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JP2005072378A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2005072378A
JP2005072378A JP2003301846A JP2003301846A JP2005072378A JP 2005072378 A JP2005072378 A JP 2005072378A JP 2003301846 A JP2003301846 A JP 2003301846A JP 2003301846 A JP2003301846 A JP 2003301846A JP 2005072378 A JP2005072378 A JP 2005072378A
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semi
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Shigeru Nakajima
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

【課題】 半絶縁性基板においてドレイン耐圧を向上できる半導体装置を提供する。
【解決手段】 本発明の半導体装置1は、半絶縁性基板2の主面2a上に設けられており、ドレイン電極12、ゲート電極10及びソース電極14を有する電界効果トランジスタ15を備える。半絶縁性基板2の主面2a上には配線16が設けられており、ソース電極14に接続されている。半絶縁性基板2の裏面2bから配線16まで延びるビアホール18の側面18a上には、裏面電極20が設けられており、配線16に接続されている。裏面電極20の材料は、p型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属である。このため、正孔は裏面電極20に到達し易い。よって、正孔は半絶縁性基板2に蓄積されない。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of improving drain withstand voltage in a semi-insulating substrate.
A semiconductor device according to the present invention includes a field effect transistor provided on a main surface of a semi-insulating substrate and having a drain electrode, a gate electrode, and a source electrode. A wiring 16 is provided on the main surface 2 a of the semi-insulating substrate 2 and is connected to the source electrode 14. On the side surface 18 a of the via hole 18 extending from the back surface 2 b of the semi-insulating substrate 2 to the wiring 16, a back electrode 20 is provided and connected to the wiring 16. The material of the back electrode 20 is an ohmic metal for a p-type III-V compound semiconductor. For this reason, the holes easily reach the back electrode 20. Therefore, holes are not accumulated in the semi-insulating substrate 2.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device.

電界効果トランジスタ(FET;field-effect transistor)において、ドレイン電圧(V)を増加させていくと、ドレイン−ゲート間に逆バイアスが印加される。このため、ドレイン近傍の活性層において高電界が発生する。活性層のこの領域で伝導電子が加速されると、衝突電離(衝突イオン化)により電子・正孔対が生じる。電子は活性層内を移動してドレインに向かうが、正孔は活性層の下の基板に蓄積されてしまう。その結果、基板と活性層との界面近傍において基板が正に帯電し、実効的に活性層幅が増加することになる。これにより、電界効果トランジスタのV−I特性において、ドレイン電圧(V)を大きくするとドレイン電流(I)が飽和せずに増加してしまう。このため、電界効果トランジスタのドレイン耐圧を大きくできない。 In a field-effect transistor (FET), when the drain voltage (V d ) is increased, a reverse bias is applied between the drain and the gate. For this reason, a high electric field is generated in the active layer near the drain. When conduction electrons are accelerated in this region of the active layer, electron-hole pairs are generated by impact ionization (impact ionization). Electrons move in the active layer and go to the drain, but holes are accumulated in the substrate under the active layer. As a result, the substrate is positively charged in the vicinity of the interface between the substrate and the active layer, and the active layer width is effectively increased. Thus, in V d -I d characteristics of the field effect transistor, increasing the drain voltage (V d) the drain current (I d) is increased without saturating. For this reason, the drain breakdown voltage of the field effect transistor cannot be increased.

特許文献1に記載されている電界効果トランジスタは、ドレイン耐圧を大きくするために、半絶縁性基板ではなくp型GaAs基板上に設けられている。このp型GaAs基板の裏面には裏面電極が設けられている。よって、電界効果トランジスタの活性層において発生する正孔は、p型GaAs基板を通過して裏面電極に向かう。これにより、正孔がp型GaAs基板に蓄積されないようにしている。
特開平04−373135号公報
The field effect transistor described in Patent Document 1 is provided not on a semi-insulating substrate but on a p-type GaAs substrate in order to increase the drain breakdown voltage. A back electrode is provided on the back surface of the p-type GaAs substrate. Therefore, the holes generated in the active layer of the field effect transistor pass through the p-type GaAs substrate and go to the back electrode. This prevents holes from accumulating on the p-type GaAs substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 04-373135

しかしながら、電界効果トランジスタを同一のp型GaAs基板上に複数形成すると、それらの電界効果トランジスタ間のアイソレーションを実現できない。また、p型GaAs基板を用いてホールを引き抜く場合は、活性層のn型層とのpn接合領域で、正孔がキャリアとして存在する中性領域が存在する。もし中性領域がなければ導電通路がないため正孔を引き抜けない。このため、ゲート容量が増加し、高周波特性が劣化する問題がある。一方、半絶縁性基板ではアイソレーションを実現できるが、上述の通りドレイン耐圧を大きくできない。   However, when a plurality of field effect transistors are formed on the same p-type GaAs substrate, it is impossible to achieve isolation between the field effect transistors. When holes are extracted using a p-type GaAs substrate, there is a neutral region where holes exist as carriers in the pn junction region with the n-type layer of the active layer. If there is no neutral region, there is no conductive path and holes cannot be pulled out. For this reason, there is a problem that the gate capacitance increases and the high frequency characteristics deteriorate. On the other hand, isolation can be realized with a semi-insulating substrate, but the drain breakdown voltage cannot be increased as described above.

そこで、本発明は、半絶縁性基板においてドレイン耐圧を向上できる半導体装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving drain withstand voltage in a semi-insulating substrate.

上述の課題を解決するため、本発明の半導体装置は、半絶縁性基板の主面上に設けられており、ドレイン電極、ゲート電極及びソース電極を有する電界効果トランジスタと、半絶縁性基板の主面上に設けられており、ソース電極に接続された導体部と、半絶縁性基板の裏面から導体部まで延びるビアホールの側面上に設けられ、導体部に接続された裏面電極とを備え、裏面電極の材料は、p型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属である。   In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention is provided on a main surface of a semi-insulating substrate, and includes a field effect transistor having a drain electrode, a gate electrode, and a source electrode, A back surface electrode provided on the surface and connected to the source electrode; and a back surface electrode provided on the side surface of the via hole extending from the back surface of the semi-insulating substrate to the conductor portion and connected to the conductor portion. The material of the electrode is an ohmic metal for a p-type III-V compound semiconductor.

電界効果トランジスタのドレイン−ゲート間に高電圧が印加されると、衝突電離により電子・正孔対が発生する。ここで、ビアホールの側面上に設けられた裏面電極は、導体部を介してソース電極に接続されている。よって、電位勾配により正孔は裏面電極に向かう。さらに、裏面電極の材料は、p型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属であるので、正孔は裏面電極に到達し易い。したがって、正孔は半絶縁性基板に蓄積されない。   When a high voltage is applied between the drain and gate of the field effect transistor, electron-hole pairs are generated by impact ionization. Here, the back electrode provided on the side surface of the via hole is connected to the source electrode via the conductor. Therefore, holes are directed to the back electrode due to the potential gradient. Furthermore, since the material of the back electrode is an ohmic metal with respect to the p-type III-V group compound semiconductor, the holes easily reach the back electrode. Therefore, holes are not accumulated on the semi-insulating substrate.

また、上記半導体装置では、III−V族化合物半導体はGaAsを含み、オーミック金属はAuZnを含む。さらに、上記半導体装置では、電界効果トランジスタの活性層は、パルスドープ構造を有する。これにより、高周波特性に優れた半導体装置が得られる。   In the semiconductor device, the III-V compound semiconductor includes GaAs, and the ohmic metal includes AuZn. Furthermore, in the semiconductor device, the active layer of the field effect transistor has a pulse doping structure. As a result, a semiconductor device having excellent high frequency characteristics can be obtained.

また、上記半導体装置は、半絶縁性基板上に設けられたp型バッファ層を更に備える。正孔は、p型バッファ層中で多数キャリアであり、p型バッファ層を介して裏面電極に到達し易くなる。これにより、正孔は半絶縁性基板に蓄積されない。   The semiconductor device further includes a p-type buffer layer provided on the semi-insulating substrate. The holes are majority carriers in the p-type buffer layer and easily reach the back electrode through the p-type buffer layer. Thereby, holes are not accumulated in the semi-insulating substrate.

本発明によれば、半絶縁性基板においてドレイン耐圧を向上できる半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of improving the drain withstand voltage in a semi-insulating substrate.

以下、実施形態に係る半導体装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。まず、半導体装置1の構造について説明する。   Hereinafter, the semiconductor device according to the embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted. First, the structure of the semiconductor device 1 will be described.

図1は、実施形態に係る半導体装置1の断面図である。半導体装置1は、半絶縁性基板2の主面2a上に設けられた電界効果トランジスタ15を備える。半導体装置1は、半絶縁性基板2上に設けられたp型バッファ層4を更に備える。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device 1 according to the embodiment. The semiconductor device 1 includes a field effect transistor 15 provided on the main surface 2 a of the semi-insulating substrate 2. The semiconductor device 1 further includes a p-type buffer layer 4 provided on the semi-insulating substrate 2.

半導体装置1としては、マイクロ波集積回路(MIC)を例示できる。半絶縁性基板2は、例えば半絶縁性GaAs等から構成されている。半絶縁性基板2の厚さは、例えば100マイクロメートルである。   An example of the semiconductor device 1 is a microwave integrated circuit (MIC). The semi-insulating substrate 2 is made of, for example, semi-insulating GaAs. The thickness of the semi-insulating substrate 2 is, for example, 100 micrometers.

電界効果トランジスタ15は、半絶縁性基板2上に設けられた活性層6と、活性層6上に設けられたキャップ層8と、キャップ層8上に設けられたドレイン電極12、ゲート電極10及びソース電極14とを有する。ドレイン電極12とソース電極14との間には、ゲート電極10が設けられている。電界効果トランジスタ15は、例えばnチャネル電界効果トランジスタである。   The field effect transistor 15 includes an active layer 6 provided on the semi-insulating substrate 2, a cap layer 8 provided on the active layer 6, a drain electrode 12, a gate electrode 10 provided on the cap layer 8, and Source electrode 14. A gate electrode 10 is provided between the drain electrode 12 and the source electrode 14. The field effect transistor 15 is, for example, an n-channel field effect transistor.

活性層6は、例えばパルスドープ構造を有する。活性層6は、例えばパルスドープ層6a、アンドープ層6b、パルスドープ層6c、及びアンドープ層6dを備える。これにより、線形性と高周波特性に優れた半導体装置1が得られる。   The active layer 6 has a pulse dope structure, for example. The active layer 6 includes, for example, a pulse doped layer 6a, an undoped layer 6b, a pulse doped layer 6c, and an undoped layer 6d. Thereby, the semiconductor device 1 excellent in linearity and high frequency characteristics can be obtained.

パルスドープ層6a,6cは、nGaAsといった高濃度のn型半導体から構成されている。パルスドープ層6a,6cにおけるドーパント濃度は、例えば2×1018cm−3である。ドーパントは、例えばSi,Sn,Teである。パルスドープ層6a,6cの厚さは、例えば各々8ナノメートル,10ナノメートルである。 The pulse doped layers 6a and 6c are made of a high concentration n-type semiconductor such as n + GaAs. The dopant concentration in the pulse dope layers 6a and 6c is, for example, 2 × 10 18 cm −3 . The dopant is, for example, Si, Sn, Te. The thicknesses of the pulse doped layers 6a and 6c are, for example, 8 nanometers and 10 nanometers, respectively.

アンドープ層6b,6dは、例えばアンドープGaAsから構成されている。アンドープ層6b,6dの厚さは、例えば各々30ナノメートル,40ナノメートルである。   The undoped layers 6b and 6d are made of undoped GaAs, for example. The undoped layers 6b and 6d have thicknesses of, for example, 30 nanometers and 40 nanometers, respectively.

キャップ層8はアンドープ半導体から構成されており、例えばアンドープAlGaAsから成る。キャップ層8の厚さは、例えば30ナノメートルである。   The cap layer 8 is made of an undoped semiconductor, and is made of, for example, undoped AlGaAs. The thickness of the cap layer 8 is, for example, 30 nanometers.

ゲート電極10は、例えばキャップ層8に対してショットキー接合を形成するショットキーメタルから構成されている。ゲート長は、例えば0.7マイクロメートルである。ゲートピッチは、例えば40マイクロメートルである。ドレイン電極12及びソース電極14は、キャップ層8に対してオーミック接触している。ソース電極14は、例えばAuGe/Niから構成されている。ソース電極14には、半絶縁性基板2の主面2a上に設けられた配線16(導体部)が接続されている。配線16は、例えばTi/Pt/Auから構成されている。配線16の幅は、例えば35マイクロメートルである。   The gate electrode 10 is made of, for example, a Schottky metal that forms a Schottky junction with the cap layer 8. The gate length is, for example, 0.7 micrometers. The gate pitch is 40 micrometers, for example. The drain electrode 12 and the source electrode 14 are in ohmic contact with the cap layer 8. The source electrode 14 is made of, for example, AuGe / Ni. A wiring 16 (conductor portion) provided on the main surface 2 a of the semi-insulating substrate 2 is connected to the source electrode 14. The wiring 16 is made of, for example, Ti / Pt / Au. The width of the wiring 16 is, for example, 35 micrometers.

p型バッファ層4は、例えばp型GaAsといったp型半導体から構成されている。p型バッファ層4におけるドーパント濃度は、例えば5×1016cm−3である。ドーパントは、例えばZn,C,Be,Mgである。p型バッファ層4の厚さは、例えば1マイクロメートルである。 The p-type buffer layer 4 is made of a p-type semiconductor such as p-type GaAs, for example. The dopant concentration in the p-type buffer layer 4 is, for example, 5 × 10 16 cm −3 . The dopant is, for example, Zn, C, Be, Mg. The thickness of the p-type buffer layer 4 is, for example, 1 micrometer.

また、半絶縁性基板2の裏面2bから配線16までビアホール18が延びている。すなわち、ビアホール18は、半絶縁性基板2、p型バッファ層4、活性層6及びキャップ層8を貫通する。ビアホール18の開口径は、例えば30マイクロメートルである。   A via hole 18 extends from the back surface 2 b of the semi-insulating substrate 2 to the wiring 16. That is, the via hole 18 penetrates the semi-insulating substrate 2, the p-type buffer layer 4, the active layer 6 and the cap layer 8. The opening diameter of the via hole 18 is, for example, 30 micrometers.

ビアホール18の側面18a上には、裏面電極20が設けられている。さらに、裏面電極20は、ビアホール18の一端18b及び半絶縁性基板2の裏面2b上にも設けられている。裏面電極20の厚さは、例えば10マイクロメートルである。また、裏面電極20はビアホール18を埋めるように設けられていてもよい。裏面電極20は、ビアホール18の一端18bにおいて配線16に電気的に接続されている。よって、ソース電極14、配線16及び裏面電極20は同電位となる。裏面電極20がビアホール18に設けられていることによって、ソースインダクタンスを低減できる。   A back electrode 20 is provided on the side surface 18 a of the via hole 18. Further, the back electrode 20 is also provided on one end 18 b of the via hole 18 and the back surface 2 b of the semi-insulating substrate 2. The thickness of the back electrode 20 is, for example, 10 micrometers. Further, the back electrode 20 may be provided so as to fill the via hole 18. The back electrode 20 is electrically connected to the wiring 16 at one end 18 b of the via hole 18. Therefore, the source electrode 14, the wiring 16, and the back electrode 20 are at the same potential. By providing the back electrode 20 in the via hole 18, the source inductance can be reduced.

裏面電極20の材料は、p型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属である。よって、裏面電極20はp型バッファ層4に対してオーミック接触を形成することができる。III−V族化合物半導体としては、GaAs、GaInP、InP、InGaAs等がある。オーミック金属としては、AuZn、Pt/Ti/Au、AuBeが例示できる。AuZnはp型半導体に対してオーミック接触を形成するが、Ti/Pt/Auはp型半導体に対してオーミック接触を形成しない。裏面電極20の材料をTi/Pt/Auに代えてAuZnとしても特段の不具合は生じない。   The material of the back electrode 20 is an ohmic metal for a p-type III-V compound semiconductor. Therefore, the back electrode 20 can form an ohmic contact with the p-type buffer layer 4. Examples of III-V compound semiconductors include GaAs, GaInP, InP, and InGaAs. Examples of the ohmic metal include AuZn, Pt / Ti / Au, and AuBe. AuZn forms ohmic contact with the p-type semiconductor, but Ti / Pt / Au does not form ohmic contact with the p-type semiconductor. Even if the material of the back electrode 20 is replaced with Ti / Pt / Au and AuZn, no particular problem occurs.

次に、半導体装置1の動作について説明する。電界効果トランジスタ15では、ソース領域とドレイン領域とが活性層6によって繋がれている。ドレイン電極12及びゲート電極10間に逆バイアスが印加されると、活性層6において、ドレイン領域近傍に高電界が発生する。ソース電極14の電位は、例えば接地電位である。高電界により活性層6中の伝導電子が加速されると、衝突電離(衝突イオン化)により電子・正孔対が生じる。ここで、上記p型バッファ層4におけるドーパント濃度及びp型バッファ層4の厚さは、ドレイン領域近傍が空乏化し、ソース領域近傍に中性領域が残るように調整されると好ましい。   Next, the operation of the semiconductor device 1 will be described. In the field effect transistor 15, the source region and the drain region are connected by the active layer 6. When a reverse bias is applied between the drain electrode 12 and the gate electrode 10, a high electric field is generated near the drain region in the active layer 6. The potential of the source electrode 14 is a ground potential, for example. When conduction electrons in the active layer 6 are accelerated by a high electric field, electron-hole pairs are generated by impact ionization (impact ionization). Here, the dopant concentration in the p-type buffer layer 4 and the thickness of the p-type buffer layer 4 are preferably adjusted so that the vicinity of the drain region is depleted and the neutral region remains in the vicinity of the source region.

図2は、半導体装置1のエネルギーバンド図である。図2では、縦軸がエネルギー、横軸が半導体装置1の厚み方向における位置を示す。領域L2は半絶縁性基板2、領域L4はp型バッファ層4、領域L6は活性層6、領域L8はキャップ層8にそれぞれ対応する。Eはフェルミ準位を示す。図2から明らかなように、活性層6において発生する正孔はp型バッファ層4に蓄積される。 FIG. 2 is an energy band diagram of the semiconductor device 1. In FIG. 2, the vertical axis indicates energy, and the horizontal axis indicates the position in the thickness direction of the semiconductor device 1. The region L2 corresponds to the semi-insulating substrate 2, the region L4 corresponds to the p-type buffer layer 4, the region L6 corresponds to the active layer 6, and the region L8 corresponds to the cap layer 8. E F represents the Fermi level. As apparent from FIG. 2, holes generated in the active layer 6 are accumulated in the p-type buffer layer 4.

正孔はp型バッファ層4中において多数キャリアであるので、p型バッファ層4を通過する。裏面電極20は、配線16を介してソース電極14に接続されているので、正孔は裏面電極20に向かう。裏面電極20の材料はp型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属であるので、裏面電極20の材料がn型半導体に対するオーミック金属である場合よりも、正孔は裏面電極20に到達し易い。したがって、正孔は半絶縁性基板2に蓄積されない。このため、実効的な活性層6幅は増大しないので、V−I特性においてドレイン電圧(V)を大きくしてもドレイン電流(I)が増加する方向の変曲点は生じない。したがって、半導体装置1のドレイン耐圧を向上でき、アバランシェ降伏を抑制できる。具体的には、例えば、半導体装置1における動作電圧を12Vから26Vに向上することができる。なお、正孔の移動速度は半絶縁性基板2中よりp型バッファ層4中の方が大きい。よって、p型バッファ層4を備える半導体装置1では、p型バッファ層を備えない半導体装置に比して、正孔が裏面電極20に到達する確率及び速度を向上できる。 Since holes are majority carriers in the p-type buffer layer 4, they pass through the p-type buffer layer 4. Since the back electrode 20 is connected to the source electrode 14 via the wiring 16, the holes go to the back electrode 20. Since the material of the back electrode 20 is an ohmic metal for a p-type III-V group compound semiconductor, holes can reach the back electrode 20 more easily than when the material of the back electrode 20 is an ohmic metal for an n-type semiconductor. . Therefore, holes are not accumulated in the semi-insulating substrate 2. Therefore, since the effective active layer 6 width does not increase, V d -I d characteristics at a drain voltage (V d) to significantly drain even when the current (I d) direction of the inflection points increase does not occur . Therefore, the drain breakdown voltage of the semiconductor device 1 can be improved and avalanche breakdown can be suppressed. Specifically, for example, the operating voltage in the semiconductor device 1 can be increased from 12V to 26V. The hole moving speed is higher in the p-type buffer layer 4 than in the semi-insulating substrate 2. Therefore, in the semiconductor device 1 including the p-type buffer layer 4, the probability and speed at which holes reach the back electrode 20 can be improved as compared with a semiconductor device not including the p-type buffer layer.

また、特許文献1に記載された電界効果トランジスタでは、基板の厚さが少なくとも70〜100マイクロメートル程度であり、正孔の移動距離が長くなってしまう。これに対して、上記半導体装置1では、ビアホール18の側面18a上に設けられた裏面電極20に正孔が向かうので、正孔の移動距離は短くて済む。例えば、ゲート電極10及びソース電極14間の距離が数マイクロメートルであれば、正孔の移動距離は数マイクロメートル程度で済むことになる。よって、半導体装置1では、裏面電極20を介して正孔を効率良く引き抜くことができる。   In the field effect transistor described in Patent Document 1, the thickness of the substrate is at least about 70 to 100 micrometers, and the hole moving distance becomes long. On the other hand, in the semiconductor device 1, since the holes are directed to the back electrode 20 provided on the side surface 18 a of the via hole 18, the movement distance of the holes can be short. For example, if the distance between the gate electrode 10 and the source electrode 14 is several micrometers, the movement distance of holes may be about several micrometers. Therefore, in the semiconductor device 1, holes can be efficiently extracted through the back electrode 20.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this.

例えば、上記半導体装置1はp型バッファ層4を備えるが、本発明の変形例に係る半導体装置は、p型バッファ層4を備えないとしてもよい。かかる半導体装置では、電界効果トランジスタ15が、p型バッファ層4を介さずに半絶縁性基板2上に設けられている。   For example, the semiconductor device 1 includes the p-type buffer layer 4, but the semiconductor device according to the modification of the present invention may not include the p-type buffer layer 4. In such a semiconductor device, the field effect transistor 15 is provided on the semi-insulating substrate 2 without the p-type buffer layer 4 interposed therebetween.

この変形例に係る半導体装置では、電界効果トランジスタ15のドレイン−ゲート間に高電圧が印加されると、衝突電離により電子・正孔対が発生する。ここで、ビアホール18の側面18a上に設けられた裏面電極20は、配線16を介してソース電極14に接続されている。よって、電位勾配により正孔は半絶縁性基板2を介して裏面電極20に向かう。裏面電極20の材料はp型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属であるので、裏面電極20の材料がn型半導体に対するオーミック金属である場合よりも、正孔は裏面電極20に到達し易い。したがって、正孔は半絶縁性基板2に蓄積されない。   In the semiconductor device according to this modification, when a high voltage is applied between the drain and gate of the field effect transistor 15, electron-hole pairs are generated by impact ionization. Here, the back electrode 20 provided on the side surface 18 a of the via hole 18 is connected to the source electrode 14 via the wiring 16. Therefore, holes move toward the back electrode 20 through the semi-insulating substrate 2 due to the potential gradient. Since the material of the back electrode 20 is an ohmic metal for a p-type III-V group compound semiconductor, holes can reach the back electrode 20 more easily than when the material of the back electrode 20 is an ohmic metal for an n-type semiconductor. . Therefore, holes are not accumulated in the semi-insulating substrate 2.

図3(A)は、半導体装置100の断面図である。半導体装置100は、半導体基板102上に設けられた電界効果トランジスタ115を備える。電界効果トランジスタ115は、パルスドープ層106及びキャップ層108を備える。半導体基板102上には、バッファ層104が設けられている。ゲート電極110は、キャップ層108上に設けられている。ゲート電極110は、ドレイン電極112及びソース電極114の間に設けられている。ソース電極114には、p型電極116が接続されている。p型電極116下には、p型ドーパントの注入された領域118(p層)がバッファ層104に到達するように設けられている。   FIG. 3A is a cross-sectional view of the semiconductor device 100. The semiconductor device 100 includes a field effect transistor 115 provided on a semiconductor substrate 102. The field effect transistor 115 includes a pulse doped layer 106 and a cap layer 108. A buffer layer 104 is provided on the semiconductor substrate 102. The gate electrode 110 is provided on the cap layer 108. The gate electrode 110 is provided between the drain electrode 112 and the source electrode 114. A p-type electrode 116 is connected to the source electrode 114. A region 118 (p layer) into which a p-type dopant is implanted is provided under the p-type electrode 116 so as to reach the buffer layer 104.

半導体装置100では、p型ドーパントの注入を行う工程と、p型電極116を形成する工程とが必要となり、製造工程が増加する。p型ドーパントの注入は、バッファ層104にドーパントが到達できるように行う必要がある。キャップ層108の厚さが数十ナノメートル以下、パルスドープ層106の厚さが十ナノメートル以下であることを勘案すれば、Zn等の重い元素であっても通常の注入装置を用いてp型ドーパントの注入を実行できる。   In the semiconductor device 100, a step of implanting p-type dopant and a step of forming the p-type electrode 116 are necessary, and the number of manufacturing steps increases. The implantation of the p-type dopant needs to be performed so that the dopant can reach the buffer layer 104. Considering that the thickness of the cap layer 108 is several tens of nanometers or less and the thickness of the pulse doped layer 106 is ten nanometers or less, even a heavy element such as Zn is p-type using a normal injection device. Dopant implantation can be performed.

図3(B)は、半導体装置200の断面図である。半導体装置200は、半導体基板202上に設けられた電界効果トランジスタ215を備える。電界効果トランジスタ215は、パルスドープ層206及びキャップ層208を備える。半導体基板202上には、バッファ層204が設けられている。ゲート電極210は、キャップ層208上に設けられている。ゲート電極210は、ドレイン電極212及びソース電極214の間に設けられている。メサ形状の凹部218は、キャップ層208及びパルスドープ層206を貫通してバッファ層204に到達するように設けられている。凹部218の深さは、例えば300ナノメートルである。p型電極216は、ソース電極214及びバッファ層204に接続するように、凹部218に設けられている。   FIG. 3B is a cross-sectional view of the semiconductor device 200. The semiconductor device 200 includes a field effect transistor 215 provided on the semiconductor substrate 202. The field effect transistor 215 includes a pulse doped layer 206 and a cap layer 208. A buffer layer 204 is provided on the semiconductor substrate 202. The gate electrode 210 is provided on the cap layer 208. The gate electrode 210 is provided between the drain electrode 212 and the source electrode 214. The mesa-shaped recess 218 is provided so as to penetrate the cap layer 208 and the pulse doped layer 206 and reach the buffer layer 204. The depth of the recess 218 is, for example, 300 nanometers. The p-type electrode 216 is provided in the recess 218 so as to be connected to the source electrode 214 and the buffer layer 204.

半導体装置200では、凹部218を形成するエッチング工程と、凹部218にp型電極216を形成する工程とが必要となり、製造工程が増加する。   In the semiconductor device 200, an etching process for forming the recess 218 and a process for forming the p-type electrode 216 in the recess 218 are required, which increases the number of manufacturing processes.

一方、半導体装置1では、ビアホール18を形成する工程と、裏面電極20を形成する工程とが必要となる。しかしながら、これらの工程は新たに追加される工程ではなく、製造工程は増加しない。よって、半導体装置1では、半導体装置100,200と異なり、製造工程の増加(コストの増加)を伴うことがない。   On the other hand, in the semiconductor device 1, a process for forming the via hole 18 and a process for forming the back electrode 20 are required. However, these steps are not newly added steps, and the number of manufacturing steps does not increase. Therefore, unlike the semiconductor devices 100 and 200, the semiconductor device 1 does not involve an increase in manufacturing steps (an increase in cost).

図1は、実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the embodiment. 図2は、半導体装置のエネルギーバンド図である。FIG. 2 is an energy band diagram of the semiconductor device. 図3は、半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体装置、2…半絶縁性基板、2a…主面、2b…裏面、4…p型バッファ層、6…活性層、6b,6d…アンドープ層、6a,6c…パルスドープ層、8…キャップ層、10…ゲート電極、12…ドレイン電極、14…ソース電極、15…電界効果トランジスタ、16…配線(導体部)、18…ビアホール、18a…側面、18b…一端、20…裏面電極、L2,L4,L6,L8…領域、100,200…半導体装置、102,202…半導体基板、104,204…バッファ層、106,206…パルスドープ層、108,208…キャップ層、110,210…ゲート電極、112,212…ドレイン電極、114,214…ソース電極、115,215…電界効果トランジスタ、116,216…p型電極、218…凹部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 2 ... Semi-insulating substrate, 2a ... Main surface, 2b ... Back surface, 4 ... P-type buffer layer, 6 ... Active layer, 6b, 6d ... Undoped layer, 6a, 6c ... Pulse doped layer, 8 ... Cap Layers, 10 ... gate electrodes, 12 ... drain electrodes, 14 ... source electrodes, 15 ... field effect transistors, 16 ... wiring (conductor portions), 18 ... via holes, 18a ... side surfaces, 18b ... one end, 20 ... back electrode, L2, L4, L6, L8 ... region, 100, 200 ... semiconductor device, 102, 202 ... semiconductor substrate, 104, 204 ... buffer layer, 106, 206 ... pulse doped layer, 108, 208 ... cap layer, 110, 210 ... gate electrode, 112, 212 ... drain electrode, 114, 214 ... source electrode, 115, 215 ... field effect transistor, 116, 216 ... p-type electrode, 218 ... recess.

Claims (4)

半絶縁性基板の主面上に設けられており、ドレイン電極、ゲート電極及びソース電極を有する電界効果トランジスタと、
前記半絶縁性基板の前記主面上に設けられており、前記ソース電極に接続された導体部と、
前記半絶縁性基板の裏面から前記導体部まで延びるビアホールの側面上に設けられ、前記導体部に接続された裏面電極と、
を備え、
前記裏面電極の材料は、p型のIII−V族化合物半導体に対するオーミック金属である半導体装置。
A field effect transistor provided on the main surface of the semi-insulating substrate and having a drain electrode, a gate electrode and a source electrode;
A conductor portion provided on the main surface of the semi-insulating substrate and connected to the source electrode;
Provided on the side surface of the via hole extending from the back surface of the semi-insulating substrate to the conductor portion, and connected to the conductor portion;
With
The material of the back electrode is a semiconductor device that is an ohmic metal with respect to a p-type III-V compound semiconductor.
前記III−V族化合物半導体はGaAsを含み、
前記オーミック金属はAuZnを含む、
請求項1に記載の半導体装置。
The III-V compound semiconductor includes GaAs,
The ohmic metal includes AuZn,
The semiconductor device according to claim 1.
前記電界効果トランジスタの活性層は、パルスドープ構造を有する、
請求項1又は2に記載の半導体装置。
The active layer of the field effect transistor has a pulse dope structure,
The semiconductor device according to claim 1.
前記半絶縁性基板上に設けられたp型バッファ層を更に備える、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体装置。
A p-type buffer layer provided on the semi-insulating substrate;
The semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
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