JPS61285769A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS61285769A
JPS61285769A JP12744585A JP12744585A JPS61285769A JP S61285769 A JPS61285769 A JP S61285769A JP 12744585 A JP12744585 A JP 12744585A JP 12744585 A JP12744585 A JP 12744585A JP S61285769 A JPS61285769 A JP S61285769A
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JP
Japan
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source
drain electrodes
electrode
gate electrode
vicinity
Prior art date
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Pending
Application number
JP12744585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Ishihara
理 石原
Shinji Orisaka
伸治 折坂
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS61285769A publication Critical patent/JPS61285769A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent deterioration in withstanding voltage due to pattern deviation, by arranging and forming source and drain electrodes at the inner side of an ion implanted operating layer, and gradually expanding the interval between the source and drain electrodes outward in the vicinity of the input/output part of a gate electrode. CONSTITUTION:Source and drain electrodes 2 and 4 are formed at the inner side of an ion implanted operating layer 5. The interval between the source and drain electrodes 2 and 4 is gradually expanded outward in the vicinity of the input/output part of a gate electrode 3a. The distance (d) between the inner side of the boundary of the ion implanted operating layer 5 and the source and drain electrodes 2 and 4 can be d=3mum, when mask aligning accuracy is + or -1.5mum. This value is larger than ordinary mask aligning accuracy. Even if mask alignment is deviated, the basic configuration of the element itself is not changed, and stable performance is obtained in this electrode arrangement. The reason why the electrodes are gradually expanded outward in the vicinity of the input/output part is to avoid concentration of the electric field at the electrode pattern corner.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関し、特にGaAs、FETと
かMMICなどにおけるFET部分のソース・ゲート。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to semiconductor devices, and in particular to sources and gates of FET parts in GaAs, FETs, and MMICs.

ドレイン・ゲート間の逆方向リーク電流の減少。Reduction of reverse leakage current between drain and gate.

耐圧向上のための装置構造の改良に係るものである。This relates to improvements in device structure to improve pressure resistance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般的にGaAs.FETは、マイクロ波帯で使用可能
な唯一のトランジスタとして、マイクロ波通信。
Generally GaAs. FET is the only transistor that can be used in the microwave band, and is used in microwave communications.

その他の分野において広く利用されており、またこのG
aAs’、FETを能動素子として用いる半導体集積回
路(GaAsIC)については、高速素子および高周波
素子としてその研究開発が一段と進められ、一部では既
に実用化の段階に達し、特に高周波素子としてのGaA
sICは、マイクロ波帯でのICということから、MM
IC(Microwave Monolithic I
G)と呼ばれている。
It is widely used in other fields, and this G
Research and development of semiconductor integrated circuits (GaAs ICs) using aAs' and FETs as active elements has progressed further as high-speed devices and high-frequency devices, and some have already reached the stage of practical use.
sIC is an IC in the microwave band, so MM
IC (Microwave Monolithic I)
It is called G).

こ\で従来例によるこの種のブレーナ構造を備えたGa
1s、FETの基本的な電極配置を第3図に示しである
This is a conventional example of Ga with this type of brainer structure.
1s, the basic electrode arrangement of the FET is shown in FIG.

すなわち、この第3図構成において、符号1はGaAs
半絶縁性基板であり、2はソース電極、3はゲート電極
パッド、4はドレイン電極である。そしてゲート電極パ
ッド3から延びるゲート電極3aは、ソース、ドレイン
電極2.4間を通って形成され、その端部にはやへ太き
目の部分3hを形成させることもある。
That is, in the configuration shown in FIG. 3, numeral 1 represents GaAs.
It is a semi-insulating substrate, and 2 is a source electrode, 3 is a gate electrode pad, and 4 is a drain electrode. The gate electrode 3a extending from the gate electrode pad 3 is formed passing between the source and drain electrodes 2.4, and may have a slightly thicker portion 3h formed at its end.

しかして前記GaAs、FETの製造工程としては、第
4図(a)ないしくd)に示すように、まず基板1にイ
オン注入法によりソース、ドレイン領域などの能動層5
を形成させ、ついでソース、ドレイン電極2,4を形成
させる。こ−でこれらの各電極形成としては、例えばA
u、Ge、Niなとの金属材料を蒸着させた上で、リフ
トオフ法などによりパターン形成させ、かつ熱処理を施
してオーム性接触態様とする手段が一般的であり、また
これらの電極2.4間の間隔文は、通常数ル程度1例え
ば4路程度に設定される。続いてその後、ソース、ドレ
イン電極2.4の中間部を僅かに掘り込み、この部分に
例えばAILなどの金属材料を用い、同様にリフトオフ
法などによって、ゲート電極パッド3から延びるゲート
電極3aおよび先端部分3bを形成させるのである。
As shown in FIGS. 4(a) to 4d), the GaAs FET manufacturing process first involves ion implantation into a substrate 1 to form active layers such as source and drain regions.
, and then source and drain electrodes 2 and 4 are formed. For forming each of these electrodes, for example, A
A common method is to deposit a metal material such as u, Ge, or Ni, form a pattern by a lift-off method, etc., and then heat treat it to make it into an ohmic contact mode. The interval sentences in between are usually set to about 1, for example, about 4. Subsequently, the intermediate portions of the source and drain electrodes 2.4 are slightly dug, a metal material such as AIL is used in this portion, and the gate electrode 3a extending from the gate electrode pad 3 and the tip thereof are formed using a lift-off method or the like. Thus, a portion 3b is formed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしてこのように構成されるGaAs、FE↑9例え
ば特に高出力トランジスタなどにあっては、ソース・ゲ
ート間、およびドレイン・ゲート間の耐圧性が高いほど
良好な動作を期待できるもので、この耐圧性を向上させ
るための、装置構造のパラメータとしては、既に従来か
ら幾つかの手段が提案されているが、こ−ではその電極
形状部分での改良手段について検討してみる。
However, in GaAs, FE↑9, which is configured in this way, for example, especially in high-output transistors, the higher the voltage resistance between the source and the gate and between the drain and the gate, the better the operation can be expected. Several means have already been proposed in the past as parameters of the device structure for improving the pressure resistance, but here we will examine means for improving the electrode shape.

第5図は前記第3図の矢印7部の形状を拡大して示して
おり、その点線表示部分はイオン注入領域の境界部であ
る。すなわち、同境界部の左側部分には、前記のように
不純物イオンが注入されて動作M5を形成し、右側部分
には、このようなイオン注入がなされずに、半絶縁性G
aAsJlの基板lのま・−にされている。
FIG. 5 shows an enlarged view of the shape of the arrow 7 in FIG. 3, and the portion indicated by the dotted line is the boundary of the ion implantation region. That is, impurity ions are implanted into the left side of the boundary to form the operation M5 as described above, and the right side is not implanted with such ions and forms a semi-insulating G.
The substrate 1 of aAsJl is left in the middle.

そしてこのような電極形状による装置構成にあっては、
ゲート電極3aと、ソース電極2またはドレイン電極4
との間に、逆方向バイアスを加えてその耐圧を測定した
とき、異常に低い耐圧値を示す場合があって、装置に充
分な電気的特性が得られないという問題点があった。
In a device configuration using such an electrode shape,
Gate electrode 3a and source electrode 2 or drain electrode 4
When a reverse bias is applied and the breakdown voltage is measured, the breakdown voltage value may be abnormally low, resulting in the problem that the device cannot obtain sufficient electrical characteristics.

ご覧でこの原因について、詳細に検討を加えたところ、
実際に用いられる装置デバイスにおいては、これらの各
電極形状が必ずしも前記第5図に示したようには形成さ
れておらず、例えばマスク合せ時のパターンずれなどに
起因して第6図(a)ないしくd)のように形成されて
いるからであるものと判明した。すなわち、同図(a)
はイオン注入動作層5がソース、ドレイン電極2.4側
に偏倚して形成されている場合、同図(b)はその反対
の場合であり、また同図(C)および(d)はゲート電
極3aがソース電極2側あるいはドレイン電極4側にそ
れぞれ偏倚して形成されている場合であり、さらにはこ
れらの各場合が複合して生ずることもあって、このよう
なイオン注入動作層に対する各電極パターン配置のずれ
が、前記した半導体装置における耐圧低下の原因になる
ものであった。
After examining the cause of this in detail, we found that
In equipment devices that are actually used, the shapes of these electrodes are not necessarily formed as shown in FIG. It turns out that this is because the structure is formed as shown in (d). In other words, the same figure (a)
(b) shows the opposite case, and (C) and (d) show the case where the ion implantation operation layer 5 is formed biased toward the source and drain electrodes 2.4. This is a case where the electrode 3a is formed biased toward the source electrode 2 side or the drain electrode 4 side, and furthermore, these cases may occur in combination. Misalignment of the electrode pattern arrangement causes a decrease in breakdown voltage in the semiconductor device described above.

従ってこの発明の目的とするところは、前記のようなパ
ターンずれに起因する耐圧低下を改善した半導体装置を
得ることである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which the drop in breakdown voltage caused by pattern misalignment as described above is improved.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記の目的を達成するために、この発明に係る半導体装
置は、ソース、ドレイン電極をイオン注入動作層の内側
になるように配置形成させると共に、このソース、ドレ
イン電極の間隔をゲート電極の出入口付近で徐々に外側
に拡開させたものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention has source and drain electrodes arranged and formed inside the ion implantation operation layer, and the interval between the source and drain electrodes is set near the entrance and exit of the gate electrode. It gradually expanded outward.

〔作   用〕[For production]

すなわち、この発明では、ソース、ドレイン電極をイオ
ン注入動作層の内側に位置して形成させると共に、この
ソース、ドレイン電極の間隔をゲート電極の出入口付近
で徐々に外側に拡開させる形状にしたので、マスク合せ
のずれに拘わらず素子性能の安定化が可能となり、併せ
て素子耐圧を効果的に向上し得るのである。
That is, in this invention, the source and drain electrodes are formed inside the ion-implanted active layer, and the spacing between the source and drain electrodes is shaped to gradually expand outward near the entrance and exit of the gate electrode. Therefore, it is possible to stabilize the device performance regardless of the misalignment of the mask, and at the same time, it is possible to effectively improve the device breakdown voltage.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明に係る半導体装置の各別の実施例につき
、第1図および第2図を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, different embodiments of the semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図、第2図は第1.第2実施例を適用した場合の前
記第5図従来例に対応するそれぞれ平面説明図であり、
これらの各図中、同一符号は同一または相当部分を示し
ている。
Figures 1 and 2 are 1. FIG. 5 is an explanatory plan view corresponding to the conventional example in FIG. 5 when the second embodiment is applied;
In each of these figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

第1図に示す第1実施例においては、前記ソース、ドレ
イン電極2.4をしてイオン注入動作層5の内側に形成
させると共に、同ソース、ドレイン電極2.4間の間隔
に関してゲート電極3aの出入口付近で徐々に外側に向
は拡開させるようにしたものである。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the source and drain electrodes 2.4 are formed inside the ion implantation operation layer 5, and the gate electrode 3a is arranged with respect to the spacing between the source and drain electrodes 2.4. It is designed to gradually expand outward near the entrance/exit.

こへで前記一方の要点であるイオン注入動作層5の境界
部内側からのソース、ドレイン電極2,4の控え量dと
しては、通常でのマスク合せ精度以上に大きく1例えば
マスク合せ精度が± 1.51Lmであるとすれば、d
−3p重程度(必ずしも2倍である必要はない)であれ
ばよく、この電極配置により、たとえマスク合せかずれ
たとしても、素子自体の基本形態は変化せず、安定した
性能が得られる。そして、このようにイオン注入動作層
5の内側にソース、ドレイン電極2.4を形成させるの
は、前記第4図(a)と(b)の配置状態を比較すると
き、(b)の配置の方が耐圧が高く、性能も安定すると
いう事実に基すいている。
Here, the amount d of the source and drain electrodes 2 and 4 from the inside of the boundary of the ion-implanted active layer 5, which is one of the important points, is larger than the normal mask alignment accuracy.For example, if the mask alignment accuracy is ± If it is 1.51Lm, then d
-3p weight (does not necessarily have to be twice), and with this electrode arrangement, even if the mask alignment is misaligned, the basic form of the element itself does not change, and stable performance can be obtained. The reason why the source and drain electrodes 2.4 are formed inside the ion implantation operation layer 5 in this way is that when comparing the arrangement states of FIGS. 4(a) and 4(b), the arrangement shown in FIG. This is based on the fact that the withstand voltage is higher and the performance is more stable.

また前記他方の要点であるところの、ソース。Also, the other point is the source.

ドレイン電極2.4間の間隔をゲート電極3aの出入口
付近で徐々に外側に向は拡開させるのは、電極パターン
コーナ一部での電界集中を避けるためであり、殊に前記
第4図(c) 、 (d)におけるような、ゲート電極
3aがソース、ドレイン電極2,4の何れかに偏倚され
て位置する場合にあってその効果が大きく、このために
こ翫での第1図に示す第1実施例でのように、ソース、
ドレイン電極2.4を丸味のあるコーナ一部パターン2
a、4aとしているのである。
The reason why the distance between the drain electrodes 2.4 is gradually widened outward near the entrance and exit of the gate electrode 3a is to avoid electric field concentration at a part of the electrode pattern corner, especially as shown in FIG. The effect is large when the gate electrode 3a is located biased toward either the source or drain electrodes 2 or 4, as shown in c) and (d). As in the first embodiment shown, the source,
Drain electrode 2.4 with rounded corner part pattern 2
a, 4a.

なお、このように丸味をもたせたパターンとする以外に
も、第2図に示す第2実施例でのように直線的にカット
させたコーナ一部パターン2b、4bとしそもよく、結
果的には、ゲート電極3aの出入口付近で徐々に外側に
向は拡開させるようにすれば事足りるのである。
In addition to using a rounded pattern as described above, it is also possible to use straight-cut corner patterns 2b and 4b as in the second embodiment shown in FIG. It is sufficient to gradually expand outward near the entrance and exit of the gate electrode 3a.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したようにこの発明によれば、動作層をイオン
注入法により形成させるようにしたプレーナ構造のGa
As、FETなどの半導体装置の場合、ソース、ドレイ
ン電極をイオン注入動作層の内側に位置して形成させ、
かつこのソース、ドレイン電極の間隔をゲート電極の出
入口付近で徐々に外側に拡開させてなる配置にしたので
、素子性能の安定化を可能にし、併せて素子耐圧、ひい
てはこの種の装置の電気的特性ならびにその均一性を格
段に向上し得て、製造歩留りを高めることができ、しか
も構造的にも単なる電極パターンの設定変更のみである
ため、極めて容易に実施できるなどの特長がある。
As described in detail above, according to the present invention, the active layer is made of planar structure formed by ion implantation.
In the case of semiconductor devices such as As and FETs, source and drain electrodes are formed inside the ion implantation operation layer,
In addition, the spacing between the source and drain electrodes is arranged so that it gradually expands outward near the entrance and exit of the gate electrode, making it possible to stabilize the device performance, and also improve the device breakdown voltage and the electrical power of this type of device. This method has the advantage of being able to significantly improve the physical characteristics and uniformity thereof, increasing the manufacturing yield, and being extremely easy to implement since it is only a simple change in the settings of the electrode pattern.

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

第1図および第2図はこの発明に係る半導体装置の第1
および第2実施例での動作層に対する各電極パターン配
置の概要を示すそれぞれ平面説明図であり、また第3図
は一般的な半導体装置の各電極パターン配置の概要を示
す平面説明図、第4図(a)ないしくd)は第3図IV
−17線断面部における装置の製造工程を順次に示すそ
れぞれ断面図、第5図は第3図矢印V部における各電極
配置構成を示す平面説明図、第6図(a)ないしくd)
は第5図での各電極配置構成の実態をそれぞれに示す平
面説明図である。 l・・・・GaAs半絶縁性基板、2・・・・ソース電
極、2a・・・・同ソース電極のコーナ一部パターン、
3・・・・ゲート電極パッド、3a・・・・ゲート電極
、4・・・・ドレイン電極、4a・・・・同ドレイン電
極のコーナ一部パターン、5・・・・イオン注入動作層
。 代理人  大  岩  増  雄 第4図 第5図 第6図(Q) 第6図
FIGS. 1 and 2 show a first diagram of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory plan view showing an outline of each electrode pattern arrangement for the active layer in the second embodiment, and FIG. 3 is an explanatory plan view showing an outline of each electrode pattern arrangement of a general semiconductor device. Figures (a) to d) are shown in Figure 3 IV.
5 is an explanatory plan view showing the arrangement of each electrode at the arrow V section in FIG. 3, and FIG. 6 (a) to d)
FIG. 5 is an explanatory plan view showing the actual state of each electrode arrangement configuration in FIG. 5. FIG. l...GaAs semi-insulating substrate, 2...source electrode, 2a...partial corner pattern of the source electrode,
3...Gate electrode pad, 3a...Gate electrode, 4...Drain electrode, 4a...Partial corner pattern of the drain electrode, 5...Ion implantation operation layer. Agent Masuo Oiwa Figure 4 Figure 5 Figure 6 (Q) Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 動作層をイオン注入法により形成させたプレーナ構造か
らなるGaAs.FETなどの半導体装置において、ソ
ース、ドレイン電極をイオン注入動作層の内側に位置し
て形成させると共に、このソース、ドレイン電極の間隔
をゲート電極の出入口付近で徐々に外側に拡開させたこ
とを特徴とする半導体装置。
GaAs.The active layer has a planar structure formed by ion implantation. In semiconductor devices such as FETs, the source and drain electrodes are formed inside the ion-implanted active layer, and the distance between the source and drain electrodes is gradually expanded outward near the entrance and exit of the gate electrode. Characteristic semiconductor devices.
JP12744585A 1985-06-12 1985-06-12 Semiconductor device Pending JPS61285769A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63169077A (en) * 1987-01-05 1988-07-13 Nec Corp Semiconductor device
JPS63293983A (en) * 1987-05-27 1988-11-30 Hitachi Ltd Semiconductor element
JP2012004208A (en) * 2010-06-15 2012-01-05 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

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