JPH0316179A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH0316179A JPH0316179A JP1149330A JP14933089A JPH0316179A JP H0316179 A JPH0316179 A JP H0316179A JP 1149330 A JP1149330 A JP 1149330A JP 14933089 A JP14933089 A JP 14933089A JP H0316179 A JPH0316179 A JP H0316179A
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- Japan
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- active layer
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- heterojunction
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Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005533 two-dimensional electron gas Effects 0.000 abstract description 5
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- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は，マイクロ波通信機器に不可欠な周波数混合回
路（ミキサ）に用いられるミキサ・ダイオードを含む半
導体集積回路に関するものである。
路（ミキサ）に用いられるミキサ・ダイオードを含む半
導体集積回路に関するものである。
（従来の技術）
近年、通信情報網が多様化し、衛星通信などニューメデ
ィアに注目が集っている。これらのマイクロ波用の通信
機器の小形化には、マイクロ波集積回路（以下ＭＭＴＣ
と称す）素子が必要である。
ィアに注目が集っている。これらのマイクロ波用の通信
機器の小形化には、マイクロ波集積回路（以下ＭＭＴＣ
と称す）素子が必要である。
従来、ＵＨＦ帯以上のマイクロ波回路に用いられる能動
素子には、化合物半導体として、ガリウム・ヒ素（以下
ＧａＡｓと称す）が用いられる。
素子には、化合物半導体として、ガリウム・ヒ素（以下
ＧａＡｓと称す）が用いられる。
Ｇ ａ Ａ ｓ素子のうち、電界効果トランジスタ（以
下ＦＥＴと称す）やダイオードの単品の他に、近年、Ｍ
ＭＩＣが用いられるようになってきた。
下ＦＥＴと称す）やダイオードの単品の他に、近年、Ｍ
ＭＩＣが用いられるようになってきた。
まず．従来のマイクロ波回路に単品として使用されてい
るミキサ・ダイオードについて、第２図により説明する
。同図はその断面図で、従来のミキサ・ダイオードは、
ｎ”ＧａＡｓ基板１の表面に、ＧａＡｓ活性層２をエビ
タキシャル或長法によって形成し、さらに、その表面お
よび裏面にそれぞれショットキー電極３およびオーミッ
ク電極４を形戊する．なお、ショットキー電極３にはＡ
Ｑ． Ｔｉ／ＡＱあるいはＴｉ ／ Ｍｏ ／ Ａｕ等
がオーミック電極４には、ＡｕＧａ／＾ＵやＡｕＧｅＮ
ｉ／Ａｕ等がそれぞれ用いられる。
るミキサ・ダイオードについて、第２図により説明する
。同図はその断面図で、従来のミキサ・ダイオードは、
ｎ”ＧａＡｓ基板１の表面に、ＧａＡｓ活性層２をエビ
タキシャル或長法によって形成し、さらに、その表面お
よび裏面にそれぞれショットキー電極３およびオーミッ
ク電極４を形戊する．なお、ショットキー電極３にはＡ
Ｑ． Ｔｉ／ＡＱあるいはＴｉ ／ Ｍｏ ／ Ａｕ等
がオーミック電極４には、ＡｕＧａ／＾ＵやＡｕＧｅＮ
ｉ／Ａｕ等がそれぞれ用いられる。
このミキサ・ダイオードの特徴は、ミキサ動作に不可欠
な低い直列抵抗ｒ．を、低抵抗のｎ”ＧａＡｓ基板１を
用いることで実現している。
な低い直列抵抗ｒ．を、低抵抗のｎ”ＧａＡｓ基板１を
用いることで実現している。
しかし、この構或は，単一構成部品には適しているが、
ｎ ” Ｇ ａ Ａ ｓ基板１を用いているため、集積
回路化は不可能であった。
ｎ ” Ｇ ａ Ａ ｓ基板１を用いているため、集積
回路化は不可能であった。
次に、従来のＭＭＩＣに用いられるミキサ・ダイオード
について、第３図により説明する。同図において，半絶
縁性ＧａＡｓ基板５の表面にイオン注入によってｎ”Ｇ
ａＡｓ層６に挾まれたＧａＡｓ活性層７を形或した後、
上記のＧａＡｓ活性層７の上にショットキー電極８をｎ
”ＧａＡｓ層６の上にオーミック電極９をそれぞれ形成
する。なお，電極８および９に使用される金属は、上述
のミキサ・ダイオードと同様である。
について、第３図により説明する。同図において，半絶
縁性ＧａＡｓ基板５の表面にイオン注入によってｎ”Ｇ
ａＡｓ層６に挾まれたＧａＡｓ活性層７を形或した後、
上記のＧａＡｓ活性層７の上にショットキー電極８をｎ
”ＧａＡｓ層６の上にオーミック電極９をそれぞれ形成
する。なお，電極８および９に使用される金属は、上述
のミキサ・ダイオードと同様である。
このように，半絶縁性ＧａＡｓ基板５を用いることによ
って、素子間分離が容易となり，同一基板上に、ミキサ
・ダイオード、ＦＥＴ抵抗および容量等を含むＭＭＩＣ
の形戒が可能となる。
って、素子間分離が容易となり，同一基板上に、ミキサ
・ダイオード、ＦＥＴ抵抗および容量等を含むＭＭＩＣ
の形戒が可能となる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の構成では、ミキサ・ダイオードの
物性を左右する陽極と陰極間の直列抵抗ｒ１が極めて大
きく、従って、ミキサ動作をさせたときに、変換損失お
よび雑音指数が共に大きいという問題があった。また、
上記の直列抵抗ｒ．を下げるため、ｎ”ＧａＡｓＷＩ６
が用いられているが，ショットキー電極８の耐圧を確保
するために、Ｇ ａ Ａ ｓ活性層７の抵抗率をそれほ
ど下げることができず，従って、ＭＭＩＣの特性が極め
て悪いという問題があった。
物性を左右する陽極と陰極間の直列抵抗ｒ１が極めて大
きく、従って、ミキサ動作をさせたときに、変換損失お
よび雑音指数が共に大きいという問題があった。また、
上記の直列抵抗ｒ．を下げるため、ｎ”ＧａＡｓＷＩ６
が用いられているが，ショットキー電極８の耐圧を確保
するために、Ｇ ａ Ａ ｓ活性層７の抵抗率をそれほ
ど下げることができず，従って、ＭＭＩＣの特性が極め
て悪いという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するもので、変換損失および
雑音指数の小さいミキサ・ダイオードを有するＭＭＩＣ
を提供するものである。
雑音指数の小さいミキサ・ダイオードを有するＭＭＩＣ
を提供するものである。
（課題を解決するための手段）
上記の課題を解決するため、本発明は、ヘテロ接合を有
する半導体基板の上にミキサ・ダイオードを形或するも
のである。
する半導体基板の上にミキサ・ダイオードを形或するも
のである。
（作 用）
上記の構成により、ヘテロ接合面に発生する２次元電子
ガスにより，低抵抗層を実現するので，ミキサ・ダイオ
ードの陽極と陰極間の直列抵抗ｒ，が１／２以下になり
、これに伴い変換損失および雑音指数も１７２以下に下
がる。
ガスにより，低抵抗層を実現するので，ミキサ・ダイオ
ードの陽極と陰極間の直列抵抗ｒ，が１／２以下になり
、これに伴い変換損失および雑音指数も１７２以下に下
がる。
（実施例）
本発明の実施例２例をそれぞれ第１図（ａ）および（ｂ
）により説明する． 第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例を示す要部拡大
断面図で、ＭＭＩＣの中のミキサ・ダイオードは，半絶
縁性ＧａＡｓ基板１０の表面にＡ Ｑ ｘＧ ａよーｘ
Ａｓ活性層１１を形成した上に、ショットキー電極ｌ２
を中にしてこれを２個のオーミック電極ｌ３で挾んで形
或するものである。なお、上記の半絶縁性Ｇ ａ Ａ
ｓ基板１０とＡ ＱｘＧ ａ， ＋ｘ Ａ ｓ活性層１
１の接合面は、いわゆるヘテロ接合面で、バンド幅の相
異から２次元電子ガスが発生するため、低抵抗層が形或
される。従って、ショットキー電極Ｉ２とオーミック電
極ｌ３の間、すなわち，ｒｍ極と陰極の間を流れる電流
は、このヘテロ接合面１４を流れるため、抵抗が極めて
小さい。
）により説明する． 第１図（ａ）は、本発明の第１の実施例を示す要部拡大
断面図で、ＭＭＩＣの中のミキサ・ダイオードは，半絶
縁性ＧａＡｓ基板１０の表面にＡ Ｑ ｘＧ ａよーｘ
Ａｓ活性層１１を形成した上に、ショットキー電極ｌ２
を中にしてこれを２個のオーミック電極ｌ３で挾んで形
或するものである。なお、上記の半絶縁性Ｇ ａ Ａ
ｓ基板１０とＡ ＱｘＧ ａ， ＋ｘ Ａ ｓ活性層１
１の接合面は、いわゆるヘテロ接合面で、バンド幅の相
異から２次元電子ガスが発生するため、低抵抗層が形或
される。従って、ショットキー電極Ｉ２とオーミック電
極ｌ３の間、すなわち，ｒｍ極と陰極の間を流れる電流
は、このヘテロ接合面１４を流れるため、抵抗が極めて
小さい。
上記のＡＱｘＧａ１−ｘＡｓ活性層１１の混晶比Ｘは、
０．２ないし０．３が適当で，通常、分子線エビタキシ
ャル成長（ＭＢＥ）法あるいはメタルオーガニツク化学
的気相或艮（ＭＯＣＶＤ）法によって形或する。
０．２ないし０．３が適当で，通常、分子線エビタキシ
ャル成長（ＭＢＥ）法あるいはメタルオーガニツク化学
的気相或艮（ＭＯＣＶＤ）法によって形或する。
なお、電極ｌ２および１３の材質は、従来例と変らない
。
。
第工図（ｂ）は，本発明による第２の実施例を示す要部
拡大断面図で、本実施例が第１の実施例と異なる点は．
Ａ ＱｘＧ ａ１＋ｘ Ａ ｓ活性層ｌ１の上に重ね
て形或したＧａＡｓ活性層１５に、ショットキー電極１
２は直接、オーミック電極１３は，イオン注入を施した
ｎゝＧａＡｓ層１６の表面にそれぞれ形成した点である
．その他は変らないので、同じ構或部位に対しては同一
符号を付して，その説明を省略する。
拡大断面図で、本実施例が第１の実施例と異なる点は．
Ａ ＱｘＧ ａ１＋ｘ Ａ ｓ活性層ｌ１の上に重ね
て形或したＧａＡｓ活性層１５に、ショットキー電極１
２は直接、オーミック電極１３は，イオン注入を施した
ｎゝＧａＡｓ層１６の表面にそれぞれ形成した点である
．その他は変らないので、同じ構或部位に対しては同一
符号を付して，その説明を省略する。
このような構或により、ｎ ” Ｇ ａ Ａ ｓ層１６
によって、オーミック電極１３の接触抵抗を小さくし、
ショットキー電極ｌ２の耐圧性を向上することができる
．なお、第２の実施例では、Ｇ ａ Ａ ｓ活性層ｌ５
とＡＱｘＧａｉ−ｘＡｓ活性層１ｌの間にヘテロ接合面
１４は存在するが、フェルミ準位の位置の関係で、２次
元電子ガスは存在しない。
によって、オーミック電極１３の接触抵抗を小さくし、
ショットキー電極ｌ２の耐圧性を向上することができる
．なお、第２の実施例では、Ｇ ａ Ａ ｓ活性層ｌ５
とＡＱｘＧａｉ−ｘＡｓ活性層１ｌの間にヘテロ接合面
１４は存在するが、フェルミ準位の位置の関係で、２次
元電子ガスは存在しない。
なお、本実施例では，ミキサ・ダイオードを例に説明し
てきたが、このヘテロ接合半導体基板を用いることによ
り、ミキサ・ダイオードの他に、高電子移動度トランジ
スタ（Ｈ Ｅ Ｍ Ｔ）や、ヘテｏ・バイポーラトラン
ジスタ（Ｈ Ｂ Ｔ）等がこの同一基板上に形或できる
ので、極めて集積度の高い、低雑音のＭＭＩＣが形或で
きる。
てきたが、このヘテロ接合半導体基板を用いることによ
り、ミキサ・ダイオードの他に、高電子移動度トランジ
スタ（Ｈ Ｅ Ｍ Ｔ）や、ヘテｏ・バイポーラトラン
ジスタ（Ｈ Ｂ Ｔ）等がこの同一基板上に形或できる
ので、極めて集積度の高い、低雑音のＭＭＩＣが形或で
きる。
また、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板ＩＯとＡ Ｑｘ Ｇ
ａ１＋Ｘ Ａ ｓ活性層１１の組合せで説明してきた
が、Ｓｉ基板とＳｉＣ層の組合せ等、他のへテロ接合を
用いた半導体基板でも同一の効果が得られることはいう
までもない．また、ＭＭＩＣで説明してきたが，一般の
集積回路すべてにあてはまることはいうまでもない。ま
た、ミキサ・ダイオードのみならず、変調，復調用ダイ
オードにも成り立つことももちろんである。
ａ１＋Ｘ Ａ ｓ活性層１１の組合せで説明してきた
が、Ｓｉ基板とＳｉＣ層の組合せ等、他のへテロ接合を
用いた半導体基板でも同一の効果が得られることはいう
までもない．また、ＭＭＩＣで説明してきたが，一般の
集積回路すべてにあてはまることはいうまでもない。ま
た、ミキサ・ダイオードのみならず、変調，復調用ダイ
オードにも成り立つことももちろんである。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、ＭＭＩＣの中の
ミキサ・ダイオードは、ヘテロ接合に発生する２次元電
子ガスにより、その直列抵抗が従来の１７２以下に下が
り、これに伴い，ミキサ・ダイオードの変換損失や雑音
指数が１／２以下に下がり，極めて集積度の高い低雑音
のマイクロ波用の半導体集積回路（ＭＭＩＣ）が得られ
る。
ミキサ・ダイオードは、ヘテロ接合に発生する２次元電
子ガスにより、その直列抵抗が従来の１７２以下に下が
り、これに伴い，ミキサ・ダイオードの変換損失や雑音
指数が１／２以下に下がり，極めて集積度の高い低雑音
のマイクロ波用の半導体集積回路（ＭＭＩＣ）が得られ
る。
第１図（ａ）および（ｂ）は，共に本発明によるＭＭＩ
Ｃ中のミキサ・ダイオードを示す要部拡大断面図、第２
図は従来の単体のミキサ・ダイオードの要部拡大断面図
、第３図は従来の集積回路に用いられるミキサ・ダイオ
ードの要部拡大断面図である。 １−ｎ”ＧａＡｓ基板． ２，７．１５・・・Ｇａ
Ａｓ活性層，３，８．１２・・・ショットキー電極、
４，９．１３・・・オーミック電極、５，１０・・・半
絶縁性ＧａＡｓ基板、 ６ ． １６＝−・ｎ”ＧａＡ
ｓ層、 ＬＬ・・・ＡＱｚＧａｌ−ｘＡｓ活性層、１４
・・・ヘテロ接合面。
Ｃ中のミキサ・ダイオードを示す要部拡大断面図、第２
図は従来の単体のミキサ・ダイオードの要部拡大断面図
、第３図は従来の集積回路に用いられるミキサ・ダイオ
ードの要部拡大断面図である。 １−ｎ”ＧａＡｓ基板． ２，７．１５・・・Ｇａ
Ａｓ活性層，３，８．１２・・・ショットキー電極、
４，９．１３・・・オーミック電極、５，１０・・・半
絶縁性ＧａＡｓ基板、 ６ ． １６＝−・ｎ”ＧａＡ
ｓ層、 ＬＬ・・・ＡＱｚＧａｌ−ｘＡｓ活性層、１４
・・・ヘテロ接合面。
Claims (1)
- ミキサ・ダイオードを含む諸素子の少くとも１つをヘ
テロ接合を有する半導体基板上に形成したことを特徴と
する半導体集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149330A JPH0316179A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149330A JPH0316179A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316179A true JPH0316179A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15472752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1149330A Pending JPH0316179A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0316179A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006038390A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sanken Electric Co., Ltd. | 半導体装置 |
| US9257528B2 (en) | 2010-12-17 | 2016-02-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Graphene electronic device and method of fabricating the same |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1149330A patent/JPH0316179A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006038390A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Sanken Electric Co., Ltd. | 半導体装置 |
| US7692298B2 (en) | 2004-09-30 | 2010-04-06 | Sanken Electric Co., Ltd. | III-V nitride semiconductor device comprising a concave shottky contact and an ohmic contact |
| US9257528B2 (en) | 2010-12-17 | 2016-02-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Graphene electronic device and method of fabricating the same |
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