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発明の名称 化合物半導体集積回路装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−37261
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−187849
出願日 平成4年(1992)7月15日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 新井 功
要約 目的
MESFET及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置において、前記MESFETのゲートバイアスの可変幅を大きくする。また、前記ショットキーバリアダイオード素子のショットキーバリアハイトの経時変化を防止する。

構成
前記化物半導体集積回路装置において、前記MESFETQのゲート電極5をアルミニウム(Al)膜で構成し、前記ショットキーバリアダイオード素子SBDのアノード電極8をバリアメタル層(例えばTi膜)6とアルミニウム膜7との積層体8で構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 MESFET及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置において、前記MESFETのゲート電極がアルミニウム膜で構成され、前記ショットキーバリアダイオード素子のアノード電極がバリアメタル層とアルミニウム膜との積層体で構成されることを特徴とする化合物半導体集積回路装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MESFET(Metal emiconductor ield ffect ransistor)及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体集積回路装置として、例えばGaAs(ガリウム・ヒ素)からなる半絶縁性基板の主面にMESFET(ショットキー接合型トランジスタ)及びショットキーバリアダイオード素子を集積した所謂GaAs半導体集積回路装置がある。この種のGaAs半導体集積回路装置は、MESFETのゲート電極、ショットキーバリアダイオード素子のアノード電極の夫々をTi膜とAl膜との積層体(Ti/Al)で構成している。このGaAs半導体集積回路装置については、例えば、National Technical Report Vo1.32,No2,Apr,1986,第35頁乃至第41頁に記載されている。
【0003】また、前記GaAs半導体集積回路装置は、MESFETのゲート電極、ショットキーバリアダイオード素子のアノード電極の夫々をAl膜で構成している場合もある。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】本発明者は、前述のGaAs半導体集積回路装置について検討した結果、以下の問題点を見出した。
【0005】前記GaAs半導体集積回路装置において、MESFETのゲート電極は、Ti膜とAl膜との積層体で構成されている。このため、ゲートのショットキーバリアハイトが減少し、ゲートバイヤスの可変幅が小さいという問題があった。
【0006】また、ショットキーバリアダイオード素子のアノード電極は、Al膜で形成されている。このため、ショットキー接合部(Al-n-GaAs)において、通電した時にAlがGaAs中に拡散し、組成がGaAsからAlGaAsに変化して、ショットキーバリアハイトが経時的に変化するとうい問題があった。
【0007】本発明の目的は、MESFET及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置において、前記MESFETのゲートバイアスの可変幅を大きくすることにある。
【0008】本発明の他の目的は、前記ショットキーバリアダイオード素子のショットキーバリアハイトの経時変化を防止することにある。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0011】すなわち、MESFET及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置において、MESFETのゲート電極をアルミニウム膜で構成し、ショットキーバリアダイオード素子のアノード電極をバリアメタル層とアルミニウム膜との積層体で構成する。
【0012】
【作用】前述の手段によれば、MESFETのゲート電極をアルミニウム(Al)膜で構成することにより、Alのショットキーバリアハイトが、Ti膜上にAl膜を積層した積層体(Ti/Al)のショットキーバリアハイトに比べて約0.1〔V〕程度大きくなるので、例えば、しきい値電圧(Vth)が−0.2〔V〕に設定されたMESFETの場合、Ti膜とAl膜との積層体ではゲートバイアスの可変幅が−0.2〔V〕〜+0.5〔V〕であるのに対し、Al膜ではゲートバイアスの可変幅が−0.2〔V〕〜+0.6〔V〕となり、ゲートバイアスの可変幅が約15%程度大きくなる。
【0013】また、ショットキーバリアダイオード素子のアノード電極をバリアメタル層(例えばTi膜)とアルミニウム(Al)膜との積層体(Ti/Al)で構成することにより、ショットキー接合部(Al-n-GaAs)において、通電した時にAlがGaAs中に拡散するのをバリアメタル層で抑制できるので、組成がGaAsからAlGaAsに変化するのを防止し、ショットキーバリアハイトの経時変化を防止できる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0015】図1は、本発明の一実施例のMESFET(ショットキー接合型トランジスタ)及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置の概略構成を示す要部断面図である。
【0016】図1に示すように、本実施例のMESFET及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置は、例えばGaAs基板からなる半絶縁性基板1を主体にして構成される。この半絶縁性基板1の活性領域の主面には、MESFETQ及びショットキーバリアダイオード素子SBDが構成される。
【0017】前記MESFETQは、n型半導体領域2、一対のn+型半導体領域3A及びゲート電極5で構成される。n型半導体領域2はチャネル領域を構成する。一対のn+型半導体領域3Aはソース領域及びドレイン領域を構成する。
【0018】前記ソース領域であるn+型半導体領域3Aの主面上にはソース電極4Aが形成され、前記ドレイン領域であるn+型半導体領域3Aの主面上にはドレイン電極4Aが形成される。ソース電極4A、ドレイン電極4Aの夫々は、例えばn+型半導体領域3Aの表面側からAuGe膜、Ni膜、W膜、Au膜の夫々を順次積層した積層膜(AuGe/Ni/W/Au)で構成される。
【0019】前記ゲート電極5はアルミニウム(Al)膜で形成される。このゲート電極5は、n型半導体領域2の表面上(半絶縁性基板1の表面上)に形成され、このn型半導体領域2とショットキー接合で形成される。
【0020】前記ショットキーバリアダイオード素子SBDは、n+型半導体領域3B、カソード電極4B及びアノード電極8で構成される。カソード電極4B、アノード電極8の夫々はn+型半導体領域3Bの表面上に形成される。カソード電極4Bは、前記ソース電極4A、ドレイン電極4Aの夫々と同一層で形成される。アノード電極8は、n+型半導体領域3Bの表面側からバリアメタル層6、アルミニウム(Al)膜の夫々を順次積層した積層体で構成される。このバリアメタル層6は例えばTi膜で形成される。つまり、アノード電極8はTi/Al積層体で構成され、バリアメタル層6はn+型半導体領域(半絶縁性半導体基板1)3BとAl膜7との間に構成される。なお、バリアメタル層6は例えばW膜で形成してもよい。
【0021】次に、前記化合物半導体集積回路装置の製造方法について簡単に説明する。
【0022】まず、GaAs基板からなる半絶縁性基板1の活性領域の主面にイオン打込み法でn型不純物を導入し、n型半導体領域2を形成すると共に、n+型半導体領域3A及びn+型半導体領域3Bを形成する。
【0023】次に、前記n+型半導体領域3Aの夫々の表面上に、このn+型半導体領域3Aの夫々とオーミックコンタクをとるソース電極4A、ドレイン電極4Aの夫々を形成すると共に、前記n+型半導体領域3Bの表面上に、このn+型半導体領域3Bとオーミックコンタクトをとるカソード電極4Bを形成する。カソード電極4B、ソース電極4A、ドレイン電極4Aの夫々は、積層膜(AuGe/Ni/W/Au)で形成される。
【0024】次に、前記n型半導体領域2の表面上にゲート電極5を形成する。このゲート電極5は、低抵抗性及びショットキーバリアハイトによりAl膜で形成される。
【0025】次に、前記n+型半導体領域3Bの表面上にアノード電極8を形成する。このアノード電極8は、n+型半導体領域3Bの表面上にバリアメタリ層(Ti膜)6を形成し、このバリアメタル層6の表面上にAl膜7を形成した積層体で構成される。アノード電極8は、通電によるショットキーバリアハイトの変化を防止するため、バリアメタル層6を形成した後、Al膜7を形成する。
【0026】次に、前記ソース電極4A、ドレイン電極4A、アノード電極8、カソード電極4Bの夫々を覆う層間絶縁膜(図示せず)を形成する。この後、前記層間絶縁膜に接続孔を形成し、この接続孔を通して前記電極の夫々に夫々毎に配線を接続することにより、MESFETQ及びショットキーバリアダイオード素子SBDを有する化合物半導体集積回路装置がほぼ完成する。
【0027】このように構成される化合物半導体集積回路装置は、MESFETのゲート電極5をアルミニウム(Al)膜で構成することにより、Alのショットキーバリアハイトが、Ti膜上にAl膜を積層した積層体(Ti/Al)のショットキーバリアハイトに比べて約0.1〔V〕程度大きくなるので、例えば、しきい値電圧(Vth)が−0.2〔V〕に設定されたMESFETの場合、Ti膜とAl膜との積層体ではゲートバイアスの可変幅が−0.2〔V〕〜+0.5〔V〕であるのに対し、Al膜ではゲートバイアスの可変幅が−0.2〔V〕〜+0.6〔V〕となり、ゲートバイアスの可変幅が約15%程度大きくなる。
【0028】また、ショットキーバリアダイオード素子SBDのアノード電極8をバリアメタル層6とアルミニウム(Al)膜7との積層体(Ti/Al)で構成することにより、ショットキー接合部(Al-n-GaAs)において、通電した時にAlがGaAs中に拡散するのをバリアメタル層6で抑制できるので、GaAsのエネルギー順位がAlGaAsのエネルギー順位に変化し、組成がGaAsからAlGaAsに変化するのを防止し、ショットキーバリアハイトの経時変化を防止することができる。
【0029】以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0030】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0031】MESFET及びショットキーバリアダイオード素子を有する化合物半導体集積回路装置において、前記MESFETのゲートバリアハイトの可変幅を大きくすることができる。
【0032】また、前記ショットキーバリアダイオード素子のショットキーバリアハイトの経時変化を防止することができる。




 

 


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