(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に近接して電界効果トランジスタおよび擬似電界効果トランジスタが形成された半導体集積回路であって、
前記電界効果トランジスタおよび擬似電界効果トランジスタは、それぞれ同一形状のソースパッド、ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極およびドレインパッドを有し、
前記電界効果トランジスタのソースパッドおよび前記擬似電界効果トランジスタのソースパッドは、それぞれの直下に同一形状に形成されたバイアホールを介して前記基板の裏面のメッキ層にて電気的に接続されており、
前記電界効果トランジスタのソース、ゲートおよびドレインの各電極の下には前記基板上にエピタキシャル成長させた能動層が形成され、
前記擬似電界効果トランジスタのソース、ゲートおよびドレインの各電極の下には非能動層領域が形成されていることを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電界効果トランジスタの寄生成分を測定する方法、および、寄生成分を測定するための擬似電界効果トランジスタを備えた半導体集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は電界効果トランジスタモデルの一例を示す等価回路図である。電界効果トランジスタの高周波動作特性を評価したり、電界効果トランジスタを用いた電子回路の動作をシミュレーションするには、トランジスタの本質的な動作を行なう真性領域（図３で点線で囲んだ領域Ｔ）の特性だけでなく、ゲート電極Ｄｇ，ソース電極Ｄｓ，ドレイン電極Ｄｄの形状やそれらの電極Ｄｇ，Ｄｓ，Ｄｄを外部へ取り出したり他の回路素子と接続するための取り出し電極（パッド）Ｐｇ，Ｐｓ，Ｐｄの形状、ならびに、電極と取り出し電極（パッド）とを接続する導体パターンの形状等のデバイス形状に固有な寄生素子の成分（以下寄生成分と記す）を正確に知る必要がある。
【０００３】
図３中、Ｐｇ，Ｐｄ，Ｐｓはゲート，ドレイン，ソースの各取り出し電極（パッド）、Ｄｇ，Ｄｄ，Ｄｓはゲート，ドレイン，ソースの各電極、Ｔは真性領域である。Ｌｇはゲートリードパターン（ゲートパッドＰｇとゲート電極Ｄｇとを接続する導体パターン）のインダクタンス（ゲートインダクタンス）、Ｌｄはドレインリードパターン（ドレインパッドＰｄとドレイン電極Ｄｄとを接続する導体パターン）のインダクタンス（ドレインインダクタンス）、Ｌｓはソースリードパターン（ソースパッドＰｓとソース電極Ｄｓとを接続する導体パターン）のインダクタンス（ソースインダクタンス）である。真性領域Ｔ内のＣｇｄはゲート−ドレイン間容量、Ｃｇｓはゲート−ソース間容量、Ｃｄｓはドレイン−ソース間容量、Ｒｉはゲート入力抵抗、ｇｍＶｉは相互コンダクタンスｇｍとゲート入力電圧Ｖｉとに応じた電流を供給する電流源、ｇｄはドレインコンダクタンスである。
【０００４】
上述の寄生成分を含めて半導体基板上に形成した電界効果トランジスタの特性をより正確に測定・評価するために、種々の技術が提案されている。例えば、バイアホールを利用してソースを半導体基板の裏面側から取り出す構造の電界効果トランジスタでは、半導体基板の表面側から測定用プローブを当てて測定したのでは、バイアホール部分のインダクタンスを含めたソースインピーダンスが測定できない。そこで、バイアホール部分の相当するインダクタンスを有する擬似パターンを形成し、この擬似パターンを介してソース試験用電極を設けることで、バイアホール部分を含めた電界効果トランジスタの特性を測定・評価する技術が特開平３−３５５４２号公報で提案されている。
【０００５】
特開平４−２６０３４９号公報には、２層以上のゲートメタルからなる多層ゲート電極を有するショットキ電界効果トランジスタのゲート抵抗を正確に評価するため、ショットキ接触領域に順方向に流す電流の大きさを、チャネルの飽和電流よりも小さく、かつ、測定電流によってショットキ接触領域に発生する抵抗がゲート抵抗に対して充分小さくなるように設定することが提案されている。
【０００６】
また、半導体基板上に形成された電界効果トランジスタの高周波評価を行なうために評価用グランド電極を形成することがあるが、試験用電極を形成することで余分な寄生容量が生じてしまう。そこで、評価用グランド電極をプローブの幅以下の距離でソース電極と分離し、プローブを当てた時にソース電極と評価用グランド電極とが短絡されるようにすることで、余分な寄生容量による影響をなくす技術が、特開平３−２３２２４８号公報で提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の評価方法は、真性成分と寄生成分とを全てを含めた電界効果トランジスタの全体特性を測定し評価するものであるから、真性トランジスタ領域以外の寄生成分に着目し、寄生成分を正確に測定することはできない。
寄生成分の特性が測定できれば、パッド形状や各電極を取り出すための導体パターンの形状によって、高周波特性にどのような影響を与えているかが明確になる。このため、真性領域の特性を効果的に発揮できるよう電極形状等の改良が容易になる。また、真性成分と寄生成分とを全てを含めた電界効果トランジスタの全体特性と寄生成分とを比較することで真性領域の特性をより正確に解析することができ、高周波回路の設計が容易となる。
【０００８】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、電界効果トランジスタの寄生成分を測定する方法、ならびに、そのための擬似電界効果トランジスタを備えた半導体集積回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る半導体集積回路は、同一基板上に近接して電界効果トランジスタおよび擬似電界効果トランジスタが形成された半導体集積回路であって、電界効果トランジスタおよび擬似電界効果トランジスタは、それぞれ同一形状のソースパッド、ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極およびドレインパッドを有し、電界効果トランジスタのソースパッドおよび擬似電界効果トランジスタのソースパッドは、それぞれの直下に同一形状に形成されたバイアホールを介して基板の裏面のメッキ層にて電気的に接続されており、電界効果トランジスタのソース、ゲートおよびドレインの各電極の下には基板上にエピタキシャル成長させた能動層が形成され、擬似電界効果トランジスタのソース、ゲートおよびドレインの各電極の下には非能動層領域が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
非能動層領域に形成した擬似電界効果トランジスタは真性トランジスタとして作用しないので、そのインピーダンスを測定することによって、ソース，ドレイン，ゲートの各電極、各取り出し電極（パッド）、ならびに、電極と取り出し電極（パッド）との間に導体パターン等のデバイス形状に固有な寄生成分を正確に知ることができる。
また、同一のデバイス形状に形成した電界効果トランジスタと、非能動層領域に形成した擬似電界効果トランジスタの特性（例えばＳパラメータ）をそれぞれ測定し、それらの特性を比較・解析することによって、真性トランジスタ領域の特性（等価回路）を正確に求めることができる。
真性トランジスタ領域の特性（等価回路）と、寄生成分の特性（等価回路）を正確に求めることができるので、高周波動作特性の評価や回路動作のシミュレーションを精度良く行なうことができる。
【００１１】
【実施例】
以下この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る半導体集積回路の要部構造を示す模式断面図である。この半導体集積回路１は、半絶縁性の半導体基板２上に、実際に使用する電界効果トランジスタ１０と、この電界効果トランジスタ１０と同一の電極形状を有する擬似電界効果トランジスタ２０とを形成してなる。
【００１２】
実際に使用する電界効果トランジスタ１０は、半導体基板２上に形成した能動層（エピタキシャル層）３上に、ドレイン，ゲート，ソースの各電極１１，１２，１３を形成している。これに対し、擬似電界効果トランジスタ２０は、能動層（エピタキシャル層）を形成していない非能動層領域４に、ドレイン，ゲート，ソースの各電極２１，２２，２３を形成している。電界効果トランジスタ１０の各電極１１，１２，１３と擬似電界効果トランジスタ２０の各電極２１，２２，２３は、取り出し電極ならびに取り出し電極に至る導体パターンの形状をも含めて同一の形状に形成している。
【００１３】
各ソース取り出し電極であるソースパッド１４，２４は、バイアホール５，５を介して半導体基板２の裏面に形成したメッキ層６へ電気的に接続している。
【００１４】
図２は電界効果トランジスタならびに擬似電界効果トランジスタの電極構造を示す模式平面図である。符号１１，２１はドレイン電極、符号１５，２５はドレインパッドである。ゲート電極１２，２２は、ゲート引き出し導体パターン１６，２６を介してゲートパッド１７，２７へ接続している。符号１３，２３はソース電極、符号１４，２４はソースパッド、符号５ａ，５ｂはバイアホールである。符号７は測定用パッドである。各測定用パッド７は各バイアホール７ａ〜７ｄを介して半導体基板２の裏面に形成したメッキ層６へ電気的に接続している。
【００１５】
符号３１，３２は特性測定用のプローブヘッドである。各プローブヘッド３１，３２の先端部の中央位置には信号用プローブ３１ａ，３２ａを、先端部の両端位置にはグランド用プローブ３１ｂ，３１ｃ，３２ｂ，３２ｃをそれぞれ配設している。
【００１６】
２種類のプローブヘッド３１，３２を仮想線で示すようにゲートパッド１７，２７、ドレインパッド１５，２５、ならびに、測定用パッド（グランドパッド）７ａ〜７ｄへ当接させることで、トランジスタの特性（例えばＳパラメータ）を測定する。実際に使用する電界効果トランジスタ１０と、擬似電界効果トランジスタ２０の双方について測定を行なう。擬似電界効果トランジスタ２０に対する測定は、能動層３がないため寄生素子に係る寄生成分の特性（例えばＳパラメータ）を正確に測定することができる。
【００１７】
擬似電界効果トランジスタ２０の特性（例えばＳパラメータ）と、実際に使用する電界効果トランジスタ１０の特性（例えばＳパラメータ）とから、真性トランジスタ領域Ｔの特性（例えばＳパラメータ）を求めることができる。したがって、真性トランジスタ領域の特性（等価回路）、ならびに、寄生成分の特性（等価回路）を正確に求めることができるので、高周波動作特性の評価や回路動作のシミュレーションを精度良く行なうことができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係る半導体集積回路によれば、半導体集積回路基板上に実際に使用する電界効果トランジスタと、能動層を形成せずに実際に使用する電界効果トランジスタと同一形状のソース，ドレイン，ゲートの各電極を形成した擬似電界効果トランジスタとを形成したので、トランジスタとして作用しない擬似電界効果トランジスタのインピーダンスを測定することによって、ソース，ドレイン，ゲートの各電極、各取り出し電極（パッド）、ならびに、電極と取り出し電極（パッド）との間に導体パターン等のデバイス形状に固有な寄生成分を正確に知ることができる。
【００１９】
また、同一のデバイス形状に形成した電界効果トランジスタと、非能動層領域に形成した擬似電界効果トランジスタの特性（例えばＳパラメータ）をそれぞれ測定し、それらの特性を比較・解析することによって、真性トランジスタ領域の特性（等価回路）を正確に求めることができる。真性トランジスタ領域の特性（等価回路）と、寄生成分の特性（等価回路）を正確に求めることができるので、高周波動作特性の評価や回路動作のシミュレーションを精度良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る半導体集積回路の要部構造を示す模式断面図
【図２】電界効果トランジスタならびに擬似電界効果トランジスタの電極構造を示す模式平面図
【図３】電界効果トランジスタモデルの一例を示す等価回路図
【符号の説明】
１  半導体集積回路
２  半導体基板
３  能動層
４  非能動層領域
５  バイアホール
１０  電界効果トランジスタ
２０  擬似電界効果トランジスタ
１１，２１  ドレイン電極
１２，２２  ゲート電極
１３，２３  ソース電極
１４，２４  ソースパッド
１５，２５  ドレインパッド
１７，２７  ゲートパッド
３１，３２  プローブヘッド
３１ａ，３２ａ  信号用プローブ
３１ｂ，３１ｃ，３２ｂ，３２ｃ  グランド用プローブ
【図１】
0003615256.tif 000002
【図２】
0003615256.tif 000003
【図３】
0003615256.tif 000004