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JPH0212017B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0212017B2
JPH0212017B2 JP56149520A JP14952081A JPH0212017B2 JP H0212017 B2 JPH0212017 B2 JP H0212017B2 JP 56149520 A JP56149520 A JP 56149520A JP 14952081 A JP14952081 A JP 14952081A JP H0212017 B2 JPH0212017 B2 JP H0212017B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gold
aluminum
melting point
high melting
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.)
Expired
Application number
JP56149520A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5852876A (en
Inventor
Kyoo Kamei
Hisao Kawasaki
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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 Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56149520A priority Critical patent/JPS5852876A/en
Publication of JPS5852876A publication Critical patent/JPS5852876A/en
Publication of JPH0212017B2 publication Critical patent/JPH0212017B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、砒化ガリウム半導体装置に係り、
特にこの装置に含まれる砒化ガリウム(以下
GaAsと記す)電界効果型トランジスタの電極構
造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gallium arsenide semiconductor device,
In particular, this device contains gallium arsenide (hereinafter referred to as gallium arsenide)
This relates to the electrode structure of field-effect transistors (referred to as GaAs).

GaAs電界効果型トランジスタは、その優れた
高周波、特性のためにマイクロ波機器への適用が
拡大されつつある。更にGaAs電界効果型トラン
ジスタを含むマイクロ波モノリシツク集積回路や
高速論理素子の研究、開発も活発になされ始めて
いる。
GaAs field-effect transistors are increasingly being used in microwave equipment due to their excellent high frequency and characteristics. Furthermore, research and development of microwave monolithic integrated circuits and high-speed logic elements including GaAs field-effect transistors has begun to be actively conducted.

従来から採用されて来たGaAs電界効果型トラ
ンジスタの典型的な構造を第1図に示す。この図
例は半絶縁性基板1に形成された活性領域2上
に、金・ゲルマニウム、銀・インジウム・ゲルマ
ニウム等の合金からなるソース・ドレインオーム
性電極3,4及びアルミニウム等からなるシヨツ
トキゲート5をおいた基本構造から成つている。
オーム性電極3,4上には通常容易にボンデイン
グができる様にモリブデン、タンタル或はチタン
−白金積層等の高融点金属層6を介して金層7を
形成してある。またシヨツトキゲート金属のボン
デイング部分8にも、ソース、ドレイン部分と同
種の高融点金属層9を介して金層10を形成す
る。ゲートボンデイング部分もこの様な構造とす
る理由は、ゲート電極の接続に、ソース、ドレイ
ン電極の接続と同じ金のボンデイングワイヤを用
いても、ゲート金属のアルミニウムと金ワイヤと
の反応を防止し、従つて素子の劣化を防止するた
めである。
Figure 1 shows a typical structure of a GaAs field effect transistor that has been used in the past. In this example, on an active region 2 formed on a semi-insulating substrate 1, source/drain ohmic electrodes 3 and 4 made of an alloy of gold/germanium, silver/indium/germanium, etc. and a shot gate 5 made of aluminum etc. are provided. It consists of the following basic structure.
A gold layer 7 is usually formed on the ohmic electrodes 3 and 4 via a high melting point metal layer 6 such as molybdenum, tantalum, or a titanium-platinum laminated layer so that bonding can be easily performed. Further, a gold layer 10 is also formed on the bonding portion 8 of the shot gate metal via a high melting point metal layer 9 of the same type as the source and drain portions. The reason why the gate bonding part is also structured like this is that even if the same gold bonding wire used to connect the source and drain electrodes is used to connect the gate electrode, it prevents the reaction between the gate metal aluminum and the gold wire. Therefore, this is to prevent deterioration of the element.

この様な構造を採用して来た背景には、GaAs
へ良好なオーム性電極を形成するには金或は銀を
ベースにしたアロイコンタクト法を採用する以外
に手段が無い事が挙げられ、そのためにソース及
びドレイン電極金属を金系に統一することが、い
わばGaAsを中心とした化合物半導体特有の必然
的技術のごとく扱われて来た。しかし、この様な
従来の電極構造においては、ソース、ドレイン及
びゲート電極のいずれについても多層金属電極構
造を採用しており、構造的にも複雑である上、す
べての電極を金系に統一することは素子製造素材
のコストアツプをもたらしGaAs素子の低価格化
のための障害の一項となつている。更にこの例に
挙げた構造の電界効果型トランジスタを集積回路
に適用する場合には、素子間接続等の配線におい
ても金系金属を用いることになり、一層の素材コ
ストアツプにつながる。また金系電極へのボンデ
イングには金ワイヤが用いられるが、ボンデイン
グには熱圧着法が採用される。熱圧着法によるボ
ンデイングは、ソース、ドレイン電極及びゲート
電極の劣化を防止する上でも、電極とワイヤの安
定な接続をする上でも、厳密な温度管理が必要で
あり、ボンデイングのインデツクス・タイムもシ
リコン素子で一般に用いられているアルミニウム
配線と比べると遅いという欠点をもつている。こ
の発明は上位の欠点を除去し改良された砒化ガリ
ウム半導体装置を提供するもので、即ち半絶縁性
GaAs基板上に形成されたGaAs電界効果型トラ
ンジスタがそのソース及びドレイン電極を、金或
いは銀の成分金属を含む合金層と、この合金層の
少なくとも一部に重なるように設けられた高融点
金属層と、更にこの高融点金属層の少なくとも一
部に重なる様に設けられたアルミニウム層とから
順次構成されているものであるようなGaAs半導
体装置にある。
The reason behind the adoption of this structure is that GaAs
In order to form a good ohmic electrode, there is no other way than to use an alloy contact method based on gold or silver, and for this reason, it is necessary to standardize the source and drain electrode metals to gold-based metals. , so to speak, has been treated as an inevitable technology unique to compound semiconductors centered on GaAs. However, in this conventional electrode structure, a multilayer metal electrode structure is used for all of the source, drain, and gate electrodes, which is structurally complex and requires that all electrodes be made of gold. This results in an increase in the cost of device manufacturing materials, and is one of the obstacles to lowering the price of GaAs devices. Furthermore, when the field effect transistor having the structure mentioned in this example is applied to an integrated circuit, a gold-based metal is also used for wiring such as connection between elements, which leads to further increase in material cost. Further, a gold wire is used for bonding to the gold-based electrode, and a thermocompression bonding method is used for bonding. Bonding using thermocompression bonding requires strict temperature control to prevent deterioration of the source, drain, and gate electrodes, as well as to ensure a stable connection between the electrodes and wires, and the bonding index time is also shorter than that of silicon. It has the disadvantage of being slower than the aluminum wiring commonly used in devices. The present invention eliminates the major drawbacks and provides an improved gallium arsenide semiconductor device, that is, semi-insulating.
A GaAs field effect transistor formed on a GaAs substrate has its source and drain electrodes formed of an alloy layer containing a component metal of gold or silver, and a high melting point metal layer provided so as to overlap at least a portion of this alloy layer. and an aluminum layer provided so as to overlap at least a portion of the high melting point metal layer.

以下この発明の実施例について第2図を参照し
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

半絶縁性GaAs基板11上に活性領域が形成さ
れている材料を用いる事は従来と同じである。ソ
ース、ドレインのオーム性電極13,14は、
金・ゲルマニウム、銀・インジウム・ゲルマニウ
ム、銀・錫或は金・ゲルマニウム・ニツケル等、
金或は銀を含む合金又は合金を含む金属群により
形成される。この合金層上の少なくとも一部に重
なる様にタンタル、タングステン或はモリブデン
等、更には白金−チタン積層等からなる高融点金
属層或いは高融点金属の組合せ層15が形成され
る。更に高融点金属層15の上にはアルミニウム
層16が形成される。ゲート電極17はアルミニ
ウム、チタン−アルミニウム積層、タンタル−ア
ルミニウム積層等、表面がアルミニウムとなる金
属により構成される。
The use of a material in which the active region is formed on the semi-insulating GaAs substrate 11 is the same as in the conventional case. The source and drain ohmic electrodes 13 and 14 are
Gold/germanium, silver/indium/germanium, silver/tin or gold/germanium/nickel, etc.
It is formed from an alloy containing gold or silver, or a metal group containing an alloy. A high melting point metal layer or a combination layer 15 of high melting point metals made of tantalum, tungsten, molybdenum, etc., or a laminated platinum-titanium layer is formed so as to overlap at least a portion of this alloy layer. Furthermore, an aluminum layer 16 is formed on the high melting point metal layer 15. The gate electrode 17 is made of a metal whose surface is aluminum, such as aluminum, a titanium-aluminum lamination, a tantalum-aluminum lamination, or the like.

この構造例のGaAs電界効果型トランジスタ
は、ボンデイングワイヤとしてアルミニウムワイ
ヤが使用でき、シリコン素子のボンデイングと同
様な装置を用い、ボンデイングスピードを上げる
ことが出来る。また従来の様に金系電極としない
から製造素材費のコストダウンを図ることが出来
る。GaAs電界効果型トランジスタを含むマイク
ロ波モノリシツク集積回路や高速論理集積回路を
製造するに際しこのような電界効果型半導体装置
を採用すると、インピーダンスマツチング線路や
素子間の接続線路はすべてアルミニウム系線路に
統一でき素材のコストダウンの効果がより顕著と
なる。
In the GaAs field effect transistor of this structural example, an aluminum wire can be used as a bonding wire, and the bonding speed can be increased using a device similar to that used for bonding silicon devices. In addition, since gold-based electrodes are not used as in the past, manufacturing material costs can be reduced. When such field-effect semiconductor devices are used to manufacture microwave monolithic integrated circuits and high-speed logic integrated circuits that include GaAs field-effect transistors, all impedance matching lines and connection lines between elements are standardized to aluminum lines. The effect of reducing the cost of manufactured materials becomes more noticeable.

さらにこの発明のGaAs半導体装置は第3図に
示し、以下に説明する様に付加的長所を備えてい
る。即ちいずれの電極も最上層がアルミニウムで
統一されることにより、ソース、ドレイン上のア
ルミニウム26とゲート電極27の、この例で上
部層272のアルミニウムとを同時に形成でき
る。或は高融点金属層を含めた例えばタンタル−
アルミニウム積層構造をソース、ドレインの2
5,26及びゲート27の下部層271、上部層
272について同時に形成できて素子形成工程を
簡略にし低価格化に貢献する。
Furthermore, the GaAs semiconductor device of the present invention is shown in FIG. 3 and has additional advantages as described below. That is, by making the uppermost layer of all electrodes uniformly made of aluminum, the aluminum 26 on the source and drain and the aluminum of the upper layer 272 of the gate electrode 27 , in this example, can be formed at the same time. or a high melting point metal layer, such as tantalum.
Aluminum laminated structure for source and drain
5, 26, and the lower layer 271 and upper layer 272 of the gate 27 can be formed simultaneously, which simplifies the element formation process and contributes to lower costs.

上記実施例においてはシヨツトキゲート電界効
果型トランジスタを例にとつて説明したが、絶縁
ゲート電界効果型トランジスタ及びそれを含む半
導体装置においても同様にこの発明を適用するこ
とが出来る。又電極構成金属例を数種挙げてある
が、これに拘束されるものではなく、他の組み合
せも選択できる。基本的電極構造つまり、合金
層、高融点金属層、アルミニウム層が含まれて構
成されていればより多層の構造、例えば金・ゲル
マニウム−金−モリブデン−アルミニウムの様な
変形構造の選択もできる。
Although the above embodiments have been described using a shot gate field effect transistor as an example, the present invention can be similarly applied to an insulated gate field effect transistor and a semiconductor device including the same. Furthermore, although several examples of electrode constituent metals are listed, the present invention is not limited to these, and other combinations may also be selected. If the basic electrode structure includes an alloy layer, a high melting point metal layer, and an aluminum layer, it is also possible to select a more multilayered structure, for example, a modified structure such as gold/germanium-gold-molybdenum-aluminum.

このようなこの発明によるとトランジスタのボ
ンデイングが容易に出来、また素材の低価格化を
図ることが出来る他、素子構造の簡略化、素子形
成工程の短縮も図ることが出来、高い性能を維持
したままでGaAs電界効果型トランジスタを含む
GaAs半導体装置を従来より低価格に提供できる
利点がある。
According to this invention, it is possible to easily bond the transistor, reduce the cost of the material, simplify the element structure, shorten the element formation process, and maintain high performance. Contains GaAs field effect transistors
It has the advantage of being able to provide GaAs semiconductor devices at a lower price than before.

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

第1図は従来の電界効果型トランジスタの構造
を示す上面図、第2図はこの発明の電界効果型ト
ランジスタの構造を示す上面図、そして第3図は
この発明の電界効果型トランジスタの他の例の構
造を示す断面図である。 第2図及び第3図で11,21……半絶縁性基
板、12,22……活性領域、13,23……ソ
ース合金層、14,24……ドレイン合金層、1
5,25……高融点金属層、16,26……アル
ミニウム層、17,27……ゲート電極金属、2
72……アルミニウム層、271……高融点金属
層。
FIG. 1 is a top view showing the structure of a conventional field effect transistor, FIG. 2 is a top view showing the structure of a field effect transistor of the present invention, and FIG. 3 is a top view of another field effect transistor of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example structure. 2 and 3, 11, 21... semi-insulating substrate, 12, 22... active region, 13, 23... source alloy layer, 14, 24... drain alloy layer, 1
5, 25... High melting point metal layer, 16, 26... Aluminum layer, 17, 27 ... Gate electrode metal, 2
72...Aluminum layer, 271...High melting point metal layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半絶縁性砒化ガリウム基板上に形成された砒
化ガリウム電界効果型トランジスタがそのソース
及びドレイン電極を、金或いは銀の成分金属を含
む合金層と、この合金層の少なくとも一部に重な
る様に設けられた高融点金属層と、更にこの高融
点金属層の少なくとも一部に重なる様に設けられ
たアルミニウム層とにより順次構成させているも
のであることを特徴とする砒化ガリウム半導体装
置。
1. A gallium arsenide field effect transistor formed on a semi-insulating gallium arsenide substrate has its source and drain electrodes overlapped with an alloy layer containing a component metal of gold or silver, and at least a portion of this alloy layer. 1. A gallium arsenide semiconductor device comprising a high melting point metal layer and an aluminum layer provided to overlap at least a portion of the high melting point metal layer.
JP56149520A 1981-09-24 1981-09-24 Gallium arsenide semiconductor device Granted JPS5852876A (en)

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Publications (2)

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JPS5852876A JPS5852876A (en) 1983-03-29
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Families Citing this family (5)

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JPS59136974A (en) * 1983-01-26 1984-08-06 Nec Corp semiconductor equipment
JPS6046075A (en) * 1983-08-24 1985-03-12 Toshiba Corp field effect transistor
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JPH11274468A (en) * 1998-03-25 1999-10-08 Sony Corp Ohmic electrode, method of forming the same, and laminate for forming ohmic electrode

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