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JP2001093914A - Semiconductor active device and semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor active device and semiconductor integrated circuit

Info

Publication number
JP2001093914A
JP2001093914A JP26612799A JP26612799A JP2001093914A JP 2001093914 A JP2001093914 A JP 2001093914A JP 26612799 A JP26612799 A JP 26612799A JP 26612799 A JP26612799 A JP 26612799A JP 2001093914 A JP2001093914 A JP 2001093914A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main
semiconductor
axial direction
length
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26612799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Izeki
裕二 井関
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP26612799A priority Critical patent/JP2001093914A/en
Publication of JP2001093914A publication Critical patent/JP2001093914A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波特性を確保しつつ、熱抵抗を必要にし
てかつ十分な程度に低減することができ、半導体基板の
強度低下、実装不良発生を抑えることのできる半導体能
動素子および半導体集積回路を提供する。 【解決手段】 半導体基板11と、半導体基板11の第
1の主表面上に配置され、第1軸方向に実効フィンガー
長Wを有し、この第1軸と直交する第2軸方向に並列配
置された複数本の第1主電極領域と、複数本の第1主電
極領域のそれぞれと対をなし実効フィンガー長Wで画定
される複数本の主電流制御領域と、主電流制御領域を通
過したキャリアを受け入れる第2主電極領域とを有す
る。そして、複数本の主電流制御領域の直下において、
半導体基板11の第2の主表面から第1の主表面に向か
って形成され、第1軸方向の長さS1,S2が実効フィ
ンガー長Wよりも短い凹部17とを更に有する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor active element capable of reducing a required and sufficient degree of thermal resistance while securing high-frequency characteristics, and suppressing a decrease in strength of a semiconductor substrate and occurrence of mounting failure. And a semiconductor integrated circuit. SOLUTION: A semiconductor substrate 11 is arranged on a first main surface of the semiconductor substrate 11, has an effective finger length W in a first axis direction, and is arranged in parallel in a second axis direction orthogonal to the first axis. The plurality of first main electrode regions, the plurality of main current control regions defined by the effective finger length W, each paired with each of the plurality of first main electrode regions, and the main current control region. A second main electrode region for receiving carriers. Then, immediately below the plurality of main current control regions,
The semiconductor device further includes a concave portion formed from the second main surface to the first main surface of the semiconductor substrate and having the lengths S1 and S2 in the first axial direction shorter than the effective finger length W.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波やミリ
波等の高周波帯で動作する半導体能動素子、これらの半
導体能動素子の複数個を同一半導体基板上に配置した高
周波モジュール、及びこれらの高周波半導体能動素子を
受動素子と共に同一半導体基板上に配置したマイクロ波
・モノリシックIC(MMIC:Microwave Monolithic
Integrated Circuit )等の半導体集積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor active element which operates in a high frequency band such as a microwave or a millimeter wave, a high frequency module in which a plurality of these semiconductor active elements are arranged on the same semiconductor substrate, and a high frequency module having the same. A microwave monolithic IC (MMIC: Microwave Monolithic) in which a semiconductor active element and a passive element are arranged on the same semiconductor substrate.
Integrated Circuit).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の情報通信分野における急速な需要
の伸びにより、通信回線数を増やすことが急務となって
きている。このため、従来あまり使用されていなかった
マイクロ波・ミリ波帯を使用するシステムの実用化が急
ピッチで進められている。このようなマイクロ波・ミリ
波帯等の高周波帯で動作する半導体能動素子としては、
ガリウム砒素(GaAs)等のIII-V族化合物半導体を
用いた高周波半導体能動素子が注目されている。これ
は、GaAsに代表されるIII-V族化合物半導体はシリ
コン(Si)に比して、高い電子移動度を持ち、高電界
領域での電子速度の最大飽和値が大きいことに起因して
いる。そして、III-V族化合物半導体を用いた高電子移
動度トランジスタ(HEMT)、ヘテロ接合・バイポー
ラトランジスタ(HBT)、ショットキー・ゲート型F
ET(MESFET)等の高い遮断周波数の半導体能動
素子が開発されている。
2. Description of the Related Art Due to the rapid growth of demand in the information communication field in recent years, it has become urgent to increase the number of communication lines. For this reason, practical use of a system using a microwave / millimeter wave band, which has not been widely used, has been rapidly progressing. Semiconductor active devices that operate in such high-frequency bands as microwaves and millimeter waves are:
Attention has been focused on high-frequency semiconductor active devices using III-V compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs). This is because a III-V group compound semiconductor represented by GaAs has a higher electron mobility than silicon (Si) and a large maximum value of the electron velocity in a high electric field region. . Then, a high electron mobility transistor (HEMT) using a III-V group compound semiconductor, a heterojunction bipolar transistor (HBT), a Schottky gate type F
High cutoff frequency semiconductor active devices such as ET (MESFET) have been developed.

【0003】しかし、この種の半導体能動素子は一般に
高抵抗半導体基板を用いるため、熱伝導率が低く熱抵抗
値が大きいという欠点がある。特に消費電力の大きい高
出力半導体能動素子では動作時のチャネル温度が高くな
ってしまい、信頼性上好ましくない。また、特性も高温
では電子移動度が低くなってしまうため不利になる。
However, since this type of semiconductor active device generally uses a high-resistance semiconductor substrate, it has a drawback that the thermal conductivity is low and the thermal resistance is large. In particular, a high-power semiconductor active device that consumes a large amount of power consumes a high channel temperature during operation, which is not preferable in terms of reliability. In addition, the characteristics are disadvantageous at high temperatures because the electron mobility decreases.

【0004】そこで、この問題点の対策として、 (イ)図17に示すような、GaAs基板等の高抵抗半
導体基板11の裏面を研削・研磨しその厚さを薄くし
て、その裏面の全面にメッキ等により金等の放熱用金属
18を形成する方法が知られている(以下において「第
1従来技術」という。)。この放熱構造は、プレーティ
ッド・ヒートシンク(以下において「PHS」と略記す
る。)と呼ばれる。図17に示す第1従来技術(バスタ
ブを有しないPHS構造)の半導体能動素子は、GaA
s基板11(半導体基板)上に破線で示した活性領域1
2、ドレイン電極13、ソース電極14、ゲート配線部
15からなるMESFET16が形成されている。半導
体能動素子150は、実装基板19に金スズはんだ(A
u−Snはんだ)20を使って実装されている。図17
(b)中のa,b,c,・・・・・,jは櫛形状に配置され
ているそれぞれの単位ゲートを表している。
To solve this problem, (a) as shown in FIG. 17, the back surface of a high-resistance semiconductor substrate 11 such as a GaAs substrate is ground and polished to reduce its thickness, There is known a method of forming a heat-dissipating metal 18 such as gold by plating or the like (hereinafter referred to as "first conventional technique"). This heat dissipation structure is called a plated heat sink (hereinafter abbreviated as “PHS”). The semiconductor active device of the first prior art (PHS structure without a bathtub) shown in FIG.
Active region 1 indicated by a broken line on s substrate 11 (semiconductor substrate)
2, a MESFET 16 including a drain electrode 13, a source electrode 14, and a gate wiring portion 15 is formed. The semiconductor active element 150 is formed by mounting a gold tin solder (A
(u-Sn solder) 20. FIG.
A, b, c,..., J in (b) represent respective unit gates arranged in a comb shape.

【0005】(ロ)更に、PHS構造の改良型として、
特開昭60−45076号公報に記載されているような
高抵抗半導体基板の裏面に放熱用の凹部(バスタブ)を
設けたバスタブ構造が知られている(以下において「第
2従来技術」という。)。この第2従来技術において
は、図16に示すように、GaAs基板102の裏面に
凹部103を設け、凹部103を含むGaAs基板10
2の裏面をメッキにより金を充填して放熱用金属(PH
S)104を形成している。凹部103の面積は点線で
表されている活性領域12よりも大きくなるように形成
されている。図18に示す半導体能動素子も第2従来技
術の構造である。図18に示す半導体能動素子は、図1
7で示した第1従来技術の半導体能動素子の半導体基板
裏面に放熱用の凹部を設けたものである。図18(b)
は図18(a)のMESFET16部分をGaAs基板
の裏面から見た図であり、点線で表したMESFET1
6の活性領域12の裏面にあたる位置に凹部67が形成
されている。凹部67の内部には金を材料とした放熱用
金属(PHS)18が形成されている。図18において
も、活性領域12よりも大きい面積でGaAs基板11
の裏面に凹部67が形成されている。図16及び図18
に示すように活性領域の裏面に凹部を形成し、活性領域
部分のGaAs基板の厚さを薄くすることで半導体基板
(チップ)の熱抵抗を下げることが可能となる。
(B) Further, as an improved type of the PHS structure,
A bathtub structure in which a concave portion (bathtub) for heat dissipation is provided on the back surface of a high-resistance semiconductor substrate as described in JP-A-60-45076 is known (hereinafter referred to as "second conventional technology"). ). In the second prior art, as shown in FIG. 16, a concave portion 103 is provided on the back surface of a GaAs
2 is filled with gold by plating to dissipate metal (PH
S) 104 is formed. The area of the recess 103 is formed so as to be larger than the active region 12 indicated by the dotted line. The semiconductor active device shown in FIG. 18 also has the structure of the second prior art. The semiconductor active device shown in FIG.
In the semiconductor active element of the first prior art shown in FIG. 7, a concave portion for heat radiation is provided on the back surface of the semiconductor substrate. FIG. 18 (b)
FIG. 18A is a view of the MESFET 16 portion of FIG. 18A as viewed from the back surface of the GaAs substrate.
A recess 67 is formed at a position corresponding to the back surface of the active region 12 of FIG. A heat dissipating metal (PHS) 18 made of gold is formed inside the recess 67. Also in FIG. 18, the GaAs substrate 11 has an area larger than the active region 12.
A concave portion 67 is formed on the back surface of. 16 and 18
As shown in (1), by forming a concave portion on the back surface of the active region and reducing the thickness of the GaAs substrate in the active region portion, the thermal resistance of the semiconductor substrate (chip) can be reduced.

【0006】一方、マイクロ波やミリ波等の高周波帯で
の半導体能動素子の出力を有効に取り出すためには、半
導体能動素子の寄生インダクタンス等の寄生インピーダ
ンスに十分な考慮を払う必要がある。マイクロ波やミリ
波等の高周波帯では極僅かな寸法であっても、大きな寄
生インピーダンスとして作用するので、たとえ、半導体
能動素子自身が高い遮断周波数と高い真性高周波駆動能
力を有していても、寄生インピーダンスが大きければ、
結果として、高周波出力を得ることが出来なくなる。こ
のため、一つの半導体チップ(半導体基板)内に増幅回
路等を含めてしまい、高周波寄生インピーダンスの影響
を回避する技術が、いわゆる「MMIC」として、半導
体集積化技術の飛躍的な発展に伴い進んでいる。そし
て、このMMIC構造における半導体基板内に形成され
る回路は、より集積密度が高くなる方向に進展し、機器
の1つの回路機能を果たす機能回路ブロックを同一半導
体基板に搭載(集積化)したMMICへと集積密度が向
上してきている。更には、複数の機能回路ブロックを同
一の半導体基板に搭載することも可能なように、MMI
Cの集積化度が高くなってきている。
On the other hand, in order to effectively extract the output of a semiconductor active element in a high frequency band such as a microwave or a millimeter wave, it is necessary to pay sufficient attention to parasitic impedance such as a parasitic inductance of the semiconductor active element. In a high frequency band such as a microwave or a millimeter wave, even a very small dimension acts as a large parasitic impedance, so even if the semiconductor active element itself has a high cutoff frequency and a high intrinsic high frequency driving capability, If the parasitic impedance is large,
As a result, a high-frequency output cannot be obtained. For this reason, a technique of including an amplifier circuit or the like in one semiconductor chip (semiconductor substrate) and avoiding the influence of high-frequency parasitic impedance has been developed as a so-called “MMIC” with the rapid development of semiconductor integration technology. In. The circuit formed in the semiconductor substrate in the MMIC structure has been developed in the direction of higher integration density, and the MMIC in which a functional circuit block performing one circuit function of the device is mounted (integrated) on the same semiconductor substrate. The integration density has been increasing. Furthermore, the MMI is designed so that a plurality of functional circuit blocks can be mounted on the same semiconductor substrate.
The degree of integration of C is increasing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ここで、図17に示す
第1従来技術に係る櫛形電極構造MESFETと、図1
8に示す第2従来技術に係る櫛形電極構造MESFET
の単位ゲートの上昇温度を比較してみる。図17,図1
8に示した櫛形電極構造MESFETは、いずれもゲー
トピッチ23μm、単位ゲート幅(単位フィンガー長)
150μm、単位ゲート数10本、総ゲート幅(総フィ
ンガー長)1500μm、ソース電極、ドレイン電極面
積20μm×150μm、従って、活性領域の面積は、
210μm×150μmである。また、GaAs基板の
厚さは70μmである。図18に示した凹部は深さ30
μmで凹部底部における面積は290μm×230μm
で、活性領域の面積よりも大きい。図20は図17と図
18に示した第1従来技術、第2従来技術の櫛形電極構
造MESFETの単位ゲートの上昇温度ΔTを示すもの
である。横軸のa,b,c,・・・・・,jの符号は図17
(b)または図18(c)中に示した単位ゲート(ゲー
トフィンガー)の位置を、縦軸は各単位ゲート位置に於
ける最大上昇温度ΔTを示す。第1従来技術の温度は図
20中、黒塗りの丸印で表し、第2従来技術の温度は白
抜きの丸印で表している。このようにゲートの上昇温度
ΔTは、周辺から中央にいくほどで上昇温度ΔTが高く
なっており、単位ゲート相互間の最大温度差は第1従来
技術のもので12K程度、第2従来技術のもので9K程
度である。このように、第2従来技術では、活性領域全
体を薄くしており、それほど温度上昇を抑えなくても良
いゲートにまで大きな影響を与えている。更に、活性領
域全体を薄くするために、凹部の面積が大きくなり、半
導体能動素子が形成されている半導体基板の強度低下
や、半導体基板を実装基板にAu−Snはんだを用いて
実装する際、凹部内にAu−Snはんだが十分に充填さ
れない実装不良が発生しやすかった。
Here, a comb-shaped electrode structure MESFET according to the first prior art shown in FIG.
MESFET of comb-shaped electrode structure according to second prior art shown in FIG.
Let's compare the temperature rise of the unit gate. FIG. 17, FIG.
In each of the MESFETs having the comb electrode structure shown in FIG. 8, the gate pitch is 23 μm, and the unit gate width (unit finger length).
150 μm, 10 unit gates, total gate width (total finger length) 1500 μm, source electrode / drain electrode area 20 μm × 150 μm. Therefore, the area of the active region is:
It is 210 μm × 150 μm. The thickness of the GaAs substrate is 70 μm. The recess shown in FIG.
μm and the area at the bottom of the recess is 290 μm × 230 μm
And larger than the area of the active region. FIG. 20 shows the temperature rise ΔT of the unit gate of the MESFET of the first prior art and the second prior art shown in FIGS. 17 and 18. The symbols of a, b, c,..., J on the horizontal axis are shown in FIG.
(B) or the position of the unit gate (gate finger) shown in FIG. 18 (c), and the vertical axis indicates the maximum temperature increase ΔT at each unit gate position. In FIG. 20, the temperature of the first related art is represented by a black circle, and the temperature of the second related art is represented by a white circle. As described above, the temperature increase ΔT of the gate increases from the periphery to the center, and the maximum temperature difference between the unit gates is about 12 K in the first prior art and about 12 K in the second prior art. It is about 9K. As described above, in the second conventional technique, the entire active region is made thinner, which has a great influence on the gate which does not need to suppress the temperature rise so much. Furthermore, in order to make the entire active region thin, the area of the concave portion becomes large, and the strength of the semiconductor substrate on which the semiconductor active element is formed is reduced, and when the semiconductor substrate is mounted on a mounting substrate using Au-Sn solder, The mounting failure in which the Au-Sn solder was not sufficiently filled in the recess was likely to occur.

【0008】また、マイクロ波やミリ波等の高周波帯に
おいては、MESFETはソース接地で動作させるのが
一般的である。このため、MESFETを同一基板に搭
載したMMICでは、MESFETのソース電極をGa
As基板の裏面の接地配線とバイアホールを介して接続
する必要がある。この場合、GaAs基板のチップ割れ
防止のためには、GaAs基板中に設けられるバイアホ
ールと凹部間にある程度のクリアランスが必要となる。
従って、第2従来技術に係る半導体能動素子を集積化し
たMMICでは、このクリアランスの必要上、ソース電
極を長く引き回すことになり、ソース接地インダクタン
スが大きくなってMESFETの高周波特性を劣化させ
ていた。
In a high frequency band such as a microwave or a millimeter wave, the MESFET is generally operated with a source grounded. For this reason, in the MMIC in which the MESFET is mounted on the same substrate, the source electrode of the MESFET is Ga
It is necessary to connect to the ground wiring on the back surface of the As substrate via the via hole. In this case, in order to prevent chip breakage of the GaAs substrate, a certain amount of clearance is required between the via hole and the recess provided in the GaAs substrate.
Therefore, in the MMIC in which the semiconductor active element according to the second conventional technique is integrated, the source electrode is extended long due to the necessity of the clearance, and the grounded source inductance is increased, thereby deteriorating the high frequency characteristics of the MESFET.

【0009】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、高周波特性及び放熱特性が共に良好な半導
体能動素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a semiconductor active device having good high-frequency characteristics and good heat radiation characteristics.

【0010】本発明の他の目的は、放熱特性が良好で、
しかも半導体基板の強度を維持できる半導体能動素子を
提供することである。
Another object of the present invention is to provide good heat radiation characteristics,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a semiconductor active element capable of maintaining the strength of a semiconductor substrate.

【0011】本発明の更に他の目的は、放熱特性が良好
で、しかも実装不良発生を極力抑えることのできる構造
を有した半導体能動素子を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor active device having a structure which has good heat radiation characteristics and can minimize occurrence of mounting failure.

【0012】本発明の更に他の目的は、高周波特性及び
放熱特性が共に良好で、しかも、半導体基板のチップ割
れ等の恐れが無く、半導体基板の強度を維持できる半導
体集積回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit which has good high frequency characteristics and good heat radiation characteristics, and which can maintain the strength of the semiconductor substrate without fear of chip breakage of the semiconductor substrate. is there.

【0013】本発明の更に他の目的は、高周波特性及び
放熱特性が共に良好で、しかも実装不良発生を抑えるこ
とのできる半導体集積回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit which has both good high-frequency characteristics and good heat radiation characteristics and can suppress occurrence of mounting defects.

【0014】本発明の更に他の目的は、バイアホールと
凹部間のクリアランスをとるのが容易で、このクリアラ
ンスをとるために半導体基板の余分な面積を必要としな
い半導体集積回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit in which a clearance between a via hole and a concave portion can be easily obtained and an extra area of a semiconductor substrate is not required for obtaining the clearance. is there.

【0015】本発明の更に他の目的は、半導体基板上に
集積化された半導体能動素子の第1主電極領域をバイア
ホールを介して接地する場合に、第1主電極領域に接続
される表面配線を長く引き回す必要がない半導体集積回
路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a first main electrode region of a semiconductor active element integrated on a semiconductor substrate is grounded via a via hole, the surface being connected to the first main electrode region. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that does not require long wiring.

【0016】本発明の更に他の目的は、表面配線に付随
する浮遊インダクタンスが小さく、優れた高周波特性を
有する半導体集積回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit having a small stray inductance associated with surface wiring and having excellent high-frequency characteristics.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の特徴に係る半導体能動素子は、第1
及び第2の主表面を有する半導体基板と、第1の主表面
上に配置され、第1軸方向に所定の実効フィンガー長を
有し、第1の主表面上において、第1軸と直交する第2
軸方向に並列配置された複数本の第1主電極領域と、複
数本の第1主電極領域のそれぞれと対をなし実効フィン
ガー長で画定される複数本の主電流制御領域と、主電流
制御領域を通過したキャリアを受け入れる第2主電極領
域と、複数本の主電流制御領域の直下において、第2の
主表面から第1の主表面に向かって形成され、第1軸方
向の長さが実効フィンガー長よりも短い凹部とを少なく
とも有する。ここで、半導体能動素子としては、HEM
T、MESFET等のFET、HBT等のバイポーラト
ランジスタ(BJT)、静電誘導型トランジスタ(SI
T)等の種々の半導体素子が含まれる。さらに、これら
の半導体素子を複数個同一半導体基板上に並列配置した
レイアウトや複数個をダーリントン接続したレイアウト
等による高周波モジュールを構成してもかまわない。半
導体基板の第1の主表面と第2の主表面とは、互いに対
向する主表面であり、半導体基板の周辺部の端面(側壁
部)により、第1及び第2の主表面は互いに接続されて
いる。
In order to achieve the above object, a semiconductor active device according to a first aspect of the present invention comprises:
A semiconductor substrate having a second main surface and a first main surface, having a predetermined effective finger length in a first axial direction, and being orthogonal to the first axis on the first main surface. Second
A plurality of first main electrode regions arranged in parallel in the axial direction, a plurality of main current control regions paired with each of the plurality of first main electrode regions and defined by an effective finger length; A second main electrode region for receiving carriers passing through the region, and a plurality of main current control regions formed directly below the second main surface toward the first main surface and having a length in the first axial direction. At least a concave portion shorter than the effective finger length. Here, as a semiconductor active element, HEM
T, MESFET and other FETs, HBT and other bipolar transistors (BJT), static induction transistors (SI
T) etc. are included. Furthermore, a high-frequency module may be configured by a layout in which a plurality of these semiconductor elements are arranged in parallel on the same semiconductor substrate, a layout in which a plurality of these semiconductor elements are connected in Darlington, or the like. The first main surface and the second main surface of the semiconductor substrate are main surfaces facing each other, and the first and second main surfaces are connected to each other by an end surface (side wall portion) of a peripheral portion of the semiconductor substrate. ing.

【0018】「第1主電極領域」とは、BJTにおいて
エミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方、FET
やSITにおいてはソース領域又はドレイン領域のいず
れか一方を意味する。「第2主電極領域」とは、BJT
においては上記第1主電極領域とはならないエミッタ領
域又はコレクタ領域のいずれか一方、FETやSITに
おいては上記第1主電極領域とはならないソース領域又
はドレイン領域のいずれか一方を意味する。すなわち、
第1主電極領域が、エミッタ領域であれば、第2主電極
領域はコレクタ領域であり、第1主電極領域がソース領
域であれば、第2主電極領域はドレイン領域である。ま
た、「主電流制御領域」とはFETやSITにおいては
ゲート電極直下のチャネル領域を意味し、ゲート電極に
印加される電圧により、上記ソース・ドレイン領域間を
流れる主電流の導通・遮断状態や電流量が制御される領
域を意味する。BJTにおいては、この「主電流制御領
域」とはベース領域を意味し、ベース電極を介して流れ
るベース電流により、上記エミッタ・コレクタ領域間を
流れる主電流の導通・遮断状態や電流量が制御される。
The "first main electrode region" refers to either the emitter region or the collector region in a BJT,
And SIT means either the source region or the drain region. "Second main electrode region" refers to BJT
Means either the emitter region or the collector region that does not become the first main electrode region, and either the source region or the drain region that does not become the first main electrode region in the FET or SIT. That is,
If the first main electrode region is an emitter region, the second main electrode region is a collector region. If the first main electrode region is a source region, the second main electrode region is a drain region. Further, the “main current control region” means a channel region immediately below a gate electrode in an FET or SIT, and a voltage applied to a gate electrode causes a conduction / cutoff state of a main current flowing between the source / drain regions. It means a region where the amount of current is controlled. In the BJT, the "main current control region" means a base region, and the base current flowing through the base electrode controls the conduction / cutoff state and current amount of the main current flowing between the emitter and collector regions. You.

【0019】第1主電極領域のそれぞれと対をなす主電
流制御領域とにより単位素子(ユニット素子)が規定さ
れ、これらの単位素子が第2軸方向に並列配置されるこ
とにより、いわゆるマルチチャネル構造(マルチフィン
ガー構造)を構成し、大電流動作を可能とし、高周波で
の高出力動作が実現できる。複数本の第1主電極領域の
それぞれには櫛形形状の金属電極等の第1主電極のフィ
ンガー部が接続され、マルチチャネル構造に配置された
複数の単位素子のそれぞれの主電流を集中している。F
ETやSITにおいては主電流制御領域を規定するゲー
ト電極は、同様に櫛形形状のゲートフィンガー部を有
し、第1主電極のフィンガー部と交叉指(インターディ
ジタル)構造を構成する。BJTにおいても、主電流制
御領域にベース電流を流すベース電極を櫛形形状にし、
ベース電極のフィンガー部を第1主電極のフィンガー部
と交叉指構造を形成すれば、ベース抵抗が小さくなり好
ましい。ベース抵抗の増大を厭わなければ、交叉指構造
ではなく、複数の主電流制御領域に対して共通のベース
電極を配置してもかまわない。
A unit element (unit element) is defined by each of the first main electrode areas and a pair of main current control areas, and by arranging these unit elements in parallel in the second axial direction, a so-called multi-channel By configuring a structure (multi-finger structure), a large current operation is enabled, and a high-output operation at a high frequency can be realized. Finger portions of the first main electrode such as a comb-shaped metal electrode are connected to each of the plurality of first main electrode regions, and the main currents of the plurality of unit elements arranged in the multi-channel structure are concentrated. I have. F
In ET or SIT, the gate electrode defining the main current control region also has a comb-shaped gate finger portion, and forms an interdigital structure with the finger portion of the first main electrode. Also in the BJT, the base electrode through which the base current flows in the main current control region has a comb shape,
It is preferable that the finger portion of the base electrode and the finger portion of the first main electrode have a cross finger structure because the base resistance is reduced. As long as the base resistance is not increased, a common base electrode may be arranged for a plurality of main current control regions instead of a cross finger structure.

【0020】第2主電極領域は、平面型のFETやSI
Tのように、第1の主表面上に、ゲート電極に関して対
称に複数個配置されても良く、UMOS等の縦型のFE
TやSITのように、或いはBJTのように、主電流制
御領域の直下の埋め込み領域として構成しても良い。こ
の埋め込み領域は、シンカ−領域(電極引き出し領域)
等を介して、第1の主表面上に導き表面配線(第2主電
極)に接続すればよい。第2主電極領域を第1の主表面
上に配置する場合は、第1主電極のフィンガー部とゲー
ト電極を挟んで交叉指(インターディジタル)構造を構
成するように、櫛形形状の第2主電極のフィンガー部を
配置し、この第2主電極と第2主電極領域とをオーム性
接触(オーミック・コンタクト)すればよい。
The second main electrode region is formed of a planar FET or SI
Like the T, a plurality of FEs may be arranged on the first main surface symmetrically with respect to the gate electrode.
Like T or SIT, or BJT, it may be configured as a buried region immediately below the main current control region. This buried area is a sinker area (electrode lead-out area).
It is only necessary to guide on the first main surface and to connect to the surface wiring (second main electrode) through the like. When the second main electrode region is arranged on the first main surface, the second main electrode having a comb shape is formed so as to form an interdigital structure with the finger portion of the first main electrode and the gate electrode interposed therebetween. What is necessary is just to arrange finger portions of the electrodes and make ohmic contact (ohmic contact) between the second main electrode and the second main electrode region.

【0021】本発明において、「実効フィンガー長」と
は、実効エミッタ幅や実効チャネル幅等のフィンガーの
長手方向に測った、実際に主電流が流れる部分の寸法を
意味する。従って、一般には、ゲート金属電極(ゲート
フィンガー)の長手方向の長さやエミッタ金属電極(第
1主電極)の長手方向の長さよりも短い寸法となる可能
性がある。
In the present invention, the "effective finger length" means a dimension of a portion where a main current actually flows, such as an effective emitter width or an effective channel width, measured in the longitudinal direction of the finger. Therefore, in general, the dimension may be shorter than the length of the gate metal electrode (gate finger) in the longitudinal direction or the length of the emitter metal electrode (first main electrode) in the longitudinal direction.

【0022】半導体基板の第2の主表面に設けられる凹
部には、金属等の高熱伝導性材料が埋め込まれる。そし
て、実装基板とこの高熱伝導性材料とをはんだ等により
接続し、主電流制御領域で発生した熱エネルギーを高熱
伝導性材料を介して逃がすことが出来る。
A high thermal conductive material such as a metal is embedded in a concave portion provided on the second main surface of the semiconductor substrate. Then, the mounting board and the high thermal conductive material are connected by solder or the like, and the thermal energy generated in the main current control region can be released through the high thermal conductive material.

【0023】本発明の第1の特徴に係る半導体能動素子
によれば、第1軸方向の長さが実効フィンガー長よりも
短い凹部を有しているが、この放熱特性は第1軸方向の
長さが実効フィンガー長よりも長い凹部の場合とほぼ同
程度、若しくは更に改善できる。特に、マルチチャネル
構造における各単位素子(ユニット素子)毎の温度上昇
のバラツキ(温度上昇差)は、第1軸方向の長さが実効
フィンガー長よりも長い凹部の場合よりも小さくするこ
とが可能である。このため、高周波特性を確保しつつ、
半導体基板の強度低下や、実装不良発生を極力抑えるこ
とが可能となる。
According to the semiconductor active device according to the first aspect of the present invention, the semiconductor active element has the concave portion whose length in the first axial direction is shorter than the effective finger length. The length is almost the same as that of the concave portion whose length is longer than the effective finger length, or can be further improved. In particular, the variation (temperature rise difference) of the temperature rise of each unit element (unit element) in the multi-channel structure can be made smaller than that of the concave part whose length in the first axial direction is longer than the effective finger length. It is. For this reason, while ensuring high-frequency characteristics,
This makes it possible to minimize the reduction in the strength of the semiconductor substrate and the occurrence of mounting defects.

【0024】特に、半導体基板の第2の主表面に設けら
れる凹部の面積を、半導体基板の第1の主表面に設けら
れる半導体能動素子の活性領域の面積よりも小さくする
ことにより、凹部の面積が活性領域の面積よりも大きい
場合に比して、各単位素子毎の温度上昇のバラツキを小
さくし、より放熱特性の均一化を図ることが可能とな
る。各単位素子の温度上昇の分布が均一化することによ
り、各単位素子の移動度も均一化し、各単位素子の高周
波特性が均一化する。また、特定の単位素子への電流集
中や各単位素子相互間における高周波インピーダンスの
バラツキも抑制される。このため、高周波に於ける高出
力動作が可能となる。ここで、活性領域とは、主電流が
流れる領域の意であり、活性領域の面積とは、1辺が実
効フィンガー長で与えられ、この辺に直交する他辺の長
さが、第2軸方向に測ったすべての主電流制御領域が存
在する領域の全長で与えられる矩形(長方形)の面積で
ある。実際には凹部を活性領域よりも小さくし、平面パ
ターン上、活性領域の内部に凹部が収納されるように配
置しておけばよい。
In particular, by making the area of the concave portion provided on the second main surface of the semiconductor substrate smaller than the area of the active region of the semiconductor active element provided on the first main surface of the semiconductor substrate, the area of the concave portion is reduced. Is smaller than the area of the active region, the variation in the temperature rise of each unit element can be reduced, and the heat radiation characteristics can be made more uniform. By making the distribution of the temperature rise of each unit element uniform, the mobility of each unit element is also made uniform, and the high-frequency characteristics of each unit element are made uniform. In addition, current concentration on a specific unit element and variation in high-frequency impedance between the unit elements are suppressed. For this reason, a high-output operation at a high frequency becomes possible. Here, the active region means a region in which a main current flows, and the area of the active region is given by an effective finger length on one side, and the length of another side perpendicular to this side is set in the second axial direction. Is the area of a rectangle (rectangle) given by the entire length of the area where all the main current control areas exist. Actually, the recess may be smaller than the active region, and may be arranged on the planar pattern such that the recess is housed inside the active region.

【0025】このように、凹部の面積を、活性領域の面
積よりも小さくすることにより、複数個の半導体素子を
同一半導体基板上に並列配置する高周波モジュールを構
成する場合において、充分な半導体基板のチップ強度を
維持しつつ、複数の半導体素子を半導体基板上に最近接
で並列配置出来る。上記定義で明らかなように、凹部の
面積を、活性領域の面積より小さくすることは、第2軸
方向に測ったすべての主電流制御領域が存在する領域の
全長よりも、凹部の第2軸方向に測った寸法を小さくす
ることに等価であり、複数個の半導体素子を半導体基板
上に並列配置しても、それぞれの凹部の相互の間隔を一
定の値に維持できるので、チップ強度が低下することが
無いからである。
As described above, by making the area of the concave portion smaller than the area of the active region, when configuring a high-frequency module in which a plurality of semiconductor elements are arranged in parallel on the same semiconductor substrate, sufficient semiconductor substrate A plurality of semiconductor elements can be arranged in parallel on a semiconductor substrate at the closest point while maintaining chip strength. As is clear from the above definition, making the area of the recess smaller than the area of the active region means that the area of the second axis of the recess is smaller than the total length of the area where all the main current control areas are measured in the second axis direction. This is equivalent to reducing the dimension measured in the direction, and even if a plurality of semiconductor elements are arranged in parallel on the semiconductor substrate, the distance between the respective recesses can be maintained at a constant value, so that the chip strength is reduced. Because there is nothing to do.

【0026】本発明の第1の特徴に係る半導体能動素子
において、第2の主表面に設けられる凹部の平面形状は
矩形に限られない。例えば、テーパ部(斜辺)を有する
6角形にして、第2軸方向の中央部における第1軸方向
の長さを、第2軸方向の端部における第1軸方向の長さ
よりも長くしても良い。
In the semiconductor active device according to the first aspect of the present invention, the planar shape of the concave portion provided on the second main surface is not limited to a rectangle. For example, a hexagon having a tapered portion (oblique side) may be formed such that the length in the first axial direction at the center in the second axial direction is longer than the length in the first axial direction at the end in the second axial direction. Is also good.

【0027】また、本発明の第1の特徴に係る半導体能
動素子において、第2の主表面に設けられる凹部の深さ
は均一である必要はなく、第2軸方向の中央部における
凹部の深さが、第2軸方向の端部における凹部の深さよ
りも深くなるように構成してもかまわない。
In the semiconductor active device according to the first aspect of the present invention, the depth of the concave portion provided on the second main surface does not need to be uniform, and the depth of the concave portion at the center in the second axial direction is not required. May be configured to be deeper than the depth of the recess at the end in the second axial direction.

【0028】本発明の第2の特徴に係る半導体集積回路
は、上記の第1の特徴に係る半導体能動素子と共に他の
受動素子を同一半導体基板上に集積化した構造に関す
る。即ち、本発明の第2の特徴に係る半導体集積回路
は、第1及び第2の主表面を有する半導体基板と、この
半導体基板の第1の主表面上に配置された半導体能動素
子及び受動素子と、複数本の主電流制御領域の直下にお
いて、第2の主表面から第1の主表面に向かって形成さ
れ、第1軸方向の長さが半導体能動素子の実効フィンガ
ー長よりも短い凹部とを少なくとも有する。ここで、半
導体能動素子は、半導体基板の第1の主表面の第1軸方
向に所定の実効フィンガー長を有し、この第1軸と直交
する第2軸方向に並列配置された複数本の第1主電極領
域と、複数本の第1主電極領域のそれぞれと対をなし実
効フィンガー長で画定される複数本の主電流制御領域と
を有するマルチチャネル構造(マルチフィンガー構造)
である。当然ながら、本発明の第2の特徴に係る半導体
集積回路は更に、主電流制御領域を通過したキャリアを
受け入れる第2主電極領域を有する。 本発明の第2の
特徴に係る半導体集積回路において、同一半導体基板上
に、半導体能動素子と共に集積化される受動素子とは、
抵抗、コンデンサ、インダクタ等を意味するが、必ずし
も集中定数的受動素子である必要はなく、分布定数的受
動素子でもかまわない。特に、半導体基板の第1の主表
面上に集積化する半導体能動素子を、HEMT、MES
FET、HBT、SIT等のマイクロ波/ミリ波帯での
高周波特性に優れた半導体素子とすれば、本発明の第2
の特徴に係る半導体集積回路は、MMICとして機能す
る。このような、マイクロ波やミリ波等の高周波帯で
は、厳密には、殆どの受動素子は分布定数的取り扱いが
必要である。更に、MMICにおいては、同一半導体基
板上に高周波伝送線路等の信号線や、この信号線のイン
ピーダンス調整手段等が配置されていてもかまわない。
更に、この半導体集積回路にはショットキー接合ダイオ
ード等のダイオードを搭載してもかまわない。
A semiconductor integrated circuit according to a second aspect of the present invention relates to a structure in which another passive element is integrated on the same semiconductor substrate together with the semiconductor active element according to the first aspect. That is, a semiconductor integrated circuit according to a second aspect of the present invention includes a semiconductor substrate having first and second main surfaces, and a semiconductor active element and a passive element disposed on the first main surface of the semiconductor substrate. And a recess formed immediately below the plurality of main current control regions from the second main surface toward the first main surface and having a length in the first axial direction shorter than the effective finger length of the semiconductor active element. At least. Here, the semiconductor active element has a predetermined effective finger length in a first axis direction of a first main surface of the semiconductor substrate, and a plurality of semiconductor active elements arranged in parallel in a second axis direction orthogonal to the first axis. Multi-channel structure (multi-finger structure) having a first main electrode region and a plurality of main current control regions that are paired with each of the plurality of first main electrode regions and defined by an effective finger length
It is. Naturally, the semiconductor integrated circuit according to the second feature of the present invention further has a second main electrode region for receiving carriers passing through the main current control region. In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the passive element integrated with the semiconductor active element on the same semiconductor substrate includes:
The term means a resistor, a capacitor, an inductor, or the like, but does not necessarily need to be a lumped constant passive element, and may be a distributed constant passive element. In particular, a semiconductor active device integrated on a first main surface of a semiconductor substrate is provided by HEMT, MES,
A semiconductor device having excellent high frequency characteristics in a microwave / millimeter wave band such as FET, HBT, SIT, etc.
The semiconductor integrated circuit according to the first aspect functions as an MMIC. Strictly, in such a high frequency band such as a microwave or a millimeter wave, most passive elements need to be handled in a distributed constant manner. Further, in the MMIC, a signal line such as a high-frequency transmission line, an impedance adjusting means for the signal line, and the like may be arranged on the same semiconductor substrate.
Further, a diode such as a Schottky junction diode may be mounted on the semiconductor integrated circuit.

【0029】本発明の第2の特徴に係る半導体集積回路
において、更に、半導体基板を貫通するバイアホール
と、このバイアホールに埋め込まれた接続用高導電性材
料とを備えるようにしても良い。バイアホールと、この
バイアホールに埋め込まれた接続用高導電性材料とを用
いて、第1主電極領域を接地することが出来る。この場
合には、第1主電極領域に表面配線(第1主電極配線)
を接続し、この表面配線をバイアホールに埋め込まれた
接続用高導電性材料に接続し、接地する。
The semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention may further include a via hole penetrating the semiconductor substrate, and a highly conductive material for connection embedded in the via hole. The first main electrode region can be grounded using the via hole and the highly conductive material for connection embedded in the via hole. In this case, the surface wiring (first main electrode wiring) is provided in the first main electrode region.
Is connected, and this surface wiring is connected to a highly conductive material for connection embedded in the via hole and grounded.

【0030】半導体基板の第2の主表面に設けられる凹
部には、金属等の高熱伝導性材料が埋め込まれる。そし
て、実装基板とこの高熱伝導性材料とをはんだ等により
接続し、半導体基板上に集積化された半導体能動素子の
主電流制御領域で発生した熱エネルギーを高熱伝導性材
料を介して逃がすことが出来る。この半導体基板の第2
の主表面に設けられる凹部は、第1軸方向の長さが実効
フィンガー長よりも短いが、放熱特性は第1軸方向の長
さが実効フィンガー長よりも長い凹部の場合とほぼ同程
度、若しくは更に改善できる。特に、マルチチャネル構
造における各単位素子(ユニット素子)毎の温度上昇の
バラツキ(温度上昇差)は、第1軸方向の長さが実効フ
ィンガー長よりも長い凹部の場合よりも小さくすること
が可能である。このため、本発明の第2の特徴に係る半
導体集積回路の高周波特性を確保しつつ、半導体基板の
強度低下や、実装不良発生を極力抑えることが可能とな
る。
A high thermal conductive material such as a metal is embedded in a concave portion provided on the second main surface of the semiconductor substrate. Then, the mounting substrate and the high thermal conductive material are connected by soldering or the like, and the thermal energy generated in the main current control region of the semiconductor active element integrated on the semiconductor substrate can be released through the high thermal conductive material. I can do it. The second of this semiconductor substrate
Although the concave portion provided in the main surface of the first embodiment has a length in the first axial direction shorter than the effective finger length, the heat radiation characteristic is almost the same as that of the concave portion in which the length in the first axial direction is longer than the effective finger length. Or it can be further improved. In particular, the variation (temperature rise difference) of the temperature rise of each unit element (unit element) in the multi-channel structure can be made smaller than that of the concave part whose length in the first axial direction is longer than the effective finger length. It is. For this reason, it is possible to keep the semiconductor integrated circuit according to the second feature of the present invention at high frequency characteristics while minimizing a decrease in the strength of the semiconductor substrate and the occurrence of mounting defects.

【0031】特に、半導体基板の第2の主表面に設けら
れる凹部の面積を、半導体基板の第1の主表面に設けら
れる半導体能動素子の活性領域の面積よりも小さくする
ことにより、凹部の面積が活性領域の面積よりも大きい
場合に比して、各単位素子毎の温度上昇のバラツキを小
さくし、より放熱特性の均一化を図ることが可能とな
る。このため、本発明の第2の特徴に係る半導体集積回
路の高周波に於ける高出力動作が可能となる。
In particular, by making the area of the concave portion provided on the second main surface of the semiconductor substrate smaller than the area of the active region of the semiconductor active element provided on the first main surface of the semiconductor substrate, the area of the concave portion is reduced. Is smaller than the area of the active region, the variation in the temperature rise of each unit element can be reduced, and the heat radiation characteristics can be made more uniform. Therefore, the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention can perform high-output operation at a high frequency.

【0032】更に、本発明の第2の特徴に係る半導体集
積回路においては、半導体基板の第2の主表面に設けら
れる凹部の占有面積が小さく、バイアホールと凹部間の
クリアランスをとるために、半導体基板の余分な面積を
必要としない。このため、第1主電極領域に接続される
表面配線(第1主電極配線)をバイアホールを介して接
地する場合には、第1主電極領域に接続される表面配線
を長く引き回す必要がない。この結果、表面配線に付随
する浮遊インダクタンスが小さく、優れた高周波特性を
有する半導体集積回路が実現できる。
Furthermore, in the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the area occupied by the recess provided on the second main surface of the semiconductor substrate is small, and a clearance between the via hole and the recess is taken. No extra area of the semiconductor substrate is required. Therefore, when the surface wiring (first main electrode wiring) connected to the first main electrode region is grounded via the via hole, it is not necessary to route the surface wiring connected to the first main electrode region long. . As a result, a semiconductor integrated circuit having a small stray inductance accompanying the surface wiring and having excellent high-frequency characteristics can be realized.

【0033】本発明の第2の特徴に係る半導体集積回路
において、第2の主表面に設けられる凹部の平面形状は
矩形に限られない。6角形等の多角形にして、第2軸方
向の中央部における第1軸方向の長さを、第2軸方向の
端部における第1軸方向の長さよりも長くしても良い。
このように、6角形等の多角形にして、第2軸方向の端
部における第1軸方向の長さを短くすることにより、こ
の短くしたスペースを利用し、バイアホールを設けれ
ば、面積利用効率が増大する。即ち、第2の主表面に設
けられる凹部の第1軸方向の長さを不均一にすることに
より、バイアホールと凹部間のクリアランスをとるため
に、半導体基板の余分な面積を必要としない。このた
め、第1主電極領域に接続される表面配線に付随する浮
遊インダクタンスが小さくなり、優れた高周波特性を有
する半導体集積回路が実現できる。
[0033] In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the planar shape of the concave portion provided on the second main surface is not limited to a rectangle. In the case of a polygon such as a hexagon, the length in the first axial direction at the center in the second axial direction may be longer than the length in the first axial direction at the end in the second axial direction.
As described above, by making a polygon such as a hexagon and shortening the length in the first axis direction at the end in the second axis direction, by utilizing the shortened space and providing a via hole, the area can be increased. Usage efficiency increases. That is, by making the length of the concave portion provided on the second main surface in the first axial direction non-uniform, the clearance between the via hole and the concave portion is not required, so that an extra area of the semiconductor substrate is not required. Therefore, the floating inductance associated with the surface wiring connected to the first main electrode region is reduced, and a semiconductor integrated circuit having excellent high-frequency characteristics can be realized.

【0034】また、第2の主表面に設けられる凹部の深
さは均一である必要はなく、第2軸方向の中央部におけ
る凹部の深さが、第2軸方向の端部における凹部の深さ
よりも深くなるように構成してもかまわない。
The depth of the concave portion provided on the second main surface does not need to be uniform, and the depth of the concave portion at the center in the second axial direction is equal to the depth of the concave portion at the end in the second axial direction. It may be configured to be deeper than that.

【0035】本発明の第3の特徴に係る半導体集積回路
は、少なくとも2個の半導体能動素子を他の受動素子と
共に同一半導体基板上に集積化した構造に関する。即
ち、本発明の第3の特徴に係る半導体集積回路は、第1
及び第2の主表面を有する半導体基板と、この半導体基
板の第1の主表面上に配置された第1及び第2の半導体
能動素子と、第1の主表面上に配置された受動素子と、
第1の半導体能動素子の複数本の主電流制御領域の直下
に形成された第1凹部と、第2の半導体能動素子の複数
本の主電流制御領域の直下に形成された第2凹部とを少
なくとも有する。第1凹部は、第2の主表面から第1の
主表面に向かって形成され、第1軸方向の長さが第1の
半導体能動素子の実効フィンガー長よりも短い。同様
に、第2凹部は、第2の主表面から第1の主表面に向か
って形成され、第1軸方向の長さが第2の半導体能動素
子の実効フィンガー長よりも短い。また、第1及び第2
の半導体能動素子は、上記の第1の特徴に係る半導体能
動素子と同様に、半導体基板の第1の主表面上に配置さ
れ、第1軸方向に所定の実効フィンガー長を有し、この
第1軸と直交する第2軸方向に並列配置された複数本の
第1主電極領域と、複数本の第1主電極領域のそれぞれ
と対をなし実効フィンガー長で画定される複数本の主電
流制御領域と、主電流制御領域を通過したキャリアを受
け入れる第2主電極領域とをそれぞれ有する。例えば、
出力段の半導体能動素子を複数用意し並列接続、若しく
はダーリントン接続することにより、より高い出力動作
が可能となる。
A semiconductor integrated circuit according to a third aspect of the present invention relates to a structure in which at least two semiconductor active elements are integrated together with other passive elements on the same semiconductor substrate. That is, the semiconductor integrated circuit according to the third feature of the present invention has the first feature.
A semiconductor substrate having first and second main surfaces, first and second semiconductor active elements disposed on the first main surface of the semiconductor substrate, and passive elements disposed on the first main surface. ,
A first recess formed immediately below the plurality of main current control regions of the first semiconductor active device and a second recess formed immediately below the plurality of main current control regions of the second semiconductor active device. At least have. The first recess is formed from the second main surface toward the first main surface, and has a length in the first axial direction shorter than an effective finger length of the first semiconductor active element. Similarly, the second recess is formed from the second main surface toward the first main surface, and has a length in the first axial direction shorter than the effective finger length of the second semiconductor active element. In addition, the first and second
The semiconductor active element is disposed on the first main surface of the semiconductor substrate and has a predetermined effective finger length in the first axial direction, similarly to the semiconductor active element according to the first feature. A plurality of first main electrode regions arranged in parallel in a second axis direction orthogonal to the one axis; and a plurality of main currents paired with the plurality of first main electrode regions and defined by an effective finger length It has a control region and a second main electrode region for receiving carriers passing through the main current control region. For example,
By preparing a plurality of semiconductor active elements in the output stage and connecting them in parallel or Darlington connection, higher output operation becomes possible.

【0036】同一半導体基板上に、半導体能動素子と共
に集積化される受動素子とは、本発明の第2の特徴に係
る半導体集積回路と同様に、抵抗、コンデンサ、インダ
クタを意味する。半導体基板の第1の主表面上に集積化
する第1及び第2の半導体能動素子、更には第3、第
4、・・・・の半導体能動素子を、HEMT、MESFE
T、HBT、SIT等のマイクロ波/ミリ波帯での高周
波特性に優れた半導体素子とすれば、本発明の第3の特
徴に係る半導体集積回路は、MMICとして機能する。
更に、MMICにおいては、同一半導体基板上に高周波
伝送線路等の信号線や、この信号線のインピーダンス調
整手段等が配置されていてもかまわない。
The passive element integrated together with the semiconductor active element on the same semiconductor substrate means a resistor, a capacitor, and an inductor similarly to the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention. The first and second semiconductor active elements integrated on the first main surface of the semiconductor substrate, and the third, fourth,...
If the semiconductor device has excellent high frequency characteristics in the microwave / millimeter wave band such as T, HBT, and SIT, the semiconductor integrated circuit according to the third feature of the present invention functions as an MMIC.
Further, in the MMIC, a signal line such as a high-frequency transmission line, an impedance adjusting means for the signal line, and the like may be arranged on the same semiconductor substrate.

【0037】本発明の第3の特徴に係る半導体集積回路
においては、半導体基板を貫通するバイアホールと、こ
のバイアホールに埋め込まれた接続用高導電性材料とを
更に備えても良い。バイアホールと、このバイアホール
に埋め込まれた接続用高導電性材料とを用いて、第1及
び第2の半導体能動素子(更には第3、第4、・・・・の半
導体能動素子)の第1主電極領域をそれぞれ接地するこ
とが出来る。この場合には、第1及び第2の半導体能動
素子の第1主電極領域に表面配線(第1主電極配線)を
それぞれ接続し、この表面配線をバイアホールに埋め込
まれた接続用高導電性材料に接続し、接地する。
The semiconductor integrated circuit according to the third feature of the present invention may further include a via hole penetrating the semiconductor substrate, and a connection highly conductive material embedded in the via hole. By using the via hole and the highly conductive material for connection embedded in the via hole, the first and second semiconductor active elements (and the third, fourth,..., Semiconductor active elements) are formed. Each of the first main electrode regions can be grounded. In this case, a surface wiring (first main electrode wiring) is connected to the first main electrode region of each of the first and second semiconductor active elements, and the surface wiring is connected to a high conductivity for connection embedded in a via hole. Connect to material and ground.

【0038】半導体基板の第2の主表面に設けられる第
1及び第2凹部には、金属等の高熱伝導性材料が埋め込
まれる。そして、実装基板とこの高熱伝導性材料とをは
んだ等により接続し、半導体基板上に集積化された第1
及び第2の半導体能動素子の主電流制御領域で発生した
熱エネルギーを高熱伝導性材料を介して逃がすことが出
来る。この半導体基板の第2の主表面に設けられる第1
及び第2凹部は、第1軸方向の長さが実効フィンガー長
よりも短いが、放熱特性は第1軸方向の長さが実効フィ
ンガー長よりも長い凹部の場合とほぼ同程度、若しくは
更に改善できる。特に、マルチチャネル構造における各
単位素子(ユニット素子)毎の温度上昇のバラツキ(温
度上昇差)は、第1軸方向の長さが実効フィンガー長よ
りも長い凹部の場合よりも小さくすることが可能であ
る。このため、本発明の第3の特徴に係る半導体集積回
路の高周波特性を確保しつつ、半導体基板の強度低下
や、実装不良発生を極力抑えることが可能となる。
The first and second concave portions provided on the second main surface of the semiconductor substrate are filled with a high heat conductive material such as a metal. Then, the mounting substrate and the high thermal conductive material are connected by soldering or the like, and the first integrated on the semiconductor substrate.
In addition, heat energy generated in the main current control region of the second semiconductor active element can be released via the high thermal conductivity material. A first substrate provided on a second main surface of the semiconductor substrate
And the second concave portion has a length in the first axial direction shorter than the effective finger length, but has a heat radiation characteristic substantially equal to or better than that of the concave portion having the first axial length longer than the effective finger length. it can. In particular, the variation (temperature rise difference) of the temperature rise of each unit element (unit element) in the multi-channel structure can be made smaller than that of the concave part whose length in the first axial direction is longer than the effective finger length. It is. For this reason, it is possible to minimize the reduction in the strength of the semiconductor substrate and the occurrence of mounting defects while securing the high frequency characteristics of the semiconductor integrated circuit according to the third feature of the present invention.

【0039】特に、本発明の第3の特徴に係る半導体集
積回路においては、半導体基板の第2の主表面に設けら
れる第1及び第2凹部の占有面積が小さく、バイアホー
ルと第1及び第2凹部間のクリアランスをとるために、
半導体基板の余分な面積を必要としない。このため、第
1主電極領域に接続される表面配線(第1主電極配線)
をバイアホールを介して接地する場合には、第1主電極
領域に接続される表面配線を長く引き回す必要がない。
この結果、表面配線に付随する浮遊インダクタンスが小
さく、優れた高周波特性を有する半導体集積回路が実現
できる。
In particular, in the semiconductor integrated circuit according to the third aspect of the present invention, the occupied area of the first and second concave portions provided on the second main surface of the semiconductor substrate is small, and the via hole and the first and second concave portions are formed. To take the clearance between the two recesses,
No extra area of the semiconductor substrate is required. Therefore, the surface wiring (first main electrode wiring) connected to the first main electrode region
Is grounded via a via hole, there is no need to extend the surface wiring connected to the first main electrode region for a long time.
As a result, a semiconductor integrated circuit having a small stray inductance accompanying the surface wiring and having excellent high-frequency characteristics can be realized.

【0040】特に、半導体基板の第2の主表面に設けら
れる第1及び第2凹部の面積を、半導体基板の第1の主
表面に設けられる第1及び第2の半導体能動素子の活性
領域の面積よりも、それぞれ小さくすることにより、充
分な半導体基板のチップ強度を維持しつつ、第1及び第
2の半導体能動素子を半導体基板上に並列配置出来る。
第1の特徴における定義で明らかなように、第1及び第
2凹部の面積を、活性領域の面積より小さくすること
は、第2軸方向に測ったすべての主電流制御領域が存在
する領域の全長よりも、第1及び第2凹部の第2軸方向
に測った寸法を小さくすることに等価であり、第1及び
第2の半導体能動素子を半導体基板上に並列配置して
も、第1及び第2凹部の相互の間隔を一定の値に維持で
きるので、チップ強度が低下することが無いからであ
る。さらに、第1及び第2凹部の面積を、活性領域の面
積よりも、それぞれ小さくすることにより、第1及び第
2凹部の面積が活性領域の面積よりも大きい場合に比し
て、第1及び第2の半導体能動素子のそれぞれにおい
て、各単位素子毎の温度上昇のバラツキを小さくし、よ
り放熱特性の均一化を図ることが可能となる。このた
め、半導体集積回路の高周波に於ける高出力動作が可能
となる。
In particular, the area of the first and second concave portions provided on the second main surface of the semiconductor substrate is made to correspond to the area of the active region of the first and second semiconductor active elements provided on the first main surface of the semiconductor substrate. By making them smaller than the area, the first and second semiconductor active elements can be arranged in parallel on the semiconductor substrate while maintaining sufficient chip strength of the semiconductor substrate.
As is clear from the definition in the first feature, making the areas of the first and second recesses smaller than the area of the active region means that the area where all the main current control regions measured in the second axis direction exist is located. This is equivalent to making the dimensions of the first and second recesses measured in the second axial direction smaller than the total length. Even if the first and second semiconductor active elements are arranged in parallel on the semiconductor substrate, This is because the distance between the second concave portion and the second concave portion can be maintained at a constant value, so that the chip strength does not decrease. Further, by making the areas of the first and second recesses smaller than the area of the active region, respectively, the first and second recesses can be made smaller in area than the area of the first and second recesses than the area of the active region. In each of the second semiconductor active elements, it is possible to reduce the variation in the temperature rise of each unit element and to achieve more uniform heat radiation characteristics. For this reason, a high-output operation of the semiconductor integrated circuit at a high frequency becomes possible.

【0041】本発明の第3の特徴に係る半導体集積回路
において、第2の主表面に設けられる第1及び第2凹部
の平面形状は矩形に限られない。多角形にして、第2軸
方向の中央部における第1軸方向の長さを、第2軸方向
の端部における第1軸方向の長さよりも長くしても良
い。このように、端部における第1軸方向の長さを短く
し、この短くしたスペースを利用し、バイアホールを設
ければ、面積利用効率が増大する。即ち、凹部の第1軸
方向の長さを不均一にしておけば、バイアホールと凹部
間のクリアランスをとるために、半導体基板の余分な面
積を必要としない。このため、表面配線に付随する浮遊
インダクタンスを更に小さく出来、優れた高周波特性を
有する半導体集積回路が実現できる。
In the semiconductor integrated circuit according to the third aspect of the present invention, the planar shapes of the first and second concave portions provided on the second main surface are not limited to rectangles. The polygon may be formed such that the length in the first axis direction at the center in the second axis direction is longer than the length in the first axis direction at the end in the second axis direction. As described above, if the length of the end portion in the first axial direction is shortened, and the shortened space is used to provide the via hole, the area utilization efficiency increases. In other words, if the length of the concave portion in the first axial direction is made non-uniform, an extra area of the semiconductor substrate is not required to provide a clearance between the via hole and the concave portion. Therefore, the stray inductance accompanying the surface wiring can be further reduced, and a semiconductor integrated circuit having excellent high-frequency characteristics can be realized.

【0042】また、第1及び第2凹部の深さは均一であ
る必要はなく、第2軸方向の中央部における第1又は第
2凹部の深さが、第2軸方向の端部における凹部の深さ
よりも深くなるように構成してもかまわない。
The depths of the first and second concave portions need not be uniform, and the depth of the first or second concave portion at the center in the second axial direction is equal to the depth of the concave portion at the end in the second axial direction. It may be configured to be deeper than the depth of.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第1乃至第4の実施形態を説明する。以下の図面の記載
において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号
を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚
みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のも
のとは異なることに留意すべきである。したがって、具
体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきも
のである。また図面相互間においても互いの寸法の関係
や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんであ
る。
Next, first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. In addition, it goes without saying that parts having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

【0044】(第1実施形態)図1(a)に示すよう
に、本発明の第1実施形態に係る半導体能動素子10
は、第1及び第2の主表面を有する半導体基板(GaA
s基板)11と、GaAs基板11の第1の主表面上に
配置され、第1軸方向に所定の実効フィンガー長Wを有
し、この第1軸と直交する第2軸方向に並列配置された
複数本の第1主電極領域(ソース領域)と、複数本の第
1主電極領域(ソース領域)のそれぞれと対をなし実効
フィンガー長Wで画定される複数本の主電流制御領域
(チャネル領域)と、主電流制御領域(チャネル領域)
を通過したキャリアを受け入れる第2主電極領域とを有
するMESFETである。例えば、GaAs基板11が
(100)面を有するとすれば、第1軸方向を[11
0]方向、第1軸と直交する第2軸方向を[1バー1
0]方向に結晶軸を選択すればよい。
(First Embodiment) As shown in FIG. 1A, a semiconductor active device 10 according to a first embodiment of the present invention
Is a semiconductor substrate (GaAs) having first and second main surfaces.
s substrate) 11 and a GaAs substrate 11 arranged on a first main surface, having a predetermined effective finger length W in a first axis direction, and being arranged in parallel in a second axis direction orthogonal to the first axis. A plurality of first main electrode regions (source regions), and a plurality of main current control regions (channels) which are paired with the plurality of first main electrode regions (source regions) and are defined by the effective finger length W. Area) and the main current control area (channel area)
And a second main electrode region for receiving carriers passing through the MESFET. For example, if the GaAs substrate 11 has a (100) plane, the first axial direction is [11].
0] direction, the second axis direction orthogonal to the first axis is [1 bar 1
The crystal axis may be selected in the [0] direction.

【0045】そして、図1(b)の裏面図、及び図2の
断面図に示すように、複数本の主電流制御領域(チャネ
ル領域)の直下において、凹部17が更に形成されてい
る。この凹部17は、GaAs基板11の第2の主表面
(裏面)から第1の主表面(表面)に向かって形成さ
れ、第1軸方向の長さS1,S2が実効フィンガー長W
よりも短い。
As shown in the back view of FIG. 1B and the cross-sectional view of FIG. 2, a recess 17 is further formed immediately below a plurality of main current control regions (channel regions). The recess 17 is formed from the second main surface (back surface) of the GaAs substrate 11 to the first main surface (front surface), and the lengths S1 and S2 in the first axial direction are equal to the effective finger length W.
Shorter than.

【0046】本発明の第1実施形態に係る半導体能動素
子10においては、実効フィンガー長W=150μmに
対して、凹部17の第1軸方向の長さS2=80μmで
ある。図1(b)及び図2において、凹部17の側壁が
テーパを有するように描かれているが、実質的にS1=
S2としてもかまわない。例えば、反応性イオンエッチ
ング(RIE)で、凹部17を形成すれば、ほぼ垂直の
側壁となるので、実質的にS1=S2とできる。また、
GaAs基板11の厚さは70μmで、凹部17は深さ
30μmである。
In the semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention, the length S2 of the concave portion 17 in the first axial direction is 80 μm with respect to the effective finger length W = 150 μm. In FIG. 1B and FIG. 2, the side wall of the concave portion 17 is drawn to have a taper, but substantially S1 =
It may be S2. For example, if the recess 17 is formed by reactive ion etching (RIE), the sidewall becomes a substantially vertical side wall, so that S1 = S2 can be substantially set. Also,
The thickness of the GaAs substrate 11 is 70 μm, and the depth of the recess 17 is 30 μm.

【0047】GaAs基板11は、詳細には、半絶縁体
性GaAs基板11上に、厚さ150nm程度の故意に
はドーピングされない(以下において「ノンドープ」と
いう。)GaAs層であるバッファ層を介して、2×1
17cm−3程度の不純物密度のn型GaAsである
チャネル層を形成した多層構造である。そして、このチ
ャネル層の上部に厚さ100nm程度、不純物密度2×
1018cm−3程度のn型GaAs領域からなる複
数本(6本)の第1主電極領域(ソース領域)が形成さ
れている(図示省略)。複数本の第1主電極領域(ソー
ス領域)のそれぞれには、図1(a)に示すように第1
主電極(ソース電極)14の6本のフィンガー部が接続
され、複数のソース領域のそれぞれの主電流を集中する
ように櫛形形状をなしている。ソース電極の幅(第2軸
方向に測った長さ)は20μmである。主電流制御領域
(チャネル領域)を規定するゲート電極も、6本のソー
ス電極14のフィンガー部に対応した10本のゲートフ
ィンガー部a,b,c,・・・・・,jを有し、これらのゲ
ートフィンガー部a,b,c,・・・・・,jはそれぞれゲ
ート電極配線部15に導かれ、櫛形形状をなしている。
ゲート電極はPt/AuやTi/Pt/Au等の金属の
多層構造、或いはWSi等の高融点金属シリサイドや
WSiNなどで構成されている。ゲートフィンガー部
a,b,c,・・・・・,jのピッチは23μmである。
More specifically, the GaAs substrate 11 is formed on the semi-insulating GaAs substrate 11 through a buffer layer which is a GaAs layer having a thickness of about 150 nm which is not intentionally doped (hereinafter referred to as “non-doped”). , 2 × 1
This is a multilayer structure in which a channel layer of n-type GaAs having an impurity density of about 0 17 cm −3 is formed. A thickness of about 100 nm and an impurity density of 2 ×
A plurality of (six) first main electrode regions (source regions) each including an n + -type GaAs region of about 10 18 cm −3 are formed (not shown). As shown in FIG. 1A, each of the plurality of first main electrode regions (source regions) has
Six finger portions of the main electrode (source electrode) 14 are connected, and have a comb shape so as to concentrate respective main currents of the plurality of source regions. The width (length measured in the second axis direction) of the source electrode is 20 μm. The gate electrode defining the main current control region (channel region) also has ten gate finger portions a, b, c,..., J corresponding to the finger portions of the six source electrodes 14, Each of the gate finger portions a, b, c,..., J is led to the gate electrode wiring portion 15 and has a comb shape.
The gate electrode has a multilayer structure of a metal such as Pt / Au or Ti / Pt / Au, or a high-melting metal silicide such as WSi 2 or WSiN. The pitch of the gate finger portions a, b, c,..., J is 23 μm.

【0048】更に、本発明の第1実施形態に係るMES
FETにおいては、n型チャネル層の上部には、厚さ1
00nm程度、不純物密度2×1018cm−3程度の
型GaAs領域からなる複数本(5本)の第2主電
極領域(ドレイン領域)が形成されている(図示省
略)。即ち、GaAs基板11の第1の主表面上には、
ゲート電極のそれぞれのゲートフィンガー部a,b,
c,・・・・・,jに対応して、5本のドレイン領域が配置
されている。そして、このドレイン領域のそれぞれに
は、図1(a)に示すように、ソース電極14のフィン
ガー部とインターディジタル構造を構成するように、櫛
形形状の第2主電極(ドレイン電極)13のフィンガー
部が5本配置されている。ドレイン電極の幅(第2軸方
向に測った長さ)は20μmである。この結果、ソース
電極14の6本のフィンガー部とドレイン電極13の5
本のフィンガー部との間に、10本のゲート電極のゲー
トフィンガー部a,b,c,・・・・・,jが配置されてい
る。そして、それぞれのゲートフィンガー部a,b,
c,・・・・・,jに対応して、10個の単位素子(ユニッ
ト素子)が規定されている。つまり、これらの実効フィ
ンガー長W=150μmの単位素子が第2軸方向に10
個並列配置したマルチチャネル構造により、総チャネル
幅を10×150μm=1500μmと長くし、大電流
動作を可能としている。ドレイン電極13及びソース電
極14としては、AuGe/Ni/Au、AuGeNi
/Au或いはNi/Au−Ge/Mo/Au等の構造が
使用可能である。
Further, the MES according to the first embodiment of the present invention
In the FET, a thickness of 1 is formed on the n-type channel layer.
A plurality (five) of second main electrode regions (drain regions) each including an n + -type GaAs region having a thickness of about 00 nm and an impurity density of about 2 × 10 18 cm −3 are formed (not shown). That is, on the first main surface of the GaAs substrate 11,
The respective gate finger portions a, b,
Five drain regions are arranged corresponding to c,..., j. As shown in FIG. 1A, each of the drain regions has a finger portion of a comb-shaped second main electrode (drain electrode) 13 so as to form an interdigital structure with a finger portion of a source electrode 14. Five parts are arranged. The width (length measured in the second axis direction) of the drain electrode is 20 μm. As a result, the six finger portions of the source electrode 14 and the five finger portions of the drain electrode 13
The gate finger portions a, b, c,..., J of the ten gate electrodes are arranged between the two finger portions. Then, each of the gate finger portions a, b,
.., j, ten unit elements (unit elements) are defined. In other words, these unit elements having an effective finger length W = 150 μm are 10 units in the second axial direction.
With a multi-channel structure in which a plurality of transistors are arranged in parallel, the total channel width is increased to 10 × 150 μm = 1500 μm, thereby enabling a large current operation. As the drain electrode 13 and the source electrode 14, AuGe / Ni / Au, AuGeNi
/ Au or a structure such as Ni / Au-Ge / Mo / Au can be used.

【0049】図1(b)に示すGaAs基板の裏面から
見た図、及び図2の断面図に明らかなように、点線で表
したMESFET16の活性領域12の裏面にあたる位
置に凹部17が形成されている。活性領域12の第2軸
方向に測った長さは210μmであり、その面積は21
0μm×150μmで与えられることになる。これに対
し、凹部17の底部の面積は、290μm×80μmで
ある。
As is apparent from the back view of the GaAs substrate shown in FIG. 1B and the sectional view of FIG. 2, a concave portion 17 is formed at a position corresponding to the back surface of the active region 12 of the MESFET 16 indicated by a dotted line. ing. The length of the active region 12 measured in the second axis direction is 210 μm, and its area is 21 μm.
It will be given by 0 μm × 150 μm. On the other hand, the area of the bottom of the concave portion 17 is 290 μm × 80 μm.

【0050】図2に示すように、本発明の第1実施形態
に係る半導体能動素子10を、実装基板19に実装する
場合は、凹部17の内部に金(Au)を材料とした放熱
用金属(PHS)18を埋め込む。実装基板19として
は、アルミナ(Al)、窒化アルミニウム(Al
N)若しくはベリリア(BeO)等のセラミックス基板
や絶縁性金属基板等を用いればよい。この実装基板19
に金スズ(Au−Sn)はんだ20を使って放熱用金属
(PHS)18を接着(融着)し、パッケージを構成す
る。放熱用金属(PHS)18を実装基板19の表面に
はんだ付けするためには、鍍金や直接接合法等により、
実装基板19の表面に金属薄膜を形成しておき、この金
属薄膜にAu−Snはんだ20を使って融着すればよ
い。
As shown in FIG. 2, when the semiconductor active element 10 according to the first embodiment of the present invention is mounted on a mounting board 19, a heat dissipating metal made of gold (Au) is provided inside the concave portion 17. (PHS) 18 is embedded. As the mounting substrate 19, alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (Al
N) or a ceramic substrate such as beryllia (BeO) or an insulating metal substrate may be used. This mounting board 19
A heat radiation metal (PHS) 18 is bonded (fused) using a gold tin (Au-Sn) solder 20 to form a package. In order to solder the heat dissipating metal (PHS) 18 to the surface of the mounting board 19, plating or a direct bonding method is used.
A metal thin film may be formed on the surface of the mounting substrate 19 and then fused to the metal thin film using the Au-Sn solder 20.

【0051】凹部17を設けることによりGaAs基板
11における活性領域12下方の基板厚が他の領域下の
基板厚よりも薄くなっている。そして、図2(a)に示
すように、凹部17は、活性領域12の中心線A−A、
即ち、ゲートフィンガーの長手方向と直交する第2軸方
向に沿っては、活性領域12からはみ出している。しか
し、図2(b)に示すように、ゲートフィンガーの長手
方向(第1軸方向)と平行な向きに引かれる活性領域1
2の中心線B−B線方向には凹部17は活性領域12か
らはみ出していない。
By providing the concave portion 17, the thickness of the GaAs substrate 11 below the active region 12 is smaller than the thickness of the substrate below the other regions. Then, as shown in FIG. 2A, the concave portion 17 is provided with a center line AA of the active region 12,
That is, the protrusion protrudes from the active region 12 along the second axis direction orthogonal to the longitudinal direction of the gate finger. However, as shown in FIG. 2B, the active region 1 is drawn in a direction parallel to the longitudinal direction (first axial direction) of the gate finger.
The recess 17 does not protrude from the active region 12 in the direction of the center line BB of the line 2.

【0052】図3は、本発明の第1実施形態に係る半導
体能動素子10における単位ゲート(ゲートフィンガー
部)の上昇温度ΔTの分布を、同一寸法の第1従来技術
及び第2従来技術に係る半導体能動素子における上昇温
度ΔTの分布と比較して示す図である。図3中、横軸の
数字a,b,c,・・・・・,jは図2(a)に示す各単位
ゲート(ゲートフィンガー部)の位置を示し、縦軸は各
ゲートフィンガー位置に於ける最大上昇温度ΔTを示し
ている。第1従来技術の場合の温度分布を黒塗りの丸
印、第2従来技術の場合の温度分布を白抜きの丸印、本
発明の第1実施形態に係る構造の場合の温度分布を□印
で表している。本発明の第1実施形態に係る半導体能動
素子10においては、中央部付近のゲートフィンガーの
上昇温度ΔTが高く、周辺部のゲートフィンガー上昇温
度ΔTが低い「上に凸」の温度分布を示している。各ゲ
ートフィンガー位置に於けるそれぞれの上昇温度ΔT
は、凹部の無い第1従来技術よりは小さく、活性領域下
部に活性領域よりも大きな凹部を形成した第2従来技術
の場合の温度差と同程度である。
FIG. 3 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) in the semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention, according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. FIG. 4 is a diagram showing a comparison with a distribution of a rise temperature ΔT in a semiconductor active element. In FIG. 3, the numbers a, b, c,..., J on the horizontal axis indicate the position of each unit gate (gate finger portion) shown in FIG. 2A, and the vertical axis indicates the position of each gate finger. 5 shows the maximum temperature rise ΔT at the time. The temperature distribution in the case of the first prior art is indicated by a black circle, the temperature distribution in the case of the second prior art is indicated by an open circle, and the temperature distribution in the case of the structure according to the first embodiment of the present invention is indicated by □. It is represented by In the semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention, the temperature distribution of the gate finger near the center is high, and the temperature at the periphery of the gate finger is low. I have. Temperature rise ΔT at each gate finger position
Is smaller than that of the first prior art having no recess, and is substantially the same as the temperature difference of the second prior art in which a recess larger than the active region is formed below the active region.

【0053】図3に示すように、中央部付近のゲートフ
ィンガーe及びfの上昇温度ΔTが最も高く38K程度
で、周辺部のゲートフィンガーa及びiの上昇温度ΔT
は30Kであるので、ゲートフィンガー間の最大の温度
差ΔTは8K程度となる。このゲートフィンガー間の
最大の温度差ΔTも、第2従来技術の場合のゲートフ
ィンガー間温度差と同程度である。
As shown in FIG. 3, the rising temperature .DELTA.T of the gate fingers e and f near the center is the highest at about 38 K, and the rising temperature .DELTA.T of the gate fingers a and i near the periphery.
Is 30K, the maximum temperature difference Δ 2 T between the gate fingers is about 8K. The maximum temperature difference Δ 2 T between the gate fingers is also about the same as the temperature difference between the gate fingers in the second conventional technique.

【0054】本発明の第1実施形態に係る半導体能動素
子10は、例えば、以下に示す工程で製造できる。
The semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention can be manufactured, for example, by the following steps.

【0055】(イ)まず、水平ブリッジマン法やチョク
ラルスキー(CZ)法等により半絶縁性GaAs基板1
1を用意する。そして、この半絶縁体性GaAs基板1
1上に、常圧若しくは減圧有機金属気相エピタキシャル
成長法(MOCVD法)、或いは分子ビームエピタキシ
ャル成長法(MBE法)等により、厚さ150nmのノ
ンドープGaAs層からなるバッファ層;Siでトーピ
ングされた(2×10 17cm−3)のn型GaAs層
からなるチャネル層;及び厚さ100nmのSiでドー
ピングされた(2×1018cm−3)n型GaAs
層であるコンタクト層を順に連続成長する。なお、これ
らの層さは一例であり、他の厚さを用いることもでき
る。例えば、バッファ層の厚さは、ゼロ乃至数μm、チ
ャネル層の厚さは、ドーピングレベルとしきい値電圧に
応じて50nm乃至500nm、およびコンタクト層の
厚さは20nm乃至300nm等の値が採用可能であ
る。
(A) First, the horizontal Bridgman method and chalk
Semi-insulating GaAs substrate 1 by Ralsky (CZ) method or the like
Prepare 1 Then, the semi-insulating GaAs substrate 1
1. At normal or reduced pressure metalorganic vapor phase epitaxy
Growth method (MOCVD method) or molecular beam epitaxy
A 150 nm-thick mask is formed by a thermal growth method (MBE method) or the like.
Buffer layer made of doped GaAs layer;
(2 × 10 17cm-3) N-type GaAs layer
A channel layer made of Si;
Pinged (2 × 1018cm-3) N+Type GaAs
Contact layers, which are layers, are successively grown. Note that this
These layer thicknesses are examples and other thicknesses may be used.
You. For example, the thickness of the buffer layer may be zero to several μm,
The thickness of the channel layer depends on the doping level and the threshold voltage.
50 nm to 500 nm depending on the
The thickness can adopt a value such as 20 nm to 300 nm.
You.

【0056】(ロ)そして、フォトリソグラフィー技術
によりパターニングされたレジスト膜をマスクとして、
型コンタクト層の1部をチャネル層が露出するまで
エッチング除去する。このエッチング除去は塩素(Cl
)系のエッチングガスを用いたRIEで行っても良
く、ウエットエッチングでも良い。ウエットエッチング
は例えば、4:1の比率のH/HO溶液をNH
OHでpHを約7.2に調整して行うことが出来る。
このエッチングにより、ストライプ状に残留しn 型コ
ンタクト層がn型ソース領域及びn型ドレイン領域
となる。
(B) Photolithography technology
With the resist film patterned by
n+Part of the mold contact layer until the channel layer is exposed
Remove by etching. This etching removal is performed with chlorine (Cl
2) May be performed by RIE using a system etching gas.
Alternatively, wet etching may be used. Wet etching
Is, for example, H in a 4: 1 ratio.2O2/ H2O solution with NH
4The pH can be adjusted to about 7.2 with OH.
As a result of this etching, n +Type
Contact layer is n+Type source region and n+Drain region
Becomes

【0057】(ハ)続いて、WSi等の高融点金属シ
リサイドをCVD法若しくはスパッタリングで堆積す
る。そして、この高融点金属シリサイドをフォトリソグ
ラフィー技術、及びCl系若しくはCF系等のエッ
チングガスを用いたRIEでパターニングし、n型ソ
ース領域とn型ドレイン領域の間に露出したチャネル
層の表面にゲートフィンガー部a,b,c,・・・・・,j
が位置するようにパターニングする。同時に、これらの
ゲートフィンガー部a,b,c,・・・・・,jを集中する
ゲート電極配線部15もパターニングし櫛形形状のゲー
ト電極を形成する(図1(a)参照)。
(C) Subsequently, a refractory metal silicide such as WSi 2 is deposited by CVD or sputtering. The refractory metal silicide is patterned by photolithography and RIE using an etching gas such as Cl 2 or CF 4 to expose a channel layer exposed between the n + type source region and the n + type drain region. Gate finger portions a, b, c,..., J
Is patterned so that is located. At the same time, the gate electrode wiring portions 15 which concentrate these gate finger portions a, b, c,..., J are also patterned to form comb-shaped gate electrodes (see FIG. 1A).

【0058】(ニ)その後、酸化膜(SiO膜)若し
くは窒化膜(Si膜)、或いはこれらの複合膜か
らなる層間絶縁膜をCVD法等により全面に堆積する。
そして、フォトリソグラフィー技術、及びCF系等の
エッチングガスを用いたRIEでソース/ドレイン・コ
ンタクトホールを開口する。更に、コンタクトホールを
開口に用いたレジスト膜を除去し、ドレイン電極13と
ソース電極14の形成予定部に開口部を有する新たなレ
ジスト膜を絶縁膜の上に形成する。そして、電子ビーム
蒸着(EB蒸着)法若しくはスパッタリング法等により
Ni/Au−Ge/Mo/Au金属を堆積する。この後
レジスト膜を除去することにより(いわゆる「リフト・
オフ法」により)、ドレイン電極13とソース電極14
とがパターニングされる。次に420℃、20秒間の急
速熱アニーリング(シンタリング)若しく450℃、1
0分程度のシンタリングを行う。急速熱アニーリングは
赤外線(IR)ランプ加熱を用いればよい。更に、酸化
膜(SiO膜)、窒化膜(Si膜)、或いはポ
リイミド膜等の絶縁膜からなるパッシベーション膜をC
VD法や塗布等により全面に堆積する。以上で半絶縁性
GaAs基板11の表面の加工は、ほぼ終了である。
(D) Thereafter, an interlayer insulating film composed of an oxide film (SiO 2 film), a nitride film (Si 3 N 4 film), or a composite film thereof is deposited on the entire surface by a CVD method or the like.
Then, source / drain contact holes are opened by photolithography and RIE using an etching gas such as CF 4 . Further, the resist film using the contact hole as an opening is removed, and a new resist film having an opening at a portion where the drain electrode 13 and the source electrode 14 are to be formed is formed on the insulating film. Then, Ni / Au-Ge / Mo / Au metal is deposited by an electron beam evaporation (EB evaporation) method or a sputtering method. Thereafter, by removing the resist film (so-called “lift
The "off method"), the drain electrode 13 and the source electrode 14
Are patterned. Next, rapid thermal annealing (sintering) at 420 ° C for 20 seconds or 450 ° C,
Perform sintering for about 0 minutes. Rapid thermal annealing may use infrared (IR) lamp heating. Further, a passivation film made of an insulating film such as an oxide film (SiO 2 film), a nitride film (Si 3 N 4 film),
It is deposited on the entire surface by VD method, coating or the like. Thus, the processing of the surface of the semi-insulating GaAs substrate 11 is almost completed.

【0059】(ホ)次に、半絶縁性GaAs基板11の
裏面の加工を行う。まず、この半絶縁性GaAs基板1
1の裏面に図1(b)に示す凹部17の形状に対応した
開口部パターンを有するレジスト膜を形成する。次に、
このレジスト膜パターンをマスクとして、Cl系のエ
ッチングガスを用いたRIEで、半絶縁性GaAs基板
11の裏面を選択的にエッチング除去し、凹部17を形
成する。その後、レジスト膜を除去する。
(E) Next, the back surface of the semi-insulating GaAs substrate 11 is processed. First, this semi-insulating GaAs substrate 1
A resist film having an opening pattern corresponding to the shape of the concave portion 17 shown in FIG. next,
Using the resist film pattern as a mask, the back surface of the semi-insulating GaAs substrate 11 is selectively etched away by RIE using a Cl 2 -based etching gas to form a recess 17. After that, the resist film is removed.

【0060】(へ)そして、鍍金法によりこの凹部17
の内部及び凹部17の形成されていない半絶縁性GaA
s基板11の裏面に、凹部17深さより厚いAu等の金
属膜を形成し、凹部17を埋め込む。そして、半絶縁性
GaAs基板11の裏面を研磨等により平坦化すれば本
発明の第1実施形態に係る半導体能動素子10が完成す
る。
(F) Then, the recess 17 is formed by plating.
Semi-insulating GaAs in which the inside and the recess 17 are not formed
On the back surface of the s substrate 11, a metal film made of Au or the like thicker than the depth of the concave portion 17 is formed, and the concave portion 17 is embedded. Then, if the back surface of the semi-insulating GaAs substrate 11 is flattened by polishing or the like, the semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention is completed.

【0061】なお、上記の製造方法は一例であり、n
型ソース領域及びn型ドレイン領域を自己整合法を用
いてイオン注入で形成しても良い。この場合は、半絶縁
体性GaAs基板11上に、バッファ層及びチャネル層
を形成するだけで、その上にはn型コンタクト層は形
成する必要はない。そして、チャネル層の上にゲート電
極となる金属層を堆積し、フォトリソグラフィー技術及
びRIEにより、ゲート電極のパターニングを行う。次
に、このゲート電極パターンを利用して、ゲート電極の
両側にシリコン(Si)やセレン(Se)等のn型不純
物イオンを注入する。その後、注入されたn型不純物イ
オンの活性化のためのアニールを行うことによりn
ソース領域及びn型ドレイン領域が自己整合的に形成
される。
The above manufacturing method is an example, and n +
The source region and the n + type drain region may be formed by ion implantation using a self-alignment method. In this case, only a buffer layer and a channel layer are formed on the semi-insulating GaAs substrate 11, and there is no need to form an n + -type contact layer thereon. Then, a metal layer to be a gate electrode is deposited on the channel layer, and the gate electrode is patterned by photolithography and RIE. Next, using this gate electrode pattern, n-type impurity ions such as silicon (Si) and selenium (Se) are implanted on both sides of the gate electrode. Thereafter, by performing annealing for activating the implanted n-type impurity ions, the n + -type source region and the n + -type drain region are formed in a self-aligned manner.

【0062】図4は本発明の第1実施形態に係る半導体
能動素子10を半導体集積回路(MMIC)に適用した
例を示すものである。このMMIC21は、第1及び第
2の主表面を有する半導体基板(GaAs基板)11
と、このGaAs基板11の第1の主表面上に配置され
た半導体能動素子及び受動素子と、GaAs基板11を
貫通するバイアホールと、このバイアホール31a,3
1bに埋め込まれた接続用高導電性材料32と、複数本
の主電流制御領域の直下において、第2の主表面から第
1の主表面に向かって形成され、第1軸方向の長さが半
導体能動素子の実効フィンガー長よりも短い凹部とを少
なくとも有する。ここで、半導体能動素子は、GaAs
基板11の第1の主表面の第1軸方向に所定の実効フィ
ンガー長を有し、この第1軸と直交する第2軸方向に並
列配置された複数本の第1主電極領域と、複数本の第1
主電極領域のそれぞれと対をなし実効フィンガー長で画
定される複数本の主電流制御領域とを有するマルチチャ
ネル構造(マルチフィンガー構造)である。当然なが
ら、更に主電流制御領域を通過したキャリアを受け入れ
る第2主電極領域を有する。また、図示を省略している
が、GaAs基板11上には、金属薄膜抵抗、MIM型
コンデンサ、ヘリカル形状等の金属薄膜インダクタ等が
構成されている。更に、GaAs基板11上にマイクロ
ストリップ線路、コプラナ・ウェーブガイド(CPW)
等の高周波伝送線路等の信号線や、この信号線のインピ
ーダンス調整手段等が配置されていてもかまわない。
FIG. 4 shows an example in which the semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit (MMIC). The MMIC 21 includes a semiconductor substrate (GaAs substrate) 11 having first and second main surfaces.
A semiconductor active element and a passive element arranged on the first main surface of the GaAs substrate 11, a via hole penetrating the GaAs substrate 11, and the via holes 31a, 31
1b, formed directly from the second main surface to the first main surface immediately below the plurality of main current control regions and having a length in the first axial direction. At least a concave portion shorter than the effective finger length of the semiconductor active element. Here, the semiconductor active element is GaAs.
A plurality of first main electrode regions having a predetermined effective finger length in a first axis direction of a first main surface of the substrate and arranged in parallel in a second axis direction orthogonal to the first axis; Book first
A multi-channel structure (multi-finger structure) having a plurality of main current control regions that are paired with the respective main electrode regions and are defined by the effective finger length. Of course, it further has a second main electrode region for receiving carriers that have passed through the main current control region. Although not shown, a metal thin film resistor, a MIM type capacitor, a metal thin film inductor having a helical shape or the like is formed on the GaAs substrate 11. Furthermore, a microstrip line, a coplanar waveguide (CPW) on a GaAs substrate 11
A signal line such as a high-frequency transmission line, an impedance adjusting means for the signal line, and the like may be arranged.

【0063】GaAs基板11のチャネル層の上にはn
型ソース領域及びn型ドレイン領域が形成され、n
型ソース領域には、図4(a)に示すように、ソース
電極14の6本のフィンガー部が接続され、n型ドレ
イン領域には、ドレイン電極13の5本のフィンガー部
が接続されている。ソース電極14の6本のフィンガー
部とドレイン電極13の5本のフィンガー部との間に
は、10本のゲート電極のゲートフィンガー部a,b,
c,・・・・・,jが配置され、それぞれのゲートフィンガ
ー部a,b,c,・・・・・,jに対応して、10個の単位
素子(ユニット素子)が規定されている。
On the channel layer of the GaAs substrate 11, n
A + type source region and an n + type drain region are formed;
As shown in FIG. 4A, six finger portions of the source electrode 14 are connected to the + type source region, and five finger portions of the drain electrode 13 are connected to the n + type drain region. ing. Between the six finger portions of the source electrode 14 and the five finger portions of the drain electrode 13, the gate finger portions a, b,
, j are arranged, and ten unit elements (unit elements) are defined corresponding to the respective gate finger parts a, b, c, ..., j. .

【0064】図4(b)に示すGaAs基板の裏面から
見た図、及び図4(c)の断面図に明らかなように、点
線で表したMESFETの活性領域12の裏面にあたる
位置に凹部17が形成されている。図4(c)に示すよ
うに、本発明の第1実施形態に係るMMIC21を、A
若しくはAlN等の実装基板19に実装する場
合は、凹部17の内部にAuを材料とした放熱用金属
(PHS)18を埋め込む。この実装基板19にAu−
Snはんだ20を使って放熱用金属(PHS)18を融
着し、パッケージを構成する。
As is apparent from the view of the back surface of the GaAs substrate shown in FIG. 4B and the sectional view of FIG. 4C, the recess 17 is located at the position corresponding to the back surface of the active region 12 of the MESFET indicated by the dotted line. Are formed. As shown in FIG. 4C, the MMIC 21 according to the first embodiment of the present invention is
When mounting on a mounting substrate 19 such as l 2 O 3 or AlN, a heat dissipation metal (PHS) 18 made of Au is embedded in the recess 17. Au-
A metal for heat dissipation (PHS) 18 is fused using Sn solder 20 to form a package.

【0065】図4に示す本発明の第1実施形態に係るM
MIC21は、バイアホール31a,31bと、このバ
イアホール31a,31bに埋め込まれた接続用高導電
性材料32とを用いて、ソース電極14を接地すること
が出来る。この場合には、ソース電極14をバイアホー
ル31a,31bに埋め込まれた接続用高導電性材料3
2に接続し、更に放熱用金属(PHS)18を介して接
地線に接続し接地する。
FIG. 4 shows the M according to the first embodiment of the present invention.
The MIC 21 can ground the source electrode 14 using the via holes 31a and 31b and the high-conductivity material 32 for connection embedded in the via holes 31a and 31b. In this case, the source electrode 14 is connected to the highly conductive connection material 3 embedded in the via holes 31a and 31b.
2 and further to a ground line via a heat dissipating metal (PHS) 18 for grounding.

【0066】このMMICでは、凹部17の幅を実効フ
ィンガー長よりも小さくすることにより、バイアホール
31a,31bをMESFETから遠ざけることなく形
成できるため高周波特性を劣化させる要因になるソース
接地インダクタンスを増大させることがない。
In this MMIC, by making the width of the concave portion 17 smaller than the effective finger length, the via holes 31a and 31b can be formed without moving away from the MESFET, so that the source ground inductance which causes a deterioration in high frequency characteristics is increased. Nothing.

【0067】(第2実施形態)図5及び図6に示すよう
に、本発明の第2実施形態に係る半導体能動素子51
は、凹部17の短辺及び長辺の長さがいずれも、活性領
域12の短辺及び長辺の長さよりも小さい。具体的に
は、活性領域の面積150μm×210μmに対して、
凹部底部の面積は80μm×100μmである。他は本
発明の第1実施形態に係る半導体能動素子10と基本的
に同様であるので、重複した説明は省略する。
(Second Embodiment) As shown in FIGS. 5 and 6, a semiconductor active device 51 according to a second embodiment of the present invention
The length of each of the short side and the long side of the concave portion 17 is smaller than the length of the short side and the long side of the active region 12. Specifically, for an active area of 150 μm × 210 μm,
The area of the concave bottom is 80 μm × 100 μm. Others are basically the same as those of the semiconductor active device 10 according to the first embodiment of the present invention, and thus redundant description will be omitted.

【0068】図7は、本発明の第2実施形態に係る半導
体能動素子51における単位ゲート(ゲートフィンガー
部)の上昇温度ΔTの分布を、同一寸法の第1従来技術
及び第2従来技術に係る半導体能動素子における上昇温
度ΔTの分布と比較して示す図である。図7中、横軸の
数字a,b,c,・・・・・,jは図6(a)に示す各単位
ゲート(ゲートフィンガー部)の位置を示し、縦軸は各
ゲートフィンガー位置に於ける最大上昇温度ΔTを示し
ている。第1従来技術の場合の温度分布を黒塗りの丸
印、第2従来技術の場合の温度分布を白抜きの丸印、本
発明の第2実施形態に係る構造の場合の温度分布を+印
で表している。本発明の第2実施形態に係る半導体能動
素子51においては、「上に凸」の温度分布ではある
が、第1実施形態に係る半導体能動素子10とは異な
り、中央部付近の比較的広い範囲、即ち、ゲートフィン
ガーc,d,e,f,g,hの位置でほぼ同一の上昇温
度ΔTとなる平坦なプラトーを有している。つまり、中
央部分に局在した温度上昇を効果的に抑えて、均一化を
達成していることがわかる。各ゲートフィンガー位置に
於けるそれぞれの上昇温度ΔTは、凹部の無い第1従来
技術よりは小さく、活性領域下部に活性領域よりも大き
な凹部を形成した第2従来技術の場合よりは大きい。
FIG. 7 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) in the semiconductor active element 51 according to the second embodiment of the present invention, according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. FIG. 4 is a diagram showing a comparison with a distribution of a rise temperature ΔT in a semiconductor active element. 7, the numbers a, b, c,..., J on the horizontal axis indicate the positions of the unit gates (gate finger portions) shown in FIG. 6A, and the vertical axis indicates the position of each gate finger. 5 shows the maximum temperature rise ΔT at the time. The temperature distribution in the case of the first prior art is indicated by black circles, the temperature distribution in the case of the second prior art is indicated by white circles, and the temperature distribution in the case of the structure according to the second embodiment of the present invention is indicated by +. It is represented by In the semiconductor active element 51 according to the second embodiment of the present invention, although the temperature distribution is “convex upward”, unlike the semiconductor active element 10 according to the first embodiment, a relatively wide range near the center is provided. That is, at the positions of the gate fingers c, d, e, f, g, and h, there are flat plateaus having substantially the same temperature rise ΔT. In other words, it can be seen that the temperature rise localized in the central portion is effectively suppressed, and the uniformization is achieved. The temperature rise ΔT at each gate finger position is smaller than in the first prior art having no recess, and is larger than in the second prior art in which a recess larger than the active region is formed below the active region.

【0069】図7に示すように、中央部付近のゲートフ
ィンガーc,d,e,f,g,hの位置の上昇温度ΔT
が最も高く40K程度で、周辺部のゲートフィンガーa
及びiの上昇温度ΔTは34Kであるので、ゲートフィ
ンガー間の最大の温度差ΔTは6K程度となる。この
ゲートフィンガー間の最大の温度差ΔTは、凹部のな
い第1従来技術の場合は12Kであるので、第1従来技
術に比して充分小さく抑えていることが分かる。これ
は、先に説明した第1実施形態における温度差8Kより
も更に小さな値で、第2従来技術の場合のゲートフィン
ガー間温度差ΔTよりも小さいといえる。
As shown in FIG. 7, the temperature rise ΔT at the positions of the gate fingers c, d, e, f, g, and h near the center.
Is about 40K and the gate finger a
And since i rise temperature ΔT of is 34K, the maximum temperature difference delta 2 T between gate fingers is about 6K. Since the maximum temperature difference Δ 2 T between the gate fingers is 12 K in the case of the first prior art having no concave portion, it can be seen that the maximum temperature difference Δ 2 T is sufficiently smaller than that of the first prior art. This is a value smaller than the temperature difference 8K in the first embodiment described above, and can be said to be smaller than the temperature difference Δ 2 T between the gate fingers in the case of the second related art.

【0070】このように単位ゲート(ゲートフィンガー
部)の温度を均一にすることにより、単位トランジスタ
の特性を揃えることができ、全体的な特性劣化を抑える
ことが出来る。
By making the temperatures of the unit gates (gate finger portions) uniform as described above, the characteristics of the unit transistors can be made uniform, and overall deterioration in characteristics can be suppressed.

【0071】本発明の第2実施形態に係る半導体集積回
路は、少なくとも2個の半導体能動素子を他の受動素子
と共に同一半導体基板上に集積化したMMICである。
即ち、本発明の第2実施形態に係るに係るMMIC22
は、図8(a)の表面図及び図8(b)の裏面図に示す
ように、第1及び第2の主表面を有する半導体基板(G
aAs基板)11と、このGaAs基板11の第1の主
表面上に配置された第1及び第2の半導体能動素子と、
第1の主表面上に配置された受動素子と、GaAs基板
11を貫通するバイアホール33a,33b,33c,
33dと、このバイアホール33a,33b,33c,
33dに埋め込まれた接続用高導電性材料(図示省略)
と、第1の半導体能動素子の複数本の主電流制御領域の
直下に形成された第1凹部17aと、第2の半導体能動
素子の複数本の主電流制御領域の直下に形成された第2
凹部17bとを少なくとも有する。第1凹部17aは、
第2の主表面から第1の主表面に向かって形成され、第
1軸方向の長さが第1の半導体能動素子の実効フィンガ
ー長よりも短く、且つ第2軸方向の長さが、第2軸方向
に測ったすべての主電流制御領域が存在する領域の全長
よりも短い。同様に、第2凹部17bは、第2の主表面
から第1の主表面に向かって形成され、第1軸方向の長
さが第2の半導体能動素子の実効フィンガー長よりも短
く、且つ第2軸方向の長さが、第2軸方向に測ったすべ
ての主電流制御領域が存在する領域の全長よりも短い。
The semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention is an MMIC in which at least two semiconductor active elements are integrated together with other passive elements on the same semiconductor substrate.
That is, the MMIC 22 according to the second embodiment of the present invention
Is a semiconductor substrate (G) having first and second main surfaces as shown in the front view of FIG. 8A and the back view of FIG.
aAs substrate) 11, first and second semiconductor active elements arranged on a first main surface of the GaAs substrate 11,
A passive element disposed on the first main surface, and via holes 33a, 33b, 33c, penetrating through the GaAs substrate 11;
33d and the via holes 33a, 33b, 33c,
Highly conductive material for connection embedded in 33d (not shown)
A first recess 17a formed immediately below the plurality of main current control regions of the first semiconductor active element, and a second recess formed immediately below the plurality of main current control regions of the second semiconductor active element.
And at least a recess 17b. The first recess 17a
Formed from the second main surface to the first main surface, the length in the first axial direction is shorter than the effective finger length of the first semiconductor active element, and the length in the second axial direction is It is shorter than the total length of the region where all the main current control regions measured in the two axial directions exist. Similarly, the second concave portion 17b is formed from the second main surface toward the first main surface, has a length in the first axial direction shorter than the effective finger length of the second semiconductor active element, and The length in the biaxial direction is shorter than the total length of the region where all the main current control regions measured in the second axial direction exist.

【0072】第1の半導体能動素子は、GaAs基板1
1のチャネル層の上に形成されたn 型ソース領域及び
型ドレイン領域を有している(図示省略)。n
ソース領域には、図8(a)に示すように、ソース電極
14aの6本のフィンガー部が接続され、n型ドレイ
ン領域には、ドレイン電極13aの5本のフィンガー部
が接続されている。ソース電極14aの6本のフィンガ
ー部とドレイン電極13aの5本のフィンガー部との間
には、10本のゲート電極のゲートフィンガー部a,
b,c,・・・・・,jが配置され、それぞれのゲートフィ
ンガー部a,b,c,・・・・・,jに対応して、10個の
単位素子(ユニット素子)が規定されている。そして、
このゲートフィンガー部a,b,c,・・・・・,jはそれ
ぞれゲート電極配線部15aに導かれ、櫛形形状をなし
ている。ゲートフィンガー部a,b,c,・・・・・,jの
直下には主電流制御領域(チャネル領域)が形成されて
いる。
The first semiconductor active element is a GaAs substrate 1
N formed on one channel layer +Mold source area and
n+It has a mold drain region (not shown). n+Type
In the source region, as shown in FIG.
14a are connected to six fingers, and n+Type dray
Five finger portions of the drain electrode 13a
Is connected. Six fingers of source electrode 14a
Between the finger portion and the five finger portions of the drain electrode 13a.
Have gate finger portions a of ten gate electrodes,
b, c,..., j are arranged.
, A, b, c,..., J
A unit element (unit element) is defined. And
The gate finger portions a, b, c,...
Each of them is led to the gate electrode wiring portion 15a and has a comb shape.
ing. Gate finger parts a, b, c,..., J
The main current control region (channel region) is formed immediately below
I have.

【0073】同様に、第2の半導体能動素子は、GaA
s基板11のチャネル層の上に形成されたn型ソース
領域及びn型ドレイン領域を有している(図示省
略)。n 型ソース領域には、図8(a)に示すよう
に、ソース電極14bの6本のフィンガー部が接続さ
れ、n型ドレイン領域には、ドレイン電極13bの5
本のフィンガー部が接続されている。ソース電極14b
の6本のフィンガー部とドレイン電極13bの5本のフ
ィンガー部との間には、10本のゲート電極のゲートフ
ィンガー部a,b,c,・・・・・,jが配置され、それぞ
れゲート電極配線部15bに導かれ、櫛形形状をなして
いる。第2の半導体能動素子のゲートフィンガー部a,
b,c,・・・・・,jの直下には主電流制御領域(チャネ
ル領域)が形成されている。
Similarly, the second semiconductor active element is composed of GaAs
n formed on the channel layer of the s substrate 11+Type source
Region and n+Type drain region (not shown in the figure).
Omitted). n +In the mold source region, as shown in FIG.
Are connected to the six finger portions of the source electrode 14b.
And n+The drain region of the drain electrode 13b
The finger portions of the book are connected. Source electrode 14b
Six finger portions and five fingers of the drain electrode 13b.
The gate electrodes of the ten gate electrodes
Inger parts a, b, c,..., J are arranged, and
And is led to the gate electrode wiring portion 15b to form a comb shape.
I have. The gate finger portion a of the second semiconductor active device,
b, c,..., j, the main current control region (channel
Area) is formed.

【0074】本発明の第2実施形態に係るMMIC22
を、Al若しくはAlN等の実装基板に実装する
場合は、第1凹部17aと第2凹部17bの内部にAu
を材料とした放熱用金属(PHS)埋め込む。この実装
基板にAu−Snはんだを使って放熱用金属(PHS)
を融着し、パッケージを構成する。
The MMIC 22 according to the second embodiment of the present invention
Is mounted on a mounting substrate such as Al 2 O 3 or AlN, Au is provided inside the first concave portion 17a and the second concave portion 17b.
A heat-dissipating metal (PHS) made of material is embedded. Heat dissipating metal (PHS) using Au-Sn solder on this mounting board
To form a package.

【0075】本発明の第2実施形態に係るMMIC22
は、図8(b)に示すように、第1凹部17aと第2凹
部17bに対し所定のクリアランスを設け、バイアホー
ル33a,33b,33c,33dを形成している。そ
して、このバイアホール33a,33b,33c,33
dとバイアホール33a,33b,33c,33dに埋
め込まれた接続用高導電性材料32とを用いて、ソース
電極14a及び14bを接地することが出来る。この場
合には、ソース電極14a及び14bをバイアホール3
1a,31bに埋め込まれた接続用高導電性材料に接続
し、更に放熱用金属(PHS)を介して接地線に接続し
接地する。
The MMIC 22 according to the second embodiment of the present invention
As shown in FIG. 8B, a predetermined clearance is provided between the first concave portion 17a and the second concave portion 17b to form via holes 33a, 33b, 33c, 33d. The via holes 33a, 33b, 33c, 33
The source electrodes 14a and 14b can be grounded using d and the highly conductive material 32 for connection embedded in the via holes 33a, 33b, 33c and 33d. In this case, the source electrodes 14a and 14b are
It is connected to the highly conductive material for connection embedded in 1a and 31b, and further connected to a ground line via a metal for heat dissipation (PHS) to be grounded.

【0076】図8に示すMMICでは、第1凹部17a
と第2凹部17bの幅(第1軸方向の長さ)を実効フィ
ンガー長よりも小さくすることにより、バイアホール3
3a,33b,33c,33dをMESFETから遠ざ
けることなく形成できるため高周波特性を劣化させる要
因になるソース接地インダクタンスを小さく出来る。更
に、第1凹部17aと第2凹部17bの長さ(第2軸方
向の長さ)を活性領域12の第2軸方向の長さよりも小
さな面積で形成することにより、隣り合う半導体能動素
子間の距離を広くしなくても、充分なチップ強度を確保
できる。このため、集積密度の高い、小型なMMICを
提供することができる。
In the MMIC shown in FIG. 8, the first recess 17a
By making the width (the length in the first axial direction) of the second concave portion 17b smaller than the effective finger length, the via hole 3
Since the 3a, 33b, 33c, and 33d can be formed without moving away from the MESFET, the common source inductance, which is a cause of deteriorating high frequency characteristics, can be reduced. Further, by forming the length (the length in the second axial direction) of the first concave portion 17a and the second concave portion 17b with an area smaller than the length of the active region 12 in the second axial direction, the distance between the adjacent semiconductor active elements is reduced. Even if the distance is not widened, sufficient chip strength can be secured. For this reason, a small MMIC with a high integration density can be provided.

【0077】さらに、図8に示すMMICのレイアウト
は、複数個の半導体素子を同一半導体基板上に並列配置
する高周波モジュールを構成する場合においても有効で
ある。このような高周波モジュールの構成においても、
充分な半導体基板のチップ強度を維持しつつ、複数の半
導体素子を半導体基板上に最近接で並列配置出来、集積
密度の向上、若しくはチップ面積の縮小が可能となる。
上記説明で明らかなように、凹部の第2軸方向に測った
寸法を小さくすることにより、複数個の半導体素子を半
導体基板上に並列配置しても、それぞれの凹部の相互の
間隔を一定の値に維持できるので、チップ強度が低下す
ることが無いからである。
Further, the layout of the MMIC shown in FIG. 8 is also effective when a high frequency module in which a plurality of semiconductor elements are arranged in parallel on the same semiconductor substrate. In such a high-frequency module configuration,
While maintaining sufficient chip strength of the semiconductor substrate, a plurality of semiconductor elements can be arranged in parallel on the semiconductor substrate closest to each other, so that the integration density can be improved or the chip area can be reduced.
As is clear from the above description, by reducing the size of the concave portion measured in the second axis direction, even if a plurality of semiconductor elements are arranged in parallel on the semiconductor substrate, the mutual interval between the concave portions is constant. This is because the value can be maintained, and the chip strength does not decrease.

【0078】(第3実施形態)図9(a)は本発明の第
3実施形態に係る半導体能動素子52の表面から見た平
面図、図9(b)はGaAs基板の裏面から見た平面
図、図10(a)および図10(b)はそれぞれ、図9
におけるF−F断面図、G−G断面図である。
(Third Embodiment) FIG. 9A is a plan view of a semiconductor active device 52 according to a third embodiment of the present invention as viewed from the front surface, and FIG. 9B is a plan view of the GaAs substrate as viewed from the back surface. FIG. 10, FIG. 10A and FIG.
1 is a sectional view taken along line FF and a sectional view taken along line GG in FIG.

【0079】本発明の半導体能動素子において、半導体
基板の第2の主表面に設けられる凹部の平面形状は矩形
に限られない。例えば、図9(b)に示すように、15
0μm×210μmの矩形(長方形)の活性領域12に
対して、半導体基板(GaAs基板)11の第2の主表
面(裏面)にテーパ部(斜辺)を有する6角形の凹部4
7が設けられている。この凹部47は、第2軸方向に沿
って測った長さが240μmであり、第2軸方向に沿っ
た中央部における第1軸方向の長さS=140μmで
ある。そして、第2軸方向に沿った端部における第1軸
方向の長さS=20μmである。つまり、本発明の第
3実施形態に係る半導体能動素子52の凹部47の第1
軸方向の長さは、中央部における第1軸方向の長さS
が最も長く、第2軸方向に沿って端部へ近づくにつれて
短くなり、断面G−G近傍ではS となっている。そし
て、端部における第1軸方向の長さSが最も短い。即
ち 、 S>S>S である。凹部47の深さは、30μmである。凹部47
の内部には第1実施形態及び第2実施形態と同様、Au
を材料とした放熱用金属が埋め込まれる。他は本発明の
第1実施形態に係る半導体能動素子10及び第2実施形
態に係る半導体能動素子51と基本的に同様であるの
で、重複した説明は省略する。
In the semiconductor active device of the present invention, the semiconductor
The planar shape of the concave portion provided on the second main surface of the substrate is rectangular.
Not limited to For example, as shown in FIG.
In a rectangular (rectangular) active region 12 of 0 μm × 210 μm
On the other hand, the second main table of the semiconductor substrate (GaAs substrate) 11
Hexagonal recess 4 having a tapered portion (oblique side) on the surface (back surface)
7 are provided. The recess 47 extends along the second axial direction.
Measured along the second axis direction is 240 μm
Length S in the first axial direction at the centerc= 140 μm
is there. And the first axis at the end along the second axis direction
Direction length Se= 20 μm. In other words, the present invention
First of the concave portions 47 of the semiconductor active element 52 according to the third embodiment
The axial length is the length S in the first axial direction at the center.c
Is the longest and approaches the end along the second axial direction
Becomes shorter and S near the section GG gIt has become. Soshi
And the length S in the first axial direction at the end.eIs the shortest. Immediately
Chi, Sc> Sg> Se It is. The depth of the recess 47 is 30 μm. Recess 47
Inside the Au is the same as in the first and second embodiments.
The heat dissipating metal made of the material is embedded. Others of the present invention
Semiconductor active device 10 according to first embodiment and second embodiment
Is basically the same as the semiconductor active element 51 according to the embodiment.
Therefore, duplicate description will be omitted.

【0080】図11は、本発明の第3実施形態に係る半
導体能動素子52における単位ゲート(ゲートフィンガ
ー部)の上昇温度ΔTの分布を、同一寸法の第1従来技
術及び第2従来技術に係る半導体能動素子における上昇
温度ΔTの分布と比較して示す図である。図11中、横
軸の数字a,b,c,・・・・・,jは各単位ゲート(ゲー
トフィンガー部)の位置を示し(図2(a)参照)、縦
軸は各ゲートフィンガー位置a,b,c,・・・・・,jに
於ける最大上昇温度ΔTを示している。第1従来技術の
場合の温度分布を黒塗りの丸印、第2従来技術の場合の
温度分布を白抜きの丸印、本発明の第3実施形態に係る
構造の場合の温度分布を×で表している。本発明の第3
実施形態に係る半導体能動素子52においては、中央部
付近のゲートフィンガーの上昇温度ΔTが高く、周辺部
のゲートフィンガー上昇温度ΔTが低く、第1実施形態
に係る半導体能動素子10と同様な、「上に凸」の温度
分布を示している。各ゲートフィンガー位置に於けるそ
れぞれの上昇温度ΔTは、第1従来技術よりは小さく、
第2従来技術の場合の温度差と同程度である。図11に
示すように、中央部付近のゲートフィンガーe及びfの
上昇温度ΔTが最も高く37K程度で、周辺部のゲート
フィンガーa及びiの上昇温度ΔTは31Kであるの
で、ゲートフィンガー間の最大の温度差ΔTは6K程
度となる。このゲートフィンガー間の最大の温度差Δ
Tも、第2従来技術の場合よりも小さい。このため、各
単位トランジスタの熱放散特性を揃えることができ、全
体的な特性劣化を抑えることが出来る。
FIG. 11 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) in the semiconductor active device 52 according to the third embodiment of the present invention according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. FIG. 4 is a diagram showing a comparison with a distribution of a rise temperature ΔT in a semiconductor active element. In FIG. 11, the numbers a, b, c,..., J on the horizontal axis indicate the position of each unit gate (gate finger portion) (see FIG. 2A), and the vertical axis indicates the position of each gate finger. The maximum rise temperature ΔT at a, b, c,..., j is shown. The temperature distribution in the case of the first prior art is indicated by black circles, the temperature distribution in the case of the second prior art is indicated by white circles, and the temperature distribution in the case of the structure according to the third embodiment of the present invention is indicated by x. Represents. Third of the present invention
In the semiconductor active device 52 according to the embodiment, the rise temperature ΔT of the gate finger near the center is high, and the rise temperature ΔT of the gate finger near the periphery is low, similar to the semiconductor active device 10 according to the first embodiment. The temperature distribution is “convex upward”. The temperature rise ΔT at each gate finger position is smaller than in the first prior art,
This is almost the same as the temperature difference in the case of the second prior art. As shown in FIG. 11, the temperature rise ΔT of the gate fingers e and f near the center is the highest at about 37K, and the temperature rise ΔT of the gate fingers a and i at the periphery is 31K. temperature difference delta 2 T of is about 6K. Maximum temperature difference between the gate fingers delta 2
T is also smaller than in the second prior art. For this reason, the heat dissipation characteristics of each unit transistor can be made uniform, and overall deterioration in characteristics can be suppressed.

【0081】図12は、本発明の第3実施形態に係る半
導体能動素子52をMMICに適用した例を示すもので
ある。本発明の第3実施形態に係るMMIC23は、半
導体基板(GaAs基板)11の第2の主表面(裏面)
にテーパ部(斜辺)を有する6角形の凹部47が設けら
れ、この凹部47の第1軸方向の長さは、中央部におけ
る第1軸方向の長さが最も長く、第2軸方向に沿って端
部へ近づくにつれて短くなり、端部における第1軸方向
の長さが最も短い。このように、凹部47の幅をバイア
ホール31a,31b付近で狭くすることにより、凹部
47とバイアホール31a,31b間に所定のクリアラ
ンスを得ることが容易に出来る。このため、GaAs基
板11の機械的な強度の確保が図れる。他は本発明の第
1実施形態に係るMMIC21と基本的に同様であるの
で、重複した説明は省略する。
FIG. 12 shows an example in which the semiconductor active device 52 according to the third embodiment of the present invention is applied to an MMIC. The MMIC 23 according to the third embodiment of the present invention includes a second main surface (back surface) of a semiconductor substrate (GaAs substrate) 11.
Is provided with a hexagonal concave portion 47 having a tapered portion (oblique side). The length of the concave portion 47 in the first axial direction is the longest in the first axial direction at the central portion, and along the second axial direction. The length in the first axial direction at the end is the shortest. As described above, by narrowing the width of the recess 47 near the via holes 31a and 31b, it is easy to obtain a predetermined clearance between the recess 47 and the via holes 31a and 31b. Therefore, mechanical strength of the GaAs substrate 11 can be ensured. The other parts are basically the same as those of the MMIC 21 according to the first embodiment of the present invention, and the duplicate description will be omitted.

【0082】(第4実施形態)図13(a)は本発明の
第4実施形態に係る半導体能動素子53の表面から見た
平面図、図13(b)はGaAs基板の裏面から見た平
面図、および図13(c)は図13(a)および図13
(b)におけるI−I断面図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 13A is a plan view of a semiconductor active device 53 according to a fourth embodiment of the present invention, as viewed from the front surface, and FIG. 13B is a plan view of the GaAs substrate as viewed from the back surface. FIG. 13 and FIG. 13C show FIG. 13A and FIG.
It is II sectional drawing in (b).

【0083】本発明の半導体能動素子において、半導体
基板の第2の主表面に設けられる凹部の深さは同一深さ
である必要はない。例えば、図13(c)に示すよう
に、第2軸方向の中央部における凹部の深さが、第2軸
方向の端部における凹部の深さよりも深くなるように構
成しても良い。図13においては、150μm×210
μmの矩形(長方形)の活性領域12に対して、半導体
基板(GaAs基板)11の第2の主表面(裏面)に2
90μm×100μmの矩形の凹部48が設けられてい
る。ここで、凹部48の深さは、中央部における深さd
が最も深くd=30μmである。そして、第2軸方
向に沿って端部へ近づくにつれて浅くなり、端部におけ
る深さdが最も浅く、端部における深さd=16μ
mである。即ち、 d>d である。凹部48の内部には第1実施形態及び第2実施
形態と同様、Auを材料とした放熱用金属が埋め込まれ
る。他は本発明の第1乃至第3実施形態に係る半導体能
動素子10,51,52と基本的に同様であるので、重
複した説明は省略する。
In the semiconductor active device of the present invention, the depth of the concave portion provided on the second main surface of the semiconductor substrate does not need to be the same. For example, as shown in FIG. 13C, the depth of the concave portion at the central portion in the second axial direction may be configured to be deeper than the depth of the concave portion at the end portion in the second axial direction. In FIG. 13, 150 μm × 210
With respect to a rectangular (rectangular) active region 12 of μm, a second main surface (back surface) of a semiconductor substrate (GaAs substrate) 11
A rectangular recess 48 of 90 μm × 100 μm is provided. Here, the depth of the concave portion 48 is the depth d at the central portion.
c is the deepest and d c = 30 μm. Then, along the second axis direction becomes shallower as it approaches the end, the most shallow depth d e at the end, the depth at the end of d e = 16 [mu]
m. In other words, it is a d c> d e. As in the first and second embodiments, a heat dissipating metal made of Au is embedded in the recess 48. Others are basically the same as the semiconductor active devices 10, 51, and 52 according to the first to third embodiments of the present invention, and thus redundant description will be omitted.

【0084】図14は、本発明の第4実施形態に係る半
導体能動素子53における単位ゲート(ゲートフィンガ
ー部)の上昇温度ΔTの分布を、同一寸法の第1従来技
術及び第2従来技術に係る半導体能動素子における上昇
温度ΔTの分布と比較して示す図である。図14中、横
軸の数字a,b,c,・・・・・,jは図13(c)に示す
各単位ゲート(ゲートフィンガー部)の位置を示し、縦
軸は各ゲートフィンガー位置に於ける最大上昇温度ΔT
を示している。第1従来技術の場合の温度分布を黒塗り
の丸印、第2従来技術の場合の温度分布を白抜きの丸
印、本発明の第4実施形態に係る構造の場合の温度分布
を*印で表している。第1乃至第3実施形態と同様に、
第4実施形態に係る半導体能動素子53においても、中
央部付近のゲートフィンガーの上昇温度ΔTが高く、周
辺部のゲートフィンガー上昇温度ΔTが低い「上に凸」
の温度分布を示している。各ゲートフィンガー位置に於
けるそれぞれの上昇温度ΔTは、第1従来技術よりは小
さく、第2従来技術の場合の温度差と同程度である。
FIG. 14 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) in the semiconductor active device 53 according to the fourth embodiment of the present invention according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. FIG. 4 is a diagram showing a comparison with a distribution of a rise temperature ΔT in a semiconductor active element. In FIG. 14, the numbers a, b, c,..., J on the horizontal axis indicate the position of each unit gate (gate finger portion) shown in FIG. 13C, and the vertical axis indicates the position of each gate finger. Maximum temperature rise ΔT at
Is shown. The temperature distribution in the case of the first prior art is indicated by black circles, the temperature distribution in the case of the second prior art is indicated by white circles, and the temperature distribution in the case of the structure according to the fourth embodiment of the present invention is indicated by *. It is represented by As in the first to third embodiments,
Also in the semiconductor active element 53 according to the fourth embodiment, the rising temperature ΔT of the gate finger near the central portion is high, and the rising temperature ΔT of the gate finger near the peripheral portion is low.
3 shows the temperature distribution. The temperature rise ΔT at each gate finger position is smaller than that of the first related art, and is substantially the same as the temperature difference of the second related art.

【0085】図14に示すように、中央部付近のゲート
フィンガーe及びfの上昇温度ΔTが最も高く37K程
度で、周辺部のゲートフィンガーa及びiの上昇温度Δ
Tは31Kであるので、ゲートフィンガー間の最大の温
度差ΔTは6K程度となる。このゲートフィンガー間
の最大の温度差ΔTも、第2従来技術の場合のゲート
フィンガー間温度差と同程度である。このゲートフィン
ガー間の最大の温度差ΔTは、第2従来技術の場合よ
りも小さい。このように個々の単位ゲート(ゲートフィ
ンガー部)の温度を均一にすることにより、単位トラン
ジスタの特性を揃えることができ、全体的な特性劣化を
抑えることができる。
As shown in FIG. 14, the temperature rise ΔT of the gate fingers e and f near the center is the highest at about 37K, and the temperature rise ΔG of the gate fingers a and i in the periphery is about 37K.
Since T is 31K, the maximum temperature difference Δ 2 T between the gate fingers is about 6K. The maximum temperature difference Δ 2 T between the gate fingers is also about the same as the temperature difference between the gate fingers in the second conventional technique. The maximum temperature difference Δ 2 T between the gate fingers is smaller than in the second conventional technique. By making the temperatures of the individual unit gates (gate finger portions) uniform in this way, the characteristics of the unit transistors can be made uniform, and overall deterioration in characteristics can be suppressed.

【0086】図15は、本発明の第4実施形態に係る半
導体能動素子53をMMICに適用した例を示すもので
ある。本発明の第4実施形態に係るMMIC24は、半
導体基板(GaAs基板)11の第2の主表面(裏面)
に底面がテーパ形状で、深さが連続的に変化する凹部4
8が設けられている。即ち、この凹部48の中央部にお
ける深さが最も深く、端部へ近づくにつれて浅くなり、
端部における深さが最も浅い。このように、GaAs基
板11の強度を保持したままでバイアホール31a,3
1bと半導体能動素子(MESFET)間の距離を短く
することができ、良好な高周波特性を維持できる。他は
本発明の第1実施形態に係るMMIC21と基本的に同
様であるので、重複した説明は省略する。
FIG. 15 shows an example in which the semiconductor active element 53 according to the fourth embodiment of the present invention is applied to an MMIC. The MMIC 24 according to the fourth embodiment of the present invention includes a second main surface (back surface) of a semiconductor substrate (GaAs substrate) 11.
The recess 4 has a tapered bottom surface and a continuously changing depth.
8 are provided. That is, the depth at the central portion of the concave portion 48 is the deepest, and becomes shallower toward the end portion,
The shallowest depth at the end. In this manner, the via holes 31a, 3a are maintained while maintaining the strength of the GaAs substrate 11.
1b and the semiconductor active element (MESFET) can be reduced in distance, and good high-frequency characteristics can be maintained. The other parts are basically the same as those of the MMIC 21 according to the first embodiment of the present invention, and the duplicate description will be omitted.

【0087】(その他の実施形態)上記のように、本発
明は第1乃至第4実施形態によって記載したが、この開
示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するもの
であると理解すべきではない。この開示から当業者には
様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとな
ろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first to fourth embodiments. However, it should be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. should not do. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0088】既に述べた第1乃至第4実施形態の説明に
おいては、MESFETについて例示したが、本発明は
MESFETにのみ限定されるものではない。AlGa
As/GaAsヘテロ接合を用いたHEMTや同様なヘ
テロ接合を用いたHBT等でもよく、SITでもかまわ
ない。HBTにおいては、第2主電極領域を主電流制御
領域の直下の埋め込み領域として構成すればよい。そし
て、この埋め込み領域は、シンカ−領域(電極引き出し
領域)等を介して、第1の主表面上に導き表面配線(第
2主電極)に接続すればよい。また、HBTの主電流制
御領域にベース電流を流すベース電極は、櫛形形状に
し、ベース電極のフィンガー部を第1主電極のフィンガ
ー部と交叉指構造を形成すれば、ベース抵抗が小さくな
り、高周波動作が可能になる。ベース抵抗の増大を厭わ
なければ、交叉指構造ではなく、複数の主電流制御領域
に対して共通のベース電極を配置してもかまわない。
In the description of the first to fourth embodiments, the MESFET has been exemplified, but the present invention is not limited to the MESFET. AlGa
An HEMT using an As / GaAs heterojunction, an HBT using a similar heterojunction, or the like may be used, or SIT may be used. In the HBT, the second main electrode region may be configured as a buried region immediately below the main current control region. Then, the buried region may be led onto the first main surface via a sinker region (electrode lead-out region) or the like and connected to the surface wiring (second main electrode). Further, if the base electrode for flowing the base current in the main current control region of the HBT is formed in a comb shape and the finger portion of the base electrode is formed to intersect the finger portion of the first main electrode, the base resistance is reduced, and Operation becomes possible. As long as the base resistance is not increased, a common base electrode may be arranged for a plurality of main current control regions instead of a cross finger structure.

【0089】また、本発明の適用されるMESFETや
HEMTは、第1乃至第4実施形態において説明したよ
うな櫛形形状第1主電極と第2主電極とが交叉指(イン
ターディジタル)形状に配置され、この第1主電極と第
2主電極との間にゲート電極のゲートフィンガー部が配
置された平面型構造(横型)に限定されるものではな
い。UMOSやVMOS等の縦型のFETやSITのよ
うに、主電流制御領域の直下の埋め込み領域として第2
主電極領域を構成しても良い。この埋め込み領域は、H
BTと同様に、シンカ−領域(電極引き出し領域)等を
介して、第1の主表面上に導き表面配線(第2主電極)
に接続すればよい。
Further, in the MESFET or HEMT to which the present invention is applied, the first and second comb-shaped main electrodes described in the first to fourth embodiments are arranged in an interdigital shape. However, the present invention is not limited to a planar structure (horizontal) in which the gate finger portion of the gate electrode is disposed between the first main electrode and the second main electrode. Like a vertical FET or SIT such as UMOS or VMOS, the second buried region just below the main current control region
The main electrode region may be configured. This buried area is H
Similarly to the BT, the surface wiring (second main electrode) is guided on the first main surface via a sinker region (electrode lead-out region) or the like.
Just connect it to.

【0090】また、本発明の第3実施形態に係る半導体
能動素子52においては、半導体基板(GaAs基板)
11の第2の主表面(裏面)にテーパ部(斜辺)を有す
る6角形の凹部47を設け、中央部における第1軸方向
の長さSが最も長く、第2軸方向に沿って端部へ近づ
くにつれて連続的に短くなる形状を示したが、複数のス
テップ(段差部)を経て、端部における第1軸方向の長
さSが最も短くなるように構成してもかまわない。
In the semiconductor active device 52 according to the third embodiment of the present invention, a semiconductor substrate (GaAs substrate)
The second main surface (back surface) on the tapered portion 11 of the hexagonal recess 47 having a (hypotenuse) is provided, the length S c of the first axial direction in the central portion is the longest, end along the second axial direction showed continuous short consisting shape closer to the section, through a plurality of steps (stepped portion), a length S e of the first axial direction may be configured so becomes shortest at the end.

【0091】更に、本発明の第4実施形態に係る半導体
能動素子53においては、半導体基板(GaAs基板)
11の第2の主表面(裏面)に底面がテーパ形状で、深
さが連続的に変化する凹部48を設け、中央部における
深さdが最も深く、第2軸方向に沿って端部へ近づく
につれて連続的に浅くなる形状を示したが、複数のステ
ップを経て、端部における深さdが最も浅くなるよう
に構成してもかまわない。
Further, in the semiconductor active device 53 according to the fourth embodiment of the present invention, a semiconductor substrate (GaAs substrate)
In the second bottom surface tapered on the main surface (back surface) of 11, a recess 48 which depth changes continuously provided, the deepest depth d c at the central portion, the end portion along the second axis direction showed continuous shallow consisting shape closer to, through a plurality of steps, the depth d e at the end may be configured to best shallower.

【0092】更に、本発明の第3及び第4実施形態とを
組み合わせ、中央部における深さが最も深く、且つ第1
軸方向の長さが最も長く、第2軸方向に沿って端部へ近
づくにつれて連続的に深さが浅く、且つ第1軸方向の長
さが短くなる形状でもかまわない。
Further, by combining the third and fourth embodiments of the present invention, the depth at the central portion is
The shape may be such that the length in the axial direction is the longest, the depth decreases continuously as approaching the end along the second axial direction, and the length in the first axial direction decreases.

【0093】更に、図4,12,15においては、半導
体能動素子が1個のみ搭載された半導体集積回路の図が
示されているが、これらの図は半導体集積回路の一部を
示す模式図にすぎず、本発明の半導体集積回路に複数の
半導体能動素子を搭載しても良いことは勿論である。同
様に、これらの各図において、図示を省略しているが、
本発明の半導体集積回路には、発振器、シンセサイザ、
変調器、電力増幅器、低雑音増幅器、復調器等を更に集
積化し、高周波帯無線通信器のRF部を構成してもかま
わない。その他各種の機能を有する回路ブロックを同一
半導体基板上に集積化出来る。
Further, FIGS. 4, 12, and 15 show diagrams of a semiconductor integrated circuit on which only one semiconductor active element is mounted, but these drawings are schematic diagrams showing a part of the semiconductor integrated circuit. However, it goes without saying that a plurality of semiconductor active elements may be mounted on the semiconductor integrated circuit of the present invention. Similarly, in each of these figures, illustration is omitted,
The semiconductor integrated circuit of the present invention includes an oscillator, a synthesizer,
A modulator, a power amplifier, a low-noise amplifier, a demodulator, and the like may be further integrated to constitute an RF unit of a high-frequency band wireless communication device. Other circuit blocks having various functions can be integrated on the same semiconductor substrate.

【0094】更に、図1,2,5,6,9,10及び1
3においては、バイアホールを示していないが、これら
の個別素子(ディスクリートデバイス)においても、バ
イアホールを設け、表面配線(第1主電極配線)をバイ
アホールを介して接地してもかまわない。こうすれば、
本発明の半導体集積回路における効果と同様に、バイア
ホールと凹部間のクリアランスをとるために、半導体基
板の余分な面積を必要としない。このため、表面配線に
付随する浮遊インダクタンスを小さくすることが可能
で、優れた高周波特性を有する個別素子としての半導体
能動素子が実現できる。
Further, FIGS. 1, 2, 5, 6, 9, 10, and 1
In FIG. 3, via holes are not shown, but in these individual elements (discrete devices), via holes may be provided and the surface wiring (first main electrode wiring) may be grounded via the via holes. This way,
As in the case of the semiconductor integrated circuit of the present invention, an extra area of the semiconductor substrate is not required to provide a clearance between the via hole and the concave portion. Therefore, the stray inductance accompanying the surface wiring can be reduced, and a semiconductor active element as an individual element having excellent high-frequency characteristics can be realized.

【0095】更に、半導体基板はGaAs基板以外のイ
ンジウム燐(InP)、炭化珪素(SiC)等の化合物
半導体基板、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)
等の元素半導体基板等の種々の半導体基板が使用可能で
あることは勿論である。また、SOI基板のような多層
構造の半導体基板でも良い(但し、SOI基板の場合
は、放熱用の凹部は埋め込み絶縁膜を貫通する構造が好
ましい。)。
Further, a semiconductor substrate other than a GaAs substrate is a compound semiconductor substrate such as indium phosphide (InP) or silicon carbide (SiC), silicon (Si), germanium (Ge).
Of course, various semiconductor substrates such as element semiconductor substrates can be used. Further, a semiconductor substrate having a multilayer structure such as an SOI substrate may be used (however, in the case of an SOI substrate, a structure in which a heat-radiating concave portion penetrates a buried insulating film is preferable).

【0096】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したが
って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許
請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる
ものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the matters specifying the invention according to the claims that are appropriate from the above description.

【0097】[0097]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
周波特性及び放熱特性が共に良好な半導体能動素子を提
供し、特に、マルチチャネル構造における各単位素子
(ユニット素子)毎の温度上昇のバラツキを少なくし、
熱放散の均一性を高めることが可能である。
As described above, according to the present invention, a semiconductor active device having good high-frequency characteristics and good heat radiation characteristics is provided, and in particular, the temperature rise of each unit device (unit device) in a multi-channel structure. Less variation,
It is possible to increase the uniformity of heat dissipation.

【0098】また本発明によれば、放熱特性が良好で、
しかも半導体基板の強度を維持できる半導体能動素子を
提供することが出来る。
According to the present invention, the heat radiation characteristics are good,
In addition, a semiconductor active element capable of maintaining the strength of the semiconductor substrate can be provided.

【0099】更に本発明によれば、凹部相互間のクリア
ランスをとるのが容易で、複数の半導体能動素子を半導
体基板上に並列配置したモジュールを構成しても、チッ
プ強度が低下することのない。従って、信頼性が高く、
高周波・高出力の半導体能動素子を提供することが出来
る。
Further, according to the present invention, it is easy to provide a clearance between the concave portions, and even if a module in which a plurality of semiconductor active elements are arranged in parallel on a semiconductor substrate is configured, the chip strength does not decrease. . Therefore, it is highly reliable,
A high-frequency, high-output semiconductor active device can be provided.

【0100】更に本発明によれば、放熱特性が良好で、
しかも実装不良発生を極力抑えることのできる構造を有
した半導体能動素子を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, the heat radiation characteristics are good,
Moreover, it is possible to provide a semiconductor active device having a structure capable of minimizing the occurrence of mounting defects.

【0101】更に本発明によれば、高周波特性及び放熱
特性が共に良好で、しかも半導体基板の強度を維持でき
る半導体集積回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit which has both good high-frequency characteristics and good heat radiation characteristics and can maintain the strength of the semiconductor substrate.

【0102】更に本発明によれば、高周波特性及び放熱
特性が共に良好で、しかも実装不良発生を抑えることの
できる半導体集積回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit having both good high-frequency characteristics and good heat radiation characteristics and capable of suppressing occurrence of mounting defects.

【0103】更に本発明によれば、バイアホールと凹部
間のクリアランスをとるのが容易で、このクリアランス
をとるために半導体基板の余分な面積を必要としない半
導体集積回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit in which a clearance between a via hole and a concave portion can be easily obtained and an extra area of a semiconductor substrate is not required for obtaining the clearance.

【0104】更に本発明によれば、バイアホールと凹部
間のクリアランスをとるのが容易で、このクリアランス
をとるために半導体基板の余分な面積を必要としない半
導体集積回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit in which a clearance between the via hole and the concave portion can be easily obtained, and an extra area of the semiconductor substrate is not required for obtaining the clearance.

【0105】更に本発明によれば、凹部相互間のクリア
ランスをとるのが容易で、複数の半導体能動素子を半導
体基板上に並列配置しても、チップ強度が低下すること
のない半導体集積回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit in which the clearance between the recesses can be easily obtained and the chip strength does not decrease even when a plurality of semiconductor active elements are arranged in parallel on a semiconductor substrate. Can be provided.

【0106】更に本発明によれば、半導体基板上に集積
化された半導体能動素子の第1主電極領域をバイアホー
ルを介して接地する場合に、第1主電極領域に接続され
る表面配線を長く引き回す必要がない半導体集積回路を
提供することが出来る。
Further, according to the present invention, when the first main electrode region of a semiconductor active element integrated on a semiconductor substrate is grounded via a via hole, a surface wiring connected to the first main electrode region is formed. A semiconductor integrated circuit which does not need to be routed for a long time can be provided.

【0107】更に本発明によれば、表面配線に付随する
浮遊インダクタンスが小さく、優れた高周波特性を有す
る半導体集積回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit having a small floating inductance associated with the surface wiring and having excellent high-frequency characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は本発明の第1実施形態に係わる半
導体能動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、図
1(b)はGaAs基板の裏面から見た平面図である。
FIG. 1A is a plan view of a semiconductor active device according to a first embodiment of the present invention as viewed from the front surface of a GaAs substrate, and FIG. 1B is a plan view of the semiconductor active device as viewed from the back surface of the GaAs substrate. .

【図2】図2(a)は図1におけるA−A断面図、図2
(b)は図1におけるB−B断面図である。
FIG. 2A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1, FIG.
(B) is BB sectional drawing in FIG.

【図3】本発明の第1実施形態に係る半導体能動素子の
単位ゲート(ゲートフィンガー部)の上昇温度ΔTの分
布を、同一寸法の第1従来技術及び第2従来技術に係る
半導体能動素子における上昇温度ΔTの分布と比較して
示す図である。
FIG. 3 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) of the semiconductor active device according to the first embodiment of the present invention in the semiconductor active device according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. It is a figure shown in comparison with distribution of rise temperature ΔT.

【図4】図4(a)は本発明の第1実施形態に係わるM
MICの一部をGaAs基板の表面から見た平面図、図
4(b)はGaAs基板の裏面から見た平面図、および
図4(c)は図4(a)および図4(b)におけるC−
C断面図である。
FIG. 4 (a) is a diagram showing M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a plan view of a part of the MIC viewed from the front surface of the GaAs substrate, FIG. 4B is a plan view viewed from the back surface of the GaAs substrate, and FIG. 4C is a plan view of FIGS. 4A and 4B. C-
It is C sectional drawing.

【図5】図5(a)は本発明の第2実施形態に係わる半
導体能動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、図
5(b)はGaAs基板の裏面から見た平面図である。
FIG. 5A is a plan view of a semiconductor active device according to a second embodiment of the present invention as viewed from the front surface of a GaAs substrate, and FIG. 5B is a plan view of the semiconductor active device as viewed from the back surface of the GaAs substrate. .

【図6】図6(a)は図5におけるD−D断面図、図6
(b)は図5におけるE−E断面図である。
6A is a sectional view taken along line DD in FIG. 5, FIG.
(B) is EE sectional drawing in FIG.

【図7】本発明の第2実施形態に係る半導体能動素子の
単位ゲート(ゲートフィンガー部)の上昇温度ΔTの分
布を、同一寸法の第1従来技術及び第2従来技術に係る
半導体能動素子における上昇温度ΔTの分布と比較して
示す図である。
FIG. 7 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) of the semiconductor active device according to the second embodiment of the present invention in the semiconductor active device according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. It is a figure shown in comparison with distribution of rise temperature ΔT.

【図8】図8(a)は本発明の第2実施形態に係わるM
MICの一部をGaAs基板の表面から見た平面図、図
8(b)はGaAs基板の裏面から見た平面図である。
FIG. 8 (a) is a diagram showing M according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8B is a plan view of a part of the MIC as viewed from the front surface of the GaAs substrate, and FIG.

【図9】図9(a)は本発明の第3実施形態に係る半導
体能動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、図9
(b)はGaAs基板の裏面から見た平面図
FIG. 9A is a plan view of a semiconductor active device according to a third embodiment of the present invention as viewed from the surface of a GaAs substrate.
(B) is a plan view seen from the back surface of the GaAs substrate.

【図10】図10(a)および図10(b)はそれぞ
れ、図9におけるF−F断面図、G−G断面図である。
10 (a) and 10 (b) are a sectional view taken along line FF and a sectional view taken along line GG in FIG. 9, respectively.

【図11】本発明の第3実施形態に係る半導体能動素子
の単位ゲート(ゲートフィンガー部)の上昇温度ΔTの
分布を、同一寸法の第1従来技術及び第2従来技術に係
る半導体能動素子における上昇温度ΔTの分布と比較し
て示す図である。
FIG. 11 is a graph showing the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) of the semiconductor active device according to the third embodiment of the present invention in the semiconductor active device according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. It is a figure shown in comparison with distribution of rise temperature ΔT.

【図12】図12(a)は本発明の第3実施形態に係わ
るMMICの一部をGaAs基板の表面から見た平面
図、図12(b)はGaAs基板の裏面から見た平面
図、図12(c)は図12(a)および図12(b)に
おけるH−H断面図である。
FIG. 12A is a plan view of a part of the MMIC according to the third embodiment of the present invention as viewed from the front surface of a GaAs substrate, FIG. 12B is a plan view as viewed from the back surface of the GaAs substrate, FIG. 12C is a sectional view taken along the line HH in FIGS. 12A and 12B.

【図13】図13(a)は本発明の第4実施形態に係る
半導体能動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、
図13(b)はGaAs基板の裏面から見た平面図、お
よび図13(c)は図13(a)および図13(b)に
おけるI−I断面図である。
FIG. 13A is a plan view of a semiconductor active device according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from the surface of a GaAs substrate.
FIG. 13B is a plan view seen from the back surface of the GaAs substrate, and FIG. 13C is a cross-sectional view taken along the line II in FIGS. 13A and 13B.

【図14】本発明の第4実施形態に係る半導体能動素子
の単位ゲート(ゲートフィンガー部)の上昇温度ΔTの
分布を、同一寸法の第1従来技術及び第2従来技術に係
る半導体能動素子における上昇温度ΔTの分布と比較し
て示す図である。
FIG. 14 shows the distribution of the temperature rise ΔT of the unit gate (gate finger portion) of the semiconductor active device according to the fourth embodiment of the present invention in the semiconductor active device according to the first prior art and the second prior art having the same dimensions. It is a figure shown in comparison with distribution of rise temperature ΔT.

【図15】図15(a)は本発明の第4実施形態に係わ
るMMICの一部をGaAs基板の表面から見た平面
図、図15(b)はこのMMICの一部をGaAs基板
の裏面から見た平面図、図15(c)は図15(a)お
よび図15(b)におけるJ−J断面図である。
FIG. 15A is a plan view of a part of the MMIC according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from the surface of a GaAs substrate, and FIG. 15B is a plan view of a part of the MMIC showing the back surface of the GaAs substrate. 15 (c) is a cross-sectional view taken along line JJ in FIGS. 15 (a) and 15 (b).

【図16】図16(a)は第2従来技術に係る半導体能
動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、図16
(b),図16(c)はそれぞれ、第2従来技術に係る
半導体能動素子をパッケージに実装したものを、図16
(a)におけるP−P線、Q−Q線で見た断面図であ
る。
FIG. 16 (a) is a plan view of a semiconductor active device according to a second conventional technique as viewed from the surface of a GaAs substrate, and FIG.
16 (b) and FIG. 16 (c) show a semiconductor active device according to the second prior art mounted on a package, respectively.
It is sectional drawing seen by the PP line and QQ line in (a).

【図17】図17(a)は第1従来技術に係る半導体能
動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、図17
(b)は図17(a)におけるR−R断面図、図2
(b)は図1(a)におけるS−S断面図である。
FIG. 17 (a) is a plan view of a semiconductor active device according to the first prior art as viewed from the surface of a GaAs substrate, and FIG.
FIG. 2B is a sectional view taken along line RR in FIG.
FIG. 2B is a sectional view taken along the line SS in FIG.

【図18】図18(a)は第2従来技術に係る半導体能
動素子をGaAs基板の表面から見た平面図、図18
(b)は半導体能動素子をGaAs基板の裏面から見た
平面図である。
FIG. 18 (a) is a plan view of a semiconductor active device according to a second conventional technique as viewed from the surface of a GaAs substrate, and FIG.
FIG. 2B is a plan view of the semiconductor active element viewed from the back surface of the GaAs substrate.

【図19】図19(a)は図18におけるT−T断面
図、図19(b)は図18におけるU−U断面図であ
る。
19A is a sectional view taken along the line TT in FIG. 18, and FIG. 19B is a sectional view taken along the line UU in FIG.

【図20】第1従来技術及び第2従来技術に係る半導体
能動素子の単位ゲート(ゲートフィンガー部)の上昇温
度ΔTの分布を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a distribution of a temperature rise ΔT of a unit gate (gate finger portion) of a semiconductor active device according to the first prior art and the second prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,51,52,53 半導体能動素子 11,102 半導体基板(GaAs基板) 12 活性領域 13,13a,13b、81,82 ドレイン電極 14,14a,14b,85 ソース電極 15,15a,15b、83,84 ゲート配線部 17,47,48,103 凹部(バスタブ) 17a 第1凹部 17b 第2凹部 18,104 放熱用金属(PHS) 19,106 実装基板 20 Au−Snはんだ 21,22,23,24 半導体集積回路(MMIC) 31a,31b,33a,33b,33c,33d バ
イアホール a,b,c,・・・・・,j ゲートフィンガー
10, 51, 52, 53 Semiconductor active device 11, 102 Semiconductor substrate (GaAs substrate) 12 Active region 13, 13a, 13b, 81, 82 Drain electrode 14, 14a, 14b, 85 Source electrode 15, 15a, 15b, 83, 84 gate wiring part 17, 47, 48, 103 concave part (bathtub) 17a first concave part 17b second concave part 18, 104 heat dissipation metal (PHS) 19, 106 mounting substrate 20 Au-Sn solder 21, 22, 23, 24 semiconductor Integrated circuit (MMIC) 31a, 31b, 33a, 33b, 33c, 33d Via hole a, b, c,..., J Gate finger

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1及び第2の主表面を有する半導体基
板と、 前記第1の主表面上に配置され、第1軸方向に所定の実
効フィンガー長を有し、該第1軸と直交する第2軸方向
に並列配置された複数本の第1主電極領域と、 前記複数本の第1主電極領域のそれぞれと対をなし前記
実効フィンガー長で画定される複数本の主電流制御領域
と、 前記主電流制御領域を通過したキャリアを受け入れる第
2主電極領域と、 前記複数本の主電流制御領域の直下において、前記第2
の主表面から前記第1の主表面に向かって形成され、前
記第1軸方向の長さが前記実効フィンガー長よりも短い
凹部とを少なくとも有する半導体能動素子。
A semiconductor substrate having first and second main surfaces; a semiconductor substrate disposed on the first main surface, having a predetermined effective finger length in a first axial direction, and orthogonal to the first axis; A plurality of first main electrode regions arranged in parallel in the second axial direction, and a plurality of main current control regions each paired with each of the plurality of first main electrode regions and defined by the effective finger length. A second main electrode region for receiving carriers passing through the main current control region; and a second main electrode region immediately below the plurality of main current control regions.
A semiconductor active element having at least a concave portion formed from the main surface to the first main surface and having a length in the first axial direction shorter than the effective finger length.
【請求項2】 前記第2軸方向の中央部における前記第
1軸方向の長さが、前記第2軸方向の端部における前記
第1軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項1
記載の半導体能動素子。
2. The apparatus according to claim 1, wherein a length in the first axial direction at a central portion in the second axial direction is longer than a length in the first axial direction at an end in the second axial direction. 1
The semiconductor active device according to any one of the preceding claims.
【請求項3】 前記第2軸方向の中央部における前記凹
部の深さが、前記第2軸方向の端部における前記凹部の
深さよりも深いことを特徴とする請求項1記載の半導体
能動素子。
3. The semiconductor active device according to claim 1, wherein a depth of the concave portion at a central portion in the second axial direction is larger than a depth of the concave portion at an end portion in the second axial direction. .
【請求項4】 第1及び第2の主表面を有する半導体基
板と、 前記第1の主表面上に配置され、第1軸方向に所定の実
効フィンガー長を有し、該第1軸と直交する第2軸方向
に並列配置された複数本の第1主電極領域と、前記複数
本の第1主電極領域のそれぞれと対をなし前記実効フィ
ンガー長で画定される複数本の主電流制御領域と、前記
主電流制御領域を通過したキャリアを受け入れる第2主
電極領域とを有する半導体能動素子と、 前記第1の主表面上に配置された受動素子と、 前記複数本の主電流制御領域の直下において、前記第2
の主表面から前記第1の主表面に向かって形成され、前
記第1軸方向の長さが前記実効フィンガー長よりも短い
凹部とを少なくとも有する半導体集積回路。
4. A semiconductor substrate having first and second main surfaces; a semiconductor substrate disposed on the first main surface, having a predetermined effective finger length in a first axis direction, and being orthogonal to the first axis. A plurality of first main electrode regions arranged in parallel in the second axial direction, and a plurality of main current control regions defined by the effective finger length, each pair forming a pair with each of the plurality of first main electrode regions. A semiconductor active device having a second main electrode region for receiving carriers passing through the main current control region; a passive device disposed on the first main surface; and a plurality of main current control regions. Immediately below, the second
A semiconductor integrated circuit having at least a concave portion formed from the main surface to the first main surface and having a length in the first axial direction shorter than the effective finger length.
【請求項5】 第1及び第2の主表面を有する半導体基
板と、 前記第1の主表面上に配置され、第1軸方向に所定の実
効フィンガー長を有し、該第1軸と直交する第2軸方向
に並列配置された複数本の第1主電極領域と、前記複数
本の第1主電極領域のそれぞれと対をなし前記実効フィ
ンガー長で画定される複数本の主電流制御領域と、前記
主電流制御領域を通過したキャリアを受け入れる第2主
電極領域とをそれぞれ有する第1及び第2の半導体能動
素子と、 前記第1の主表面上に配置された受動素子と、 前記第1の半導体能動素子の前記複数本の主電流制御領
域の直下において、前記第2の主表面から前記第1の主
表面に向かって形成され、前記第1軸方向の長さが前記
実効フィンガー長よりも短い第1凹部と、 前記第2の半導体能動素子の前記複数本の主電流制御領
域の直下において、前記第2の主表面から前記第1の主
表面に向かって形成され、前記第1軸方向の長さが前記
実効フィンガー長よりも短い第2凹部とを少なくとも有
する半導体集積回路。
5. A semiconductor substrate having first and second main surfaces; a semiconductor substrate disposed on the first main surface, having a predetermined effective finger length in a first axis direction, and being orthogonal to the first axis. A plurality of first main electrode regions arranged in parallel in the second axial direction, and a plurality of main current control regions defined by the effective finger length, each pair forming a pair with each of the plurality of first main electrode regions. First and second semiconductor active devices each having a second main electrode region for receiving a carrier that has passed through the main current control region; a passive device disposed on the first main surface; Immediately below the plurality of main current control areas of one semiconductor active element, the semiconductor finger is formed from the second main surface toward the first main surface, and the length in the first axial direction is the effective finger length. A first recess shorter than said second semiconductor active Immediately below the plurality of main current control regions of the child, the first main surface is formed from the second main surface toward the first main surface, and the length in the first axial direction is shorter than the effective finger length. A semiconductor integrated circuit having at least two recesses.
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