[其他]有架空旁路層的金屬—半導體場效應管及制造方法

無效

• 申請號: 86105841
• 申請日: 1986-07-21
• 公開（公告）號: CN86105841A
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 吉亞姆比羅·多恩澤里
• 申請（專利權）人: 泰利特拉電話電子通訊聯合股票公司
• 主分類號: H01L29/64
• 分類號: H01L29/64;H01L29/76;H01L21/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉暉

本發明涉及的是一種新型結構的肖特基勢壘場效應晶體管（以下簡稱MESFET，即金屬一半導體場效應晶體管），應用于微波領域。本發明還包括一種工藝制造過程。

眾所周知，MESFET包括一個基片，一個通常接地的“源”極S，一個通以射頻信號RF的“柵”極G，以及一個自其提取放大輸出信號的“漏”極D。在微波領域使用的MESFET結構中，柵極的金屬化電阻有著特殊重要的作用。盡力減小上述參數在以下兩方面都是極為重要的，即在非常高的頻率下，如微波頻率，該結構要有低噪聲和高功率的特性。因為在很高的頻率下，柵極G的尺寸都須在1微米以下。另一方面，正是由于對上述尺寸的要求，存在著減小柵極金屬化電阻的限制。迄今人們所知的和所用的方法基本上可以分成以下幾種：

（a）增大電極中金屬化層的厚度;

（b）減小柵極單個臂的長度，這將在下面給予詳細說明。柵極的臂通常情況下有兩個，其形狀像個音叉。

按上述的（a）項，增大金屬化層厚度的方法存在著工藝上的限制。容許增加厚度最多不能超過1至2微米，因此，不能完全依靠這種方法。

按上述的（b）項，也存在著限制，這是因為大大減小柵極每個臂的長度會造成集成電路塊之間相互連接數目的增多，這樣一來也使制造生產率降低，還會造成集成電路塊尺寸的增大，對功率場效應晶體管來說，集成電路塊尺寸的增大會使其性能有明顯的惡化，尤其在高頻領域中更甚。

這里結合附圖詳細分析一下上述情況。如圖1所示，表示的是一個標準型的MOSFET，即金屬氧化物半導體場效應晶體管通常具有的結構。在這種結構中原來的組成部分有：一個源極S，帶有三個源極的擴充部分S₁、S₂、S₃;至少在一對柵極G、G′中的每個柵極各有兩個臂G1、G′1（或G2、G′2）;一個漏極D，其形狀像一個倒置的U形，也就是由一個基座Q和兩個擴充部分U1和U2組成。

把圖1中的結構沿著X-X線切成兩部分，就得到通常單個的MESFET。圖1a、1b、1c分別表示：一個為兩個單元使用的源，為兩個單元使用的一個單個的柵電極和一個漏電極。GaAs表示用砷化鎵制作的基片。

如前所述，每個柵極臂（例如G2、G1）的長度約為150至200微米，而其橫向“長度”，即寬度，應當小于1微米，為的是能在X波段的頻率下工作，也就是大約在8千兆赫至12千兆赫的頻率范圍內工作。其主要的缺點是，加到一個柵極細長臂的塊形連接Pg上的射頻信號RF，會由于這種結構的高電阻而使其參數或性能惡化，而這種惡化隨著頻率的增加而愈益嚴重。

此外，為了實現功率場效應晶體管（FET）的功率例如為1瓦，就必須把若干個單元加以并連，其中每個單元的結構都有如圖1所示的沿X-X線切開而成的部分。這樣就使制造技術更為復雜，并且增加了集成電路塊的尺寸，同時使制造生產率降低。另外，連接數目的增多，又增加了射頻信號進入有著不同相移的各各單元中去的危險性。這種情況隨著使用功率的增大，因而也隨著使用單元數目的增大而變得更加嚴重。

本發明所涉及的領域是一種沒有上述種種缺點的MESFET結構。該結構中最為重要的改進是大大減小了柵板尺寸。

本發明的另一種MESFET的結構是在這種結構中，除了有著低的柵極電阻的特點外，還有著較少的柵極臂數目的特點，這就使集成電路塊的尺寸能夠減小，還能提供優越的工作性能。

這些目的以及其他目的，在本發明中都得到實現，這是因為本發明中的柵極基本上由一個連續的薄片構成。利用這一連續薄片使相當大的一部分源電極電流通過架空的旁路分流。該薄片沿著一條線用低溫焊接在基片上。該薄片的面積大到這種程度，能使薄片的電阻小到基本可以忽略不計的程度。

在一個最佳實施方案中，電極S是I形的，這就是說，電極的兩端有比較大的橫向延長部位的端頭，連接這兩個端頭的是一個中間段，該中間段有著較小的橫向寬度，但卻有著較大的縱向長度。柵極是一個薄片，其縱向長度比中間段的長度略短，而其橫向寬度卻遠比中間段的寬度大得多。漏極的縱向長度比柵極稍大一些，而其橫向寬度卻與源極縱向中間段寬度的數量極相同。

最好的作法是使漏極的主要工作面平行和面對柵極焊接線，并且稍稍離開一點柵極的低溫焊接線。柵極和漏極的塊形連接都圍繞著它們本身進行布置的。柵極和漏極有著不多相同的面積，且位于縱向源極中間段的兩側。本發明還包括制造工藝過程，以實現本發明的上述結構，其特點如下：

1.在基片上制作有源區，源極和漏極都設計在上述有源區上。