resistance. Is required. However, in the structure in which the via hole is provided below the source ohmic electrode as in the present invention, the ground is a laminated structure of a metal layer and a gold plating layer formed in the via hole 19 and on the back surface of the semi-insulating GaAs substrate 11. Since the process is performed through the substrate 20, a stacked structure of a metal layer and a gold plating layer is not required on the source ohmic electrode.

【0018】従来の構造では、ドレインオーミック電極
上とソースオーミック電極上に共に金属層と金メッキ層
の積層構造を設けていたので、電極の間隔が狭く、か
つ、絶縁膜で覆われていないため、金属屑が電極間に跨
り、両電極が電気的にショートすることがあった。
In the conventional structure, since a laminated structure of a metal layer and a gold plated layer is provided on both the drain ohmic electrode and the source ohmic electrode, the interval between the electrodes is small and the electrodes are not covered with an insulating film. In some cases, metal scraps straddled between the electrodes, and both electrodes were electrically short-circuited.

【0019】これに対し本実施の形態では、ドレインオ
ーミック電極上には金属層と金メッキ層の積層構造を設
けているが、ソースオーミック電極14上には金属層と
金メッキ層の積層構造を設けておらず絶縁膜16で覆わ
れているので、金属屑により両電極が電気的にショート
することが皆無になった。
On the other hand, in the present embodiment, a laminated structure of a metal layer and a gold plated layer is provided on the drain ohmic electrode, but a laminated structure of a metal layer and a gold plated layer is provided on the source ohmic electrode 14. Since both electrodes were covered with the insulating film 16, there was no electrical short-circuit between the two electrodes due to metal chips.

【0020】尚、本実施の形態は、GaAs結晶層を動
作層としたMESFETであるが、ソースインダクタン
スを低減するためにソース電極下にバイアホールを設け
た構造の半導体装置に対しては有効であり、例えば、A
lGaAs結晶層とGaAs結晶層の界面に生じる二次
元電子ガス層を利用した異種接合型電界効果トランジス
タでも同様の効果があるのはいうまでもない。
Although this embodiment is a MESFET using a GaAs crystal layer as an operation layer, it is effective for a semiconductor device having a structure in which a via hole is provided below a source electrode in order to reduce source inductance. Yes, for example, A
It goes without saying that the same effect can be obtained even with a heterojunction type field effect transistor using a two-dimensional electron gas layer generated at the interface between the lGaAs crystal layer and the GaAs crystal layer.

【0021】[0021]

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を用い
て説明する。図1は本発明の一実施例であるGaAsM
ESFET断面パターンである。図1において、11は
半絶縁性GaAs基板、12は例えばキャリア濃度2×
1017cm-3、厚さ1500オングストロームのn型G
aAs結晶層、13はゲート電極でn型GaAs結晶層
とショットキー障壁を成す金属層(例えば、Ti/Pt
/Au)で形成される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a GaAsM according to an embodiment of the present invention.
It is an ESFET sectional pattern. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a semi-insulating GaAs substrate, and reference numeral 12 denotes, for example, a carrier concentration of 2 ×.
10 17 cm -3 , 1500 angstrom thick n-type G
An aAs crystal layer 13 is a gate electrode and a metal layer (for example, Ti / Pt) forming a Schottky barrier with the n-type GaAs crystal layer.
/ Au).

【0022】14はソース側のオーミック電極(例え
ば、AuとGeとNiの合金)、15はドレイン側のオ
ーミック電極(例えば、AuとGeとNiの合金)、1
6は絶縁膜(例えば、厚さ2000オングストロームの
SiO2 膜)、18はドレイン側のオーミック電極上に
設けられた金属層(例えば、Ti/Au)と金メッキ層
の積層構造、19はGaAs層に設けられたバイアホー
ルである。
Reference numeral 14 denotes a source-side ohmic electrode (for example, an alloy of Au, Ge, and Ni); and 15, a drain-side ohmic electrode (for example, an alloy of Au, Ge, and Ni).
Reference numeral 6 denotes an insulating film (for example, an SiO2 film having a thickness of 2000 Å), reference numeral 18 denotes a laminated structure of a metal layer (for example, Ti / Au) provided on the drain-side ohmic electrode and a gold plating layer, and reference numeral 19 denotes a GaAs layer. It was a via hole.

【0023】このバイアホール19内及び半絶縁性Ga
As基板11の裏面に形成された金属層(例えば、Ti
/Au)と金メッキ層の積層構造20とソース側のオー
ミック電極14とが電気的に接続された構造となってお
り、ソース電極14と接地電極である金属屑と金メッキ
層の積層構造20との距離が短いため、ソースインダク
タンスが小さく、従来例と同じく高周波特性が優れた構
造となっている。
The inside of the via hole 19 and the semi-insulating Ga
A metal layer formed on the back surface of the As substrate 11 (for example, Ti
/ Au), a laminated structure 20 of a gold plating layer and the ohmic electrode 14 on the source side are electrically connected to each other. Since the distance is short, the source inductance is small and the structure has excellent high-frequency characteristics as in the conventional example.

【0024】本実施例が従来例と異なる点は、ソースオ
ーミック電極上には金属層と金メッキ層の積層構造を設
けていないことである。
The present embodiment is different from the conventional example in that a laminated structure of a metal layer and a gold plating layer is not provided on the source ohmic electrode.

【0025】実施の形態の項で説明した様に従来の構造
では、ドレインオーミック電極上とソースオーミック電
極上に共に金属層と金メッキ層の積層構造を設けていた
ので、電極の間隔が狭く、かつ、絶縁膜で覆われていな
いため、金属屑が電極間に跨り、両電極が電気的にショ
ートすることがあった。
As described in the embodiment, in the conventional structure, since the laminated structure of the metal layer and the gold plating layer is provided on both the drain ohmic electrode and the source ohmic electrode, the distance between the electrodes is narrow, and In addition, since the metal dust is not covered with the insulating film, the metal dust may straddle between the electrodes, and both the electrodes may be electrically short-circuited.

【0026】これに対し本発明では、ドレインオーミッ
ク電極上には金属層と金メッキ層の積層構造を設けてい
るが、ソースオーミック電極上には金属層と金メッキ層
の積層構造を設けておらず絶縁膜で覆われているので、
金属屑により両電極が電気的にショートすることが皆無
になった。
On the other hand, in the present invention, a laminated structure of a metal layer and a gold plated layer is provided on the drain ohmic electrode, but a laminated structure of the metal layer and the gold plated layer is not provided on the source ohmic electrode. Because it is covered with a membrane,
Both the electrodes were not electrically short-circuited by the metal dust.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ド
レインオーミック電極上には金属層と金メッキ層の積層
構造を設けているが、ソースオーミック電極上には金属
層と金メッキ層の積層構造を設けることなく直接絶縁膜
で覆う構造としたので、金属屑により両電極が電気的に
ショートすることがないという効果がある。
As described above, according to the present invention, the laminated structure of the metal layer and the gold plating layer is provided on the drain ohmic electrode, but the laminated structure of the metal layer and the gold plating layer is provided on the source ohmic electrode. Since the structure is directly covered with the insulating film without providing a structure, there is an effect that both electrodes are not electrically short-circuited by metal dust.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体装置の実施の形態及び一実施例
を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for describing an embodiment and an example of a semiconductor device of the present invention.

【図2】従来の一例を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an example of the related art.

【図3】従来の他の例を説明するための平面図である。FIG. 3 is a plan view for explaining another example of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半絶縁性GaAs基板 12 n型GaAs結晶層 13 ゲート電極 14 ソース側のオーミック電極 15 ドレイン側のオーミック電極 16 絶縁膜 18,20 金属層及び金メッキ層 19 バイアホール Reference Signs List 11 semi-insulating GaAs substrate 12 n-type GaAs crystal layer 13 gate electrode 14 ohmic electrode on source side 15 ohmic electrode on drain side 16 insulating film 18, 20 metal layer and gold plated layer 19 via hole

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体結晶層上にこの層とショットキー
障壁をなすゲート電極と、一対の第1及び第2のオーミ
ック電極と、この第1のオーミック電極直下に設けられ
たバイアホールと、前記第2のオーミック電極上に設け
られた金属積層構造と、前記第1のオーミック電極上に
直接設けられた絶縁膜とを含むことを特徴とする半導体
装置。
A gate electrode forming a Schottky barrier with the semiconductor crystal layer; a pair of first and second ohmic electrodes; a via hole provided immediately below the first ohmic electrode; A semiconductor device comprising: a metal laminated structure provided on a second ohmic electrode; and an insulating film provided directly on the first ohmic electrode.
【請求項2】 前記バイアホールには、接地用金属が充
填されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said via hole is filled with a grounding metal.
【請求項3】 前記金属積層構造は、所定金属層と金メ
ッキ層からなることを特徴とする請求項1または2記載
の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal laminated structure includes a predetermined metal layer and a gold plating layer.
JP9041274A 1997-02-26 1997-02-26 Semiconductor device Pending JPH10242166A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012059887A (en) * 2010-09-08 2012-03-22 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2012234910A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same
US8384137B2 (en) 2010-02-23 2013-02-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

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