JPS63156364A - Semiconductor device - Google Patents
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明はゲートを宵する半導体装置に関し、さらに詳
細にいえば、遮断周波数を低下させることなく、電力容
量を大きくする半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a semiconductor device with a low gate, and more specifically, to a semiconductor device with an increased power capacity without lowering the cut-off frequency.
〈従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〉
jC及びLSIに代表される現在の半導体装置は、接合
型、MOS型等のFETを主要なエレメントとするもの
が主流となってきている。<Prior art and problems to be solved by the invention> Current semiconductor devices represented by JC and LSI have become mainstream, with junction type, MOS type, etc. FETs as main elements. .
上記F E Tは、ゲートに所定電位の電圧を印加して
、ソースとドレイン間に空乏層を生じさせ、この空乏層
の拡がり方によって、電流制御が行えることに着目して
開発されたものであり、消費電力が少ないこと、及び制
御が容易である等の利点を有しており、この利点から上
記IC,及びLSI等の半導体装置に利用されている。The above FET was developed with the focus on the ability to apply a predetermined potential voltage to the gate to create a depletion layer between the source and drain, and to control the current depending on how this depletion layer spreads. It has advantages such as low power consumption and easy control, and because of these advantages, it is used in semiconductor devices such as the above-mentioned IC and LSI.
これらのFETにおいて、電力容量を大きくするには、
ゲート幅を大きくしてドレイン飽和電流を大きくする必
要がある。また、遮断周波数を高くするには、ゲート長
を短くする必要がある。In order to increase the power capacity of these FETs,
It is necessary to increase the drain saturation current by increasing the gate width. Furthermore, in order to increase the cutoff frequency, it is necessary to shorten the gate length.
従来から高い遮断周波数において、高い利得を得るため
に、ゲート長を短くしてソースとドレイン間あキャリヤ
の移動距離を小さくする研究が盛んに行われており、現
在1O−1μ鳳オーダーのゲート長のものが製造されつ
つある。In order to obtain high gain at high cut-off frequencies, research has been actively conducted on shortening the gate length to reduce the carrier migration distance between the source and drain. are being manufactured.
一方、ゲート幅を大きくして電力容量を太き(する場合
には、ゲート長短縮の場合のような不都合はない。On the other hand, if the power capacity is increased by increasing the gate width, there are no disadvantages as in the case of shortening the gate length.
しかし、ゲート幅を大きくすることにおいて、現在のレ
ジスト技術からくる限界がある。即ち、ゲート形成プロ
セスの概略は、半導体基板上に多結晶シリコン形成→レ
ジストを塗布−レシストパターン形成−イオン打ち込み
−ゲート電極形成という手順である。上記の場合におい
て、レジストと半導体基板の密着性の問題から、レジス
トの剥離が生じ、正確なレジストパターンの形成が行わ
れない。従って、ゲート幅を大きくすると、直線性が良
好なゲートを形成することが困難であり、ゲートの歪み
を見越してソースとドレイン間を大きくすれば、遮断周
波数が低下してしまい、半導体装置としての所期の性能
を発揮し得ないという問題がある。However, there are limits to increasing the gate width due to current resist technology. That is, the outline of the gate forming process is as follows: formation of polycrystalline silicon on a semiconductor substrate -> coating of resist - formation of resist pattern - ion implantation - formation of gate electrode. In the above case, due to the problem of adhesion between the resist and the semiconductor substrate, the resist peels off and an accurate resist pattern cannot be formed. Therefore, if the gate width is increased, it is difficult to form a gate with good linearity, and if the distance between the source and drain is increased in anticipation of gate distortion, the cutoff frequency will decrease, making it difficult to form a gate with good linearity. There is a problem that the desired performance cannot be achieved.
具体的には、現状のゲート形成技術において、遮断周波
数を高くするためにゲート長を略1μmに形成した場合
における直線に形成することが可能なゲート幅は略50
趣が限度であった。Specifically, in the current gate formation technology, when the gate length is formed to approximately 1 μm in order to increase the cutoff frequency, the gate width that can be formed in a straight line is approximately 50 μm.
My taste was the limit.
〈発明の目的〉
この発明は、上記の間層点に鑑みてなされたものであり
、遮断周波数を低下させることなく、電力容量を増加さ
せることができる半導体装置を提供することを目的とし
ている。<Objective of the Invention> The present invention has been made in view of the above-mentioned interlayer point, and an object thereof is to provide a semiconductor device that can increase the power capacity without lowering the cut-off frequency.
く問題点を解決する為の手段〉
上記の目的を達成するための、この発明の半導体装置は
、直線性を損なう限界値を越えないゲート幅のゲートが
複数形成されてあるとともに、複数のゲートと対応して
少なくとも1つのソースとドレインが形成されてあり、
上記複数のゲート同士を接続するゲート配線、ソース同
士及びドレイン同士をそれぞれゲート幅方向に並列接続
するソース配線、及びドレイン配線が形成されであるも
のである。Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention includes a plurality of gates having a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity, and at least one source and drain are formed corresponding to the
A gate wiring connecting the plurality of gates, a source wiring and a drain wiring connecting the sources and the drains in parallel in the gate width direction are formed.
く作用〉
以上の半導体装置であれば、直線性を損なう限界値を越
えないゲート幅のゲートを複数形成し、複数のゲートと
対応させて少なくとも1つのソースとドレインを相対向
して形成し、複数のゲート同士、ソース同士、及びドレ
イン同士をそれぞれゲート配線、ソース配線、及び各ド
レイン配線によりゲート幅方向に並列接続することによ
り、直線性を損なう限界値を越えないゲート幅、すなわ
ち遮断周波数を低下させない範囲のゲート幅としている
ので、複数のゲートを並列に接続して遮断周波数を低下
させることなく、全体として電力容量を大きくしたFE
Tを得ることができる。In the above semiconductor device, a plurality of gates are formed with a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity, and at least one source and drain are formed facing each other in correspondence with the plurality of gates. By connecting multiple gates, sources, and drains in parallel in the gate width direction using gate wiring, source wiring, and each drain wiring, it is possible to maintain a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity, that is, a cutoff frequency. Since the gate width is set within a range that does not reduce the cut-off frequency, the FE can increase the overall power capacity without reducing the cut-off frequency by connecting multiple gates in parallel.
You can get T.
〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。<Example> Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings showing examples.
第1図は、この発明の一実施例としてのG a A s
M E S F E Tを示す平面図であり、第2図
は第1図の拡大縦断面図を示し、GaAsからなる半絶
縁性基板(1)上にバッファ層の及び動作層(3)を介
して直線性を損なう限界値を越えないゲート幅のショッ
トキゲート電極(4)を並列に形成し、ショットキゲー
ト電極(4)をマスクにしてイオン注入することにより
形成された高濃度不純物領域を交互にソース領域(5)
、ドレイン領域(6)とし、上記ソース領域IS、及び
ドレイン領域(6)上に、それぞれソース電極【7)、
及びドレイン電極(8)を形成している。FIG. 1 shows a G a A s as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an M E S F E T, and FIG. 2 is an enlarged vertical cross-sectional view of FIG. Schottky gate electrodes (4) with a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity are formed in parallel, and high concentration impurity regions formed by ion implantation using the Schottky gate electrodes (4) as a mask are alternately formed. source area (5)
, a drain region (6), and a source electrode [7), on the source region IS and the drain region (6), respectively.
and a drain electrode (8).
そして、複数のショットキゲート電極(4)の一方の端
部からゲート配線叫を引出し、ゲート長方向に形成され
た共通のゲート配線(10’)に接続している。上記ゲ
ート配線(9)と並列にソース配線(11’)及びドレ
イン配線(12’)を形成し、ソース電極(71の一方
の端部からソース配線(11)を引き出して共通のソー
ス配線(11’)に接続し、ドレイン電極(8)の一方
の端部からドレイン配線(12)を引き出し、共通のド
レイン配線(12’)に接続している。A gate wiring line is drawn out from one end of the plurality of Schottky gate electrodes (4) and connected to a common gate wiring (10') formed in the gate length direction. A source wiring (11') and a drain wiring (12') are formed in parallel with the gate wiring (9), and the source wiring (11) is drawn out from one end of the source electrode (71) to form a common source wiring (11). '), and a drain wiring (12) is drawn out from one end of the drain electrode (8) and connected to a common drain wiring (12').
上記半導体装置の構成を製造プロセスとともにさらに詳
しく説明すれば、GaAsからなる半絶縁性基板(1)
の表面に選択イオン注入法によりAQを打ちこみ、動作
層(3)の下にバッファ層■となり得る層を形成する。To explain the structure of the semiconductor device in more detail together with the manufacturing process, a semi-insulating substrate (1) made of GaAs
AQ is implanted into the surface of the active layer (3) by selective ion implantation to form a layer that can serve as a buffer layer (2) below the active layer (3).
次に、選択イオン注入法により不純物となり得るイオン
(例えば、S i”)を打ちこみ、動作層(3)となり
得る層を形成する。次いで、耐熱性を有し、かつGaA
sとショットキ接触を有する電極材料(例えば、WSi
)を従来公知の方法により約5000人の厚さに形成す
る。そして、電極材料にレジストを塗布し、直線性を損
なう限界値を越えないゲート幅のショットキゲート電極
(4)を段数個形成する為のマスクを用いて紫外線を照
射してレジストパターンを形成する。上記レジストパタ
ーンをマスクにして反応性イオンエツチング(RIE)
法により電極材料を加工しショットキゲート電極(4)
を形成する。Next, ions that can become impurities (for example, Si'') are implanted by selective ion implantation to form a layer that can become the active layer (3).
Electrode materials with Schottky contacts (e.g. WSi
) is formed to a thickness of about 5,000 by a conventionally known method. Then, a resist is applied to the electrode material, and a resist pattern is formed by irradiating ultraviolet rays using a mask to form several stages of Schottky gate electrodes (4) with a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity. Reactive ion etching (RIE) using the above resist pattern as a mask
Schottky gate electrode (4) is created by processing the electrode material using the method
form.
その後、ショットキゲート電極4)をマスクにしてイオ
ン注入を行なうことにより、高濃度不純物領域となり得
る層(ソース領域(9、及びドレイン領域(6))を形
成し、次いで、保護膜として例えばSiN膜(図示せず
)をプラズマCVD法により約1200人の厚さに形成
して、N!ガス中800℃で2分間アニールすることに
より、打ち込まれた不純物イオンを活性化し、動作層(
3]、高濃度不純物領域(5] (6)を形成するとと
もに、+Vを打ち込んだ領域を結晶化し、バッファ層の
を形成する。Thereafter, ion implantation is performed using the Schottky gate electrode 4) as a mask to form a layer (source region (9) and drain region (6)) that can become a high concentration impurity region, and then, for example, a SiN film is formed as a protective film. (not shown) is formed to a thickness of approximately 1200 nm by plasma CVD method, and annealed in N! gas at 800°C for 2 minutes to activate the implanted impurity ions and activate the active layer (
3], a high concentration impurity region (5) (6) is formed, and the region into which +V is implanted is crystallized to form a buffer layer.
その後SiNを除去し、ソース電極領域、ドレイン電極
領域を通常のフォトリソグラフィ技術によりバターニン
グし、GaAsとオーミック接触を有する金属材料(例
えばA u / G e )を従来公知の方法により蒸
着し、リフトオフ法により不必要な領域の金属材料を取
り去る。そして、残留した金属材料を400℃で約5分
間シンタリングすることにより合金化し、ソース電極(
7)、およびドレイン電極(8)を形成して単位C,a
A s M E S F E T]9)を得る。Thereafter, the SiN is removed, the source electrode region and the drain electrode region are patterned by normal photolithography, and a metal material having ohmic contact with GaAs (for example, Au/Ge) is deposited by a conventionally known method, and lift-off is performed. Remove metal material from unnecessary areas by method. Then, the remaining metal material is alloyed by sintering at 400°C for about 5 minutes, and the source electrode (
7), and the drain electrode (8) is formed to form the unit C, a.
A s M E S F E T]9) is obtained.
上記直線性を損なう限界値を越えないゲート幅のショッ
トキゲート電極(4)に関して、さらに詳細に説明すれ
ば、電力容量を大きくするためには、ゲート幅を極力大
きく形成することが望ましく、遮断周波数を高くするに
は、ゲート長を極力短く形成することが望ましい。すな
わち、現状のゲート形成技術においてショットキゲート
電極(4)を直線に形成することが可能な範囲を越えな
い幅にするものである。Regarding the Schottky gate electrode (4) with a gate width that does not exceed the limit value that impairs linearity, to explain in more detail, in order to increase the power capacity, it is desirable to form the gate width as large as possible, and the cutoff frequency In order to increase the gate length, it is desirable to make the gate length as short as possible. That is, the width should not exceed the range in which the Schottky gate electrode (4) can be formed in a straight line using the current gate forming technology.
上記並列に形成された直線性を損なう限界値を越えない
ゲート幅のショットキゲート電極(8)、ソース電極(
′7)、ドレイン電極(8)を並列に接続することによ
って、複数の単位G a A s M E S F E
T (9)を並列接続しているため、遮断周波数を低
下させないで、電力容量を増加させることができる。又
、非常に高い周波数であっても、各単位ゲートが均一な
動作を行うので、各ドレインからの出力信号に位相差が
殆ど生じないため、高い遮断周波数における電力増幅が
可能である。Schottky gate electrode (8) formed in parallel with a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity, and a source electrode (
'7), by connecting the drain electrodes (8) in parallel, a plurality of units G a A S M E S F E
Since T (9) are connected in parallel, the power capacity can be increased without lowering the cut-off frequency. Further, even at very high frequencies, each unit gate operates uniformly, so there is almost no phase difference between the output signals from each drain, so power amplification at a high cut-off frequency is possible.
第3図は、この発明の半導体装置の他の実施例としての
G a A s M E S F E Tを示す平面図
であり、GaAsからなる半絶縁性基板(1)上にバア
ファ層のおよび動作層(3]を介して直線性を損なう限
界値を越えないゲート幅のショットキゲート電極(4)
を所定間隔毎に1列に形成し、ショットキゲート電極(
4)を中央にしてソース領域(5)、及びドレイン領域
(6)となる層を形成し、上記層上にそれぞれソース電
極(′7]、及びドレイン電極(8)を形成し、複数の
単位M E S F E T (9)を幅方向に所定間
隔毎に形成している。そして、各ショットキゲート電極
−14)間を接続するゲート配線(ト)を形成し、複数
のソース電極(7)同士を接続する1本のソース配線(
11)、段数のドレイン電極(8)同士を接続する1本
のドレイン配線(12)を形成している。FIG. 3 is a plan view showing a GaAs MESFET as another embodiment of the semiconductor device of the present invention, in which buffer layers and Schottky gate electrode (4) with a gate width that does not exceed a limit that impairs linearity through the active layer (3)
are formed in a row at predetermined intervals, and Schottky gate electrodes (
4) is formed as a source region (5) and a drain region (6) in the center, a source electrode ('7] and a drain electrode (8) are respectively formed on the above layers, and a plurality of units are formed. M E S F E T (9) are formed at predetermined intervals in the width direction. Gate wiring (g) connecting each Schottky gate electrode (14) is formed, and a plurality of source electrodes (7) are formed. ), one source wiring connects (
11), one drain wiring (12) is formed to connect the drain electrodes (8) in several stages.
従って、ゲート配線11ソース配線(11)、及びドレ
イン配線(12)により単位GaAsMESFET(9
)を並列接続した構成にしている。Therefore, the unit GaAs MESFET (9
) are connected in parallel.
上記直線性を損なう限界値を越えないゲート幅、すなわ
ち遮断周波数を低下させないゲート幅のショットキゲー
ト電極(4)を所定間隔毎に1列に形成し、複数のショ
ットキゲート電極(41をゲート配線nにより接続する
ことにより、単位GaAsMES F E T (9)
を並列接続してGaAsFET全体として遮断周波数を
低下させないで、電力容量を大きくすることができる。Schottky gate electrodes (4) having a gate width that does not exceed the limit value that impairs the linearity, that is, a gate width that does not lower the cutoff frequency, are formed in a row at predetermined intervals, and a plurality of Schottky gate electrodes (41) are connected to the gate wiring n. By connecting the unit GaAsMES FET (9)
By connecting them in parallel, the power capacity can be increased without lowering the cutoff frequency of the entire GaAsFET.
尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えばゲート電極(4)をメタルゲートにすることが
可能である他、この発明の要旨を変更しない範囲におい
て種々の設計変更を施すことを可能にする。It should be noted that this invention is not limited to the above-described embodiments; for example, the gate electrode (4) can be made of a metal gate, and various design changes can be made without changing the gist of the invention. make it possible.
〈発明の効果〉
以上のように、この発明の半導体装置によれば、直線性
を損なう限界値を越えないゲート幅のゲート電極を複数
形成し、互のゲート同士をゲート配線により並列接続す
ることにより、遮断周波数を低下させることなく、電力
容量を増加させることができるという特有の効果を奏す
る。<Effects of the Invention> As described above, according to the semiconductor device of the present invention, a plurality of gate electrodes having a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity can be formed, and the gates can be connected in parallel with each other by gate wiring. This has the unique effect of increasing the power capacity without lowering the cut-off frequency.
第1図は、この発明の半導体装置の1実施例を示す平面
図
第2図は、拡大縦断面図、
第3図は他の実施例を示す平面図。
(4)・・・ショットキゲート電極、(刀・・・ソース
電極、(8)・・・ドレイン電極、 (財)・・
・ゲート配線、(11)・・・ソース配線、 (1
2)・・・ドレイン配線。
特許出願人 住友電気工業株式会社
に嘗)゛・
代 理 人 弁理士 亀 井 弘 勝
1.′、・・1・遺(ほか3名> −−−−一“FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the semiconductor device of the present invention. FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view. FIG. 3 is a plan view showing another embodiment. (4)...Schottky gate electrode, (sword...source electrode, (8)...drain electrode, (foundation)...
・Gate wiring, (11)... Source wiring, (1
2)...Drain wiring. Patent applicant: Sumitomo Electric Industries, Ltd. Agent: Hirokatsu Kamei 1. ′,...1・Remains (and 3 others> −---−1“
Claims (1)
トが形成される半導体装置において、 直線性を損なう限界値を越えないゲート幅のゲートが複
数形成されてあるとともに、該複数のゲートと対応して
少なくとも1つのソースとドレインが形成されてあり、
上記複数のゲート同士、ソース同士、及びドレイン同士
をそれぞれゲート幅方向に並列接続するゲート配線、ソ
ース配線、及びドレイン配線が形成されてあることを特
徴とする半導体装置。 2、直線性を損なう限界値を越えないゲート幅の複数の
ゲートが、互に並列に形成されたソースとドレインとの
間に形成されてあるとともに、複数のゲートの何れか一
方の端部が共通のゲート配線に接続され、ソースの何れ
か一方の端部が共通のソース配線に接続され、ドレイン
の何れか一方の端部が共通のドレイン配線に接続された
ものである上記特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
。[Claims] 1. In a semiconductor device in which a gate is formed between a source and a drain that are formed facing each other, a plurality of gates are formed with a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity, and , at least one source and drain are formed corresponding to the plurality of gates,
A semiconductor device characterized in that a gate wiring, a source wiring, and a drain wiring are formed to connect the plurality of gates, sources, and drains in parallel in the gate width direction. 2. A plurality of gates with a gate width that does not exceed a limit value that impairs linearity are formed between a source and a drain that are formed in parallel with each other, and one end of the plurality of gates is The above claims are connected to a common gate wiring, one end of the source is connected to the common source wiring, and one end of the drain is connected to the common drain wiring. The semiconductor device according to item 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30449086A JPS63156364A (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30449086A JPS63156364A (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63156364A true JPS63156364A (en) | 1988-06-29 |
Family
ID=17933658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30449086A Pending JPS63156364A (en) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63156364A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015103549A (en) * | 2013-11-21 | 2015-06-04 | 日亜化学工業株式会社 | Field-effect transistor |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP30449086A patent/JPS63156364A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015103549A (en) * | 2013-11-21 | 2015-06-04 | 日亜化学工業株式会社 | Field-effect transistor |
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