JPS5931870B2 - Dual-gate short-barrier gate field effect transistor, its manufacturing method, and its driving method - Google Patents

Dual-gate short-barrier gate field effect transistor, its manufacturing method, and its driving method

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JPS5931870B2
JPS5931870B2 JP1777476A JP1777476A JPS5931870B2 JP S5931870 B2 JPS5931870 B2 JP S5931870B2 JP 1777476 A JP1777476 A JP 1777476A JP 1777476 A JP1777476 A JP 1777476A JP S5931870 B2 JPS5931870 B2 JP S5931870B2
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electrode
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岐 古塚
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、双ゲートシヨツトキ障壁ゲート型電界効果ト
ランジスタ、およびその製造方法と駆動方法に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a double-gate short-barrier gate field effect transistor, and a method for manufacturing and driving the same.

以下の説明においては、シヨツトキ障壁ゲート型電界効
果トランジスタをMESFETと称し、双ゲートシヨツ
トキ障壁ゲート型電界効果トランジスタを双ゲートME
SFETl単ゲートシヨツトキ障壁ゲート型電界効果ト
ランジスタを単ゲートMESFETとそれぞれ称する。
双ゲートMESFETは、n型半導体層上にオーム性ソ
ース電極、第1シヨツトキゲート電極、第2シヨツトキ
ゲート電極、オーム性ドレイン電極が一例にならべられ
た構造をもつ半導体装置であり1ソース電極と第1シヨ
ツトキゲート電極を含む装置の第1段部分と、第2シヨ
ツトゲート電極とドレイン電極を含む装置の第2段部分
は、それぞれ単ゲートMESFETと等価であるとみな
される半導体装置である。双ゲートMESFETは、通
常、カスコード型増幅器として用いられ、さらに、変調
器、復調器訃よびミキサーとして用いられる。この半導
体装置を低雑音利得制御可能なカスコード増幅器として
使用する場合には、利得制御機能は第2段部分の第2ゲ
ートに印加される直流電圧値によつて第1段部分と第2
段部分の利得特性が同時に変化されることによつて発揮
され、このときの装置の雑音特性は主に第1段部分の雑
音特性によつて決定される。近年通信関係の応用部門か
らとくにマイクロ波帯域の周波数で使用可能な双ゲート
MESFETが要望されているが、次の2つの理由によ
つて広く使用されるに至つていない。第1の理由は、上
述の増幅器として使用した場合、装置の雑音レペルが要
求されている値よりも大きすぎることであり1第2の理
由は、マイクロ波帯域で使用可能とするためには双ゲー
トMES−FETを著しく微細な構造としなければなら
ないのである力ζそのような微細な構造をもつ双ゲート
MESFET、を経済的に多量に生産することに著しい
困難があつたためである。第1の理由に述べられた欠点
を改良する方法として、第1ゲート部のn型半導体層の
厚さを第2ゲート部のその厚さに比し薄くすることによ
沢双ゲートMESFETの特性を改良しようとする試み
が、アサイらによりジヤパン●ソサエテイ●オブ・アプ
ライド・フイジツクス、第43巻、442頁に記載され
ているが(Asaiefal,JapanSOciet
yOfApplledPhysics,VOl43,l
974,P.442.)、このような複雑な構造をもつ
双ゲートMESFETを製造することは、生産技術的に
多大な困難を伴なう欠点がある。
In the following description, a short barrier gate field effect transistor will be referred to as a MESFET, and a double gate short barrier gate field effect transistor will be referred to as a double gate MESFET.
SFETl Single-gate short barrier gate field effect transistors are respectively referred to as single-gate MESFETs.
A double-gate MESFET is a semiconductor device having a structure in which, for example, an ohmic source electrode, a first shot gate electrode, a second shot gate electrode, and an ohmic drain electrode are arranged on an n-type semiconductor layer. The first stage portion of the device including the electrode and the second stage portion of the device including the second shot gate electrode and the drain electrode are each semiconductor devices that are considered equivalent to a single gate MESFET. Twin-gate MESFETs are commonly used as cascode amplifiers, as well as modulators, demodulators, and mixers. When this semiconductor device is used as a cascode amplifier capable of low noise gain control, the gain control function is controlled between the first stage part and the second stage part by the DC voltage value applied to the second gate of the second stage part.
This is achieved by simultaneously changing the gain characteristics of the stage sections, and the noise characteristics of the device at this time are mainly determined by the noise characteristics of the first stage section. In recent years, there has been a demand for twin-gate MESFETs that can be used at frequencies in the microwave band, particularly in the telecommunications-related application sector, but they have not been widely used for the following two reasons. The first reason is that when used as the amplifier mentioned above, the noise level of the device is too high than required;1 and the second reason is that in order to be usable in the microwave band, This is because the gate MES-FET must have an extremely fine structure, and it is extremely difficult to economically produce large quantities of twin-gate MESFETs with such a fine structure. As a method to improve the drawback mentioned in the first reason, the characteristics of the double gate MESFET are improved by making the thickness of the n-type semiconductor layer in the first gate part thinner than that in the second gate part. An attempt to improve this is described by Asai et al. in Japan Society of Applied Physics, Vol. 43, p. 442.
yOfApplledPhysics, VOl43, l
974, P. 442. ), manufacturing a twin-gate MESFET with such a complicated structure has the drawback of being accompanied by great difficulties in terms of production technology.

さらにここで報告された試作双ゲートMESFETの特
性も利得特性は改善されているが、雑音特性は充分な低
雑音特性を示していない。他の試みとして、2つのゲー
ト間に電極を設け、この電極に第1段部の中和回路をと
Dつけることにより低雑音化しようという試みが、ツイ
ールらにより,.LEEEジヤーナル、ソリツドステー
トサーキツツ、第SC−4巻、170頁に記載されてい
るが(ZielandTakagi,LEEEI,SO
lidStateCircuits,VOl.SC−4
.1969,p.170.)、このような中和回路をマ
イクロ波帯域で形成することは難かしく、現在まで実現
されていない。
Further, although the gain characteristics of the prototype twin-gate MESFET reported here have been improved, the noise characteristics do not exhibit sufficiently low noise characteristics. Another attempt was made by Zweel et al. to reduce noise by providing an electrode between two gates and attaching a first stage neutralization circuit to this electrode. LEEE Journal, Solid State Circuits, Vol. SC-4, p. 170 (Zieland Takagi, LEEEI, SO
lidState Circuits, VOl. SC-4
.. 1969, p. 170. ), it is difficult to form such a neutralization circuit in the microwave band, and it has not been realized to date.

しかも上記2つの試みに卦いても、上記2つの文献には
明確に述べられてはいないが、制御利得範囲内において
、低雑音特性を維持することができない欠点をもつてい
る。
Furthermore, although the above two attempts are not clearly stated in the above two documents, they have the drawback that low noise characteristics cannot be maintained within the control gain range.

第2の理由に述べられた欠点について、さらに詳述する
The drawback mentioned in the second reason will be explained in more detail.

10GHzから15GHzの範囲で使用可能な双ゲート
MESFETは、第1ゲートと第2ゲートの電極長がと
もに1ミクロ以下という微細な構造をもちかつこの2つ
の電極間距離が3ミクロン以下でかつ第1ゲート電極と
ソース電極間距離が1ミクロン以下で精度0.1ミクロ
ン以下で設置される必要がある。
A dual-gate MESFET that can be used in the range of 10 GHz to 15 GHz has a fine structure in which the electrode lengths of the first gate and the second gate are both 1 micron or less, and the distance between these two electrodes is 3 microns or less, and the first The distance between the gate electrode and the source electrode must be 1 micron or less and the accuracy must be 0.1 micron or less.

このような微細な構造をもつ半導体装置は、通常大量生
産に用いられる光密着露光技術では製造に多大な困難が
あり1高価な最高性能の電子ビーム露光技術をもつて少
量生産的に製造される。したがつて、本発明の目的は、
第1にマイクロ波帯域で低雑音特性を示す双ゲートME
SFETを提供することにあり、第2にこのような双ゲ
ートMESFETを大量生産する製造方法を提供するこ
とにあり1第3にマイクロ波帯で広範囲に利得制御した
場合に本発明による双ゲートMESFETを用いて低雑
音特性を失わない双ゲートMESFETの1駆動方法を
提供することにある。
Semiconductor devices with such fine structures are extremely difficult to manufacture using optical contact exposure technology, which is normally used for mass production.1 They are manufactured in small quantities using expensive, top-performance electron beam exposure technology. . Therefore, the object of the present invention is to
First, the twin-gate ME exhibits low noise characteristics in the microwave band.
The purpose of the present invention is to provide a double-gate MESFET, and a second purpose is to provide a manufacturing method for mass-producing such a double-gate MESFET.Thirdly, the purpose is to provide a double-gate MESFET according to the present invention when the gain is controlled over a wide range in the microwave band. An object of the present invention is to provide a method for driving a twin-gate MESFET without losing its low-noise characteristics.

本発明の前提となる双ゲートMESFETは、半導体基
板表面上に半導体基板とシヨツトキ障壁特性をなす第1
の金属からなる2つの金属膜片と、この2つの金属膜片
の間と両側の半導体基板上に半導体基板とオーム性接触
をなす第2の金属からなる3つの金属膜片をもち、隣接
する各金属膜片は半導体基板表面もしくは保護膜でお卦
われた半導体基板表面によつて隔てられている構造をも
ち、第1の金属からなる2つの金属膜片はそれぞれ第1
ゲート電極、第2ゲート電極をなムこの2つのゲート電
極をはさむ第2の金属からなる2つの金属膜片のうち第
1ゲート電極と隣接する金属膜片はソース電極をなレ第
2ゲート電極と隣接する金属膜片はドレイン電極をなす
The dual-gate MESFET, which is the premise of the present invention, has a first transistor on the surface of the semiconductor substrate that has shot barrier characteristics with the semiconductor substrate.
two metal film pieces made of a metal of Each metal film piece has a structure in which it is separated by a semiconductor substrate surface or a semiconductor substrate surface covered with a protective film, and two metal film pieces made of a first metal are separated by a semiconductor substrate surface covered with a protective film.
Of the two metal film pieces made of a second metal sandwiching these two gate electrodes, the metal film piece adjacent to the first gate electrode has a source electrode and a second gate electrode. The adjacent metal film piece forms a drain electrode.

ここで半導体基板は、絶縁物もしくは高抵抗半導体結晶
上に形成されたn型半導体層をさす。本発明による製造
方法は、上記ゲートMESF一ETの製造方法を与える
ものであり1その第1の製造方法は、半導体基板表面に
シヨツトキ障壁特性をなす第1の金属膜を被着する工程
、第1の金属膜上に中間金属片の長さと等しい距離を隔
てて2つのマスクを形成する工程、前記マスクによつて
覆われていない部分と前記マスク下の前記部分に続く周
辺をなす部分の第1の金属膜を除去レ第1の金属の2つ
の金属膜片に相当する部分を残す工程、半導体基板とオ
ーム性接触をなす第2の金属を試料表面にほぼ垂直に被
着し、前記マスク上と、被着金属にさらされた半導体基
板表面上に、第2の金属膜を被着させ、半導体上に第1
の金属の2つの金属膜片に相当する部分と間隔を訃いて
3つの第2の金属膜片を形成する工程、卦よび半導体表
面上の第1の金属膜の2つの金属膜片に相当する部分お
よび各膜片への外部電圧印加端子部分の2つの部分を除
いた第1の金属膜を除去する工程を含んでいる。
Here, the semiconductor substrate refers to an n-type semiconductor layer formed on an insulator or a high-resistance semiconductor crystal. The manufacturing method according to the present invention provides a method for manufacturing the above-mentioned gate MESF-ET.1 The first manufacturing method includes a step of depositing a first metal film having shot barrier properties on the surface of a semiconductor substrate; forming two masks on one metal film at a distance equal to the length of the intermediate metal piece; a part not covered by the mask and a peripheral part following the part under the mask; removing the first metal film and leaving portions of the first metal corresponding to two metal film pieces; depositing a second metal that makes ohmic contact with the semiconductor substrate almost perpendicularly to the sample surface; A second metal film is deposited on the semiconductor substrate surface exposed to the deposited metal, and a first metal film is deposited on the semiconductor substrate.
a process of forming three second metal film pieces by cutting the parts and intervals corresponding to two metal film pieces of the metal, corresponding to the two metal film pieces of the first metal film on the semiconductor surface; The method includes a step of removing the first metal film except for two parts: a portion and a terminal portion for applying an external voltage to each film piece.

第2の製造方法は、前述のマスクとして三層の第1のマ
スクを用いるものであつて、半導体基板表面上の第1層
の物質は半導体基板表面の保護の役目を果しかつ第2層
、第3層の物質および第2のマスク材料の腐蝕液に訃か
されない性質をもち、第1層上に設けられた第2層の物
質は第3層の腐蝕液に訃かされない性質をもち、第2層
上に設けられた第3層の物質は第2層の腐蝕液に訃かさ
れない性質をもつ。
The second manufacturing method uses a three-layered first mask as the above-mentioned mask, in which the first layer of material on the semiconductor substrate surface serves to protect the semiconductor substrate surface, and the second layer of material serves to protect the semiconductor substrate surface. , the material of the third layer and the second mask material have properties that are not attacked by the etchant, and the material of the second layer provided on the first layer has the property of not being attacked by the etchant of the third layer. The material of the third layer provided on the second layer has a property that it is not damaged by the corrosive liquid of the second layer.

この第2の製造方法は、第1の製造方法で用いたマスク
と同一形状の三層の第1マスクを半導体基板表面に形成
する工程、第1マスクの第2層の周辺を腐触させ除去す
る工程、半導体基板とオーム性接触をなす第2の金属を
試料表面にほぼ垂直に被着し、第1マスクの第3層上と
露出した半導体基板表面に3つの第2の金属膜片を形成
する工程、第3層を除去することによ勺第3層上の第2
の金属膜片を除去する工程、第2の金属膜片によつては
さまれた部分卦よび第1ゲート、第2ゲートへの電圧印
加端子部分を除いた第2層の膜片を除去する工程、第1
層の物質と第2層の物質の腐蝕液によつておかされない
第2のマスク材料を試料表面にほぼ垂直方向から被着す
る工程、第2層の膜片を除去することにより同時に第2
層上の第2のマスク膜を除去し第2層の膜片の下にあつ
た部分の第1層を露出させる工程、露出した部分の第1
層を第2のマスクをマスクとして除去しこの部分の半導
体基板を露出させる工程、半導体基板とシヨツトキ障壁
特性をなし第2のマスク材料の腐蝕液によつて訃かされ
ない第1の金属を試料表面に対してほぼ垂直方向から被
着レ露出された半導体基板表面および、第2のマスク上
に被着された第1の金属膜を形成する工程、および第2
のマスクを除去すると同時に第2のマスク上の第1の金
属膜を除去する工程を含む。第1図を用いて、本発明の
前提となる構造をもつ双ゲートMESFETを第1の製
造方法によつて製造する第1の実施例を示す。第1図a
は、高抵抗GaAs結晶11上に形成された長さ70μ
m1厚さ0.2μm電子濃度2X1017c7rL−3
のn型GaAs層12をもつ結晶表面に、n型GaAs
とシヨツトキ障壁特性を示す第1の金属膜13として例
えば厚さ0.6μmのアルミニウムを被着レその上に厚
さ0.8μmのフオトレジスト膜15〜18を形成した
ところを示す。フオトレジスタ膜16,17の寸法は長
さ3μmで各々2μm隔てて設置されて}D1通常の光
密着露光法により容易に形成される。第1図bでは、第
1の金属膜のマスク15〜18に覆われていない部分と
この部分に隣接したマスク下の周辺部分を除去し、それ
ぞれ長さ1μmの第1の金属膜片19,20を残す。
This second manufacturing method includes a step of forming a three-layer first mask having the same shape as the mask used in the first manufacturing method on the semiconductor substrate surface, and corroding and removing the periphery of the second layer of the first mask. In the process, a second metal that makes ohmic contact with the semiconductor substrate is deposited almost perpendicularly to the sample surface, and three second metal film pieces are deposited on the third layer of the first mask and on the exposed semiconductor substrate surface. The step of forming a second layer on top of the third layer by removing the third layer
Step of removing the metal film pieces, removing the second layer film pieces except for the parts sandwiched by the second metal film pieces and the voltage application terminal parts to the first gate and the second gate. Process, 1st
A step of depositing a second mask material, which is not affected by the etchant of the layer material and the second layer material, on the sample surface in a direction substantially perpendicular to the sample surface;
removing the second mask film on the layer to expose the portion of the first layer that was under the film piece of the second layer;
removing the layer using a second mask to expose this portion of the semiconductor substrate; removing a first metal from the sample surface that has a shot barrier property with the semiconductor substrate and is not eroded by the etchant of the second mask material; forming a first metal film deposited on the exposed semiconductor substrate surface and a second mask from a direction substantially perpendicular to the second mask;
The first metal film on the second mask is removed at the same time as the first mask is removed. A first example of manufacturing a double-gate MESFET having a structure that is the premise of the present invention by the first manufacturing method will be shown with reference to FIG. Figure 1a
is a 70μ long film formed on the high resistance GaAs crystal 11.
m1 thickness 0.2μm electron density 2X1017c7rL-3
n-type GaAs layer 12 on the crystal surface with n-type GaAs layer 12 of
As the first metal film 13 exhibiting shot barrier properties, aluminum is deposited, for example, with a thickness of 0.6 μm, and photoresist films 15 to 18 with a thickness of 0.8 μm are formed thereon. The photoresistor films 16 and 17 have a length of 3 μm and are spaced apart from each other by 2 μm. In FIG. 1b, a portion of the first metal film not covered by the masks 15 to 18 and a peripheral portion under the mask adjacent to this portion are removed, and a first metal film piece 19, each having a length of 1 μm, is removed. Leave 20.

第1の金属としてアルミニウムを用いた場合には、除去
は50℃のリン酸、3分間によつて行われる。
If aluminum is used as the first metal, removal is performed with phosphoric acid at 50° C. for 3 minutes.

この化学腐蝕過程を正確に制御するのは容易であり1長
く細い19,20の膜片が断線することなく均一な形状
で形成される。たとえば、1μm厚さで巾(ゲートの長
さに対応する)0.5μmで長さ300μmのアルミニ
ウムのストライブを2μmの巾のマスクを用いて、上述
の化学腐触法によつて形成することも可能であつた。第
1の金属膜の除去の方法としては、マスクによつて覆わ
れていない部分をイオンミリング法あるいはスパツタミ
リング法によつて除去し、次に周辺部を化学腐蝕法によ
つて除去する方法も有効である。
It is easy to accurately control this chemical corrosion process, and long, thin membrane pieces 19 and 20 are formed in a uniform shape without breakage. For example, aluminum stripes 1 μm thick, 0.5 μm wide (corresponding to the gate length), and 300 μm long can be formed using a 2 μm wide mask by the chemical etching method described above. It was possible. The first method for removing the metal film is to remove the part not covered by the mask by ion milling or sputter milling, and then remove the peripheral part by chemical etching. is also valid.

第1図cでは、n型GaAs層12に対しオーム性接触
をなす金属、たとえば金−ゲルマニウム合金を結晶表面
にむかつてほぼ垂直方向から蒸着法もしくはスパツタ法
によつて被着させ、厚さ0.1μmの第2の金属膜片2
1〜27を形成する。
In FIG. 1c, a metal that makes ohmic contact with the n-type GaAs layer 12, such as a gold-germanium alloy, is deposited almost perpendicularly to the crystal surface by vapor deposition or sputtering to a thickness of 0. .1 μm second metal film piece 2
1 to 27 are formed.

GaAs結晶表面上の隣接する第1の金属膜片と第2の
金属膜片の間は、狭い間隙で隔てられている。第1図d
では、マスク15〜18を有機溶剤たとえばアセトンで
除去することによりマスク上の第2の金属膜片21,2
3,25,27を除去したのち、水素雰囲気中で450
℃、30秒間熱処理することによ択n型GaAs層12
と第2の金属層22,24.26とを合金化させオーム
性接触電極としたところを示す。第1図eでは、高抵抗
GaAs結晶表面上の第1の金属膜を、このうち、第1
ゲートおよび第2ゲートに相当する第4の金属膜片19
,20へのボンデイングパツド部分の除いて、除去した
のち、第2の金属膜片22,26の上に金の膜28,2
9をそれぞれ蒸着法もしくはメツキ法によつて1〜2μ
mの厚さに形成させ、容易にボンデイング可能なソース
電極卦よびドレイン電極を形成したところを示す。
A narrow gap separates the first metal film piece and the second metal film piece adjacent to each other on the GaAs crystal surface. Figure 1d
Now, by removing the masks 15 to 18 with an organic solvent such as acetone, the second metal film pieces 21 and 2 on the masks are removed.
After removing 3, 25, and 27, 450
The selected n-type GaAs layer 12 is formed by heat treatment at ℃ for 30 seconds.
and second metal layers 22, 24, 26 are alloyed to form an ohmic contact electrode. In FIG. 1e, the first metal film on the high-resistance GaAs crystal surface is
Fourth metal film piece 19 corresponding to the gate and second gate
, 20, and then a gold film 28, 2 is placed on the second metal film piece 22, 26.
9 to 1 to 2μ by vapor deposition or plating method.
This figure shows the formation of a source electrode and a drain electrode which are formed to a thickness of m and can be easily bonded.

第2図は、第1の製造方法の実施例によつて製造された
双ゲートMESFETの平面図を示す。
FIG. 2 shows a plan view of a double-gate MESFET manufactured by an embodiment of the first manufacturing method.

点線の四角形で示された12aは、n型GaAs層の外
周を示す。19a,20aはそれぞれ第1図eの工程で
残された第1の金属からなる第1ゲート19}よび第2
ゲート20へのボンデイングパッドである。
12a indicated by a dotted rectangle indicates the outer periphery of the n-type GaAs layer. 19a and 20a are a first gate 19} and a second gate made of the first metal left in the step of FIG. 1e, respectively.
This is a bonding pad to gate 20.

n型GaAs層の縦方向の長さは、通常100〜300
μmである。
The length of the n-type GaAs layer in the vertical direction is usually 100 to 300
It is μm.

上述の実施例では、マスク15〜18はフオトレジスト
膜であつたが、マスク材料として・・フニウム、モリブ
デン、クロム等の金属も可能である。
In the above-described embodiment, the masks 15 to 18 were photoresist films, but the mask material may also be metals such as fnium, molybdenum, and chromium.

このような金属膜をマスクとして用いた場合にはマスク
16,17とその上の第2の金属被膜23,25は除去
されなくてもよい。n型半導体結晶としてGaAsを用
いた上述の実施例では、シヨツトキ障壁特性を示す第1
の金属材料としてアルミニウムを用いた例を示したが、
その他の材料たとえば白金、クロム、モリブデン、チタ
ン、金、銀、あるいはこれらの複合膜を用いることも可
能である。
When such a metal film is used as a mask, the masks 16 and 17 and the second metal coatings 23 and 25 thereon do not need to be removed. In the above embodiment in which GaAs is used as the n-type semiconductor crystal, the first
An example using aluminum as the metal material was shown;
It is also possible to use other materials such as platinum, chromium, molybdenum, titanium, gold, silver, or composite films thereof.

オーム性金属材料としては、金・ゲルマニウム合金の他
に、金・ゲルマニウム・ニツケル合金ちるいはニツケル
・ゲルマニウム合金等も可能である。さらに半導体結晶
としては、シリコン、インジウム・ヒ素、インジウム・
隣、ガリウム・インジウム・ヒ素等の混晶も用いること
ができる。
As the ohmic metal material, in addition to gold-germanium alloy, gold-germanium-nickel alloy, nickel-germanium alloy, etc. are also possible. Furthermore, semiconductor crystals include silicon, indium arsenic, indium
Mixed crystals of gallium, indium, arsenic, etc. can also be used.

第1の実施例では、隣接する金属片間の距離は1μmで
あつたが、この距離が大きくなると、この部分での直流
損失が双グートMESFETのマイク口波特・汁に悪影
響を及ぼす。このため、この距離は2μm以下程度とす
ることが望ましい。
In the first embodiment, the distance between adjacent metal pieces was 1 μm, but as this distance increases, the direct current loss in this portion adversely affects the microphone mouth wave characteristics of the double-gut MESFET. Therefore, it is desirable that this distance be approximately 2 μm or less.

第3図を用いて、本発明の前提となる構造をもつ双ゲー
トMESFETを第2の製造方法によつて製造する第2
の実施例を示す。
Referring to FIG. 3, a second method for manufacturing a double-gate MESFET having the structure that is the premise of the present invention by the second manufacturing method will be described.
An example is shown below.

第3図aは、高抵抗GaAs結晶11上に形成された長
さ70μm1厚さ0.2μm1電子濃度2X10−17
?−3のn型GaAsl2をもつGaAs結晶表面に、
第2層、第3層の物質訃よび第2のマスク材料の腐蝕液
に卦かされない性質をもち表面保護の役割をはたす第1
層膜31、たとえば化学気相被着法もしくはスパツタ法
で被着された厚さ0.2μmの酸化ケイ素膜を被着ムそ
の上に、第3層の物質の腐蝕液におかされない第2層膜
41、たとえば蒸着法もしくはスパツタ法により被着さ
れた厚さ0.6μmのアルミニウム膜を形成レ さらに
その上に第3層の物質からなる膜片55〜58、たとえ
ばフオトレジスト膜片を形成したところを示す。
FIG. 3a shows a structure formed on a high-resistance GaAs crystal 11 with a length of 70 μm, a thickness of 0.2 μm, and an electron density of 2×10−17.
? -3 on the GaAs crystal surface with n-type GaAsl2,
The first layer, which has a property that is not affected by the material of the second and third layers and the corrosive liquid of the second mask material, and plays the role of surface protection.
A layer 31, for example a 0.2 .mu.m thick silicon oxide film applied by chemical vapor deposition or sputtering, is deposited on top of which a second layer of the material of the third layer is not exposed to the etchant. A film 41, for example, an aluminum film with a thickness of 0.6 μm deposited by a vapor deposition method or a sputtering method, is formed, and film pieces 55 to 58 made of a third layer material, for example, photoresist film pieces are formed thereon. Show the place.

フオトレジスト膜片56,57の寸法は、長さ3μmで
各々2μm隔てて設置されて}D、通常の光密着露光法
により容易に形成される。第3図bでは、第2層と第1
層の膜のフオトレジスト膜片によつて覆われていない部
分を除去したところを示す。
The photoresist film pieces 56 and 57 have a length of 3 μm and are spaced apart from each other by 2 μm}D, and are easily formed by a normal optical contact exposure method. In Figure 3b, the second layer and the first
The portions of the layer not covered by the photoresist film strips are shown removed.

この除去には、イオンミリング法もしくはスパツタミリ
ング法によつてフオトレジスト膜片をマスクとして行う
のがよいが、第2層膜のアルミニウム膜をリン酸で除去
した後第1層膜の酸化ケイ素をイオンミリングもしくは
スパツタミリングによつて除去してもよい。このように
して3層構造の第1のマスク構造が形成される。第3図
cは、露出した第2層部分を横方向に1.0μm化学腐
蝕して、第1のマスクの第2層部分を細めたところを示
す。第2層物質としてアルミニウムを用いた場合には、
50℃のリン酸溶液が妥当である。このとき、第1層部
質である酸化ケイ素、第3層物質であるフオトレジスト
は腐蝕されない。第3層膜56,57の下の第2層膜4
6,47の長さは、正確に10μmに容易に制御される
。第3図dでは、試料に対しほぼ垂直上方から、n型G
aAs層12に対しオーム性接触をなす第2の金属、た
とえば金・ゲルマニウム合金を被着レ第2の金属膜片2
1〜27を形成する。
This removal is preferably carried out by ion milling or sputter milling using a photoresist film piece as a mask, but after removing the second layer of aluminum film with phosphoric acid, the first layer of silicon oxide may be removed by ion milling or sputter milling. In this way, a three-layered first mask structure is formed. FIG. 3c shows the second layer portion of the first mask narrowed by laterally chemically etching the exposed second layer portion by 1.0 μm. When aluminum is used as the second layer material,
A phosphoric acid solution at 50°C is suitable. At this time, the silicon oxide that is the first layer material and the photoresist that is the third layer material are not corroded. Second layer film 4 below third layer films 56 and 57
The length of 6,47 is easily controlled to exactly 10 μm. In Figure 3d, an n-type G
A second metal film piece 2 is deposited with a second metal, such as a gold-germanium alloy, making ohmic contact with the aAs layer 12.
1 to 27 are formed.

第3図eでは、第3層膜片55〜58とその上に被着さ
れた第2の金属膜片21,23,25.27とを第3層
膜片の除去剤、たとえばアセトン乏によつて除去L/.
GaAs結晶上に被着した3つの第2の金属膜片22,
24,26を残す。
In FIG. 3e, the third layer film pieces 55 to 58 and the second metal film pieces 21, 23, 25, 27 deposited thereon are removed using a third layer film remover such as acetone. Remove L/.
three second metal film pieces 22 deposited on the GaAs crystal;
Leave 24 and 26.

さらに、第2の金属膜片とGaAsを450℃,30秒
間、水素雰囲気中で熱処理することにより合金化させる
02第3図fでは、高抵抗GaAs結晶上の第1層膜で
ある保護膜上の第2層膜のうち不用な部分を除去したと
ころを示す。
Furthermore, the second metal film piece and GaAs are alloyed by heat treatment at 450°C for 30 seconds in a hydrogen atmosphere. This figure shows the unnecessary portion of the second layer film removed.

第3図gは、第3図fの形状の試料に対し、ほぼ垂直上
方から、第1層卦よび第3層物喜の腐触3液によつて腐
触されない第2のマスク材料膜59が被着されたところ
を示す。
FIG. 3g shows a sample having the shape shown in FIG. Shows where it has been applied.

第2のマスク膜としては、厚さ0.4μmのクロム膜が
適当である。第3図hは、第2層膜片46,47とその
上に被着された第2のマスタ膜とを、第2層物質の腐3
蝕液、たとえばリン酸、によ勺除去したところを示す。
このとき、長さが3μmである保護膜片36,37の第
2のマスク59によつて覆われていない長さ1μmの部
分はそれぞれ露出される。第3図1では、保護膜片36
,37の露出した4f部分を、第1層膜である保護膜の
腐蝕液、たとえばフツ酸、により除去してn型GaAs
層12の上記相当部分を露出させ、n型GaAs層12
とシヨツトキ障壁特性をなす第1の金,寓、たとえば厚
さ0.4μmのアルミニウム膜、をほぼ垂直方向から被
着したところを示す。n型GaAs層上に被着された2
つの第1の金属膜片19,20は、第2の金属膜片22
,24,26と同−n型GaAs層上にあつて、保護膜
片36a,36b,37a,37bによつて隔てられて
いる。第3図jでは、第2のマスク59をその腐蝕液、
たとえば塩酸Mmによつて除去することによつて、反時
に第2のマスク上の第1の金属膜を除去―3つの第2の
金属嘆片22,24.26を露出させる。
A chromium film with a thickness of 0.4 μm is suitable as the second mask film. FIG. 3h shows that the second layer film pieces 46, 47 and the second master film deposited thereon are removed by the corrosion of the second layer material.
It is shown after being removed with a corrosive solution, such as phosphoric acid.
At this time, portions of the protective film pieces 36 and 37 each having a length of 1 μm that are not covered by the second mask 59 are exposed. In FIG. 3 1, the protective film piece 36
, 37 is removed with an etchant for the first protective film, such as hydrofluoric acid, to form n-type GaAs.
The corresponding portion of the layer 12 is exposed, and the n-type GaAs layer 12 is
The first gold layer, for example, an aluminum film with a thickness of 0.4 μm, which exhibits the barrier properties, is deposited from a substantially vertical direction. 2 deposited on the n-type GaAs layer
The two first metal film pieces 19 and 20 are connected to the second metal film piece 22.
, 24, and 26 on the same n-type GaAs layer, and are separated by protective film pieces 36a, 36b, 37a, and 37b. In FIG. 3j, the second mask 59 is immersed in its etchant,
At the same time, the first metal film on the second mask is removed, for example by removal with hydrochloric acid Mm - exposing the three second metal strips 22, 24, 26.

このようにして長さ1μmの第1ゲート電極19および
第2ゲート電極20、ソース電極22,中間金属膜片2
4、ドレイン電極26が形成される。ソース電極}よび
ドレイン電極一\のポンデングを容易にするため、第3
図1では、厚さ1μmの金膜28,29がそれぞれソー
ス電極22}よびドレ.イン電極26上に蒸着法もしく
はメツキ法によつて形成されている。
In this way, the first gate electrode 19, the second gate electrode 20, the source electrode 22, and the intermediate metal film piece 2 each having a length of 1 μm are formed.
4. Drain electrode 26 is formed. In order to facilitate the bonding of the source electrode and the drain electrode,
In FIG. 1, gold films 28 and 29 with a thickness of 1 μm are used as the source electrode 22 and the drain electrode, respectively. It is formed on the in-electrode 26 by a vapor deposition method or a plating method.

以上第2の実施例では、第1層である保護膜として酸化
ケイ素を用いたが、高抵抗GaAs膜もしくは高抵抗G
aAlAs混晶膜を保護膜として用いることもできる。
In the second embodiment, silicon oxide was used as the first protective film, but a high-resistance GaAs film or a high-resistance G
An aAlAs mixed crystal film can also be used as a protective film.

この時高抵抗GaAs膜もしくはGaAlAs混晶膜は
、化学気相被着法、液相エピタキシヤル成長法もしくは
蒸着法によつて形成される。これらの高抵抗半導体膜を
使用した場合は、n型GaAs層表面の表面準位の密度
は著しく低減されるため、表面の安定度は酸化ケイ素を
用いた場合に比して優秀である。またこの場合、高抵抗
半導体膜の腐蝕液としては、硫酸と過酸化水素と水の混
合溶液が好都合である。他の保護膜材料として酸化アル
ミニウムあるいはチツ化ケイ素が用いられる。この場合
の保護膜腐蝕液としては熱いリン酸が適当である。第1
の金属であるシヨツトキ接触金属として、第2の実施例
ではアルミニウムを用いている八その他、白金、クロム
、モリブデン、チタン、金、等卦よびこれらの複合膜が
第1の金属膜として用いられうる。
At this time, the high resistance GaAs film or GaAlAs mixed crystal film is formed by chemical vapor deposition, liquid phase epitaxial growth, or vapor deposition. When these high-resistance semiconductor films are used, the density of surface states on the surface of the n-type GaAs layer is significantly reduced, so the surface stability is superior to that when silicon oxide is used. Further, in this case, a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide, and water is convenient as the etchant for the high-resistance semiconductor film. Aluminum oxide or silicon nitride may be used as other protective film materials. In this case, hot phosphoric acid is suitable as the protective film etchant. 1st
Aluminum is used as the shot contact metal in the second embodiment. In addition, platinum, chromium, molybdenum, titanium, gold, and composite films thereof may be used as the first metal film.

さらに第2の実施例では、半導体材料としてGaAsを
用いているが、その他の半導体材料たとえばシリコン、
インジウム・ヒ素●ガリウム●インジウム・ヒ素混晶等
を用いることも可能である。
Furthermore, although GaAs is used as the semiconductor material in the second embodiment, other semiconductor materials such as silicon,
It is also possible to use indium/arsenic, gallium, indium/arsenic mixed crystals, etc.

以上に述べた2つの製造方法では、形成されるマスクの
最小線巾は2μmであ択そのすべて光学露光法で形成さ
れた。製造された双ゲートME一SFETのゲート長は
、第1ゲート、第2ゲートの双方とも1μmであり1ソ
ース電極と第1ゲートとは正確に1μm離れた位置に、
しかも位置あわせ作業なしに、形成されている。一方、
従来の製造方法では、このような1μmという微細な電
極を±0.1μmの精度に所定の位置に設定するには、
最高性能の電子ビーム露光技術をもつてはじめて少量生
産的に可能であつた。
In the two manufacturing methods described above, the minimum line width of the formed mask was 2 μm, and all of them were formed by optical exposure. The gate length of the manufactured double-gate ME-SFET was 1 μm for both the first gate and the second gate, and the 1 source electrode and the first gate were located exactly 1 μm apart.
Moreover, it is formed without any alignment work. on the other hand,
With conventional manufacturing methods, in order to set such fine electrodes of 1 μm in a predetermined position with an accuracy of ±0.1 μm,
This was only possible in small quantities with the highest performance electron beam exposure technology.

本発明による製造方法は、たとえば0.5μm以下のゲ
ート長をもつ双ゲートMESFETであつても、大量生
産的に製造できる卓絶した効果を有する。さらに本発明
の製造方法は、中間金属膜片をもつ構造の双ゲートME
SFETにのみ適用可能であるが、この中間金属片は、
後に述べるように双ゲートMESFETの特性を従来に
比し著しく向上せしめ、さらに新しい駆動方法を可能と
する卓効をもたらす。本発明の第1の製造方法によつて
製造された双ゲートMESFETの電気的特性について
、従来の双ゲートMESFETの特性と比較して述べよ
う。
The manufacturing method according to the present invention has an outstanding effect that even a double-gate MESFET having a gate length of 0.5 μm or less can be manufactured in mass production. Further, the manufacturing method of the present invention provides a double gate ME having a structure having an intermediate metal film piece.
Although applicable only to SFETs, this intermediate metal piece is
As will be described later, the characteristics of the twin-gate MESFET are significantly improved compared to the conventional ones, and a new drive method is also possible. The electrical characteristics of the dual-gate MESFET manufactured by the first manufacturing method of the present invention will be described in comparison with the characteristics of a conventional dual-gate MESFET.

ここで従来の双ゲートMESFETとは、中間金属片が
ないことを除いて第1実施例の双ゲートMES一FET
と同一寸法、同一構造の電子ビーム露光法により製造さ
れた双ゲートMESFETを意味する。入力信号はバイ
アス回路とチユーナを介して第1ゲートに加えられ、出
力信号はドレイン電極からチユーナとバイアス回路を介
してとシだされる。測定は4GHzから16GHzの周
波数帯で行われ、入力側のチユーナは各周波数で最小雑
音指数が得られるように調整され、出力側のチユーナは
出力利得を最大にするように調整された。直流印加電圧
は、ドレイン電圧4V1第1ゲート電圧−1.5Vであ
り1ソース電極と第2ゲート電極は直流的にもマイクロ
波的にも接地されている。このときのドレイン電流は、
10mAである。これらの条件は、雑音レベルを最小に
するバイアス条件に相当する。また本発明による双ゲー
トMESFETの中間金属膜片は、直流的にもマイクロ
波的にも他の電極や外部とは結びつけられて卦らず、浮
いた状態になつている。第4図は、測定された雑音指数
および電力利得を示す図であり1図中A,A′はそれぞ
れ本発明による双ゲートMESFETの雑音指数と電力
利得を、B,B′は従来のMESFETのそれらを、そ
して、ClC′は比較のために掲げたゲート長1μmの
単ゲートMESFETの特性をそれぞれ示す。
Here, the conventional twin-gate MESFET refers to the twin-gate MESFET of the first embodiment, except that there is no intermediate metal piece.
This means a twin-gate MESFET manufactured by electron beam exposure with the same dimensions and structure as . An input signal is applied to the first gate via a bias circuit and a tuner, and an output signal is output from the drain electrode via the tuner and bias circuit. Measurements were performed in the frequency band from 4 GHz to 16 GHz, the input tuner was adjusted to obtain the minimum noise figure at each frequency, and the output tuner was adjusted to maximize the output gain. The DC applied voltages are a drain voltage of 4V and a first gate voltage of -1.5V, and the first source electrode and the second gate electrode are grounded both in terms of DC and microwave. The drain current at this time is
It is 10mA. These conditions correspond to bias conditions that minimize the noise level. Further, the intermediate metal film piece of the double-gate MESFET according to the present invention is not connected to other electrodes or the outside in terms of direct current or microwave, but is in a floating state. Fig. 4 is a diagram showing the measured noise figure and power gain. These and ClC' respectively show the characteristics of a single gate MESFET with a gate length of 1 μm, which is shown for comparison.

単ゲートMESFETは、ドレイン電圧4V1ドレイン
電流10mAにバイアスされている。なおり,D′は後
述の1駆動法を用いた時の特性である。この第4図から
、従来の双ゲートMESFETの電力利得が単ゲートM
ESFETのそれより3ないし4dB大きいことがわか
る。
The single gate MESFET is biased with a drain voltage of 4V1 and a drain current of 10mA. Note that D' is a characteristic when using the 1-drive method described later. From this Figure 4, it can be seen that the power gain of the conventional twin-gate MESFET is
It can be seen that it is 3 to 4 dB larger than that of ESFET.

しかしながらその雑音特性は単ゲートのものに較べ約1
dB悪くなつていることも同時にわかる。これに対し本
発明の製造方法による双ゲートMESFETは、従来の
双ゲートMESFETよ勺若干大きい電力利得を保ちな
がら、しかも、単ゲートMESFETとほぼ等しい雑音
指数を示している。
However, its noise characteristics are about 1 compared to that of a single gate.
At the same time, you can see that it is getting worse by dB. On the other hand, the twin-gate MESFET manufactured by the manufacturing method of the present invention maintains a slightly larger power gain than the conventional twin-gate MESFET, while exhibiting a noise figure approximately equal to that of the single-gate MESFET.

すなわち本発明の製造方法による双ゲートMES−FE
Tの特長は、従来の双ゲートMESFETに較べ著しい
低雑音化が、単ゲートのものよりはるかに大きな出力電
力利得値を実現しながら、得られていることにあるとい
つてよい。以下に、本発明による双ゲートMESFET
が何故このような低雑音特性を示すのかを簡単に説明す
る。
That is, the twin-gate MES-FE manufactured by the manufacturing method of the present invention
The advantage of T is that it achieves significantly lower noise than conventional twin-gate MESFETs while achieving a much larger output power gain value than single-gate MESFETs. Below, a twin-gate MESFET according to the present invention will be described.
We will briefly explain why this shows such low noise characteristics.

双ゲートMESFETの雑音特性は、その第1段部分の
雑音特性によつて規定されることがよく知られている。
It is well known that the noise characteristics of a twin-gate MESFET are defined by the noise characteristics of its first stage portion.

この雑音は、半導体基板、たとえばGaAsの場合では
、3KVノ流以上の高電場になつているn型GaAs層
の領域から主に発生することが解明されている。従来の
構造の双ゲートMES一FETでは、第1ゲート下の空
乏層によつて狭められたn型GaAs層中に形成されて
いるチヤネルを通勺抜けた電子は充分に減速されること
なく第2ゲート下のチヤネルに流れこんでいく。すなわ
ち、第1段部分と第2段部分はお互いに相関しあつてい
るため、第1段部分の3Kし←以上の高電界領域は第2
ゲート電極の方向にむかつて延びた状態にある。このた
め、通常の単ゲートMESF一ETに較べて、従来の構
造の双ゲートMESFETでは高電界領域の長さが長く
なD1雑音レベルが大きかつた。一方、本発明の製造方
法による双ゲートMES−FETでは、第1段部分を通
D抜けた電子の大部分は中間金属片に流れ込み、,急速
に減速され、電場の大きさはほとんどゼロになる。
It has been found that, in the case of a semiconductor substrate such as GaAs, this noise is mainly generated from the region of the n-type GaAs layer where a high electric field of 3 KV current or more is present. In a dual-gate MES-FET with a conventional structure, electrons passing through the channel formed in the n-type GaAs layer narrowed by the depletion layer under the first gate are not sufficiently decelerated. It flows into the channel two gates below. In other words, since the first stage part and the second stage part are correlated with each other, the high electric field region of 3K or more in the first stage part is the second stage part.
It extends in the direction of the gate electrode. For this reason, compared to a normal single-gate MESF-ET, the double-gate MESFET with the conventional structure has a longer high electric field region and has a higher D1 noise level. On the other hand, in the twin-gate MES-FET manufactured by the manufacturing method of the present invention, most of the electrons that have passed through the first stage flow into the intermediate metal piece, where they are rapidly decelerated and the magnitude of the electric field becomes almost zero. .

そのため、本発明による多ゲートMESFETでは、高
電場領域の長さがほぼ単ゲートMESFETのそれと同
程度となb1単ゲートMESFETと同程度の低雑音特
性が実現したのである。本発明に用いられた構造の双ゲ
ートMESFETの中間金属片の長さは、電子の相当部
分が中間金属片に流れ込むに充分な長さが必要であり1
この長さは、n型半導体層の厚さの約2倍以上に相当す
る。以上述べた低雑音特性は、,本発明による双ゲート
MESFETの中間金属片を浮かせて使用した場合に得
られたものであるが、第2ゲート電極に負の直流バイア
スを加え電力利得を低減させた場合には、まだ多少雑音
指数が大きくなる欠点が残つている。
Therefore, in the multi-gate MESFET according to the present invention, the length of the high electric field region is approximately the same as that of the single-gate MESFET, and a low noise characteristic comparable to that of the b1 single-gate MESFET has been achieved. The length of the intermediate metal piece of the double-gate MESFET structure used in the present invention must be long enough for a considerable portion of the electrons to flow into the intermediate metal piece.
This length corresponds to about twice or more the thickness of the n-type semiconductor layer. The low noise characteristics described above were obtained when the intermediate metal piece of the dual-gate MESFET according to the present invention was used in a floating manner, but by applying a negative DC bias to the second gate electrode to reduce the power gain. However, there still remains the drawback that the noise figure becomes somewhat large.

第5図は、4GHzでの雑音指数と電力利得との第2ゲ
ート電圧Vg2依存性を示したものである。
FIG. 5 shows the dependence of the noise figure and power gain on the second gate voltage Vg2 at 4 GHz.

図中の各記号は第4図のそれと同一である。本発明によ
る双ゲートMESFET(AjA●は、従来のもの(B
,B′)に較べると利得低減における雑音指数の上昇が
少ないが、それでもまだ、利得が7dB低減するのに対
し雑音指数は3dB上昇してしまう。この雑音指数の上
昇を抑えること八双ゲートMESFETを自動利得制御
の目的で使用するためには、必要不可欠となる。本発明
に用いられた双ゲートMESFETでは、新らたに導入
した中間金属片24を利用することによつて、上記の雑
音上昇を抑える5駆動方法が可能である。
Each symbol in the figure is the same as that in FIG. The twin-gate MESFET (AjA●) according to the present invention is different from the conventional one (B
, B'), the increase in the noise figure due to gain reduction is smaller, but the noise figure still increases by 3 dB while the gain decreases by 7 dB. Suppressing this rise in noise figure is essential in order to use the double gate MESFET for the purpose of automatic gain control. In the twin-gate MESFET used in the present invention, by utilizing the newly introduced intermediate metal piece 24, five driving methods are possible for suppressing the above noise increase.

第5図D,D′は、以下に述べる駆動法を用いて利得制
御を行つたときの雑音特性と利得特性とを示したもので
ある。
FIGS. 5D and 5D' show noise characteristics and gain characteristics when gain control is performed using the driving method described below.

図から明らかにわかるように、A,A′よりも2倍近く
の利得値を示すと同時に、利得制御を行つても、雑音指
数はほとんど上昇しない。たとえば、利得7dB低減に
訃いて雑音指数は0.5dB以内の上昇にとどめられて
いる。従つて、本発明に用いられた双ゲートMESF−
ETを、本発明による全く新規な駆動方法によつて用い
れば、双ゲートMESFETを、従来の使用困難とさえ
されていた低雑音の自動利得制御に充分使用できること
が明らかである。
As clearly seen from the figure, the gain value is nearly twice that of A and A', and at the same time, the noise figure hardly increases even if gain control is performed. For example, even though the gain is reduced by 7 dB, the noise figure is kept within 0.5 dB. Therefore, the twin-gate MESF-
It is clear that when ETs are used in accordance with the novel driving method of the present invention, twin gate MESFETs can be used satisfactorily for low noise automatic gain control, which was even difficult to use in the past.

以下にこの5駆動方法について詳述する。第6図は、本
発明によるこの第1の1駆動方法をノ示す回路図で、点
線60の内部は本発明に用いられた双ゲートMESFE
Tを示す。
These five driving methods will be explained in detail below. FIG. 6 is a circuit diagram showing this first driving method according to the present invention, and inside the dotted line 60 is a double gate MESFE used in the present invention.
Indicates T.

入力信号は容量61を介して第1ゲート電極19に加え
られる。第1ゲート電極には、インダクタンス63を介
して直流電圧Vg,が印加されている。利得制御用の直
流電圧G2は、整合回路67が結びつけられた第2ゲー
ト電極20にインダクタンス64を介して加えられる。
出力信号は、インダクタンス65を介して直流電圧Vd
が印加されているドレイン電極26から、容量62を介
してとbだされる。本発明によるこの1駆動方法では、
さらに、整合回路68がとDつけられている中間金属片
24にインダクタンス66を介して直流定電圧Vmが印
加されることが特徴的である。この結果、第]段部分と
第2段部分とは、直流的には全く独立になる特徴をもつ
。第5図のD,D′で示された特性は、中間電圧Vmと
して1.5を印加L第1ゲート電圧一15V1ドレイン
電圧4.0Vとしたときの特性である。
An input signal is applied to the first gate electrode 19 via the capacitor 61. A DC voltage Vg is applied to the first gate electrode via an inductance 63. A DC voltage G2 for gain control is applied to the second gate electrode 20 to which a matching circuit 67 is connected via an inductance 64.
The output signal is connected to the DC voltage Vd via the inductance 65.
is taken out via the capacitor 62 from the drain electrode 26 to which is applied. In this one driving method according to the present invention,
Furthermore, it is characteristic that a constant DC voltage Vm is applied via an inductance 66 to the intermediate metal piece 24 to which the matching circuit 68 is attached. As a result, the first stage portion and the second stage portion have a feature that they are completely independent in terms of direct current. The characteristics shown by D and D' in FIG. 5 are the characteristics when the intermediate voltage Vm is 1.5 and the applied L first gate voltage - 15V and the drain voltage 4.0V.

第5図で示された、低雑音、高利得でしかも利得制御が
充分に行い得るという本駆動方法の特徴は、中間電圧V
mの導入によつて直流的に第1段部分と第2段部分とが
独立になつたことから生じたものであることを、以下に
説明する。第7図は、第6図に示した回路のドレイン電
圧Vdとドレイン電流Ldとの関係を、第2ゲート電圧
Vg,をパラメータとレ中間電圧Vmの・値として1V
.2V.3Vをとつたときのものを例示したものである
。第7図かられかるように、第2段部分の電流電圧特性
は、ドレイン電極と中間金属膜片間の電圧Vd−Vmと
第2ゲート電圧Vg2とにのみ依存し、第1ゲート電圧
g1には全く依存しない。逆に第1段部分の電流電圧特
性は、中間金属膜片とソース電極間の電圧Vmと第一ゲ
ート電圧Vglとにのみ依存し、第2ゲート電圧Vg2
には全く依存しない。このように中間金属膜片に直流定
電圧を印加することによ択第1段部分と第2段部分は直
流的に全く独立となつた。このため、本駆動方法では、
第2ゲート電圧Vg2の値のいかんにかかわらず、第1
段部分は低雑音特性を示す状態に直流バイアスしておく
ことが可能であり1第2ゲート電圧Vg2による利得制
御は第2段部分のみで行われ得る。このため、第5図D
で示されたように、利得を低減させた時でも低雑音特性
が失われないという従来にない卓絶した効果を発揮する
。一方、従来の双ゲートMESFETの1駆動方法では
、中間電極膜片24も存在せず、従つて直流電圧もまた
印加されておらず、第1段部分と第2段部分とは、直流
的に独立ではなかつた。
The characteristics of this driving method shown in FIG. 5, such as low noise, high gain, and sufficient gain control, are that the intermediate voltage V
This is caused by the fact that the first stage portion and the second stage portion become independent in terms of direct current due to the introduction of m, which will be explained below. FIG. 7 shows the relationship between the drain voltage Vd and drain current Ld of the circuit shown in FIG.
.. 2V. This is an example of what happens when 3V is removed. As can be seen from FIG. 7, the current-voltage characteristic of the second stage portion depends only on the voltage Vd-Vm between the drain electrode and the intermediate metal film piece and the second gate voltage Vg2, and depends on the first gate voltage g1. does not depend on it at all. Conversely, the current-voltage characteristics of the first stage portion depend only on the voltage Vm between the intermediate metal film piece and the source electrode and the first gate voltage Vgl, and the second gate voltage Vg2
does not depend on it at all. In this manner, by applying a constant DC voltage to the intermediate metal film piece, the first stage portion and the second stage portion became completely independent in terms of DC current. Therefore, in this driving method,
Regardless of the value of the second gate voltage Vg2, the first
The stage portion can be DC biased in a state exhibiting low noise characteristics, and gain control using the second gate voltage Vg2 can be performed only in the second stage portion. For this reason, Figure 5D
As shown in Figure 2, the low-noise characteristics are not lost even when the gain is reduced, which is an unprecedented and outstanding effect. On the other hand, in the conventional double-gate MESFET drive method, the intermediate electrode film piece 24 is not present, and therefore no DC voltage is applied, and the first stage portion and the second stage portion are connected to each other in a direct current manner. It was not independent.

このため、第2ゲート電圧Vg2を負にした時、第1段
部分は3極管の動作領域に入勺、第1段部分の雑音レベ
ルが著しく大きくなつてしまつた。一般に、多段増幅器
の雑音指数は初段部分で主に決定されることがよく知ら
れている。この従来の駆動方法では利得制御のために第
2ゲート電圧Vg2を変化させると、必然的に第1段部
分の雑音レベルが大きくなつてしまうために、結果とし
て出力部の雑音指数が大きくなつてしまつた。この欠点
のために、従来、双ゲートMESFETは自動利得制御
機能をもつ増幅器に広く使用されてこなかつた。これに
対レ本発明に用いた双ゲートMESF−ETを本発明は
よる方法によV)1駆動させれば、低雑音の自動利得制
御機能をもつマイクロ波増幅器は容易に製作されること
になる。第8図は、上記駆動方法に使用される双ゲート
MESFETの平面図を示すものである。
For this reason, when the second gate voltage Vg2 was made negative, the first stage part entered the operation region of the triode, and the noise level in the first stage part became significantly large. Generally, it is well known that the noise figure of a multistage amplifier is mainly determined by the first stage. In this conventional driving method, when the second gate voltage Vg2 is changed for gain control, the noise level in the first stage inevitably increases, resulting in an increase in the noise figure of the output section. Shimatsuta. Because of this drawback, twin-gate MESFETs have not traditionally been widely used in amplifiers with automatic gain control. On the other hand, if the twin-gate MESF-ET used in the present invention is driven by V)1 according to the method according to the present invention, a microwave amplifier with a low-noise automatic gain control function can be easily manufactured. Become. FIG. 8 shows a plan view of a double-gate MESFET used in the above driving method.

図中24aは中間金属膜片24のボンデイングパツドで
ある。第8図に示した双ゲートMESFETは、本発明
による第1もしくは第2の製造方法の実施例で示された
製造工程において、中間金属片にボンデイングパツドを
つけ加えた部分が露出されるフオトレジスト膜を用いれ
ば、全く同一の製造工程によつて、大量生産的に製造さ
れる。中間金属膜片24のチヤネル方向の長さは、第1
段部分と第2段部分の間の信号の位相のずれを抑えるた
め、100μm以下が望ましい。第8図で用いた双ゲー
トMESFETでは、この長さは30μmに選んである
。中間金属膜片には、上記,駆動方法では、ボンデイン
グパツド24aを介して直流電流が流されるので、その
直流損失を抑えるために、中間金属膜片24とボンデイ
ングパツド24aとの上に1μm〜2μmの厚さの金膜
を蒸着法またはメツキ法に被着しておくことが有効であ
る。この金膜の被着は、第1または第2の製造方法の工
程において、ソース電極22とドレイン電極26との上
に金膜を被着させる時に同時に行えばよい。本発明によ
る双ゲートMESFESはまた、利得制御機能のない低
雑音、高利得増幅器としても使用可能である。
In the figure, 24a is a bonding pad of the intermediate metal film piece 24. The double-gate MESFET shown in FIG. 8 is manufactured using a photoresist in which the bonding pad is exposed on the intermediate metal piece in the manufacturing process shown in the embodiment of the first or second manufacturing method according to the present invention. If membranes are used, they can be manufactured in large quantities using the same manufacturing process. The length of the intermediate metal film piece 24 in the channel direction is the first
In order to suppress the phase shift of the signal between the step portion and the second step portion, the thickness is preferably 100 μm or less. For the twin-gate MESFET used in FIG. 8, this length was chosen to be 30 μm. In the above-mentioned driving method, a DC current is passed through the intermediate metal film piece through the bonding pad 24a, so in order to suppress the DC loss, a 1 μm thick layer is placed on the intermediate metal film piece 24 and the bonding pad 24a. It is effective to apply a gold film with a thickness of ~2 μm by vapor deposition or plating. This gold film may be deposited at the same time as the gold film is deposited on the source electrode 22 and drain electrode 26 in the step of the first or second manufacturing method. The twin-gate MESFES according to the invention can also be used as a low-noise, high-gain amplifier without gain control.

この目的のためには、第3ゲート電極に適当な電圧を印
加することが必要である。十分大きな利得を得るために
は、第2ゲート電極には中間電極の電位と等電位になる
ように電圧が印加される必要があるが、この電圧が高す
ぎると第2ゲート電極に順方向電流が流れ込み素子が破
壊される危険があるので注意を要する。第9図は、本発
明による双ゲートMESFETを用いる第2の1駆動方
法を示す回路図で、第2ゲート電極20は、中間電極2
4との間をマイクロ波信号を阻止するが直流的には抵抗
が充分小さい回路素子69によつて結ばれ、接地線、し
たがつてソース電極22、との間をマイクロ波信号は通
すが直流は通さない回路素子70によつて結ばれている
、ことが特徴である。
For this purpose, it is necessary to apply a suitable voltage to the third gate electrode. In order to obtain a sufficiently large gain, it is necessary to apply a voltage to the second gate electrode so that the potential is equal to that of the intermediate electrode, but if this voltage is too high, a forward current will flow to the second gate electrode. Please be careful as there is a risk that the flow may flow in and destroy the element. FIG. 9 is a circuit diagram showing a second driving method using a double-gate MESFET according to the present invention, in which the second gate electrode 20 is connected to the intermediate electrode 2.
4 is connected by a circuit element 69 that blocks the microwave signal but has a sufficiently small resistance in terms of direct current, and connects to the ground line, and hence the source electrode 22, by a circuit element 69 that allows the microwave signal to pass but does not pass direct current. They are characterized in that they are connected by a circuit element 70 that does not pass through.

この回路では第2ゲート電極20は自動的に中間電極2
4と等電位とされる。図中の回路素子は双ゲートMES
FETと同一の半導体基板上に形成可能であり1第2ゲ
ート電極と中間電極は装置外部で結びつけられる必要は
ない。上述の回路素子69,70は、上述の機能を果た
し得るものでさえあれば受動素子でも、能動素子でも、
あるいはこの両者を用いたものでもよい。第10図は上
述の半導体装置の平面図である。
In this circuit, the second gate electrode 20 is automatically connected to the intermediate electrode 2.
It is assumed that the potential is equal to 4. The circuit element in the diagram is a twin-gate MES.
It can be formed on the same semiconductor substrate as the FET, and the first and second gate electrodes and the intermediate electrode do not need to be connected outside the device. The above-mentioned circuit elements 69 and 70 may be passive elements or active elements as long as they can fulfill the above-mentioned functions.
Alternatively, a combination of both may be used. FIG. 10 is a plan view of the above-described semiconductor device.

中間金属片24の長さは、0.5μmから30μmの間
の値が適当である。回路素子69は10mH以上のイン
ダクタンスをもち、回路素子70は20pF以上の容量
をもつものが適当である。第1および第2ゲート電極1
9,20および中間金属片24の長さがすべて1μmで
、幅が300μmであるような第10図の構造の多ゲー
トME一SFETは、10GHzで最小雑音指数3.0
dB1最大有能電力利得16.2dBを示した。
The length of the intermediate metal piece 24 is suitably between 0.5 μm and 30 μm. It is appropriate that the circuit element 69 has an inductance of 10 mH or more, and the circuit element 70 has a capacitance of 20 pF or more. First and second gate electrodes 1
A multi-gate ME-SFET having the structure shown in FIG. 10, in which the lengths of 9, 20 and the intermediate metal piece 24 are all 1 μm and the width is 300 μm, has a minimum noise figure of 3.0 at 10 GHz.
The maximum available power gain in dB1 was 16.2 dB.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の双ゲートMESFETの第1の製造
方法による実施例につきその断面を各工程にしたがつて
示した図である。 第2図は、第1の製造方法によつて製造された双ゲート
MESFETの平面図である。第3図は、本発明の双ゲ
ートMESFETの第2の製造方法による実施例の断面
を各工程にしたがつて示した図である。第4図は、種々
の双ゲートMESFETの雑音指数および電力利得の周
波数依存性を示し、第5図は第2ゲート電圧依存性をそ
れぞれ示す。第4図および第5図中、A,A′は、本発
明による双ゲートMESF一ETを中間金属膜片を浮か
して入出力の整合をとつて駆動したときの雑音特性7と
利得特性とを示し、B,B′は、従来の双ゲートMES
FETを入出力の整合をとつて駆動したときの雑音特性
と利得特性とを示L−C,C′は、単ゲートMESFE
Tの同様な特性を示L−D,D′は、本発明による第1
の1駆動方法を用いたときの雑音特性と利得特性とをそ
れぞれ示す。第6図は、本発明の第1の,駆動方法を示
す回路図であり1第7図は、そのドレイン電流とドレイ
ン電圧との関係を示す図で、第8図は、第1の1駆動方
法に用いられる双ゲートMESFETの構造を示す平面
図である。第9図は、本発明による第2の駆動方法を示
す回路図であ択第10図は、第2の,駆動方法で用いら
れた回路素子を同一半導体基板上に組みこんだ構造をも
つ双ゲートMESFETの平面図である。図中、11は
高抵抗GaAs結晶、12はn型GaAs層、13はn
型GaAs層とシヨツトキ障壁 二特性を示す第1の金
属膜、15.16,17,18はフオトレジスト膜、1
9は第1ゲート電極、20は第2ゲート電極、21,2
2,23,24,25,26,27はn型GaAs層と
オーム性接触を示す第2の金属膜で、22はソース電極
、24は中間金属膜片、26はドレイン電極であり12
8.29はそれぞれソース電極およびドレイン電極に被
着された金膜である。 また、12aはn型GaAs層の外周であり119aは
第1ゲート電極19のボンデイングパツド、20aは第
2ゲート電極20のボンデイングパツド、24aは中間
金属膜片24のボンデイングパツドである。31は三層
構造の第1マスクの第1層に相当する保護膜、41は同
じく第2層膜、55,56.57.58は同じく第3層
に相当するフオトレジスト膜片であり136,37は保
護膜片、46,47は第2層膜片、59は第2のマスク
瓢36a,36b,37a,37bはn型GaAs層を
覆う保護膜片である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an embodiment according to a first manufacturing method of a double-gate MESFET of the present invention according to each step. FIG. 2 is a plan view of a double-gate MESFET manufactured by the first manufacturing method. FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-section of an embodiment of the second manufacturing method of a double-gate MESFET of the present invention according to each step. FIG. 4 shows the frequency dependence of the noise figure and power gain of various twin-gate MESFETs, and FIG. 5 shows the second gate voltage dependence, respectively. In FIGS. 4 and 5, A and A' represent the noise characteristics 7 and gain characteristics when the twin-gate MESF-ET according to the present invention is driven with the intermediate metal film floating and the input and output matched. , and B and B' are conventional twin-gate MES
LC and C' are the noise characteristics and gain characteristics when the FET is driven with input and output matching.
LD, D' exhibiting similar characteristics of T, the first one according to the present invention
The noise characteristics and gain characteristics when using one driving method are shown respectively. FIG. 6 is a circuit diagram showing the first driving method of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between drain current and drain voltage, and FIG. 8 is a circuit diagram showing the first driving method of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing the structure of a twin-gate MESFET used in the method. FIG. 9 is a circuit diagram showing a second driving method according to the present invention. FIG. 10 is a circuit diagram showing a circuit diagram of a second driving method according to the invention. FIG. 2 is a plan view of a gate MESFET. In the figure, 11 is a high-resistance GaAs crystal, 12 is an n-type GaAs layer, and 13 is an n-type GaAs layer.
type GaAs layer and shot barrier.The first metal film exhibiting two characteristics, 15. 16, 17, 18 are photoresist films, 1
9 is a first gate electrode, 20 is a second gate electrode, 21, 2
2, 23, 24, 25, 26, and 27 are second metal films that make ohmic contact with the n-type GaAs layer, 22 is a source electrode, 24 is an intermediate metal film piece, and 26 is a drain electrode.
8 and 29 are gold films deposited on the source and drain electrodes, respectively. Further, 12a is the outer periphery of the n-type GaAs layer, 119a is a bonding pad for the first gate electrode 19, 20a is a bonding pad for the second gate electrode 20, and 24a is a bonding pad for the intermediate metal film piece 24. 31 is a protective film corresponding to the first layer of the first mask having a three-layer structure, 41 is also a second layer film, 55, 56, 57, and 58 are photoresist film pieces corresponding to the third layer 136, 37 is a protective film piece, 46 and 47 are second layer film pieces, 59 is a second mask gourd, and 36a, 36b, 37a, and 37b are protective film pieces that cover the n-type GaAs layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ソース電極、第1ショットキ障壁ゲート電極、第2
ショットキ障壁ゲート電極、ドレイン電極を半導体基板
の平担な表面上に順に配し、前記第1ショットキ障壁ゲ
ート電極と前記第2ショットキ障壁ゲート電極とにはさ
まれた領域にこれら2つのゲート電極とは独立した半導
体基板に対しオーミックに接触する中間金属膜片を設け
、さらに、直流は通過させるが交流は阻止する機能を具
備する第1の回路を前記中間金属膜片と前期第2ショッ
トキ障壁ゲート電極とを結ぶように前記半導体基板上に
一体化して設け、交流は通過させるが直流は阻止する機
能を具備する第2の回路を前記中間金属膜片と前記ソー
ス電極とを結ぶように前記半導体基板上に一体化して設
けた、ことを特徴とする双ゲート・ショットキ障壁ゲー
ト型電界効果トランジスタ。 2 平担な表面をもつ半導体基板上に第1の金属膜を形
成し、前記第1の金属膜上のあらかじめ決められた3つ
の部分、すなわち並列して設置されるソース電極形成相
当部分、中間金属膜片形成相当部分、ドレイン電極形成
相当部分とを除いた部分にマスク膜を設置する工程と、
前記3つの部分の第1の金属膜およびこれらに続くマス
クに覆われている第1の金属膜の隣接周辺部分を除去す
ることにより、前記隣接周辺部分に相当する半導体表面
によつてはさまれている2つの第1の金属膜片を残す工
程と、第2の金属を平担な表面にほぼ垂直の方向から被
着し、前記マスク上と被着第2金属にさらされた3つの
平担な表面部分上にあつてかつ前記隣接周辺部分によつ
て第1の金属膜片と隔てられた部分上に、第2の金属膜
片を形成することにより、前記半導体表面上に2つの第
1の金属膜片をはさんでソース電極とドレイン電極とを
、および2つの第1の金属膜片にはさまれた中間金属膜
片とを、おのおの隣接する第1の金属膜片との間に前記
隣接周辺部分の半導体基板表面の長さに相当する間隙を
隔てて設置する工程とを含むことを特徴とする、双ゲー
ト・ショットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタの製
造方法。 3 平担な表面をもつ半導体基板上に第1の金属膜を形
成し、前記第1の金属膜上のあらかじめ決められた3つ
の部分、すなわち並列して設置されるソース電極形成相
当部分、中間金属膜片形成相当部分、ドレイン電極形成
相当部分とを除いた部分にマスク膜を設置する工程と、
前記3つの部分の第1の金属膜およびこれらに続くマス
クに覆われている第1の金属膜の隣接周辺部分を除去す
ることにより、前記隣接周辺部分に相当する半導体表面
によつてはさまれている2つの第1の金属膜片を残す工
程と、第2の金属を平担な表面にほぼ垂直の方向から被
着し、前記マスク上と、被着第2金属にさらされた3つ
の平担な表面部分上にあつてかつ、前記隣接周辺部分に
よつて第1の金属膜片と隔てられた部分上に、第2の金
属膜片を形成することにより、前記半導体表面上に2つ
の第1の金属膜片をはさんでソース電極とドレイン電極
とを、および2つの第1の金属膜片にはさまれた中間金
属膜片とを、おのおの隣接する第1の金属膜片との間に
前記隣接周辺部分の半導体基板表面の長さに相当する間
隙を隔てて設置する工程と、第2の金属の被着后、マス
ク膜片とマスク膜片上の第2の金属塑片を除去する工程
とを含むことを特徴とする、双ゲート・ショットキ障壁
ゲート型電界効果トランジスタの製造方法。 4 平担な表面をもつ半導体基板上のあらかじめ決めら
れた3つの部分、すなわち並列して設置されるソース電
極形成相当部分、中間金属片形成相当部分、ドレイン電
極形成相当部分、を除いた部分に三層構造の第1のマス
ク順を、半導体表面と接触する第1層材料として、第2
層、第3層および第2のマスク材料のそれぞれの腐蝕液
によつておかされない性質をもちかつ半導体表面を保護
する性質をもつ材料を用い、第1層と第3層によりはさ
まれた第2層の材料として、第3層の腐蝕液によってお
かされない性質をもつ材料を用い、第3層の材料として
、第2層の腐蝕液におかされない材料を選んで形成する
工程と、第1のマスクの第2層の周辺部分のみを腐蝕除
去することにより、第1層および第3層より寸法の短か
い第2層を持つ構造の第1のマスクとする工程と、第2
の金属を平担な表面にほぼ垂直の方向から被着し、前記
第1のマスクの第3層上と露出した半導体表面の3つの
部分上に第2の金属膜片を形成することにより、半導体
表面上に第1のマスクの第1層によつて各々隔てられた
ソース電極、中間金属膜片、ドレイン電極を形成する工
程と、第1のマスクの第3層とその上に被着された第2
の金属片を除去し、平担な表面に対しほぼ垂直方向から
、第1層および第2層の腐蝕液によつて腐蝕されない性
質をもつ第2のマスク材料を被着し、第2のマスクを形
成する工程と、第1のマスクの第2層とその上の第2の
マスク膜とを除去し、第2のマスクの3つの金属片の間
にあつて第2マスクに覆われていない部分の第1層を露
出する工程と、露出した第1層のみを第2のマスクをマ
スクとして除去してこの部分の半導体基板を露出させ、
試料表面に対しほぼ垂直方向から、第2のマスク材料の
腐蝕液によつておかされない性質をもちかつ半導体基板
とショットキ障壁をなす第1の金属を被着し、第2のマ
スク上および第2の金属膜片によつてはさまれた半導体
表面の露出した2つの部分上に第1の金属膜片を形成す
る工程と、第2のマスクとその上の第1の金属膜片を除
去し、ソース電極と中間金属膜片との間の半導体基板表
面上に、第1層の保護膜片で覆われた半導体表面領域を
隔てて第1の金属よりなる第1ゲート電極を、中間金属
膜片とドレイン電極との間の半導体基板表面上に、第1
層の保護膜片で覆われた半導体表面領域を隔てて第1の
金属よりなる第2ゲート電極を残す工程とを、含むこと
を特徴とする双ゲート・ショットキ障壁ゲート型電界効
果トランジスタの製造方法。 5 第1層材料として高抵抗半導体膜を用いることを特
徴とする、特許請求の範囲第4項記載の双ゲート・ショ
ットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法。 6 中間電極を、インダクタンスを介して、直流源に結
び駆動することを特徴とする、第1ショットキ障壁ゲー
ト電極と第2ショットキ障壁ゲート電極との間に設置さ
れかつ半導体基板とオーム性接触をなす中間電極を具備
する双ゲート・ショットキ障壁ゲート型電界効果トラン
ジスタの駆動方法。 7 中間電極と第2ショットキ障壁ゲート電極とを直流
を通過しかつ交流阻止機能を具備する第1の回路を介し
て接続することにより第2ショットキ障壁ゲート電極を
自動バイアスし、さらにこの中間電極とソース電極とを
交流を通過しかつ直流阻止機能を具備する第2の回路を
介して接続する、第1ショットキ障壁ゲート電極と第2
ショットキ障壁ゲート電極との間に設置されかつ半導体
基板とオーム性接触をなす中間電極を具備する双ゲート
・ショットキ障壁ゲート型電界効果トランジスタの駆動
方法。
[Claims] 1 source electrode, first Schottky barrier gate electrode, second
A Schottky barrier gate electrode and a drain electrode are sequentially arranged on a flat surface of a semiconductor substrate, and these two gate electrodes are arranged in a region sandwiched between the first Schottky barrier gate electrode and the second Schottky barrier gate electrode. An intermediate metal film piece is provided in ohmic contact with an independent semiconductor substrate, and a first circuit having a function of allowing direct current to pass through but blocking alternating current is provided between the intermediate metal film piece and the second Schottky barrier gate. A second circuit is integrally provided on the semiconductor substrate so as to connect with the electrode, and has a function of allowing alternating current to pass through but blocking direct current. A double-gate Schottky barrier gate field effect transistor characterized by being integrated on a substrate. 2. A first metal film is formed on a semiconductor substrate with a flat surface, and three predetermined parts on the first metal film, namely, a part corresponding to the formation of a source electrode installed in parallel, and an intermediate part are formed on the first metal film. a step of installing a mask film in a portion excluding a portion corresponding to the formation of the metal film piece and a portion corresponding to the formation of the drain electrode;
By removing the first metal film of the three parts and the adjacent peripheral parts of the first metal film covered by the mask following these parts, the area between the semiconductor surfaces corresponding to the adjacent peripheral parts is removed. leaving two pieces of the first metal film on the mask, and depositing the second metal on the flat surface from a direction substantially perpendicular to the mask, leaving two pieces of the first metal film exposed on the mask and on the second metal film. forming a second metal film piece on the semiconductor surface portion and separated from the first metal film piece by the adjacent peripheral portion; A source electrode and a drain electrode sandwiching one metal film piece, and an intermediate metal film piece sandwiched between two first metal film pieces, between each adjacent first metal film piece. A method for manufacturing a double-gate Schottky barrier gate field effect transistor, comprising the steps of: arranging the adjacent peripheral portions with a gap corresponding to the length of the surface of the semiconductor substrate. 3. A first metal film is formed on a semiconductor substrate having a flat surface, and three predetermined parts on the first metal film are formed, namely, a part corresponding to the formation of a source electrode installed in parallel, and a middle part. a step of installing a mask film in a portion excluding a portion corresponding to the formation of the metal film piece and a portion corresponding to the formation of the drain electrode;
By removing the first metal film of the three parts and the adjacent peripheral parts of the first metal film covered by the mask following these parts, the area between the semiconductor surfaces corresponding to the adjacent peripheral parts is removed. leaving two pieces of the first metal film on the mask, and depositing the second metal on the flat surface from a substantially perpendicular direction, leaving two pieces of the first metal film on the mask and on the three pieces exposed to the second metal film. forming a second metal film piece on the flat surface portion and separated from the first metal film piece by the adjacent peripheral portion; A source electrode and a drain electrode are sandwiched between two first metal film pieces, and an intermediate metal film piece sandwiched between two first metal film pieces is connected to an adjacent first metal film piece. A step of installing a mask film piece and a second metal plastic piece on the mask film piece after depositing the second metal with a gap corresponding to the length of the surface of the semiconductor substrate in the adjacent peripheral portion between them. 1. A method for manufacturing a double-gate Schottky barrier gate field-effect transistor, comprising the step of removing . 4. On a semiconductor substrate with a flat surface, excluding three predetermined parts, that is, the part corresponding to the formation of the source electrode, the part corresponding to the formation of the intermediate metal piece, and the part corresponding to the formation of the drain electrode, which are installed in parallel. The first mask order of the three-layer structure is the first layer material in contact with the semiconductor surface and the second layer material in contact with the semiconductor surface.
The third layer, the third layer, and the second mask material are made of materials that are not affected by the etchant and have the property of protecting the semiconductor surface. A step of selecting and forming a material that is not affected by the corrosive liquid of the second layer as the material of the second layer by using a material that is not affected by the corrosive liquid of the third layer as the material of the third layer; a step of etching away only the peripheral portion of the second layer of the mask to obtain a first mask having a structure having a second layer having dimensions shorter than the first and third layers;
by depositing a metal on a flat surface from a direction substantially perpendicular to the flat surface, and forming a second metal film piece on the third layer of the first mask and on the three exposed parts of the semiconductor surface, forming a source electrode, an intermediate metal film piece, and a drain electrode, each separated by a first layer of a first mask, on a semiconductor surface; a third layer of the first mask; second
A second mask material that is not corroded by the first layer and second layer etchant is applied in a direction substantially perpendicular to the flat surface, and a second mask material is formed. and removing the second layer of the first mask and the second mask film thereon, and removing the second layer of the first mask and the second mask film thereon, and removing the second layer of the first mask that is between the three metal pieces of the second mask and not covered by the second mask. a step of exposing the first layer of the portion; and removing only the exposed first layer using a second mask to expose the semiconductor substrate of this portion;
A first metal that is not affected by the corrosive liquid of the second mask material and that forms a Schottky barrier with the semiconductor substrate is deposited from a direction substantially perpendicular to the sample surface, and a second metal is deposited on the second mask and the second metal. forming a first metal film piece on two exposed parts of the semiconductor surface sandwiched by the metal film pieces; and removing a second mask and the first metal film piece thereon. , a first gate electrode made of a first metal is placed on the surface of the semiconductor substrate between the source electrode and the intermediate metal film piece, with the semiconductor surface region covered with the first layer protective film piece separated; A first layer is formed on the surface of the semiconductor substrate between the piece and the drain electrode.
leaving a second gate electrode of a first metal across the semiconductor surface region covered with a piece of protective film of a layer. . 5. A method for manufacturing a double-gate Schottky barrier gate field-effect transistor according to claim 4, characterized in that a high-resistance semiconductor film is used as the first layer material. 6. The intermediate electrode is connected to a direct current source via an inductance and driven, and is installed between the first Schottky barrier gate electrode and the second Schottky barrier gate electrode and makes ohmic contact with the semiconductor substrate. A method for driving a dual-gate Schottky barrier-gate field effect transistor with an intermediate electrode. 7 automatic biasing of the second Schottky barrier gate electrode by connecting the intermediate electrode and the second Schottky barrier gate electrode through a first circuit that passes direct current and has an alternating current blocking function; A first Schottky barrier gate electrode and a second Schottky barrier gate electrode are connected to the source electrode via a second circuit that passes alternating current and has a direct current blocking function.
A method for driving a double-gate Schottky barrier gate field effect transistor comprising an intermediate electrode disposed between a Schottky barrier gate electrode and in ohmic contact with a semiconductor substrate.
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