JPH03253084A - ガンダイオード - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、超高周波発振素子であるガンダイオードに適
用して有効な技術に関するもので、例えば、半絶縁基板
を用いたプレーナ型ガンダイオードに利用して特に有効
な技術に関するものである。

［従来の技術］ ガリウム・砒素やインジウム・燐などの化合物半導体で
は、その両端にオーム性電極をもつパルり素子に数Ｋ　
Ｖ　／　ｃｍ以上の電界を印加すると、電気蓄積領域と
空乏領域に分かれ、電気２重層（高電界ドメイン）が生
じる。この高電界ドメインは陰極から陽極に向かって走
行するため、外部には電気振動が得られる。このような
特性を利用したものにガンダイオードがある。

このような技術については、例えば、株式会社工業調査
会、１９７４年７月１５日発行「化合物半導体デバイス
［Ｉ］Ｊ　　（１６７頁〜１８０頁）に記載されている
。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来のプレーナ型のガンダイオードにおいて
は、ガンダイオード素子の動作層を形威する場合、半絶
縁性ガリウム・砒素基板の上に、ｎ型エピタキシャル層
を形威し、該エピタキシャル層を発振周波数および出力
を決定するｎ型動作層として用いていた。しかし、ウェ
ーハをスクライブして単体のペレットとした場合、上記
のように形成したものでは、動作層周面が露出してしま
うことから、発振周波数及び出力が不安定となってしま
うという問題があった。

さらには、上記構造のガンダイオードにおいては、チッ
プの組立において、ガリウム・砒素結晶上に形成したオ
ーム性電極に金線をボンディングするにあたり、オーム
性電極とガリウム・砒素結晶とのコンタクト部分上でボ
ンディングしていたため、ボンディング応力の集中が起
こり、オーム性電極形成によって脆くなっているガリウ
ム・砒素にクラックが発生する場合もあり、歩留り、信
頼性においても問題であった。

また、従来においてはメサ型のガンダイオードも知られ
ているが、このメサ型のガンダイオードにおいても、ｎ
型動作層部が露出した構造となるため、発振周波数及び
出力が不安定となってしまい、信頼性が低いという問題
があった。

本発明は上記問題点に着目してなされたものであって、
その目的は発振特性の安定化・歩留り及び信頼性を向上
した高品質なプレーナ型カンダイオードを提供すること
にある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

請求項１記載の発明では、ガンダイオードをプレーナ型
の構造とすると共に、半絶縁性基板の一主面側に動作層
を埋め込み、さらに、動作層表面をオーム性電極とのコ
ンタクト部分を除いて絶縁膜によって被覆したものであ
る。

また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明に
おいて、前記半絶縁性基板とし７てガリウム・砒素基板
を用いた。

さらに、請求項３の発明では、請求項１又は請求項２記
載の発明において、オーム性電極を半絶縁層上部まで延
在させ、鉄部をボンディング部としたものである。

［作用］ 上記した手段によれば、ガンダイオードをプレーナ型の
構造とすると共に、半絶縁性基板の一主面側に動作層を
埋め込み、さらに、動作層表面をオーム性電極とのコン
タクト部分を除いて絶縁膜によって被覆したので、発振
周波数および出力を決定するｎ型動作層が外部に露出せ
ず、したがって、動作が安定し、信頼性が向上すること
になる。

さらに、オーム性電極を半絶縁層上部まで延在させ、鉄
部をボンディング部としたものでは、ボンディング応力
の集中がなくなり、ワイヤボンディング時のガリウム・
砒素へのクラックの発生を防ぐことができるため、歩留
りおよび信頼性の向上が図れ、より高品質なプレーナ型
ガンダイオードが得られることになる。

［実施例］ 以下、本発明に係るガンダイオードの実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例であるプレーナ型ガンダ
イオード素子の断面図、第２図はそのペレットを組み込
んだガンダイオードの断面図である。

第１図に示すガリウム・砒素ガンダイオード素子におい
ては、半絶縁性ガリウム・砒素基板１が用いられ、その
半絶縁性ガリウム・砒素基板１の上部中央にはｎ領域１
１からなる動作層が形成されている。また、このｎ領域
１１内には所定距離を隔てて同一寸法の面積を持つｎ＋
領域Ｉ２，１２が形成されている。このｎ″ｌ領域１２
．１２はカリウム・砒素結晶と後述のオーム性電極１４
゜１４とのオーミック性を向上するためのものであり、
例えばシリコン（Ｓｉ）またはイオウ（Ｓ）等の選択的
イオン打込みを行なうことにより形成されている。そし
て、このｎ＋領域１２．１２には、例えばＳ　ｉ　Ｏ，
からなるＣＶＤ１１５に開孔したコンタクトホール１５
ａを介して、例えば金／ニッケル／金・ゲルマニウム（
Ａｕ／Ｎｉ／Ａｕ−Ｇｅ）または金／ニッケル／タング
ステン／金・ゲルマニウム（Ａｕ／Ｎｉ／ＡｕＡｕ−Ｇ
ｅ）の如き材料よりなるオーム性電極１４．１４が取り
付けられている。そして、また、このオーム性電極１４
．１４には金（Ａｕ）ワイヤ１６がボンディングされる
ようになっている。

なお、ここで、ｎ領域１１からなる動作層はｎ１型ガリ
ウム・砒素埋込みエピタキシャル層によって構成されて
いる。また、ガンダイオード素子の上面周縁部には、半
絶縁性ガリウム・砒素基板１上にＣＶＤ膜２を形成して
いないスクライブグリッド領域１７が設けられている。

次に、本実施例に係るガンダイオード素子の製造過程に
ついて順次説明する。

先ず、ウェーハとして形成された半絶縁性ガリウム・砒
素基板１上にＣＶＤ膜を形成し、次いで、フォトレジス
ト処理を行ないｎ領域１１を形成する部分のＣＶＤ膜を
除去する。次いで、残りのＣＶＤ膜をマスクとして半絶
縁性ガリウム・砒素基板１を数μｍの深さで選択エッチ
して核部に凹部を形成する。その後、半絶縁性ガリウム
・砒素基板１上にｎ型カリウム・砒素埋込みエピタキシ
ャル層を気相成長させるが、このとき該エピタキシャル
層はＣＶＤ膜上には成長しないため孔開けをした上記凹
部だけにエピタキシャル層を形成することができる。こ
のエピタキシャル層は動作層として機能するｎ領域１１
となる。なお、ＣＶＤ膜はエピタキシャル層形成後除去
する。

次いで、第２回目のＣＶＤ膜１５を形成した後、フォト
レジスト処理を行なってコンタクトホール１５ａを開孔
すると共に、スクライブグリッド領域１７のＣＶＤ膜１
５を除去する。次いで、残りのＣＶＤ膜１５をマスクと
して、例えばＳｌの選択的イオン打込みを行なう。

次いで、さらにＣＶＤ膜を全面に形成して、上記コンタ
クトホール１５ａを閉塞し、その状態で、アニール処理
を行なう。コンタクトホール１５ａを閉塞しない状態で
アニール処理を行なうと、基板１中の砒素が飛翔してし
まうからである。

アニール後、コンタクトホール１５ａを閉塞していたＣ
ＶＤ膜を除去し、その後、例えば金／ニッケル／金・ゲ
ルマニウム（Ａ　ｕ　／Ｎ　ｉ　／Ａ　ｒ・Ｇｅ）を蒸
着した後フォトレジスト処理を行ないオーム性電極１５
を形成しアニール処理を行なう。

さらに、基板１の裏面研削、ウェーハのスクライブを行
なってガンダイオード素子を単体となるように分割する
。

次に、このようにして単体とされたガンダイオード素子
６をガンダイオードとして組み立てる場合について第２
図に基づいて説明する。

先ず、ガンダイオード素子６を、例えば銅（ＣＵ）の如
き材料からなるリードフレーム２１上に金・錫（ＡｕＳ
ｎ）ロウ材または銀（Ａｇ）ペースト２２を介して接合
する。

次いで、例えば金（Ａｕ）で作られたワイヤ１６をオー
ム性電極１４上に熱圧着等でボンディングした後、例え
ばエポキシ樹脂でモールドしてパッケージ３１を形成し
、最後にリードフレーム２１を所定の長さに切断して外
部リードの成形を行なえばガンダイオードは完成する。

このように構成されたガンダイオードによれば下記のよ
うな効果を得ることができる。

上記実施例によれば、ガンダイオード素子をブレーナ型
の構造をすると共に、半絶縁性基板１の一主面側に動作
層を埋め込み、さらに、動作層表面をオーム性電極１４
とのコンタクト部分を除いてＣＶ　Ｄ膜上５によって被
覆したので、発振周波数および出力を決定するｎ型動作
層が外部に露出せず、したがって、動作が安定し、信頼
性が向上することになる。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。

第３図には本発明の第２の実施例に組み込まれるガンダ
イオード素子の断面図が示されている。

この第２の実施例におけるガンダイオード素子が第１図
に示す第１の実施例にかかるガンダイオード素子と異な
る点を説明すれば下記のとおりである。なお、第３図に
おいて第１図と同一構成要素については同一符号を付し
、その説明は省略する。

即ち、この実施例のプレーナ型ガンダイオード素子にお
いては、例えば金／ニッケル／金・ゲルマニウム（Ａｕ
／Ｎ　ｉ／Ａｕ−Ｇｅ）または金／ニッケル／タングス
テン／金・ゲルマニウム（Ａｕ／Ｎ　ｉ／Ｗ／Ａｕ　−
Ｇｅ）の如き材料よりなるオーム性電極１４は、第１の
実施例とは異なり、ＣＶＤ膜１膜上５開けをしたコンタ
クトホール１５ａの部分からＣＶＤ膜１膜上５って水平
方向に半絶縁層（ガリウム・砒素基板ｌ）上まで延在し
、鉄部が例えば金（Ａｕ）で作られたワイヤ１６のボン
ディングのためのボンディング部とされている。なお、
オーム性電極１４の下層が金・ゲルマニウムとなってい
る場合には、ＣＶＤ膜１膜上５密着性が悪いので、間に
、例えばＴｉＯ２等のＣＶＤ膜と密着性の良い膜を介在
させておく必要がある。

以上の構成からなる第２の実施例の場合においては、オ
ーム性電極１４を半絶縁層ｌ上部まで延在させ、鉄部を
ボンディング部としたので、ワイヤボンディング時の応
力集中によるガリウム・砒素へのクラックの発生を防ぐ
ことができるため、歩留りおよび信頼性の向上が図れ、
より高品質なプレーナ型ガンダイオードが得られること
になる。

また、パラジウムを含む層を有するオーム性電極１４を
持つ場合には、ボンディング時の熱によってオーミック
性を阻害する金属間化合物の形成を防止できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

即ち、ガンダイオードをプレーナ型の構造とすると共に
、半絶縁性基板の一主面側に動作層を埋め込み、さらに
、動作層表面をオーム性電極とのコンタクト部分を除い
て絶縁膜によって被覆したので、発振周波数および出力
を決定するｎ型動作層が外部に露出せず、したがって、
動作が安定し、信頼性が向上することになる。

さらに、オーム性電極を半絶縁層上部まで延在させ、鉄
部をボンディング部としたものでは、ボンディング応力
の集中がなくなり、ワイヤボンディング時のガリウム・
砒素へのクラックの発生を防ぐことができるため、歩留
りおよび信頼性の向上が図れ、より高品質なプレーナ型
ガンダイオードが得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプレーナ型ガンダイオ
ード素子の要部の断面図、 第２図はそのチップを組み込んだガンダイオードの断面
図、 第３図は本発明の他の実施例であるプレーナ型ガンダイ
オード素子の要部の断面図である。 １・・・・半絶縁性ガリウム・砒素基板、１１・・・・
ｎ領域（動作層）、１４・・・・オーム性電極。 第　　１　　図 第　　２　図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プレーナ型の構造を持つガンダイオードであって、
   半絶縁性基板の一主面側に動作層を埋め込むと共に、動
   作層表面をオーム性電極とのコンタクト部分を除いて絶
   縁膜によって被覆したことを特徴とするガンダイオード
   。 ２、前記半絶縁性基板はガリウム・砒素基板であること
   を特徴とする請求項１記載のガンダイオード。 ３、オーム性電極を半絶縁層上部まで延在させ、該部を
   ボンディング部としたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載のガンダイオード。