JPS63280463A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63280463A JPS63280463A JP11662587A JP11662587A JPS63280463A JP S63280463 A JPS63280463 A JP S63280463A JP 11662587 A JP11662587 A JP 11662587A JP 11662587 A JP11662587 A JP 11662587A JP S63280463 A JPS63280463 A JP S63280463A
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Links
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Landscapes
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、電界効果型トランジスタを有する半導体装
置に関し1例えばマイクロ波増幅器を構成する混成集積
回路の増幅用FETに利用して効果的な技術に関する。
置に関し1例えばマイクロ波増幅器を構成する混成集積
回路の増幅用FETに利用して効果的な技術に関する。
C従来の技術]
近年、マイクロ波増幅器として、シリコンの電子移動度
の数倍の移動度を有する砒化ガリウム(G a A s
)を基板とする電界効果型トランジスタ(以下、Ga
As FETと称する)と受動素子とからなる混成集
積回路やこれらを同一基板上に形成してなるマイクロ波
モノリシック集積回路(MM I C)の開発が進めら
れている。
の数倍の移動度を有する砒化ガリウム(G a A s
)を基板とする電界効果型トランジスタ(以下、Ga
As FETと称する)と受動素子とからなる混成集
積回路やこれらを同一基板上に形成してなるマイクロ波
モノリシック集積回路(MM I C)の開発が進めら
れている。
GaAs FETを用いた従来のマイクロ波増幅器は
、第2図に示すように、増幅用FETIのソース端子を
直接グランドに接続し、ドレイン端子とゲート端子には
、それぞれドレインバイアス回路2とゲートバイアス回
路3を接続してなる固定バイアス方式が一般的であった
。この固定バイアス方式は、第2図からも分かるように
、正負2つの電源電圧Vt−Vtを必要とする。
、第2図に示すように、増幅用FETIのソース端子を
直接グランドに接続し、ドレイン端子とゲート端子には
、それぞれドレインバイアス回路2とゲートバイアス回
路3を接続してなる固定バイアス方式が一般的であった
。この固定バイアス方式は、第2図からも分かるように
、正負2つの電源電圧Vt−Vtを必要とする。
そこで、正または負のいずれか一つの電源電圧でFET
動作させることができるようにした自己バイアス方式の
マイクロ波増幅器も提案されている。
動作させることができるようにした自己バイアス方式の
マイクロ波増幅器も提案されている。
第3図に、自己バイアス方式のマイクロ波増幅器の等価
回路例を示す。FETIを自己バイアス方式で動作させ
る場合、抵抗4を介してFETIのソース端子を接地す
ればよい。しかし、マイクロ波を増幅する場合、ソース
端子が抵抗4を介して直流的にのみ接地されていると、
FETの動作が安定しない。そのため第3図に示すよう
に、抵抗4と並列にコンデンサ5を接続して交流的にも
接地させている。すなわち、FETIのソース端子側の
インピーダンスは、増幅すべき信号の周波数をf。、抵
抗4の抵抗値をR、コンデンサ5の容量をCとすると、
l / (1/ R+ j・2πf0C)で表わされる
(ただし、jは虚数)。従って、コンデンサ2の容量C
を増大させることによって、抵抗4の影響をなくしイン
ピーダンスを下げることができる。なお、第3図におい
て、6と7はインダクタンスである。
回路例を示す。FETIを自己バイアス方式で動作させ
る場合、抵抗4を介してFETIのソース端子を接地す
ればよい。しかし、マイクロ波を増幅する場合、ソース
端子が抵抗4を介して直流的にのみ接地されていると、
FETの動作が安定しない。そのため第3図に示すよう
に、抵抗4と並列にコンデンサ5を接続して交流的にも
接地させている。すなわち、FETIのソース端子側の
インピーダンスは、増幅すべき信号の周波数をf。、抵
抗4の抵抗値をR、コンデンサ5の容量をCとすると、
l / (1/ R+ j・2πf0C)で表わされる
(ただし、jは虚数)。従って、コンデンサ2の容量C
を増大させることによって、抵抗4の影響をなくしイン
ピーダンスを下げることができる。なお、第3図におい
て、6と7はインダクタンスである。
第3図の増幅器を混成集積回路によって実現した場合の
デバイスの断面図が第4図に示されている。
デバイスの断面図が第4図に示されている。
同図において、20は接地用の金属台で、この金属台2
0上に、第3図のFET1を構成するチップ1oと、コ
ンデンサ5を構成するチップ50および抵抗4を構成す
るチップ40が接着もしくはハンダ付けにより固定され
ている。そして、各チップ10,40.50間は、ボン
ディングワイヤ21a〜21cによって接続されている
。FETチップ10上には、オーミック性のソース電極
11とドレイン電極12およびシゴットキ障壁のゲート
電極13が形成されている。
0上に、第3図のFET1を構成するチップ1oと、コ
ンデンサ5を構成するチップ50および抵抗4を構成す
るチップ40が接着もしくはハンダ付けにより固定され
ている。そして、各チップ10,40.50間は、ボン
ディングワイヤ21a〜21cによって接続されている
。FETチップ10上には、オーミック性のソース電極
11とドレイン電極12およびシゴットキ障壁のゲート
電極13が形成されている。
コンデンサ・チップ50は、一対の平行電極51.52
間に誘電体層53を介挿してなる平行平板コンデンサ5
からなる。また、抵抗チップ40は、 G a A s
のような半絶縁性基板若しくはシリコンのような半導体
基板の表面に不純物を導入して形成した拡散層あるいは
ポリシリコンや金属を蒸着した抵抗層41からなり、抵
抗層41の両端に電極42と43が形成されている。
間に誘電体層53を介挿してなる平行平板コンデンサ5
からなる。また、抵抗チップ40は、 G a A s
のような半絶縁性基板若しくはシリコンのような半導体
基板の表面に不純物を導入して形成した拡散層あるいは
ポリシリコンや金属を蒸着した抵抗層41からなり、抵
抗層41の両端に電極42と43が形成されている。
[発明が解決しようとする問題点]
上記のような混成集積回路においては、FETチップ1
0のソース電極11とコンデンサ・チップ50の電極5
1とを結ぶボンディングワイヤ21aが比較的長いため
、その寄生インダクタンス成分によって、第3図の回路
においてFET1のソース端子と接地点との間に、コン
デンサ5と直列にインダクタンス素子が挿入されたのと
等価な回路が構成されてしまう、そのため、FETIの
ソース端子が交流的に完全な接地となり得なくなる。そ
の結果、FETIのソース端子からゲート端子側に直列
帰還がかかって、FETの動作が不安定となり、発振を
起こし易くなるという問題点があることが分かった。
0のソース電極11とコンデンサ・チップ50の電極5
1とを結ぶボンディングワイヤ21aが比較的長いため
、その寄生インダクタンス成分によって、第3図の回路
においてFET1のソース端子と接地点との間に、コン
デンサ5と直列にインダクタンス素子が挿入されたのと
等価な回路が構成されてしまう、そのため、FETIの
ソース端子が交流的に完全な接地となり得なくなる。そ
の結果、FETIのソース端子からゲート端子側に直列
帰還がかかって、FETの動作が不安定となり、発振を
起こし易くなるという問題点があることが分かった。
この発明は、上記のような問題点に着目してなされたも
ので、GaAs FETを用いた混成集積回路により
自己バイアス方式のマイクロ波増幅器を構成する場合に
、増幅用FETの動作を安定化し、発振を起きにくくす
ることにある。
ので、GaAs FETを用いた混成集積回路により
自己バイアス方式のマイクロ波増幅器を構成する場合に
、増幅用FETの動作を安定化し、発振を起きにくくす
ることにある。
[問題点を解決するための手段]
上記目的を達成するためこの発明は、一方の主面上にF
ETが形成されている半導体基板の反対側の面に、一対
の金属膜で誘電体層を挟んでなる平行平板コンデンサを
直接形成するとともに、FETのソース電極下には基板
を貫通するバイアホールを形成し、このバイアホールに
て裏面のコンデンサの電極(金属膜)をFETのソース
電極の一部に接触させて電気的接続を行なうようにした
。
ETが形成されている半導体基板の反対側の面に、一対
の金属膜で誘電体層を挟んでなる平行平板コンデンサを
直接形成するとともに、FETのソース電極下には基板
を貫通するバイアホールを形成し、このバイアホールに
て裏面のコンデンサの電極(金属膜)をFETのソース
電極の一部に接触させて電気的接続を行なうようにした
。
[作用]
上記した手段によれば、FETのソース端子を交流的に
接地するためのコンデンサの電極と、FETのソース電
極とがバイアホールにて直接接触されるため、FETと
コンデンサとの間に直列に接続されるインダクタンス成
分がなくなり、FETに対して直列帰還がかかるのが防
止され、これによって自己バイアス方式のマイクロ波増
幅器におけるFETの動作の安定化を図るという上記目
的を達成することができる。
接地するためのコンデンサの電極と、FETのソース電
極とがバイアホールにて直接接触されるため、FETと
コンデンサとの間に直列に接続されるインダクタンス成
分がなくなり、FETに対して直列帰還がかかるのが防
止され、これによって自己バイアス方式のマイクロ波増
幅器におけるFETの動作の安定化を図るという上記目
的を達成することができる。
[実施例コ
第1図には、本発明をマイクロ波増幅器を構成する混成
集積回路に適用した場合の一実施例が示されている。た
だし、第1図には増幅器の要部、すなわち第2図に示し
た等価回路のうちFETIと抵抗4およびコンデンサ5
の部分に相当するデバイス構造を示す。
集積回路に適用した場合の一実施例が示されている。た
だし、第1図には増幅器の要部、すなわち第2図に示し
た等価回路のうちFETIと抵抗4およびコンデンサ5
の部分に相当するデバイス構造を示す。
この実施例では、G a A sのような化合物半導体
にCr(クロム)のような深いアクセプタを導入してな
る半絶縁性基板10の一方の主面(図では上面)側に、
バッファ層14を介してFETの動作層となるn型活性
層15が形成され、この活性層15の表面にオーミック
性のソース電極11とドレイン電極12が、またこれら
の電極11と12との間に位置するようにショットキ障
壁のゲート電極13が形成されている。また、上記ソー
ス電極11の一部に対応して、半絶縁性基板10には、
これを貫通するようにバイアホール16が形成されてい
るとともに、半絶縁性基板10の裏面(図では下面)に
は、Cr−Cu (クロム−銅)層または金メッキ層等
からなる金属膜17が蒸着法等により被着されている。
にCr(クロム)のような深いアクセプタを導入してな
る半絶縁性基板10の一方の主面(図では上面)側に、
バッファ層14を介してFETの動作層となるn型活性
層15が形成され、この活性層15の表面にオーミック
性のソース電極11とドレイン電極12が、またこれら
の電極11と12との間に位置するようにショットキ障
壁のゲート電極13が形成されている。また、上記ソー
ス電極11の一部に対応して、半絶縁性基板10には、
これを貫通するようにバイアホール16が形成されてい
るとともに、半絶縁性基板10の裏面(図では下面)に
は、Cr−Cu (クロム−銅)層または金メッキ層等
からなる金属膜17が蒸着法等により被着されている。
この金属膜17は上記バイアホール16の内側にも被着
されており、これによって金属膜17は活性層15表面
のソ−ス電極下1の一部に接触されている。そして、上
記金属膜17の表面(図の下面)には、窒化シリコン膜
のような誘電体層18がCVD法等により形成され、さ
らにその表面(下面)には、第2の金属膜19が被着さ
れ、上記第1の金属11!a17どの間に平行平板コン
デンサが形成されている。このように、裏面にコンデン
サが一体的に接合形成されてなる半絶縁性基板10は、
接着あるいはハンダ付は等により、例えば金めっきされ
たコバールのような導電体からなる金属台20上に固定
され、金属台20には接地電位が印加されている。
されており、これによって金属膜17は活性層15表面
のソ−ス電極下1の一部に接触されている。そして、上
記金属膜17の表面(図の下面)には、窒化シリコン膜
のような誘電体層18がCVD法等により形成され、さ
らにその表面(下面)には、第2の金属膜19が被着さ
れ、上記第1の金属11!a17どの間に平行平板コン
デンサが形成されている。このように、裏面にコンデン
サが一体的に接合形成されてなる半絶縁性基板10は、
接着あるいはハンダ付は等により、例えば金めっきされ
たコバールのような導電体からなる金属台20上に固定
され、金属台20には接地電位が印加されている。
また、上記接地金属台20上には、シリコンのような半
導体チップの表面にイオン打込み等により適当な量の不
純物を導入して所望の抵抗値を有するようにされた拡散
層あるいはポリシリコンや金属を蒸着した抵抗層41が
形成されてなる抵抗チップ40が、上記基板10と同様
に接着されている。そして、上記抵抗チップ40上の抵
抗層41の両端に端子としての電極42.43が形成さ
れ、この電極42と43は、ボンディングワイヤ21b
と21cによって上記FETのソース電極11および接
地金属台20にそれぞれ接続されている。
導体チップの表面にイオン打込み等により適当な量の不
純物を導入して所望の抵抗値を有するようにされた拡散
層あるいはポリシリコンや金属を蒸着した抵抗層41が
形成されてなる抵抗チップ40が、上記基板10と同様
に接着されている。そして、上記抵抗チップ40上の抵
抗層41の両端に端子としての電極42.43が形成さ
れ、この電極42と43は、ボンディングワイヤ21b
と21cによって上記FETのソース電極11および接
地金属台20にそれぞれ接続されている。
なお、図示しないが、第3図に示されているインダクタ
ンス6や7.コンデンサ8等マイクロ波増幅器に必要と
される他の素子も、上記接地金属台20上に固定され、
ボンディングワイヤによって電気的に接続される。
ンス6や7.コンデンサ8等マイクロ波増幅器に必要と
される他の素子も、上記接地金属台20上に固定され、
ボンディングワイヤによって電気的に接続される。
上記実施例の混成集積回路においては、増幅用FETの
ソース端子を交流的に接地するためのコンデンサが、F
ETが形成された半絶縁性基板の裏面に一体に形成され
ているため、実装密度が向上されるとともに、コンデン
サの一方の電極としての金属膜17が、バイアホール1
6にてソース電極11に直接接触されているため、ソー
ス端子とコンデンサとの間に存在する寄生インダクタン
スが、はとんでゼロとみなせる程度まで低減される。従
って、第1図に示すようなデバイスを用いて、第3図に
示すような自己バイアス方式のマイクロ波増幅器を構成
した場合には、FETIのソース端子とコンデンサ5と
の間に存在する寄生インダクタンス成分によってFET
のゲート端子側へ直列帰還がかかるのを防止することが
できる。
ソース端子を交流的に接地するためのコンデンサが、F
ETが形成された半絶縁性基板の裏面に一体に形成され
ているため、実装密度が向上されるとともに、コンデン
サの一方の電極としての金属膜17が、バイアホール1
6にてソース電極11に直接接触されているため、ソー
ス端子とコンデンサとの間に存在する寄生インダクタン
スが、はとんでゼロとみなせる程度まで低減される。従
って、第1図に示すようなデバイスを用いて、第3図に
示すような自己バイアス方式のマイクロ波増幅器を構成
した場合には、FETIのソース端子とコンデンサ5と
の間に存在する寄生インダクタンス成分によってFET
のゲート端子側へ直列帰還がかかるのを防止することが
できる。
その結果、マイクロ波増幅器におけるFETの動作が安
定になり、発振を起こしにくくなる。
定になり、発振を起こしにくくなる。
なお、上記実施例では増幅用FETとしてGaAs
MESFETを使用したものについて説明したがそれに
限定されるものでなく、GaAs以外の化合物半導体か
らなるMESFETやペテロ接合を用いたHEMT等他
の電界効果型トランジスタを使用してもよいことはいう
までもない。
MESFETを使用したものについて説明したがそれに
限定されるものでなく、GaAs以外の化合物半導体か
らなるMESFETやペテロ接合を用いたHEMT等他
の電界効果型トランジスタを使用してもよいことはいう
までもない。
[発明の効果コ
以上説明したごとくこの発明は、一方の主面上にFET
が形成されている半導体基板の反対側の面に、一対の金
属膜で誘電体層を挟んでなる平行平板コンデンサを直接
形成するとともに、FETのソース電極下には基板を貫
通するバイアホールを形成し、このバイアホールにて裏
面のコンデンサの電極(金属膜)をFETのソース電極
の一部に接触させて電気的接続を行なうようにしたので
、FETのソース端子を交流的に接地するためのコンデ
ンサの電極と、FETのソース電極とがバイアホールに
て直接的に接触されるため、FETとコンデンサとの間
に直列に接続されるインダクタンス成分がなくなるとい
う作用により、自己バイアス方式のマイクロ波増幅器を
構成する場合に、FETに対して直列帰還がかかるのが
防止され、これによってFETの動作が安定にされ1発
振を起こしにくくなるという効果がある。
が形成されている半導体基板の反対側の面に、一対の金
属膜で誘電体層を挟んでなる平行平板コンデンサを直接
形成するとともに、FETのソース電極下には基板を貫
通するバイアホールを形成し、このバイアホールにて裏
面のコンデンサの電極(金属膜)をFETのソース電極
の一部に接触させて電気的接続を行なうようにしたので
、FETのソース端子を交流的に接地するためのコンデ
ンサの電極と、FETのソース電極とがバイアホールに
て直接的に接触されるため、FETとコンデンサとの間
に直列に接続されるインダクタンス成分がなくなるとい
う作用により、自己バイアス方式のマイクロ波増幅器を
構成する場合に、FETに対して直列帰還がかかるのが
防止され、これによってFETの動作が安定にされ1発
振を起こしにくくなるという効果がある。
第1図は、本発明をマイクロ波増幅器を構成する混成集
積回路に適用した場合のデバイスの一実施例を示す断面
図、 第2図は、従来の固定バイアス方式のマイクロ波増幅器
の一例を示す回路図、 第3図は、自己バイアス方式のマイクロ波増幅器の一例
を示す回路図、 第4図は、本発明に先立って検討したマイクロ波増幅器
を構成する混成集積回路の一例を示す断面図である。 1・・・・電界効果型トランジスタ(増幅用FET)、
10・・・・半導体基板(半絶縁性基板)、11・・・
・ソース電極、13・・・・ゲート電極、15・・・・
活性層、°16・・・・バイアホール、17・・・・第
1の金属膜、18・・・・誘電体層、19・・・・第2
の金属膜、20・・・・接地金属台、40・・・・抵抗
チップ。 第2図 第3図 手続補正書(自発)
積回路に適用した場合のデバイスの一実施例を示す断面
図、 第2図は、従来の固定バイアス方式のマイクロ波増幅器
の一例を示す回路図、 第3図は、自己バイアス方式のマイクロ波増幅器の一例
を示す回路図、 第4図は、本発明に先立って検討したマイクロ波増幅器
を構成する混成集積回路の一例を示す断面図である。 1・・・・電界効果型トランジスタ(増幅用FET)、
10・・・・半導体基板(半絶縁性基板)、11・・・
・ソース電極、13・・・・ゲート電極、15・・・・
活性層、°16・・・・バイアホール、17・・・・第
1の金属膜、18・・・・誘電体層、19・・・・第2
の金属膜、20・・・・接地金属台、40・・・・抵抗
チップ。 第2図 第3図 手続補正書(自発)
Claims (1)
- 半導体基板の一方の主面に活性領域を設け、この活性
領域上に電界効果型トランジスタのソース電極、ゲート
電極およびドレイン電極を形成し、上記ソース電極もし
くはソース引出し電極の一部に対応して上記半導体基板
にはこれを貫通するようにバイアホールを形成するとと
もに、上記半導体基板の反対側の面には金属膜を被着し
、さらにその上に誘電体層を介して第2の金属膜を被着
してコンデンサを形成し、かつこのコンデンサの電極と
なる上記第1の金属膜を上記バイアホールにて上記電界
効果トランジスタのソース電極に接触させてなることを
特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11662587A JPS63280463A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11662587A JPS63280463A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63280463A true JPS63280463A (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=14691825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11662587A Pending JPS63280463A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63280463A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02199862A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH0399461A (ja) * | 1989-09-12 | 1991-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | Mimキャパシタを具備した半導体装置 |
US6680533B1 (en) | 1997-03-19 | 2004-01-20 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with suppressed RF interference |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP11662587A patent/JPS63280463A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02199862A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPH0399461A (ja) * | 1989-09-12 | 1991-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | Mimキャパシタを具備した半導体装置 |
US6680533B1 (en) | 1997-03-19 | 2004-01-20 | Fujitsu Limited | Semiconductor device with suppressed RF interference |
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