JPS58197762A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS58197762A
JPS58197762A JP8038782A JP8038782A JPS58197762A JP S58197762 A JPS58197762 A JP S58197762A JP 8038782 A JP8038782 A JP 8038782A JP 8038782 A JP8038782 A JP 8038782A JP S58197762 A JPS58197762 A JP S58197762A
Authority
JP
Japan
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layer
dielectric constant
capacitor
film
dielectric
Prior art date
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Pending
Application number
JP8038782A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromitsu Hirayama
裕光 平山
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
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP8038782A priority Critical patent/JPS58197762A/ja
Publication of JPS58197762A publication Critical patent/JPS58197762A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体基板上に容量素子と電極と全形成した半
導体装置に関し、とくに砒化ガリウム基板上に形成した
マイクロ波モノリシック集積回路に関する。特に、高集
積化と、周波数特性の向上とを容易に実現し得るマイク
ロ波モノリシック集積回路に関する。
砒化ガリウム基板上に例えば、従来のME8FET構造
金有する能動素子と抵抗及び容量等の受動素子と全形成
したマイクロ波モノリシ、り集積回路、(以下、MMI
Cとよぶ)は、増幅或いは周波数混合等の機能が単一チ
、ブにて実現し得る事から量産効果による低コスト性及
び砒化ガリウムを使用する事による良好な高周波特性の
二つの観点から特に期待されている。低コスト化の実現
のためにはチア1寸法の低減即ち高集積化が必要であり
、個別回路素子自体の小屋化が必要である。
又%MM I Cにおいては普通交差配線(以下クロス
オーバーという)が存在し、配線用金属化層間に不必要
な寄生容量を生ずる。この寄生容量は■訂Cの高周波特
性を劣化せしめる大きな要因となる。
故に、低コストかつ良好な高周波特性を有する■訂Cを
実現するには、個別回路素子の小型化と共に。
上記寄生容量の低減をも達成する必要がある。
従来、MMICにおいては、オーバーレイ構造を有する
容!i素子が広く用いられている。これは砒化ガリウム
基板上に形成された第一の金属化(以下、第一層金属化
層という)と、該金属化層の−主表面上に適当な厚さで
形成されり誘電体III(例えば二酸化ケイ素)と、更
に該Illll屠体層生表面上に形成された第二の金属
化層(以下、第二層金属化層という)とから成る容量素
子である(以下%MIMキャパシタという)、MMIC
では、各種個別回路素子のうち、容量素子としての上記
MIMキャパシタの面積が非常に太き(、MMICチッ
プの小型化ひいては高集積度化を実現するのに大きな欠
点である。一般にMIMキャパシタの容量値は、その面
積と誘電体層を形成する誘電体材料の誘電率とに比例し
、誘電体層厚さに逆比例する。
故にMIMキャパシタの面積上軽減・するには、高誘電
率を有する誘電体材料(例えば窒化ケイ素或いは五酸化
タンタル)の使用、又は誘電体層の厚さ音低減する必要
がある。
一方、前述の様にMMICにおいては、配線用金属化層
の間でクロスオーバを形成する部分が存在し、高周波特
性を劣化させる寄生容量が生ずる。
特に、能動素子として0FETにおいては、FETの小
塩化のた、め及び高周波特性の劣化を防ぐ虎め。
単位フィンガー当シのゲート幅は制限される。従って、
広いゲート幅が必要となる場合、ゲートの74°ンガー
数管増加する必要があり、ゲート電極とソース電極との
間に必ずクロスオーバーが形成される。上記ゲート・ソ
ース間のクロスオーバーに起因する寄生容量は、FET
の寄生入力容量と成9.その高周波利得特性音大きく劣
化せしめる。
上記、寄生入力容量による利得特性の劣化は特に、超高
周波領斌では無視し得ない、従って、MMICの高集積
化と超高周波化とを実現す漬ためには、前eMIMキャ
パシタの小屋化と、クロスオーバーに起因する寄生容量
の低減化と全矛盾なく同時に達成しなければならない。
MMICの従来構造においては、上述のFETクロスオ
ーバ一部は、MIMキャパシタと同様な構造を有してい
る。即わち、砒化ガリウム基板上に形成されたゲート金
属化層(例えばAJ)と、このゲート金属化層の一生表
面上にMIMキャパシタと同一厚さ、及び同一誘電体材
料(例えば二酸化ケイ素)にて形成された単一の誘電体
層とs骸鰐電体層の一生表面上に形成された金属化層と
から成る。
上記の従来構造によれば、MIMキャパシタ小型化のた
め、高誘電率の誘電体材料を用いるか、又は誘電体層厚
さを減じ%皺MIMキャパシタの単位面積当9の容量値
を増加せしめ九場合、前記、PETのクロスオーバ部も
MIMキャパシタ部と同一材料かつ同一厚さの単一の誘
電体層にて形成されているため%PRTの寄生入力容量
も増加し、高周波利得特性が劣化する。逆に、PETの
寄生入力容量を低減するため、低誘電率の誘電体材料を
使用するか又は誘電体層の厚さを増加した場合。
MIMキャパシタの所要面積が増加し、その結果MMI
Cのチップサイズが増加する。以上の様に、従来のMM
 I C構造では%MIMキャパシタの小型化と、FE
Tの寄生入力容量の低減化とを同時に矛盾なく実現でき
なかった。
本発明の目的は、オーバーレイ構造含有する容量素子の
小型化と、クロスオーバーに起因する寄生容量の低減と
全同時に達成し得る構造を有する高周波半導体!Kf1
1t−提供する事にある。
本発明は高誘電率を有する単一の誘電体層によ〕構成さ
れるオーバレイ構造の容量素子と、高誘電率誘電体層及
び骸誘電体層の一生表面上に形成された低酵電率誘電体
層との二層の誘電体層にょp構成されるクロスオーバー
郡とを有する事を特徴とする。
以下、歯面を用いて1本発明の一実施例の詳細な説明を
行なう。纂1図は、本発明を通用したマイクロ波モノリ
シ、り集積回路の一実施例として構成された抵抗帰還型
広帯域増幅器チャプロの平向図管示す、同図において、
手帖縁性砒化ガリウム基板1上には選択イオン注入等の
方法にてME8FETの活性層が形成されている0本実
施例におけるFgTは2本のフィンガーを有し、ゲート
電極2は、ソース電極3とFETの活性層領域外でクロ
スオーバー7を構成し、更にMIMキャパシタ6の第一
層金属化層を形成している。又、ドレイン電極4とゲー
ト電極2との間には、抵抗素子5とMIMキャパシタ6
とから成る帰還回路が形成されている。クロスオーバー
7に起因するゲート・ソース間寄生容量の増加が、該増
幅器の高周波領域における利得特性を劣化させる事は明
らかである。
第2図は第1図内の入−A1面における断面図を示す0
M着及び選択エツチング等の方法で金属化層9が半絶縁
性基板1上に形成され、ゲート電極とMIMキャパシタ
の第一層金属化層とを構成している。同様に、オーム性
金属化層10が、す7トオフ等の方法で形成され1選択
金メッキ等によりソース電極3が形成されている。又、
金メッキ処理される領域以外には、高誘電率を有する誘
電体層8(例えば、窒化ケイ素或いは五酸化タンタル)
が形成され、MIMキャパシタは該−一電率一電体層と
第一層金属化層9及び第二層金属化層6とにより構成さ
れる。高誘電率誘電体層の便用に!l1%MIMキャパ
シタの面積低減は可能であり、更に該面積が減少すると
、MIMキャパシタの歩留りよシ豊求される上記高誘電
率誘電体層の最小厚さも減じ得るのでMIMキャパシタ
の小型化が−1容易になる0%に、五酸化タンタルは例
えば、二酸化ケイ累に比較して約lO倍程度大きな誘電
率を有するため、MIMキャパシタの大幅な小型化を容
易に達成し得る。
これに加えて、FBTOクロスオーバ7においては、前
記高誘電率誘電体層8の一生表面上に低誘電率の誘電体
層11(例えば、二濱化ケイJ)が十分な厚さ會持って
形成されている。従って、stl記高l1lt率誘電体
層8の使用によるF’ETのゲート・ソース間の寄生入
力容重の増加が容易に防止できる。
以上のように、本発明によnばMIMキャパシタの小型
化が容易に実現され、かつ、FETのクロスオーバに起
因する寄生入力容量の増加を容易に防止し得る◆は明ら
かである。又1本発明が、多数のフィンガーを有し、従
って多数のクロスオーバを有する超高周波電力増幅用M
E8  FETt構成llI素として含むモノリシック
超高周波電力増幅器を初め、他の半導体装置においても
有効である事は明白である。
【図面の簡単な説明】
第1因は本発明の一実施例を示すマイクロ波モノリシ、
り集積回路の平面図であり、第2図は第1図ムーλ′面
における断面図である。 1・・・・・・半絶縁性砒化ガリウム基板、2・・・・
・・ゲート電極、3・・・・・・ソース電極%4・・・
・・・ドレイン電極。 5・・・・・・抵抗素子、6・・・・・・MIMキャパ
シタ、7・・・・・・クロスオーバ、8・・・・・・高
誘電率誘電体層、9・・・・・・金属化j−% lO・
・・・・・オーム性金属化層、11・・・・・・低誘電
率−電体層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. jllの誘電体層により形成されるオーツ(レイ構造の
    容量素子と、前記第1の誘電体層上に形成された第2の
    誘電体層との積層構造よりなる電極間クロスオーバ部と
    を有する事全特徴とする半導体装置。
JP8038782A 1982-05-13 1982-05-13 半導体装置 Pending JPS58197762A (ja)

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JP8038782A JPS58197762A (ja) 1982-05-13 1982-05-13 半導体装置

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JP8038782A JPS58197762A (ja) 1982-05-13 1982-05-13 半導体装置

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JPS58197762A true JPS58197762A (ja) 1983-11-17

Family

ID=13716872

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JP8038782A Pending JPS58197762A (ja) 1982-05-13 1982-05-13 半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008843A1 (de) * 1994-09-14 1996-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Integrierte schaltungsstruktur mit einem aktiven mikrowellenbauelement und mindestens einem passiven bauelement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996008843A1 (de) * 1994-09-14 1996-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Integrierte schaltungsstruktur mit einem aktiven mikrowellenbauelement und mindestens einem passiven bauelement
US5969405A (en) * 1994-09-14 1999-10-19 Seimens Aktiengesellschaft Integrated circuit structure having an active microwave component and at least one passive component

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