WO2020110299A1 - 半導体装置 - Google Patents

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drain
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裕太郎 山口
友絢 大塚
政毅 半谷
新庄　真太郎
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device.
  • Multi-finger transistors are generally used for high frequency power amplifiers.
  • a multi-finger transistor is, for example, as described in Patent Document 1, a transistor in which gate fingers, drain electrodes, and source electrodes are alternately arranged in parallel.
  • the present invention is intended to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a semiconductor device capable of suppressing a decrease in output power density.
  • a semiconductor device includes a semiconductor layer provided on a substrate, a gate connecting portion provided on the semiconductor layer, a plurality of gate fingers symmetrically extending from both sides of the gate connecting portion, and a gate connecting portion.
  • a plurality of gate fingers symmetrically extending from both sides of the gate connecting portion, a drain electrode adjacent to both the gate fingers extending from both sides of the gate connecting portion, and extending from both sides of the gate connecting portion.
  • a plurality of source electrodes individually adjacent to the gate finger are provided, and a gate air bridge connects the gate connection portion and the gate routing line across the source electrodes.
  • the length of one gate finger corresponds to the combined length of the two gate fingers extending from both sides of the gate connection portion.
  • FIG. 3 is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 1 taken along the line aa.
  • FIG. 3A is a top view showing a configuration of a conventional semiconductor device.
  • FIG. 3B is a graph showing the relationship between the length of the input power transmission path and the input voltage amplitude in the semiconductor device of FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a graph showing the relationship between the length of the input power transmission path and the input voltage amplitude in the semiconductor device of FIG. 4A.
  • FIG. 9 is a cross sectional view showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment taken along the line aa in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a top view showing a configuration example of a semiconductor device according to a third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 8 taken along line dd.
  • FIG. 11 is a top view showing a configuration example of a semiconductor device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a cross sectional view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 10 taken along the line ee.
  • FIG. 16 is a top view showing a configuration example of a semiconductor device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a sectional arrow view showing a section taken along line ff of the semiconductor device of FIG. 12.
  • FIG. 1 is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 1 taken along the line aa.
  • the semiconductor device shown in FIG. 1 is a multi-finger transistor, which includes a semiconductor layer 1, gate fingers 2-1 to 2-8, gate connecting portions 2a-1 to 2a-3, drain electrodes 3-1 and 3-2, and a source. It includes electrodes 4-1 to 4-6, vias 5, a gate routing line 6, a drain routing line 7, gate air bridges 8-1 to 8-3, a substrate 9 and a ground layer 10.
  • the semiconductor layer 1 is formed on one surface of the substrate 9, and the ground layer 10 is formed on the other surface of the substrate 9.
  • the gate connection parts 2a-1 to 2a-3 are formed on the semiconductor layer 1 and are arranged in parallel in a straight line.
  • the gate fingers 2-1 and 2-2 are a plurality of gate fingers symmetrically extending from both sides of the gate connecting portion 2a-1.
  • the gate fingers 2-3 and 2-5 and the gate fingers 2-4 and 2-6 are a plurality of gate fingers symmetrically extending from both sides of the gate connecting portion 2a-2.
  • the gate fingers 2-7 and 2-8 are a plurality of gate fingers symmetrically extending from both sides of the gate connecting portion 2a-3.
  • the side where 2-7 extends is referred to as the "first side”.
  • the side on which 2-8 extends, that is, the side opposite to the first side is referred to as the "second side".
  • the drain electrode 3-1 is provided on both the gate finger 2-1 extending to the first side of the gate connecting portion 2a-1 and the gate finger 2-2 extending to the second side of the gate connecting portion 2a-1. Adjacent to both the gate finger 2-3 extending to the first side of the gate connecting portion 2a-2 and the gate finger 2-4 extending to the second side of the gate connecting portion 2a-2. It is a strip electrode.
  • the drain electrode 3-2 is provided on both the gate finger 2-5 extending to the first side of the gate connecting portion 2a-2 and the gate finger 2-6 extending to the second side of the gate connecting portion 2a-2. Adjacent to both the gate finger 2-7 extending to the first side of the gate connection 2a-3 and the gate finger 2-8 extending to the second side of the gate connection 2a-3. It is a strip electrode.
  • the drain electrodes 3-1 and 3-2 are connected to the drain routing line 7.
  • the source electrodes 4-1 to 4-6 are individually adjacent to the gate fingers 2-1 to 2-8 extending from both sides of the gate connecting portions 2a-1 to 2a-3.
  • the source electrode 4-1 is adjacent to the gate finger 2-1 and the source electrode 4-2 is adjacent to the gate finger 2-2.
  • the source electrode 4-3 is adjacent to the gate fingers 2-3 and 2-5, and the source electrode 4-4 is adjacent to the gate fingers 2-4 and 2-6.
  • the source electrode 4-5 is adjacent to the gate finger 2-7, and the source electrode 4-6 is adjacent to the gate finger 2-8.
  • Each of the source electrodes 4-1 to 4-6 is electrically connected to the ground layer 10 of the substrate 9 by the via 5.
  • the gate routing line 6 is formed on the semiconductor layer 1 and receives electric power supplied to the gate fingers 2-1 to 2-8.
  • the drain routing line 7 is a line that is formed on the semiconductor layer 1 and outputs electric power from the drain electrodes 3-1 and 3-2.
  • the gate air bridge 8-1 straddles the source electrode 4-2 adjacent to the gate finger 2-2 extending to the second side of the gate connecting portion 2a-1 and the gate connecting portion 2a-1 and the gate routing line. 6 and are connected.
  • the gate air bridge 8-2 straddles the gate finger 2-4 extending to the second side of the gate connecting portion 2a-2 and the source electrode 4-4 adjacent to the gate finger 2-6, and the gate connecting portion 2a-2. 2a-2 and the gate routing line 6 are connected.
  • the gate air bridge 8-3 straddles the source electrode 4-6 adjacent to the gate finger 2-8 extending to the second side of the gate connecting portion 2a-3 and the gate connecting portion 2a-3 and the gate routing line. 6 and are connected.
  • the gate air bridges 8-1 to 8-3 are made of a conductive material, and the power input to the gate fingers 2-1 to 2-8 is transmitted.
  • the electric power transmitted to the gate routing line 6 is input to the gate fingers 2-1 and 2-2 through the gate air bridge 8-1, and the gate fingers 2-3 to 2- through the gate air bridge 8-2. 6 is input to the gate fingers 2-7 and 2-8 via the gate air bridge 8-3.
  • Voids are formed between the source electrode 4-4 and the gate air bridge 8-2, and between the source electrode 4-6 and the gate air bridge 8-3. Therefore, between the source electrode 4-2 and the gate air bridge 8-1, between the source electrode 4-4 and the gate air bridge 8-2, and between the source electrode 4-6 and the gate air bridge 8-3.
  • a capacitance Cpgs is formed between them, as shown in FIG. Since the capacitance Cpgs adversely affects the high frequency characteristics of the semiconductor device, it is desirable to reduce the capacitance as much as possible. Therefore, the thickness ts of the source electrode is made as thin as possible. As a result, the distance between the source electrode and the gate air bridge increases, and the capacitance Cpgs decreases.
  • FIG. 3A is a top view showing a configuration of a conventional semiconductor device.
  • the semiconductor device shown in FIG. 3A is a conventional multi-finger transistor having a general structure, and includes a semiconductor layer 100, gate fingers 101-1 to 101-4, drain electrodes 102-1 and 102-2, and a source electrode 103. -1 to 103-3, a via 104, a gate routing line 105, and a drain routing line 106. Similar to the semiconductor device shown in FIG. 2, the semiconductor layer 100 is formed on one surface of the substrate, and the ground layer is formed on the other surface of the substrate. Each of the source electrodes 103-1 to 103-3 is electrically connected to the ground layer by the via 104.
  • the gate fingers 101-1 to 101-4 are arranged in a comb shape on the semiconductor layer 100, and one end of each is connected to the gate routing line 105.
  • the drain electrodes 102-1 and 102-2 are strip electrodes arranged between adjacent gate fingers, and one end of each is connected to the drain routing line 106.
  • the source electrode 103-1 is arranged adjacent to the gate finger 101-1, the source electrode 103-2 is arranged adjacent to the gate fingers 101-2 and 101-3, and the source electrode 103-3 is formed into the gate. It is arranged adjacent to the finger 101-4.
  • Electric power input to the gate routing line 105 is transmitted to the gate fingers 101-1 to 101-4 along an input power transmission path indicated by an arrow in FIG. 3A.
  • the length of each of the gate fingers 101-1 to 101-4 is set to Wgu0.
  • the length Wgu0 corresponds to the length of the portion where each of the gate fingers 101-1 to 101-4 faces each of the source electrodes 103-1 to 103-3.
  • FIG. 3B is a graph showing the relationship between the length of the input power transmission path and the input voltage amplitude in the semiconductor device of FIG. 3A.
  • the length of the input power transmission path is the length from the gate routing line 105 to point b, which is the open end of the gate finger connected to the gate routing line 105.
  • the length of each of the gate fingers 101-1 to 101-4 is Wgu0 from the point b of the gate finger to the end point on the root side of the portion of the gate finger facing the source electrode.
  • the input voltage amplitude is the input voltage amplitude of the high frequency signal at point b in the gate finger (hereinafter referred to as the RF input voltage amplitude).
  • the RF input voltage amplitude gradually decreases from point b of the gate finger toward the root side of the gate finger. This tendency becomes more remarkable as the length Wgu0 of the gate finger becomes longer, and the degree of nonuniformity increases.
  • the input voltage amplitude is not uniform in the gate finger under the influence of parasitic resistance and inductance of the gate finger, and the output power density decreases as the gate finger becomes longer.
  • the output power density is the output power per 1 mm length of the gate finger, as described above.
  • FIG. 4A is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • the semiconductor device shown in FIG. 4A is the multi-finger transistor shown in FIG.
  • the gate fingers 2-1 and 2-2 extend symmetrically from both sides of the gate connecting portion 2a-1, and the gate fingers 2-3 and 2-5 and the gate fingers 2-4 and 2-6 are It extends symmetrically from both sides of the gate connection portion 2a-2.
  • the gate fingers 2-7 and 2-8 extend symmetrically from both sides of the gate connection portion 2a-3.
  • the source electrodes 4-1 to 4-6 are individually adjacent to the gate fingers 2-1 to 2-8 extending from both sides of the gate connection portions 2a-1 to 2a-3.
  • the electric power input to the gate routing line 6 follows the input electric power transmission path via the gate air bridges 8-1 to 8-3 and the gate connecting portions 2a-1 to 2a-3 as shown by the arrow in FIG. 4A. And transmitted to the gate fingers 2-1 to 2-8.
  • each length of the gate fingers 2-1 to 2-8 is set to Wgu1.
  • the length Wgu1 is, for example, the length from the open end of the gate finger to the center point of the gate connection portion.
  • the center point of the gate connection portion is a point where the axis of symmetry between the gate finger on the first side and the gate finger on the second side passes in the portion of the gate connection portion facing the drain electrode.
  • the length Wgu0 of the gate finger of the conventional semiconductor device shown in FIG. 3A is the sum of the respective lengths of the two gate fingers extending from both sides of the gate connection portion shown in FIG. 4A (Wgu1 ⁇ 2) can be approximated.
  • FIG. 4B is a graph showing the relationship between the length of the input power transmission path and the input voltage amplitude in the semiconductor device of FIG. 4A.
  • the length of the input power transmission path in FIG. 4B is from the point c, which is the open end of the gate finger extending from the first side of the gate connection, to the opening of the gate finger extending from the second side of the same gate connection.
  • the length up to the end that is, the total length of the two gate fingers (Wgu1 ⁇ 2).
  • the length of the portion of the gate finger facing the source electrode is Wgu0.
  • the input voltage amplitude is the RF input voltage amplitude at point c in the gate finger.
  • the length of each gate finger is shorter than that of the conventional semiconductor device. Therefore, as indicated by the arrow in FIG. 4B, the degree of nonuniformity of the RF input voltage amplitude in the gate finger is suppressed more than in the conventional semiconductor device, and the output power density is improved.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a calculation model of an electrode structure of a semiconductor device, and "Advanced Design System (Keysight Technologies)" is used as simulation software.
  • a portion 200a surrounded by is represented by the calculation model 200 shown in the lower diagram of FIG.
  • the gate fingers 2-1 and 2-2 shown in FIG. 1, and the drain electrode 3-1 and the gate fingers 2-1 and 2-2 adjacent to both of them are individually provided.
  • the portion including the source electrodes 4-1 and 4-2 adjacent to is represented by the calculation model 200.
  • the calculation model 200 can calculate the distribution of the RF input voltage amplitude within the gate finger by representing one gate finger as a model divided into eight.
  • FIG. 6 is a graph showing a simulation result of the relationship between the length of the input power transmission path and the RF input voltage amplitude in the semiconductor device. 5 shows the result of simulating the relationship between the length of the input power transmission path and the RF input voltage amplitude in the conventional semiconductor device and the semiconductor device according to the first embodiment using the calculation model 200 described in FIG. ..
  • the RF input voltage amplitude is non-uniform within the gate finger.
  • the degree of nonuniformity of the RF input voltage amplitude in the gate finger is suppressed more than that in the conventional semiconductor device, so that the output power density is improved.
  • the semiconductor device according to the first embodiment has the electrode structure shown in FIG. 1, the length of each gate finger is shorter than that of the conventional semiconductor device having the same total finger length. As a result, the RF input voltage amplitude in the gate finger is made uniform, and a decrease in output power density can be suppressed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional arrow view showing a cross section of the semiconductor device according to the second embodiment taken along the line aa in FIG.
  • the same components as those of FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • a metal layer 11 is provided under each of the source electrodes 4-5 and 4-6.
  • the metal layer 11 is also provided under each of the other source electrodes 4-1 to 4-4.
  • the metal layer 11 is formed under the source electrodes 4-1 to 4-6 formed by metal plating such as Au, and is made of a material having a small sputtering yield and forming a non-volatile substance with the etching gas. Has been done. Examples of the material include Cr, Cu, Ni and Al.
  • the metal layer 11 thus configured is a layer that is less likely to be etched than the source electrodes 4-1 to 4-6, that is, a layer having a high etching strength.
  • the semiconductor layer 1 and the substrate 9 are etched in the step of forming the via 5. Since the source electrode is formed by, for example, Au plating, when the semiconductor layer 1 and the substrate 9 are etched, the source electrode may be removed by this etching and the function as the source electrode may be lost. is there. When the thickness ts of the source electrode is increased so that the function as the source electrode is not lost by etching, the capacitance Cpgs formed between the source electrode and the gate air bridge increases as described above with reference to FIG. The high frequency characteristics of the semiconductor device deteriorate.
  • the semiconductor device includes the metal layer 11 under the source electrodes 4-1 to 4-6. Since the metal layer 11 has a higher etching strength than the source electrode, even if the source electrode 4-6 is etched, it remains under the source electrode 4-6. Since the remaining metal layer 11 functions as the source electrode 4-6, the function of the source electrode 4-6 is maintained even if the etching for forming the via 5 is performed.
  • the semiconductor device according to the second embodiment includes the metal layer 11 provided under each of the source electrodes 4-1 to 4-6. Even if the thickness ts of the source electrode is kept small, the function of the source electrode is maintained by the metal layer 11. This suppresses an increase in the capacitance Cpgs and suppresses deterioration of the high frequency characteristics of the semiconductor device.
  • FIG. 8 is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 8 taken along the line dd. 8 and 9, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the semiconductor device according to the third embodiment is a multi-finger transistor, and includes a semiconductor layer 1, gate fingers 2-1 to 2-8, gate connecting portions 2a-1 to 2a-3, drain electrodes 3a-1 and 3b-1.
  • the drain electrode 3a-1 is adjacent to the gate fingers 2-1 and 2-3 which extend to the first side of the gate connecting portions 2a-1 and 2a-2, and the drain electrode 3b-1 is adjacent to the gate connecting portion 2a-. Adjacent to the gate fingers 2-2, 2-4 extending to the second side of 1, 2a-2. Similarly, the drain electrode 3a-2 is adjacent to the gate fingers 2-5 and 2-7 extending to the first side of the gate connection portions 2a-2 and 2a-3, and the drain electrode 3b-2 is connected to the gate connection. Adjacent to the gate fingers 2-6, 2-8 extending to the second side of the parts 2a-2, 2a-3. That is, the drain electrode included in the semiconductor device according to the third embodiment is individually adjacent to the gate finger extending to the first side of the gate connecting portion and the gate finger extending to the second side of the gate connecting portion. It is divided into two parts.
  • the resistor 12-1 is an isolation resistor formed on the semiconductor layer 1 and connected between the gate connecting portion 2a-1 and the gate connecting portion 2a-2.
  • the resistor 12-2 is an isolation resistor formed on the semiconductor layer 1 and connected between the gate connection portion 2a-2 and the gate connection portion 2a-3.
  • the drain air bridge 13-1 is a first drain air bridge that connects the drain electrode 3a-1 and the drain electrode 3b-1 across the resistor 12-1.
  • the drain air bridge 13-2 is a first drain air bridge that connects the drain electrode 3a-2 and the drain electrode 3b-2 across the resistor 12-2.
  • the resistor 12-1 is provided between the gate connecting portion 2a-1 and the gate connecting portion 2a-2, and the gate fingers 2-1 and 2-2 and the gate. Isolation between the fingers 2-3 and 2-4 is ensured, and the resistor 12-2 is provided between the gate connecting portion 2a-2 and the gate connecting portion 2a-3 and the gate fingers 2-5 and 2-. The isolation between 6 and the gate fingers 2-7 and 2-8 is secured. As a result, the semiconductor device according to the third embodiment can suppress internal loop oscillation.
  • FIG. 10 is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 10 taken along the line ee. 10 and 11, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the semiconductor device according to the fourth embodiment is a multi-finger transistor, and includes a semiconductor layer 1, gate fingers 2-1 to 2-8, gate connection portions 2a-1 to 2a-3, drain electrodes 3c-1 and 3c-2. , Source electrodes 4-1 to 4-6, via 5, gate routing line 6, drain routing line 7, gate air bridges 8-1 to 8-3, substrate 9, ground layer 10 and drain air bridges 14-1 and 14 -2 is provided.
  • the drain electrode 3c-1 is adjacent to both the gate finger 2-1 and the gate finger 2-2 extending from the gate connecting portion 2a-1, and extends from the gate connecting portion 2a-2. It is adjacent to both the gate finger 2-3 and the gate finger 2-4.
  • the drain electrode 3c-1 is not directly connected to the drain routing line 7a on the semiconductor layer 1, but is connected to the drain routing line 7a via the drain air bridge 14-1.
  • the drain electrode 3c-2 is adjacent to both the gate finger 2-5 and the gate finger 2-6 extending from the gate connecting portion 2a-2, and the gate finger 2-7 extending from the gate connecting portion 2a-3 and the gate. Adjacent to both fingers 2-8. As shown in FIGS. 10 and 11, the drain electrode 3c-2 is not directly connected to the drain routing line 7a on the semiconductor layer 1, but is connected to the drain routing line 7a via the drain air bridge 14-2. ing.
  • the drain air bridge 14-1 connects between the drain routing line 7a and a portion 400a of the drain electrode 3c-1 adjacent to the gate connecting portion 2a-1 and the gate connecting portion 2a-2.
  • This is the second drain air bridge.
  • the drain air bridge 14-2 is a second drain air bridge that connects between the drain connecting line 7a and a portion 400b of the drain electrode 3c-2 adjacent to the gate connecting portion 2a-2 and the gate connecting portion 2a-3. Is.
  • the input power is transmitted to the gate connecting portions 2a-1 to 2a-3 via the gate air bridges 8-1 to 8-3, and the drain air bridge 14 Output power is transmitted to the drain routing line 7a from the portions 400a and 400b adjacent to the gate connection portions of the drain electrodes 3c-1 and 3c-2 via -1, 14-2.
  • the transmission path of the input power and the transmission path of the output power become substantially symmetrical, so that the output power density is further improved.
  • FIG. 12 is a top view showing a configuration example of the semiconductor device according to the fifth embodiment.
  • 13 is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor device of FIG. 12 taken along line ff. 12 and 13, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the semiconductor device according to the fifth embodiment is a multi-finger transistor, and includes a semiconductor layer 1, gate fingers 2-1 to 2-8, gate connecting portions 2a-1 to 2a-3, drain electrodes 3-1 and 3-2. , Source electrodes 4-1 to 4-6, vias 5, gate routing line 6, drain routing line 7, gate air bridges 8-1 to 8-3, substrate 9, ground layer 10 and insulating film 15.
  • the insulating film 15 is provided below the gate air bridges 8-1 to 8-3 and is made of an insulating material having a low dielectric constant so that the capacitance Cpgs between the gate air bridge and the source electrode does not increase. Since the insulating film 15 only needs to be at least below the gate air bridge, as shown in FIGS. 12 and 13, the gate electrodes 8-1 to 8-3 are not located above the source electrodes 4-1 and 4-. It may be provided on 3, 4-5.
  • the semiconductor device according to the fifth embodiment includes the insulating film 15 provided below the gate air bridges 8-1 to 8-3.
  • the insulating film 15 allows the gate air bridges 8-1 to 8-3 to be stably formed so as not to contact the source electrodes 4-2, 4-4, 4-6.
  • FIG. 12 shows a configuration in which the insulating film 15 is provided in the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the insulating film 15 is different from those in the second to fourth embodiments.
  • the semiconductor devices shown in each may be provided. In this case, the same effect as above can be obtained.
  • any of the semiconductor devices of the first to fifth embodiments may be a multi-finger transistor having a plurality (two or more) of gate fingers.
  • the semiconductor device according to the present invention can be used for, for example, a high frequency amplifier because it can suppress a decrease in output power density.

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Abstract

ゲート接続部（２ａ－１～２ａ－３）の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガー（２－１～２－８）と、ゲート接続部（２ａ－１～２ａ－３）の両側から延びたゲートフィンガー（２－１～２－８）の両方に隣接しているドレイン電極（３－１，３－２）と、ゲート接続部（２ａ－１～２ａ－３）の両側から延びたゲートフィンガー（２－１～２－８）に個々に隣接している複数のソース電極（４－１～４－６）とを備え、ゲートエアブリッジ（８－１～８－３）が、ソース電極（４－２，４－４，４－６）を跨いでゲート接続部（２ａ－１～２ａ－３）とゲート引き回し線路（６）とを接続している。

Description

半導体装置
　本発明は、半導体装置に関する。
　高周波電力増幅器には、一般的にマルチフィンガートランジスタが用いられる。マルチフィンガートランジスタとは、例えば、特許文献１に記載されるように、ゲートフィンガー、ドレイン電極およびソース電極が交互に並列配置されたトランジスタである。
国際公開第２０１０／１１３７７９号
　従来のマルチフィンガートランジスタにおいて、一般的に、ゲートフィンガーを長くすると電流が増大するため、出力電力が増加する。しかしながら、ゲートフィンガーが長くなると、ゲートフィンガーの寄生抵抗およびインダクタンス成分の影響によって、ゲートフィンガー内で入力電圧振幅が不均一になって、ゲートフィンガーの１ｍｍ長さ当たりの出力電力である出力電力密度が低下するという課題があった。
　本発明は上記課題を解決するものであり、出力電力密度の低下を抑制できる半導体装置を得ることを目的とする。
　本発明に係る半導体装置は、基板上に設けられた半導体層と、半導体層上に設けられたゲート接続部と、ゲート接続部の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガーと、ゲート接続部の第１の側に延びたゲートフィンガーと当該ゲート接続部の第１の側とは反対の第２の側に延びたゲートフィンガーとの両方に隣接するドレイン電極と、ゲート接続部の第１の側に延びたゲートフィンガーと当該ゲート接続部の第２の側に延びたゲートフィンガーとに個々に隣接する複数のソース電極と、ゲートフィンガーに入力する電力が伝送されるゲート引き回し線路と、ゲート接続部の第２の側に延びたゲートフィンガーに隣接しているソース電極を跨いでゲート接続部とゲート引き回し線路とを接続するゲートエアブリッジを備える。
　本発明によれば、ゲート接続部の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガーと、ゲート接続部の両側から延びたゲートフィンガーの両方に隣接するドレイン電極と、ゲート接続部の両側から延びたゲートフィンガーに個々に隣接する複数のソース電極を備え、ゲートエアブリッジが、ソース電極を跨いでゲート接続部とゲート引き回し線路とを接続している。従来の半導体装置では、一般的に、１本のゲートフィンガーの長さが、ゲート接続部の両側から延びた２本のゲートフィンガーの長さを合わせた長さに相当する。このように、本発明に係る半導体装置は、１本のゲートフィンガーの長さが従来の半導体装置よりも短いので、長さが短くなった分だけ、ゲートフィンガー内の入力電圧振幅が均一化されて、出力電力密度の低下が抑制される。
実施の形態１に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。 図１の半導体装置をａ－ａ線で切った断面を示す断面矢示図である。 図３Ａは、従来の半導体装置の構成を示す上面図である。図３Ｂは、図３Ａの半導体装置における入力電力伝送経路の長さと入力電圧振幅との関係を示すグラフである。 図４Ａは、実施の形態１に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図４Ｂは、図４Ａの半導体装置における入力電力伝送経路の長さと入力電圧振幅との関係を示すグラフである。 半導体装置の電極構造の計算モデルの例を示す図である。 半導体装置における入力電力伝送経路の長さとＲＦ入力電圧振幅との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。 実施の形態２に係る半導体装置を図１のａ－ａ線と同じ位置で切った断面を示す断面矢示図である。 実施の形態３に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。 図８の半導体装置をｄ－ｄ線で切った断面を示す断面矢示図である。 実施の形態４に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。 図１０の半導体装置をｅ－ｅ線で切った断面を示す断面矢示図である。 実施の形態５に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。 図１２の半導体装置をｆ－ｆ線で切った断面を示す断面矢示図である。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図２は、図１の半導体装置をａ－ａ線で切った断面を示す断面矢示図である。図１に示す半導体装置は、マルチフィンガートランジスタであり、半導体層１、ゲートフィンガー２－１～２－８、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３、ドレイン電極３－１，３－２、ソース電極４－１～４－６、ビア５、ゲート引き回し線路６、ドレイン引き回し線路７、ゲートエアブリッジ８－１～８－３、基板９および接地層１０を備える。
　半導体層１は、図２に示すように、基板９の一方の面上に形成され、基板９の他方の面には、接地層１０が形成されている。ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３は、半導体層１上に形成され、一直線状に並列配置されている。図１に示すように、ゲートフィンガー２－１とゲートフィンガー２－２は、ゲート接続部２ａ－１の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガーである。ゲートフィンガー２－３，２－５とゲートフィンガー２－４，２－６は、ゲート接続部２ａ－２の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガーである。ゲートフィンガー２－７とゲートフィンガー２－８は、ゲート接続部２ａ－３の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガーである。
　ゲート接続部２ａ－１においてゲートフィンガー２－１が延びている側、ゲート接続部２ａ－２においてゲートフィンガー２－３，２－５が延びている側、およびゲート接続部２ａ－３においてゲートフィンガー２－７が延びている側を、“第１の側”とする。
　ゲート接続部２ａ－１においてゲートフィンガー２－２が延びている側、ゲート接続部２ａ－２においてゲートフィンガー２－４，２－６が延びている側、およびゲート接続部２ａ－３においてゲートフィンガー２－８が延びている側、すなわち、第１の側とは反対の側を、“第２の側”とする。
　ドレイン電極３－１は、ゲート接続部２ａ－１の第１の側に延びたゲートフィンガー２－１とゲート接続部２ａ－１の第２の側に延びたゲートフィンガー２－２との両方に隣接し、ゲート接続部２ａ－２の第１の側に延びたゲートフィンガー２－３とゲート接続部２ａ－２の第２の側に延びたゲートフィンガー２－４との両方に隣接している帯状の電極である。
　ドレイン電極３－２は、ゲート接続部２ａ－２の第１の側に延びたゲートフィンガー２－５とゲート接続部２ａ－２の第２の側に延びたゲートフィンガー２－６との両方に隣接し、ゲート接続部２ａ－３の第１の側に延びたゲートフィンガー２－７とゲート接続部２ａ－３の第２の側に延びたゲートフィンガー２－８との両方に隣接している帯状の電極である。ドレイン電極３－１，３－２は、ドレイン引き回し線路７に接続されている。
　ソース電極４－１～４－６は、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３の両側から延びたゲートフィンガー２－１～２－８と個々に隣接している。例えば、図１に示すように、ソース電極４－１は、ゲートフィンガー２－１に隣接し、ソース電極４－２は、ゲートフィンガー２－２に隣接している。ソース電極４－３は、ゲートフィンガー２－３，２－５に隣接し、ソース電極４－４は、ゲートフィンガー２－４，２－６に隣接している。ソース電極４－５は、ゲートフィンガー２－７に隣接し、ソース電極４－６は、ゲートフィンガー２－８に隣接している。
　ソース電極４－１～４－６のそれぞれは、ビア５によって基板９の接地層１０に電気的に接続されている。ゲート引き回し線路６は、半導体層１上に形成され、ゲートフィンガー２－１～２－８に供給する電力が入力される。ドレイン引き回し線路７は、半導体層１上に形成され、ドレイン電極３－１，３－２からの電力が出力される線路である。
　ゲートエアブリッジ８－１は、ゲート接続部２ａ－１の第２の側に延びたゲートフィンガー２－２に隣接しているソース電極４－２を跨いでゲート接続部２ａ－１とゲート引き回し線路６とを接続している。ゲートエアブリッジ８－２は、ゲート接続部２ａ－２の第２の側に延びたゲートフィンガー２－４とゲートフィンガー２－６に隣接しているソース電極４－４を跨いで、ゲート接続部２ａ－２とゲート引き回し線路６とを接続している。ゲートエアブリッジ８－３は、ゲート接続部２ａ－３の第２の側に延びたゲートフィンガー２－８に隣接しているソース電極４－６を跨いでゲート接続部２ａ－３とゲート引き回し線路６とを接続している。
　ゲートエアブリッジ８－１～８－３は導体材料で形成されており、ゲートフィンガー２－１～２－８に入力する電力が伝送される。ゲート引き回し線路６に伝送された電力は、ゲートエアブリッジ８－１を介してゲートフィンガー２－１，２－２に入力され、ゲートエアブリッジ８－２を介してゲートフィンガー２－３～２－６に入力され、ゲートエアブリッジ８－３を介してゲートフィンガー２－７，２－８に入力される。
　ソース電極４－２，４－４，４－６とゲートエアブリッジ８－１，８－２，８－３とが短絡されないように、ソース電極４－２とゲートエアブリッジ８－１の間、ソース電極４－４とゲートエアブリッジ８－２との間、およびソース電極４－６とゲートエアブリッジ８－３との間には、空隙が形成されている。このため、ソース電極４－２とゲートエアブリッジ８－１との間、ソース電極４－４とゲートエアブリッジ８－２との間、およびソース電極４－６とゲートエアブリッジ８－３との間には、図２に示すように、容量Ｃｐｇｓが形成される。容量Ｃｐｇｓは、半導体装置の高周波特性に悪影響を与えるため、極力減らすことが望ましい。そこで、ソース電極の厚みｔｓは、可能な限り薄くする。これにより、ソース電極とゲートエアブリッジとの距離が広がって容量Ｃｐｇｓが減少する。
　図３Ａは、従来の半導体装置の構成を示す上面図である。図３Ａに示す半導体装置は、従来の一般的な構造を有したマルチフィンガートランジスタであり、半導体層１００、ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４、ドレイン電極１０２－１，１０２－２、ソース電極１０３－１～１０３－３、ビア１０４、ゲート引き回し線路１０５およびドレイン引き回し線路１０６を備える。半導体層１００は、図２に示した半導体装置と同様に、基板の一方の面上に形成され、この基板の他方の面には接地層が形成されている。ソース電極１０３－１～１０３－３のそれぞれは、ビア１０４によって上記接地層に電気的に接続されている。
　ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４は、半導体層１００上で櫛歯状に配置されており、それぞれの一方の端部がゲート引き回し線路１０５に接続されている。ドレイン電極１０２－１，１０２－２は、隣り合ったゲートフィンガー間に配置された帯状の電極であり、それぞれの一方の端部がドレイン引き回し線路１０６に接続されている。ソース電極１０３－１は、ゲートフィンガー１０１－１に隣接して配置され、ソース電極１０３－２は、ゲートフィンガー１０１－２，１０１－３に隣接して配置され、ソース電極１０３－３は、ゲートフィンガー１０１－４に隣接して配置されている。
　ゲート引き回し線路１０５に入力された電力は、図３Ａに矢印で示す入力電力伝送経路に沿って、ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４に伝送される。ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４の各長さをＷｇｕ０する。長さＷｇｕ０は、ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４のそれぞれが、ソース電極１０３－１～１０３－３の各々と対向している部分の長さに相当する。ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４の各長さを合計した長さ（以下、トータルフィンガー長と記載する）を、Ｗｇｔ（＝Ｗｇｕ０×４＝４Ｗｇｕ０）とする。
　図３Ｂは、図３Ａの半導体装置における入力電力伝送経路の長さと入力電圧振幅との関係を示すグラフである。図３Ｂにおいて、入力電力伝送経路の長さは、ゲート引き回し線路１０５から、当該ゲート引き回し線路１０５に接続されたゲートフィンガーの開放端であるｂ点までの長さである。また、ゲートフィンガー１０１－１～１０１－４のそれぞれの長さは、ゲートフィンガーのｂ点から当該ゲートフィンガーにおけるソース電極に対向している部分の根元側の端点までの長さＷｇｕ０である。
　図３Ａおよび図３Ｂにおいて、Ｘ方向を入力電力伝送経路の長さとした場合に、ｂ点がＸ＝０であり、ゲートフィンガーにおけるソース電極に対向している部分の根元側の端点がＸ＝Ｗｇｕ０である。入力電圧振幅は、ゲートフィンガー内のｂ点における高周波信号の入力電圧振幅（以下、ＲＦ入力電圧振幅と記載する）である。
　図３Ｂに矢印で示すように、ゲートフィンガーのｂ点からゲートフィンガーの根元側に向かうにつれてＲＦ入力電圧振幅が徐々に低下している。この傾向は、ゲートフィンガーの長さＷｇｕ０が長くなるほど顕著になり、不均一の度合いが大きくなる。このように、従来の半導体装置では、ゲートフィンガーの寄生的な抵抗およびインダクタンスの影響を受けてゲートフィンガー内で入力電圧振幅が均一にならず、ゲートフィンガーが長くなるほど、出力電力密度が低下する。出力電力密度は、前述したように、ゲートフィンガーの１ｍｍ長さ当たりの出力電力である。
　図４Ａは、実施の形態１に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図４Ａに示す半導体装置は、図１に示したマルチフィンガートランジスタである。ゲートフィンガー２－１とゲートフィンガー２－２は、ゲート接続部２ａ－１の両側から対称的に延びており、ゲートフィンガー２－３，２－５とゲートフィンガー２－４，２－６は、ゲート接続部２ａ－２の両側から対称的に延びている。ゲートフィンガー２－７とゲートフィンガー２－８は、ゲート接続部２ａ－３の両側から対称的に延びている。ソース電極４－１～４－６は、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３の両側から延びたゲートフィンガー２－１～２－８と個々に隣接している。
　ゲート引き回し線路６に入力された電力は、図４Ａに矢印で示すように、ゲートエアブリッジ８－１～８－３およびゲート接続部２ａ－１～２ａ－３を介した入力電力伝送経路に沿って、ゲートフィンガー２－１～２－８に伝送される。ここで、ゲートフィンガー２－１～２－８の各長さをＷｇｕ１する。長さＷｇｕ１は、例えば、ゲートフィンガーの開放端からゲート接続部の中央点までの長さである。ゲート接続部の中央点は、ゲート接続部のドレイン電極と対向している部分において、第１の側にあるゲートフィンガーと第２の側にあるゲートフィンガーとの対称軸が通る点である。
　ゲートフィンガーにおけるソース電極に対向している部分の長さがトランジスタの特性に影響を与える長さである。このため、図３Ａに示した従来の半導体装置のゲートフィンガーの長さＷｇｕ０は、図４Ａに示すゲート接続部の両側から延びた２本のゲートフィンガーの各長さを合計した長さ（Ｗｇｕ１×２）として近似することができる。この場合、ゲートフィンガー２－１～２－８のそれぞれの長さＷｇｕ１は、Ｗｇｕ１＝Ｗｇｕ０／２となる。
　図４Ｂは、図４Ａの半導体装置における入力電力伝送経路の長さと入力電圧振幅との関係を示すグラフである。図４Ｂにおける入力電力伝送経路の長さは、ゲート接続部の第１の側から延びたゲートフィンガーの開放端であるｃ点から、同じゲート接続部の第２の側から延びたゲートフィンガーの開放端までの長さ、すなわち、２本のゲートフィンガーの各長さを合計した長さ（Ｗｇｕ１×２）である。
　図４Ａおよび図４Ｂにおいて、Ｘ方向を入力電力伝送経路の長さとした場合に、ゲート接続部の第１の側から延びたゲートフィンガーの開放端であるｃ点がＸ＝０であり、同じゲート接続部の第２の側から延びたゲートフィンガーの開放端がＸ＝Ｗｇｕ０である。図４Ａの半導体装置において、ソース電極に対向しているゲートフィンガーの部分の長さはＷｇｕ０である。また、入力電圧振幅は、ゲートフィンガー内のｃ点におけるＲＦ入力電圧振幅である。
　図４Ａに示す半導体装置のトータルフィンガー長Ｗｇｔは、Ｗｇｔ＝Ｗｇｕ１×８＝（Ｗｇｕ０／２）×８＝４Ｗｇｕ０であり、図３Ａに示した半導体装置のトータルフィンガー長Ｗｇｔ（＝４Ｗｇｕ０）と同じである。すなわち、実施の形態１に係る半導体装置では、トータルフィンガー長は、従来の半導体装置と同じであるが、個々のゲートフィンガーの長さは、従来の半導体装置のゲートフィンガーの半分の長さである。
　実施の形態１に係る半導体装置は、従来の半導体装置よりも個々のゲートフィンガーの長さが短い。このため、図４Ｂに矢印で示すように、ゲートフィンガー内のＲＦ入力電圧振幅の不均一度合いが従来の半導体装置よりも抑えられ、出力電力密度が向上している。
　次に、マルチフィンガートランジスタにおける入力電力伝送経路の長さと入力電圧振幅との関係をシミュレーションした結果について説明する。
　図５は、半導体装置の電極構造の計算モデルの例を示す図であって、シミュレーションソフトとして、“Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｓｙｓｔｅｍ（Ｋｅｙｓｉｇｈｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）”を用いている。
　図５の上段図に示したマルチフィンガートランジスタの電極構造のうち、１本のゲートフィンガー１０１－１、これに隣接する１本のドレイン電極１０２－１および１本のソース電極１０３－１を含む破線で囲んだ部分２００ａが、図５の下段図に示した計算モデル２００で表現される。一方、実施の形態１に係る半導体装置では、図１に示したゲートフィンガー２－１，２－２、これらの両方に隣接するドレイン電極３－１およびゲートフィンガー２－１，２－２に個々に隣接するソース電極４－１，４－２を含む部分が、計算モデル２００で表現される。
　計算モデル２００のベースモデルである大信号モデル２０１には、Ａｎｇｅｌｏｖ－ＧａＮモデルを用いている。計算モデル２００は、１本のゲートフィンガーあたり、８個のＡｎｇｅｌｏｖ－ＧａＮモデルを、寄生抵抗を模擬したＲｇｉおよびＲｄｉとインダクタンス成分を模擬したＬｇｉおよびＬｄｉ（ｉ＝１～８）とでそれぞれ接続した分布型モデルである。計算モデル２００は、１本のゲートフィンガーを８分割したモデルで表すことで、ゲートフィンガー内でのＲＦ入力電圧振幅の分布を計算することが可能である。
　図６は、半導体装置における、入力電力伝送経路の長さとＲＦ入力電圧振幅との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図５で説明した計算モデル２００を用いて、従来の半導体装置と実施の形態１に係る半導体装置とにおける、入力電力伝送経路の長さとＲＦ入力電圧振幅との関係をシミュレーションした結果を示している。
　入力電力伝送経路の長さについて、実施の形態１に係る半導体装置は、図４Ｂで説明した長さと同じである。すなわち、ゲート接続部の第１の側から延びたゲートフィンガーの開放端であるｃ点がＸ＝０であり、同じゲート接続部の第２の側から延びたゲートフィンガーの開放端がＸ＝Ｗｇｕ０である。一方、従来の半導体装置では、シミュレーションの関係上、図３Ｂで説明した長さの設定と逆の関係になっており、ゲートフィンガーのｂ点がＸ＝Ｗｇｕ０であり、当該ゲートフィンガーにおけるソース電極に対向している部分の根元側の端点がＸ＝０である。
　従来の半導体装置についてのシミュレーション結果３００では、図３Ａに示したゲートフィンガーにおけるソース電極に対向している部分の根元側の端点に近い部分、すなわちＸ＝０に近い部分でＲＦ入力電圧振幅が落ち込んでおり、ＲＦ入力電圧振幅がゲートフィンガー内で不均一になっている。
　これに対して、実施の形態１に係る半導体装置についてのシミュレーション結果３０１では、図４Ｂで示したｃ点（Ｘ＝０）に近い部分においてもＲＦ入力電圧振幅の低下が抑制されている。このように、実施の形態１に係る半導体装置は、ゲートフィンガー内のＲＦ入力電圧振幅の不均一度合いが従来の半導体装置よりも抑えられるので、出力電力密度が向上する。
　以上のように、実施の形態１に係る半導体装置は、図１に示す電極構造を有するので、トータルフィンガー長が同じである従来の半導体装置に比べて、個々のゲートフィンガーの長さが短い。これにより、ゲートフィンガー内のＲＦ入力電圧振幅が均一化されて出力電力密度の低下を抑制できる。
実施の形態２．
　図７は、実施の形態２に係る半導体装置を、図１のａ－ａ線と同じ位置で切った断面を示す断面矢示図である。図７において、図１および図２と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態２に係る半導体装置は、図７に示すように、ソース電極４－５，４－６のそれぞれの下層に金属層１１が設けられている。なお、他のソース電極４－１～４－４のそれぞれの下層にも金属層１１が設けられる。
　金属層１１は、Ａｕなどの金属メッキで形成されるソース電極４－１～４－６の下層に形成され、スパッタ収率が小さくかつエッチングガスとの間で不揮発性物質を形成する材料で構成されている。上記材料としては、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ、ＮｉおよびＡｌなどがある。このように構成された金属層１１は、ソース電極４－１～４－６よりもエッチングがされにくい、すなわちエッチング強度が高い層である。
　半導体プロセスを用いて半導体装置の電極構造が半導体層１上に形成された後、ビア５を形成する工程で半導体層１および基板９がエッチングされる。ソース電極は、例えば、Ａｕのメッキで形成されているので、半導体層１と基板９とのエッチングが行われると、このエッチングによってソース電極が除去されてソース電極としての機能が失われる可能性がある。ソース電極としての機能がエッチングによって失われないように、ソース電極の厚みｔｓを厚くした場合、図２を用いて前述したように、ゲートエアブリッジとの間に形成される容量Ｃｐｇｓが増大して当該半導体装置の高周波特性が劣化する。
　これに対して、実施の形態２に係る半導体装置は、ソース電極４－１～４－６の下層に金属層１１を備えている。金属層１１は、ソース電極に比べてエッチング強度が高いことから、ソース電極４－６がエッチングされても、その下層に残る。残った金属層１１は、ソース電極４－６として機能するので、ビア５を形成するためのエッチングが行われてもソース電極４－６の機能は維持される。
　以上のように、実施の形態２に係る半導体装置は、ソース電極４－１～４－６の各々の下層に設けられた金属層１１を備えている。ソース電極の厚みｔｓを薄く保っても、金属層１１によってソース電極の機能が維持される。これにより、容量Ｃｐｇｓの増大が抑制され、半導体装置の高周波特性の劣化が抑制される。
実施の形態３．
　図８は、実施の形態３に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図９は、図８の半導体装置をｄ－ｄ線で切った断面を示す断面矢示図である。図８および図９において、図１および図２と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態３に係る半導体装置は、マルチフィンガートランジスタであり、半導体層１、ゲートフィンガー２－１～２－８、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３、ドレイン電極３ａ－１，３ｂ－１，３ａ－２，３ｂ－２、ソース電極４－１～４－６、ビア５、ゲート引き回し線路６、ドレイン引き回し線路７、ゲートエアブリッジ８－１～８－３、基板９、接地層１０、抵抗１２－１，１２－２およびドレインエアブリッジ１３－１，１３－２を備える。
　ドレイン電極３ａ－１は、ゲート接続部２ａ－１，２ａ－２の第１の側に延びたゲートフィンガー２－１，２－３に隣接し、ドレイン電極３ｂ－１は、ゲート接続部２ａ－１，２ａ－２の第２の側に延びたゲートフィンガー２－２，２－４に隣接している。同様に、ドレイン電極３ａ－２は、ゲート接続部２ａ－２，２ａ－３の第１の側に延びたゲートフィンガー２－５，２－７に隣接し、ドレイン電極３ｂ－２は、ゲート接続部２ａ－２，２ａ－３の第２の側に延びたゲートフィンガー２－６，２－８に隣接している。すなわち、実施の形態３に係る半導体装置が備えるドレイン電極は、ゲート接続部の第１の側に延びたゲートフィンガーと当該ゲート接続部の第２の側に延びたゲートフィンガーとに個々に隣接する２つの部分に分割されている。
　抵抗１２－１は、半導体層１上に形成され、ゲート接続部２ａ－１とゲート接続部２ａ－２との間に接続されたアイソレーション抵抗である。抵抗１２－２は、半導体層１上に形成され、ゲート接続部２ａ－２とゲート接続部２ａ－３との間に接続されたアイソレーション抵抗である。ドレインエアブリッジ１３－１は、抵抗１２－１を跨いで、ドレイン電極３ａ－１とドレイン電極３ｂ－１とを接続する第１のドレインエアブリッジである。ドレインエアブリッジ１３－２は、抵抗１２－２を跨いで、ドレイン電極３ａ－２とドレイン電極３ｂ－２とを接続する第１のドレインエアブリッジである。
　以上のように、実施の形態３に係る半導体装置において、抵抗１２－１が、ゲート接続部２ａ－１とゲート接続部２ａ－２との間と、ゲートフィンガー２－１，２－２とゲートフィンガー２－３，２－４との間におけるアイソレーションを確保し、抵抗１２－２が、ゲート接続部２ａ－２とゲート接続部２ａ－３との間と、ゲートフィンガー２－５，２－６とゲートフィンガー２－７，２－８との間におけるアイソレーションを確保する。これにより、実施の形態３に係る半導体装置では、内部のループ発振を抑制することが可能である。
実施の形態４．
　図１０は、実施の形態４に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図１１は、図１０の半導体装置をｅ－ｅ線で切った断面を示す断面矢示図である。図１０および図１１において、図１および図２と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態４に係る半導体装置は、マルチフィンガートランジスタであり、半導体層１、ゲートフィンガー２－１～２－８、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３、ドレイン電極３ｃ－１，３ｃ－２、ソース電極４－１～４－６、ビア５、ゲート引き回し線路６、ドレイン引き回し線路７、ゲートエアブリッジ８－１～８－３、基板９、接地層１０およびドレインエアブリッジ１４－１，１４－２を備える。
　ドレイン電極３ｃ－１は、図１０に示すように、ゲート接続部２ａ－１から延びたゲートフィンガー２－１とゲートフィンガー２－２との両方に隣接し、ゲート接続部２ａ－２から延びたゲートフィンガー２－３とゲートフィンガー２－４との両方に隣接している。ドレイン電極３ｃ－１は、半導体層１上でドレイン引き回し線路７ａと直接接続しておらず、ドレインエアブリッジ１４－１を介してドレイン引き回し線路７ａと接続している。
　ドレイン電極３ｃ－２は、ゲート接続部２ａ－２から延びたゲートフィンガー２－５とゲートフィンガー２－６との両方に隣接し、ゲート接続部２ａ－３から延びたゲートフィンガー２－７とゲートフィンガー２－８との両方に隣接している。ドレイン電極３ｃ－２は、図１０および図１１に示すように、半導体層１上でドレイン引き回し線路７ａと直接接続しておらず、ドレインエアブリッジ１４－２を介してドレイン引き回し線路７ａと接続している。
　ドレインエアブリッジ１４－１は、図１０に示すように、ドレイン電極３ｃ－１におけるゲート接続部２ａ－１およびゲート接続部２ａ－２に隣接する部分４００ａと、ドレイン引き回し線路７ａとの間を接続する第２のドレインエアブリッジである。ドレインエアブリッジ１４－２は、ドレイン電極３ｃ－２におけるゲート接続部２ａ－２およびゲート接続部２ａ－３に隣接する部分４００ｂと、ドレイン引き回し線路７ａとの間を接続する第２のドレインエアブリッジである。
　以上のように、実施の形態４に係る半導体装置では、ゲートエアブリッジ８－１～８－３を介して、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３に入力電力が伝送され、ドレインエアブリッジ１４－１，１４－２を介して、ドレイン電極３ｃ－１，３ｃ－２におけるゲート接続部に隣接した部分４００ａ，４００ｂから、出力電力がドレイン引き回し線路７ａに伝送される。これにより、入力電力の伝送経路と出力電力の伝送経路とが略対称となるので、出力電力密度がさらに向上する。
実施の形態５．
　図１２は、実施の形態５に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図１３は、図１２の半導体装置をｆ－ｆ線で切った断面を示す断面矢示図である。図１２および図１３において、図１および図２と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態５に係る半導体装置は、マルチフィンガートランジスタであり、半導体層１、ゲートフィンガー２－１～２－８、ゲート接続部２ａ－１～２ａ－３、ドレイン電極３－１，３－２、ソース電極４－１～４－６、ビア５、ゲート引き回し線路６、ドレイン引き回し線路７、ゲートエアブリッジ８－１～８－３、基板９、接地層１０および絶縁膜１５を備える。
　絶縁膜１５は、ゲートエアブリッジ８－１～８－３の下方に設けられ、ゲートエアブリッジとソース電極との間の容量Ｃｐｇｓが増大しないように誘電率が低い絶縁材料で構成される。なお、絶縁膜１５は、少なくともゲートエアブリッジの下方にあればよいので、図１２および１３に示すように、ゲートエアブリッジ８－１～８－３が上方にないソース電極４－１，４－３，４－５上に設けてもよい。
　以上のように、実施の形態５に係る半導体装置は、ゲートエアブリッジ８－１～８－３の下方に設けられた絶縁膜１５を備える。絶縁膜１５によって、ゲートエアブリッジ８－１～８－３を、ソース電極４－２，４－４，４－６に接触しないように安定的に形成することができる。なお、図１２は、図１および図２に示した実施の形態１に係る半導体装置に絶縁膜１５を設けた構成を示したが、絶縁膜１５は、実施の形態２から実施の形態４のそれぞれで示した半導体装置が備えてもよい。この場合においても、上記と同様の効果が得られる。
　これまでの説明では、ゲートフィンガーの本数が８本のマルチフィンガートランジスタを示したが、これは一例である。すなわち、実施の形態１から実施の形態５までの半導体装置は、いずれも、複数（２本以上）のゲートフィンガーを有したマルチフィンガートランジスタであればよい。
　なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
　本発明に係る半導体装置は、出力電力密度の低下を抑制できるので、例えば、高周波増幅器に利用可能である。
　１　半導体層、２－１～２－８　ゲートフィンガー、２ａ－１～２ａ－３　ゲート接続部、３－１，３－２，３ａ－１，３ａ－２，３ｂ－１，３ｂ－２，３ｃ－１，３ｃ－２　ドレイン電極、４－１～４－６　ソース電極、５　ビア、６，１０５　ゲート引き回し線路、７，７ａ，１０６　ドレイン引き回し線路、８－１～８－３　ゲートエアブリッジ、９　基板、１０　接地層、１１　金属層、１２－１，１２－２　抵抗、１３－１，１３－２，１４－１，１４－２　ドレインエアブリッジ、１５　絶縁膜、１００　半導体層、１０１－１～１０１－４　ゲートフィンガー、１０２－１，１０２－２　ドレイン電極、１０３－１～１０３－３　ソース電極、１０４　ビア、２００　計算モデル、２００ａ，４００ａ，４００ｂ　部分、２０１　大信号モデル、３００，３０１　シミュレーション結果。

Claims (5)

  1. 　基板上に設けられた半導体層と、
    　前記半導体層上に設けられたゲート接続部と、
    　前記ゲート接続部の両側から対称的に延びた複数のゲートフィンガーと、
    　前記ゲート接続部の第１の側に延びた前記ゲートフィンガーと当該ゲート接続部の前記第１の側とは反対の第２の側に延びた前記ゲートフィンガーとの両方に隣接するドレイン電極と、
    　前記ゲート接続部の前記第１の側に延びた前記ゲートフィンガーと当該ゲート接続部の前記第２の側に延びた前記ゲートフィンガーとに個々に隣接する複数のソース電極と、
    　前記ゲートフィンガーに入力する電力が伝送されるゲート引き回し線路と、
    　前記ゲート接続部の前記第２の側に延びた前記ゲートフィンガーに隣接している前記ソース電極を跨いで、前記ゲート接続部と前記ゲート引き回し線路とを接続するゲートエアブリッジと、
    　を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 　前記ソース電極の下層に設けられ、当該ソース電極よりもエッチング強度が高い金属層を備えたこと
    　を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 　複数の前記ゲート接続部が、前記半導体層上で一直線状に並列配置され、
    　隣り合った前記ゲート接続部間に設けられたアイソレーション抵抗を備え、
    　前記ドレイン電極は、前記ゲート接続部の前記第１の側に延びた前記ゲートフィンガーと、当該ゲート接続部の前記第２の側に延びた前記ゲートフィンガーとに個々に隣接する２つの部分に分割されており、
    　前記２つの部分は、前記アイソレーション抵抗を跨いだ第１のドレインエアブリッジによって互いに接続されていること
    　を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 　前記ドレイン電極から出力された電力が伝送されるドレイン引き回し線路と、
    　前記ドレイン電極における前記ゲート接続部に隣接する部分と前記ドレイン引き回し線路とを接続する第２のドレインエアブリッジと、
    　を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 　前記ゲートエアブリッジの下方に設けられた絶縁膜を備えたこと
    　を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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