JPS60149174A - 電界効果型半導体装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は曲った配線のショットキｙ−ト電極を有する電
界効果型半導体装置に係り、特にＵＨＦＨＦ上の高周波
帯で使用される電界効果型半導体装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、電界効果型半導体装置（ＦＥＴ　）を設計する
場合、相互コンダクタンス（ｇｍ）ｔいかに大きくする
か考えるが、これは重要な特性である雑音指数（ＮＦ）
、高周波利得（Ｇａｉｎ）を向上させるには、１７ｍを
大きくするのが最も効果的であるからである。ｇｍは素
子ノ４ターンの幾何学的パラメータであるｆ−）巾（Ｗ
）及びダート長（Ｌ）に対し、ｇｍｏｃＷ／Ｌなる関係
があるので、Ｗを大きく、Ｌを小さく設計すればよいこ
とになる。ところが、Ｌを小さくするには微細加工技術
を必　・賛とし、Ｌが小さい程工程の歩留シが下るばか
りでなく、Ｌの値にも限界が存在するために。

先ずＷを大きくすることが効率良くｇｍを稼ぐ手段とな
る。一方、Ｗを大きくするために、単にダート電極を直
線的に延ばして行くと、ペレットの寸法が太きくなシ、
ウェハ当シのペレット取得数が減少するか、あるいはペ
レットがダート電極の直線方向に長い長方形となる。第
１図はこのようなペレットの平面形状を示すもので、１
は半導体基板、２はソース電極、３はこのソース電極２
下に形成された高濃度領域、４はドレイン電極、５はこ
のドレイン電極４下に形成された高濃度領域、６はダー
ト電極、７は７３？ンデイング用のｆ−）取出電極をそ
れぞれ示している。しかし、このようなペレットでは自
動組立工程において、ペレットのピックアップＩＩＫペ
レットが傾きやすく、マウントの際に不都合となってし
まう。

そこで、第２図に示すようにデート電極を分割させ並列
に配した所謂フィンガー状のダート電極８とする方法が
ある。このような構成であれば、正方形ペレット９内で
の面積と有効率が良くなり、前記の問題点は解消できる
が、素子構造が複雑になる欠点がある。即ち、ソース電
極１０及びドレイン電極Ｊ１が交互に形成されることに
なるので、どうしてもソース配線電極１２及びドレイン
配線電極１３が交差しなければならなくなシ、そのため
に工程数が増加する。

つまシ１層間絶縁膜や配線電極の形成工程が増える（本
来、配線電極はｒ−）電極と同時に形感することができ
る。）。さらに、電極交差部で寄生容量が生じ、高周波
・高速動作に支障をきたすことがある。

次に、第３図及び第４図に示すように、ダート電極を曲
げて配線する方法がある。第３図においては、コの字型
に連続して折曲形成したダート電極１４とするもので、
このダート電極１４に対向するソース電極１５及びドレ
イン電極１６の各縁部、さらにその下の高濃度領域１７
．１８の各縁部も同形状とするものである。

また、第４図においては、ｆ−）電柾１９を方形状に折
曲形成し、その外側のソース電極２０及び内側のドレイ
ン電極２１の各縁部、さらにその下の高濃度領域２２．
２３の各縁部も同形状とするものである。

第３図及び第４図のそれぞれの場合、角部は曲線としＲ
を付ける場合があるが、ソース電極、ドレイン電極及び
ｆ−）電極の対向する各縁部のＲはなるべく小さく（〈
５μｍ）して、しかも同じ値に揃えている。これは、こ
れら電極をより小さい面積内に配置し、ペレット寸法を
より小さくするのと、ダート電極の直線部分をよ）長く
するという観点に基づいている（直線部分を稼ぐ理由は
、パターン転写に使うガラスマスクの加工鞘朋が曲線部
分では悪くなるからである００以上の事は、量肌性の配
慮からマスク合せを容易にするためにソース、ドレイン
の間隔を広げたものや、ｒ−１電極が２本存在するため
に同間隔を広くせざるを得ないデュアルｒ−）ＦＥＴに
ついてはより強く言えることである。

しかしながら、本方式においては次のような問題がある
。即ち、第３図及び第４図にそれぞれ斜線で示すように
角部において、ソース−ゲート間距離（Ｌｓｃ）、ｒ−
トートレイン間距離（ＬＧＤ）が直線部分のそれより増
えてし、まうことになる。この部分では、ソース抵抗（
ｒ８）、ドレイン抵抗（ｒ、）が増しておシ、その結果
素子・母うメータが変化していると考えられる。相互コ
ンダクタンス（、ｒｔｍ）も下っておシ、雑音指数（Ｎ
Ｆ）、高周波利得も劣化している。即ち、Ｕｎの小さい
ＦＥＴと本来の正常なＦＥＴが並列に接続された状態で
あり。

全体としてｇｍが小さくなることは明白である。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、ペレットを正方形に保ち、素子構造の簡素性を失うこ
となく、相互コンダクタンス′ｆ：）ｌＡ−ト幅に対し
て効率良く大きくでき、螢産性、性能共に優れた電界効
果型半導体装置を提供することにおる。

〔発明の概要〕

本発明は、一方導電型の半導体動作領域と、この半導体
動作領域上にショットキ接触をなし、かつその配線が少
なくとも一箇所折曲して形成されたｆｆ−）電極と、前
記半導体動作領域上でオーム性接触をなし、前記ｆ−）
電極を挾んで対向配置されたソース電極及びドレイン電
極とを有する電界効果型半導体装置において、前記ｒ−
）電極の折曲部における当該ダート電極の縁部、及び前
記ソース電極とドレイン電極との対向した縁部を全て同
心円上に配置し、さらに前記ソース電極及びドレイン電
極下に前記半導体動作領域と同一導電型の高濃度領域を
選択的に形成する場合には、これら高濃度領域の対向し
た縁部も前記同心円上に配置するもので、これによシ各
領域及び電極間の距離を直線部と折曲部とにおいて同一
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第
５図において、３１は半導体基板例えば半絶縁性の砒化
ガリウム基板である。この砒化ガリウム基板３１の動作
領域上において、ｆ−）電極３２は蛇行状に折曲形成さ
れており、その一端部にはゼンディング用のダート取出
電極３３が接続配置されている。このデート電極３２の
両側にはソース電極３４及びドレイン電極３５が配置さ
れておシ、これらソース電極３４及びドレイン電極３５
のゲートｔｆｌｉｉｓ２ニ対向する縁部は共にｆ−）電
極３２と同形状となっている。そして、上記ダート電極
３２及びソース電極３４とドレイ−ン電極３５０対向す
る縁部は、その折曲部において全て同心円上に配置され
ている。また、折曲部におけるダート電極３２とソース
電極３４との距離（Ｌｓａ）　、及びダート電極３２と
ドレイン電極３５との距離（ＬＧＤ）は共に直線部のそ
れと同じ距離になっている。ソース電極３４及びドレイ
ン電極３５それぞれの直下の砒化ガリウム基板３ノ内に
は例えばＮ型の高濃度領域３６．３７が選択的に形成さ
れている。これら高濃度領域３６．３７は共にその上部
のソース電極３４及びドレイン領域３５と相似形に形成
されている。即ち、これら高濃度領域３６．３７の対向
する縁部の折曲部も上６ｈ同心円上に配置されている。

具体的な数値として、ソース側の凸になっている部分（
第５図にＡで示す。）での曲率半径Ｒは、ソース電極３
４ではＲ＝２μｍ１ソース側の高濃度領域３６ではＲ＝
３μｍ、ダート電極３２ではＲ＝６μｍと８μｍ５　ド
レイン側の高濃度領域３７ではＲ＝１１μｍ１ドレイン
電極３５ではＲ＝１２μｍとする。一方、ソース側が凹
になっている部分（第５図にＢで示す）においては、ソ
ース電極３４ではＲ；１２μｍ、ソース側の高濃度領域
３６ではＲ＝１１μｍ％ｅ−）電極３２ではＲ＝８μｍ
と６μｍ、ドレイン側の高濃度領域３７ではＲ＝３μｍ
１　ドレイン電極３５ではＲ＝２μｍとする。また、ソ
ース電極３４の縁とソース側の高濃度領域３６の縁との
間隔は１μｍ１ソース側の高濃度領域３６の緑とダート
電極３２との間隔は３μｍ１ゲ一ト長Ｌ＝２μｍ、ダー
ト電極３２とドレイン側の高濃度領域３７の縁との間隔
は３μｍ１　ドレイン側の高濃度領域３７の縁とドレイ
ン電極３５の縁との間隔は１μｍとする。

次に、上記電界効果型半導体装置の製造工程について説
明する。先ず、半絶縁性の砒化ガリウム基板３１に選択
的イオン注入を行い、その後８５０℃の熱処理（アニー
ル）を行うことによシ、Ｎ型の高濃度領域３６．３７及
びこの領域間に動作領域を形成する。次に、高濃度領域
３６．３７上にソース電極３４、ドレイン電極３５ｆ：
形成し、その後４００℃の熱処理（アロイ）を行うこと
により、基板と電極との間のオーミック接触をとる。次
に、上記動作領域上にケ９−ト電極３２を形成し、さら
に全面に保護膜を堆積し、ソース電極、ドレイン電極、
ゲート取出電極上のボンディング１゛る部分の保護膜を
除去する。

上記電界効果型半導体装置においては、先ず、ダート電
極３２を折り曲げることによシ、ｒ−ト電極３２、ソー
ス電極３４及びドレイン電極３５をペレット内に効率良
く配置でき、ペレットをその面積を大きくすることなく
、自動組立に適したｉ方形とすることができる。また、
ベレット工程的には、ダート電極３２は直線の場合と全
く変ることが無く、従って素子構造の簡素性も失うこと
は無い。以上から、本発明の半導体装置は量産性に優れ
たものと言える。

さらに、上記電界効果型半導体装置にあっては、ゲート
電’４＠３２の折曲部において、全ての電極及び領域が
同心円上に配置されていることから、相互の緑あるいは
領域間の距離が直線部分のそれと同一となシ、従来のよ
うなコの字型に曲げて生じるような折曲部での上記距離
の増加は無い。従って、折曲部でのＦＥＴと直線部での
ＦＥＴを別個に考え、これが並列に接続したものと考え
る時、前者の性能は後者のそれに比べ劣化したものでは
無く、同等の特性を発揮でき、全体として優れた特性の
ＦＥＴを得ることができる。尚、ｆ−）電極３２等を同
心円上に配置したことによシ、同心円でない従来例に比
べ、同−面積内に電極を配置したとき、ダート幅Ｗを小
さくせざるを得なかったシ、ダート電極３２の直線部分
が削減されることが考えられるが、にもかかわらず前記
理由で折曲部が動作上有効に働くため、結果として優れ
た性能のＦＥＴを得ることができる。

第７図はダート幅Ｗが同一の条件で、第３回のＦＥＴと
、第５図の同心円上に配置されたＦＥＴとの周波数特性
を比較して示すものである。同図において、Ａ１は第３
図のＦＥＴの雑音指数（ＮＦ）、Ａ、は同じく高周波利
得、Ｂ８は第５図のＦＥＴの雑音指数、Ｂ２は同じく高
周波利得をそれぞれ示している。同図から明らかなよう
に、周波数が高くなる程、同心円上に形成されたＦＥＴ
の優位性が大きくなる。

上記実施例においては、ダート電極を蛇行状に形成した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第
６図に示すようにゲート電極４１を正方形状に折曲形成
し、その両端部をダート取出電極４２に共通接続し、こ
のデート電極４１の内側にドレイン電極４３％外側にソ
ース電極４４をそれぞれ配置し、さらにこれらドレイン
電極４３及びソース電極４４下に高濃度領域４５．４６
を形成するようにしてもよい。

そして、この場合、前記各電極及び高濃度領域を同心円
上に配置する折曲部は、ゲート取出電極４２との接続部
以外の角部４７，４８．４９に設けるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ペレット形状を正方形に
保ち、素子構造の簡素性を失うことなく、相互コンダク
タンスをダート巾に対して効率良く大きくすることがで
き、量産性、性能共に優れた電界効果型半導体装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図はそれぞれ従来の電界効果型半導体装
置の構成を示す平面図、第５図は本発明の一実施例に係
る電界効果型半導体装置の構成を示す平面図、第６図は
本発明の他の実施例に係る平面図、第７図は第３図と第
５図の電界効果型半導体装置を比較・して示す周波数特
性図である。 ３１・・・砒化ガリウム基板、３２・・・ダート電極。 ３３・・・ゲート取出電極、３４・・・ノー、スミ極、
３５　ｊ・’ドレイン電極、３６．３７・・・高濃度領
域出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 第４図 ３ 第５図 （ｄＢ） 第６図 ２ 第７図 ｆ　（ＧＨｚ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方導電型の半導体動作領域と、この半導体動作
   領域上にショットキ接触をなし、かつその配線が少なく
   とも一箇所折曲して形成されたダート電極と、前記半導
   体動作領域上でオーム性接触をなし、前記ダート電極を
   挾んで対向配置されたソース電極及びドレイン電極とを
   有する電界効果型半導体装置において、前記ダート電極
   の折曲部における当該ダート電極の縁部、及び前記ソー
   ス電極とドレイン電極との対向した縁部が全て同心円上
   に在ることを特徴とする電界効果型半導体装置。
2. （２）　前記ソース電極及びドレイン電極下に、前記半
   導体動作領域と同一導電型の高濃度領域が選択的に形成
   され、当該高濃度領域の対向し、ｊ花 た縁部も前記同心円上にをる特許請求の範囲第１項記載
   の電界効果製半導体装置。