(57)【要約】【課題】  良好な歪特性を得るためには電流容量の増大が必要である。従来では高周波半導体装置において櫛状パターンのエミッタ領域の数を増加させることにより電流容量を増大させていた。そのためエミッタ領域およびベース領域の増大に伴い電力利得および雑音指数特性が悪くなる問題があった。【解決手段】  エミッタ領域を複数の島状に形成し、エミッタ領域の周囲にコンタクトする格子状のベース領域を設ける。エミッタ領域の短辺の長さを、エミッタ総周囲長が飽和値となり、且つエミッタ総面積をできるだけ小さくなるように設定する。これにより、ベース領域の面積が櫛状パターンと同じ場合と比較してエミッタ領域の面積増加をわずかに抑え、エミッタ領域の総周辺長を増加させることができる。従って良好な高周波特性を保ちつつ電流容量を増大させることができ、結果として良好な歪特性を得ることができる。【選択図】    図１
2007067128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられた一導電型のコレクタ領域と、
前記コレクタ領域表面に設けられ一つの逆導電型のベース領域と、
前記ベース領域表面に複数の島状に設けられた一導電型のエミッタ領域と、
前記ベース領域上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜に設けられたエミッタ開口部およびベース開口部と、
前記エミッタ領域上に設けられ、前記エミッタ開口部を介して該エミッタ領域と接続する島状の第１エミッタ電極と、
前記第１エミッタ電極周囲に配置され前記ベース開口部を介して前記ベース領域にコンタクトする第１ベース電極と、
前記第１エミッタ電極上に設けられ、該第１エミッタ電極とコンタクトする第２エミッタ電極と、
前記第１ベース電極に接続する第２ベース電極とを具備し、
前記各エミッタ領域は、隣接するエミッタ領域間において所定の距離を保つと共に、すべて同一の形状を有し、
前記エミッタ領域は多角形または略円形で、第１の方向の長さに対する第２の方向の長さの比率が１以下である形状とし、
前記エミッタ領域の第１の方向の長さを、前記エミッタ領域の総周辺長が飽和値付近になると共に、該飽和値付近において前記エミッタ領域の総面積が最小値となる長さとすることを特徴とする高周波半導体装置。
【請求項２】
前記第２エミッタ電極は前記ベース領域および全ての前記エミッタ領域上を連続して覆う板形状を有し、前記第２ベース電極は前記第１ベース電極端部と重畳してコンタクトする帯形状を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装置。
【請求項３】
前記エミッタ開口部の端部から隣り合う前記ベース開口部の端部までの距離は、パターンの設計ルールの最小線幅であることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装置。
【請求項４】
前記エミッタ領域の第１の方向の長さは３μｍ〜９μｍであることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装置。
【請求項５】
電流増幅率の最大値が２分の１になるコレクタ電流が数百ｍＡ程度であることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装置。
【請求項６】
前記第１ベース電極上を覆う他の絶縁膜を有し、該他の絶縁膜には他のエミッタ開口部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装置。
【請求項７】
電流容量が６００ｍＡ〜１Ａであり、動作周波数が数百ＭＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波半導体装置に係り、特にベース−エミッタ間接合容量の増加を抑えつつ、電流容量の増加を実現した高周波半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０および図１１には、従来の高周波半導体装置を示す。図１０は平面図であり、図１１は図１０のｃ−ｃ線断面図である。
【０００３】
エミッタ領域２９は、ベース領域２７内に櫛状パターンに複数設けられる。エミッタ領域２９およびベース領域２７上には、それぞれとベース領域２７内において重畳し、コンタクトする櫛状のエミッタ櫛歯電極３２、ベース櫛歯電極３０が設けられる。エミッタ櫛歯電極３２およびベース櫛歯電極３０は、ベース領域２７外でそれぞれの櫛歯が連結し、エミッタパッド電極３４およびベースパッド電極３３に接続する（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許３６３４７２６号公報（図５および図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来構造（図１０、図１１）においては、高い周波数を得るためにエミッタ領域２９の幅ＥＬ１１を０．５μｍ程度まで細線化し、エミッタ領域２９下方のベース抵抗ｒｂｂ’を低減している。このような半導体装置において電流容量を増加させる場合、エミッタ領域２９の総周辺長の増加が必要となる。
【０００５】
エミッタ領域２９の総周辺長を増加させる場合、エミッタ領域２９の面積を大きくするか、エミッタ領域２９の数を増加させる手法が採用される。例えばエミッタ領域２９の面積を増加する場合を考えた場合、櫛状パターンではエミッタ領域２９の幅ＥＬ１１を広げるとベース抵抗ｒｂｂ’が増加するため高周波特性が劣化する。
【０００６】
また、エミッタ領域２９の面積の増大は、エミッタ−ベース間接合容量を増加させることとなり、これが入力容量の増加となるため同様に高周波特性が劣化する。
【０００７】
一方、エミッタ領域２９の数（櫛の本数）を増加させる場合には、ベース領域２８の面積も増加してしまう問題がある。ベース領域２７の面積の増加は、ベース−コレクタ間接合容量の増加を招き、電力利得（Ｇａｉｎ）および雑音指数（ＮＦ）が劣化する結果となる。
【０００８】
このように、図１０、図１１に示す高周波半導体装置のパターンでは、数ｍＡから数十ｍＡといった小電流において良い高周波特性が得られるようベース抵抗ｒｂｂ’の低減が最優先されている。従って、電流容量を大きくすることが困難であり、一般的に歪み特性が悪い問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述した種々の問題点に鑑みてなされたものであり、第１に、半導体基板上に設けられた一導電型のコレクタ領域と、前記コレクタ領域表面に設けられ一つの逆導電型のベース領域と、前記ベース領域表面に複数の島状に設けられた一導電型のエミッタ領域と、前記ベース領域上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられたエミッタ開口部およびベース開口部と、前記エミッタ領域上に設けられ、前記エミッタ開口部を介して該エミッタ領域と接続する島状の第１エミッタ電極と、前記第１エミッタ電極周囲に配置され前記ベース開口部を介して前記ベース領域にコンタクトする第１ベース電極と、前記第１エミッタ電極上に設けられ、該第１エミッタ電極とコンタクトする第２エミッタ電極と、前記第１ベース電極に接続する第２ベース電極とを具備し、前記各エミッタ領域は、隣接するエミッタ領域間において所定の距離を保つと共に、すべて同一の形状を有し、前記エミッタ領域は多角形または略円形で、第１の方向の長さに対する第２の方向の長さの比率が１以下である形状とし、前記エミッタ領域の第１の方向の長さを、前記エミッタ領域の総周辺長が飽和値付近になると共に、該飽和値付近において前記エミッタ領域の総面積が最小値となる長さとすることにより解決するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１１】
第１に、ベース領域の面積が櫛状パターンと同じ場合と比較してエミッタ領域の面積増加をわずかに抑え、エミッタ領域の総周辺長を増加させることができる。これにより、電流容量を増やして歪特性を最大限に改善しつつ、入力容量をできるだけ小さい値にすることにより電力利得（Ｇａｉｎ）、雑音指数（ＮＦ）特性を最大限に改善することができる。
【００１２】
第２に、電極構造を２層とし、第２エミッタ電極を動作領域のほぼ全面に設けることで電流密度を小さくすることができ、エミッタ抵抗の低減に寄与できる。これにより、歪み特性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１から図９を参照して、本実施形態の高周波半導体装置について、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタを例に詳述する。
【００１４】
図１および図２は本発明の高周波半導体装置の構造を示す。図１（Ａ）は動作領域の平面図であり、図１（Ｂ）は、動作領域上に電極を配置した平面図である。また、図２は図１（Ｂ）のａ−ａ線断面図を示す。
【００１５】
本実施形態のｎｐｎ型バイポーラトランジスタは、半導体基板１と、コレクタ領域２となる半導体層と、ベース領域３と、エミッタ領域４と、第１絶縁膜５と、第１エミッタ開口部７と、第２絶縁膜８と、第２エミッタ開口部９と、第１ベース開口部６と、第２ベース電極１３と、第２エミッタ電極１４とから構成される。
【００１６】
図１（Ａ）および図２に示すように、動作領域２０は、ｎ＋型半導体基板１上に、例えばｎ−型エピタキシャル層を積層したコレクタ領域２を設ける。コレクタ領域２表面に不純物を導入してｐ型のベース領域３を設け、ベース領域３表面にエミッタ領域４を設ける。コレクタ領域２、ベース領域３、エミッタ領域４の不純物濃度はそれぞれ１×１０１６ｃｍ−３程度、１×１０１7〜１×１０１８ｃｍ−３、１〜２×１０２０ｃｍ−３である。
【００１７】
ベース領域３は動作領域２０表面において、例えば格子状のパターンを有する連続した１つの領域である。エミッタ領域４はその側面および底面がベース領域３と接する島状であり、ベース領域３内に複数設けられる。すなわち、ベース領域３の格子状パターン間に例えば正方形のエミッタ領域４が露出する。また、各エミッタ領域４は、隣接するエミッタ領域４間において所定の距離を保つと共に、すべて同一の形状を有する（図１（Ａ））。
【００１８】
図２を参照して、動作領域２０上には、窒化膜などによる第１絶縁膜５が設けられる。第１絶縁膜５はベース領域３上に第１ベース開口部６が設けられ、エミッタ領域４上には第１エミッタ開口部７が設けられる。
【００１９】
ここで、図２は、図１において第１方向Ｄ１に延在するａ−ａ線の断面であるが、本実施形態では、図１（Ａ）において、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に延在するｂ−ｂ線の断面図も図１（Ｂ）と同様とする。尚、第１ベース開口部６の開口幅は、ベース開口幅ＢＬと同等とする。すなわち、第１エミッタ開口部７は矩形状に開口され、第１ベース開口部６はそれらを囲む格子状に開口されているとする。
【００２０】
また、第１方向Ｄ１の長さに対する第２方向Ｄ２の長さの比率は１以下とする。第１方向Ｄ１は、ベース抵抗ｒｂｂ’に関与する方向であり、図１０および図１１に示す従来構造においては、エミッタ領域の最短辺（ＥＬ１１）の延在方向である。すなわち、本実施形態では第１方向Ｄ１の長さに対する第２方向Ｄ２の長さの比率が１より小さい場合、ベース抵抗ｒｂｂ’に関与するエミッタ領域４の長さは、エミッタ領域４の最短辺の長さとはならない。
【００２１】
尚、第１エミッタ開口部７は矩形状に限らず、多角形または略円形であっても良い。多角形としては一辺が他辺より長い矩形、または矩形に内接する多角形である。また、略円形とは円形および楕円形である。ただし、これらの場合であっても、ベース抵抗ｒｂｂ’に関与する第１方向Ｄ１の長さに対する第２方向Ｄ２の長さの比率を１以下とする。
【００２２】
以下、第１エミッタ開口部７が矩形状であるとし、第１方向Ｄ１を例に説明する。尚、エミッタ領域４は、第１エミッタ開口部７と同じ形状であり、この形状を以下島状とする。また高周波半導体装置において、エミッタ領域４はベース領域３表面のごく浅い領域に形成され、横拡散はほとんど進行しない。従ってエミッタ領域４の第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の長さは、第１エミッタ開口部７のそれぞれの開口幅と同等とする。
【００２３】
また、隣り合うエミッタ領域４間の距離Ｌ１は７μｍとし、第１エミッタ開口部７の端部から隣り合うベース開口部６の端部までの距離は、パターンの設計ルールの最小線幅である３μｍとする。
【００２４】
つまり、本実施形態ではエミッタ領域４が島状であり、エミッタ領域４の第１方向Ｄ１の第１エミッタ開口幅ＥＬ１の長さを、各エミッタ領域４の周辺長の総和（エミッタ領域４の総周辺長）が飽和値付近になると共に、飽和値付近においてエミッタ領域４の総面積が最小値となる長さとする。
【００２５】
例えば、ベース領域３の面積が４２６００μｍ２の場合、第１エミッタ開口幅ＥＬ１すなわちエミッタ領域４の第１方向Ｄ１の長さは３μｍ〜９μｍであり、本実施形態では７．４μｍを採用する。また、ベース開口幅ＢＬは１．０μｍである。
【００２６】
また、第１エミッタ開口部７の端部から隣り合う第１ベース開口部６の端部までの距離ｄ１は、第１エミッタ電極１２および第１ベース電極１１の離間距離等を考慮したパターンの設計ルールの最小線幅であり、例えば３．０μｍである。
【００２７】
第１エミッタ電極１２は、エミッタ領域４上に設けられ、第１絶縁膜５に設けた第１エミッタ開口部７およびエミッタ拡散源１０を介してエミッタ領域３と接続する。エミッタ拡散源１０は、エミッタ領域３を構成する不純物（例えば砒素（Ａｓ））がドープされたポリシリコン層であり、製造工程において第１エミッタ開口部７からベース領域３に不純物を拡散することにより、表面からの深さが浅いエミッタ領域３を精度良く形成できる。また、不純物がドープされたポリシリコンであるので、エミッタ領域４形成後は第１エミッタ電極１２の一部として機能する。
【００２８】
第１エミッタ電極１２はエミッタ領域４とほぼ重畳する島状に設けられる。第１ベース電極１１は、第１エミッタ電極１２周囲に配置され第１ベース開口部６を介してベース領域３にコンタクトする。
【００２９】
また、第１エミッタ開口幅ＥＬ１および第１ベース開口幅ＢＬに対応し、第１エミッタ電極１２の第１方向Ｄ１における長さ（幅）ｄ１も、第１ベース電極１１の長さ（幅）ｄ２より大きいとする。
【００３０】
第１ベース電極１１および第１エミッタ電極１２上には、例えば窒化膜などによる第２絶縁膜８が設けられる。第２絶縁膜８の第１エミッタ電極１２上には、図１（Ｂ）および図２の如く第２エミッタ開口部９が設けられる。尚、図１（Ｂ）では数個の第２エミッタ開口部９を示しているが、実際には全ての第１エミッタ電極１２上に存在する。第２エミッタ開口部９の開口幅（以下第２エミッタ開口幅ＥＬ２）は、例えば３μｍ〜９μｍであり、本実施形態では７．０μｍとする。
【００３１】
第２エミッタ電極１４は、第１エミッタ電極１２および第１ベース電極１１上を覆い、２エミッタ開口部９を介して第１エミッタ電極とコンタクトする。
【００３２】
第２ベース電極１３は、格子状の第１ベース電極１１と動作領域２０外で接続する配線部１１上に設けられる。
【００３３】
断面の図示は省略するが、配線部１１は基板表面に設けられた第１絶縁膜５上に設けられ、その上には第２絶縁膜８が設けられる。また、第２ベース電極１３は配線部１１の端部と重畳して設けられ、第２絶縁膜８に設けた第２ベース開口部１５および配線部１１を介して第１ベース電極１３と接続する（図１（Ｂ）参照）。
【００３４】
図３は第１層目の電極を示す。図３（Ａ）は全体図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の丸印付近の拡大図である。
【００３５】
第１エミッタ電極１２は、エミッタ領域４と重畳する島状のパターンで、全てのエミッタ領域（ここでは不図示）上に設けられ、エミッタ拡散源（不図示）および第１エミッタ開口部７（破線）を介してエミッタ領域と接続する。エミッタ拡散源と第１エミッタ開口部７とのオーバーラップ、およびエミッタ拡散源１０と第１エミッタ電極１２とのオーバーラップをそれぞれ０．５μｍ程度とすると（図２参照）、第１エミッタ電極１２の第１方向Ｄ１における長さｄ１は、９．４μｍである。また、第１エミッタ電極１２は図の如く独立して各エミッタ領域４と接続する略正方形状である。
【００３６】
第１ベース電極１１は第１エミッタ電極１２周囲に配置され、第１ベース開口部６（破線）を介してベース領域（不図示）とコンタクトする。第１ベース電極１１はベース領域とほぼ重畳するパターンであり、本実施形態では格子状である。第１方向Ｄ１において第１エミッタ電極１２と隣り合う第１ベース電極１１の長さＬ２は、２．６μｍであり、第１ベース電極１１と第１エミッタ電極１２の離間距離ｄ２は１．２μｍである。
【００３７】
このように、第１エミッタ開口幅ＥＬ１および第１ベース開口幅ＢＬに対応して、第１エミッタ電極１２の第１方向Ｄ１における長さ（幅）ｄ１も、第１ベース電極１１の長さ（幅）ｄ２より大きいとする。
【００３８】
動作領域２０端部には格子状の第１ベース電極１１に連続し、第２ベース電極１３に接続する配線部１１ｗが設けられる。配線部１１ｗの下方は、絶縁膜（ＬＯＣＯＳ酸化膜）が配置される。配線部１１ｗに第２ベース電極がコンタクトする。
【００３９】
また、この図を参照して、エミッタ領域４（第１エミッタ開口部７）の形状について説明すると、第１方向Ｄ１の長さＥＬ１ａに対する第２方向Ｄ２の長さＥＬ１ｂの比率は１以下であり、ここでは比率は１とする。
【００４０】
図４は第２層目の電極を示す。
【００４１】
第２エミッタ電極１４は、全てのエミッタ領域４と当該エミッタ領域４周囲のベース領域３上を連続して覆う１枚の板形状を有する。すなわち、格子状の第１ベース電極１１も第２絶縁膜８を介して第２エミッタ電極１４に覆われる。第２エミッタ電極１４は、第２エミッタ開口部９を介して全ての第１エミッタ電極１３とコンタクトする。
【００４２】
一方、第２ベース電極１３は、第１ベース電極１１端部の配線部１１ｗと重畳する帯形状を有する。第２ベース電極１３、第２絶縁膜８に設けられた第２ベース開口部１５（不図示）を介して配線部１１ｗとコンタクトし、第１ベース電極１１およびベース領域３と接続する。また、第２エミッタ電極１４の端部も第２絶縁膜８を介して配線部１１ｗ上まで設けられる（図１（Ｂ）参照）。
【００４３】
第２ベース電極１３と第２エミッタ電極１４には、動作領域２０外においてベースパッド電極１３ｐおよびエミッタパッド電極１４ｐがそれぞれ接続する。ベースパッド電極１３ｐおよびエミッタパッド電極１４ｐの下方にはＬＯＣＯＳ酸化膜が設けられ、これによってもエミッタ−コレクタ間およびベース−コレクタ間の接合容量の低減に寄与している。
【００４４】
再び図２を参照し、エミッタ領域４は、その上方に配置された第１エミッタ電極１２および第２エミッタ電極１４と最短距離で接続する。更に第２エミッタ電極１４は動作領域２０と同等の大きな面積を有する。すなわち、エミッタ領域４においては配線の引き回しによる抵抗成分の発生を最小限に抑えることができ、エミッタ抵抗を低減することができる。これによっても電力利得が向上し、雑音指数が低減できる。
【００４５】
高周波半導体装置において、歪み特性を改善するには電流容量を増加させればよい。電流容量が大きいと電流（Ｉｃ）−電圧（Ｖｃｅ）特性において所定の電流増幅率ｈＦＥが得られる領域が大きくなる。これにより、Ｉｃｍａｘ（電流増幅率ｈＦＥとコレクタ電流Ｉｃの関係において電流増幅率ｈＦＥが最大値の２分の１になった場合のコレクタ電流Ｉｃの値）を向上させることができ、結果として歪みを小さくできる。
【００４６】
電流容量を増加させるには、エミッタ領域４の総周辺長を増加させればよく、すなわち第１エミッタ開口幅ＥＬ１を増加させればよい。ここで、本実施形態の高周波半導体装置は、ベース領域３の面積を一定に維持して第１エミッタ開口幅ＥＬ１（エミッタ領域４のベース抵抗ｒｂｂ’に関与する第１方向Ｄ１長さ）を変化させた場合、所定の範囲において各エミッタ領域４の周辺長のトータルの値（エミッタ領域４の総周辺長）が小さな値から大きな値へ変化すると共にある値で飽和する。そこで本実施形態では総周辺長が飽和値付近となる第１エミッタ開口幅ＥＬ１を選択する。また第１エミッタ開口幅ＥＬ１はエミッタ領域４の第１方向Ｄ１の長さＥＬ１ａと同じである。
【００４７】
図５は、エミッタ領域およびエミッタ開口部が正方形の場合、第１エミッタ開口幅ＥＬ１とエミッタ領域４の総周辺長の関係を示した図であり、図１のパターン（ベース領域３の面積：４２６００μｍ２、エミッタ領域４−ベース領域３間の距離ｄ１＝３μｍ）における関係を示す。
【００４８】
ベース領域３を一定の面積に維持し、第１エミッタ開口幅ＥＬ１を増加させると１つのエミッタ領域４の面積が大きくなり、ベース領域３内に配置できるエミッタ領域４の数が減少する。従って第１エミッタ開口幅ＥＬ１を所定の範囲（例えば３μｍ〜９μｍ）で増加させた場合、その増加に伴って増加したエミッタ領域４の総周辺長は、第１エミッタ開口幅ＥＬ１がある値以上になると飽和傾向を示す。また第１エミッタ開口幅ＥＬ１を大きくするとエミッタ領域４の総面積が大きくなる。エミッタ領域４の総面積が大きくなるとエミッタ−ベース間容量が増し、高周波特性が劣化する。
【００４９】
そこで、本実施形態では図１のパターンにおいて、エミッタ領域４の総周辺長が飽和値付近であり、なおかつエミッタ領域４の総面積が飽和値付近において最小値となる第１エミッタ開口幅ＥＬ１として、６μｍ〜８μｍ（好適に７．４μｍ）とした。
【００５０】
尚、この値は一例であり、ベース領域３の面積により最適な第１エミッタ開口幅ＥＬ１の値は変動する。すなわち本実施形態では、ベース領域３を格子状パターン（あるいはエミッタ領域４を囲む格子状に類するパターン）とする。さらに、第１エミッタ開口部７の端部からベース開口部の端部までの距離は、パターンの設計ルールの最小距離とする。この距離は、エミッタ−ベース間がショートしないため（リーク電流を大きくしないため）に必要な距離であり、本実施形態では３μｍである。
【００５１】
アンテナやＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：低雑音増幅器）などに用いられる高周波半導体装置は、要求されるＩｃｍａｘが５ｍＡ〜３０ｍＡ程度であり、高調波歪みレベルはそれほど影響しない。
【００５２】
一方でアンテナやＬＮＡ用途では数ＧＨｚの周波数が要求されるため、エミッタ領域直下のベース抵抗ｒｂｂ’は極力小さくする必要がある。そこで、このような用途の高周波半導体装置では、大きな電流容量を得るパターンより小さいベース抵抗ｒｂｂ’を得ることを最優先としている。つまり、動作領域のパターンとしてはエミッタ領域の総周辺長として最大値を得ることよりエミッタ領域幅（図１０の符号ＥＬ１１：本実施形態の第１エミッタ開口幅ＥＬ１に相当）を小さくすることを優先し、図７の如くエミッタ領域幅の小さい櫛状パターンを採用している。
【００５３】
これに対して、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）のバッファアンプ等に採用される高周波半導体装置に要求される周波数は数百ＭＨｚ程度である。またＣＣＤを増幅するため、例えば数百ｍＡ程度のＩｃｍａｘが必要となる。従ってベース抵抗ｒｂｂ’を多少犠牲にしても大きい電流容量を得ることが望まれる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、ベース領域３およびエミッタ領域４のパターンを工夫することにより、ある一定のベース領域の面積において、エミッタ領域４の面積の増加を抑えつつ、エミッタ領域４の総周辺長の飽和値を得ることとした。つまり、本実施形態においてはベース抵抗ｒｂｂ’に関与するエミッタ領域４の第１方向Ｄ１の長さ（第１エミッタ開口幅ＥＬ１）は、エミッタ領域４の最短辺とはならず、第２方向Ｄ２の長さと同じ長さ（あるいは第２方向Ｄ２の長さ以上）となる。
【００５５】
これにより、電流容量を増加させることができ、具体的には６００ｍＡ〜１Ａの電流容量を得ることができる。更に、第１エミッタ開口部ＥＬ１を大きくすることでエミッタ領域４の面積が増加するが、その増加もわずかに抑えることができる。
【００５６】
つまり、電流容量を増加させ歪み特性を最大限に改善しつつ、入力容量をできる限り小さい値とすることにより、電力利得（Ｇａｉｎ）、雑音指数（ＮＦ）特性を最大限に改善することができる。すなわち、ＣＣＤのドライバーアンプ用途など、Ｇａｉｎ、ＮＦ特性等の高周波特性と、電流容量などの電流ドライブ能力の両方が要求される高周波半導体装置を提供できる。
【００５７】
図６は、本実施形態の如くエミッタ領域４を島状パターンとした場合（実線）と、従来構造の如く櫛状パターン（破線）にした場合の比較を示す。尚、櫛状パターンではベース領域の面積を本実施形態と同一とし、また、エミッタ電極の幅も第１エミッタ電極１２の長さｄ１と同一とした。
【００５８】
また、図６（Ａ）は、第１エミッタ開口幅ＥＬ１（エミッタ領域幅：図１０および図１１のＥＬ１１に相当）を変化させた場合の、エミッタ領域の面積の変化を示す図である。
【００５９】
また、図６（Ｂ）は第１エミッタ開口幅ＥＬ１（エミッタ領域幅）とエミッタ領域の総周辺長の関係を示す。
【００６０】
図６（Ａ）の如く、同じエミッタ幅（第１エミッタ開口幅ＥＬ１）＝７．４μｍにおいてエミッタ領域の面積を比較すると、本実施形態では１１２００μｍ２であり、櫛状パターンでは２０２００μｍ２である。すなわち、エミッタ領域の形状として、櫛状にすると島状に比べエミッタ領域の面積が大きくなり過ぎ、結果として高周波特性が劣化することが判る。
【００６１】
本実施形態では、第１エミッタ開口幅ＥＬ１を増加したことにより、エミッタ領域４の面積が若干増加する。しかし、前述の如く装置に要求される周波数帯が数百ＭＨｚであるので、ベース抵抗ｒｂｂ’が多少増加しても高周波特性にそれほど影響しない。一方、エミッタ領域４の総周辺長の増加によって電流容量を増加できるので、歪み特性、電力利得、雑音指数等の高周波特性を向上させることができる。
【００６２】
また、図６（Ｂ）の如く島状のパターンではエミッタ領域４の総周辺長の飽和値付近（６μｍ〜８μｍ）において、櫛状パターンのエミッタ領域の総周辺長と同等かそれより大きい値を示している。つまり、第１エミッタ開口幅ＥＬ１が同じ場合、島状パターンの方が電流容量値を大きくできる。
【００６３】
これに加えて、図６（Ａ）において総周辺長の飽和値付近でエミッタ領域の面積を比較した場合、島状パターンの方がエミッタ領域の総面積を小さくすることができ、高周波特性の向上に有利であることが判る。
【００６４】
すなわち、本実施形態では同じ面積のベース領域３において、エミッタ領域４の総面積の増加分をわずかに抑えつつ、エミッタ領域４の総周辺長を最大にすることができる。
【００６５】
次に、図７を参照し、第１エミッタ開口幅ＥＬ１の飽和値について説明する。第１エミッタ開口幅ＥＬ１（エミッタ領域４の第１方向Ｄ１の長さ）と、エミッタ領域４の総周辺長との関係は、エミッタ領域４の形状や、隣り合うエミッタ領域４間の距離Ｌ１によって、その傾向が変化する。
【００６６】
まず、エミッタ領域４の形状による傾向の違いについて説明する。
【００６７】
図７は、隣り合うエミッタ領域４間の距離Ｌ１を一定とし、エミッタ領域４の形状を変化させた場合の、第１エミッタ開口幅ＥＬ１に対するエミッタ領域４の総周辺長の関係を示す図である。図７（Ａ）は距離Ｌ１が７μｍの場合であり、図７（Ｂ）は距離Ｌ１が３μｍの場合である。
【００６８】
実線ａは第１エミッタ開口幅ＥＬ１の第１方向Ｄ１の長さに対する第２方向Ｄ２の長さの比率が０．５の場合、実線ｂは比率が１（第１エミッタ開口部７が正方形）の場合、破線ｃは比率が２、破線ｄは比率が５、破線ｅはエミッタ領域が櫛状（図１０参照）の場合である。つまり、実線ａ、ｂが本実施形態のエミッタ領域４形状である。
【００６９】
図７（Ａ）の如く、距離Ｌ１が７μｍの場合、各比率によって傾向が異なることが判る。本実施形態ではベース抵抗ｒｂｂ’の低減を最優先にしないとはいえ、高周波特性が劣化しない程度に維持する必要があり、そのためには第１エミッタ開口幅ＥＬには所定の範囲（例えば３μｍ〜９μｍ）が存在する。
【００７０】
実線ａ、ｂでは、第１エミッタ開口幅ＥＬ１を小さい値から大きい値に変化させた場合、所定の範囲（３μｍ〜９μｍ）において、エミッタ領域４の総周辺長が飽和する傾向を示す。尚、飽和する傾向とは、所定の範囲において、第１エミッタ開口幅ＥＬ１が小さい値からある値までは増加傾向で、開口幅ＥＬ１が有る値より大きな値においては変化が少ない（変化量が２％以内）傾向であるとする。また、変化が少ない範囲の総周辺長を飽和値とする。
【００７１】
一方、破線ｃでは第１エミッタ開口幅ＥＬ１が所定の範囲で総周辺長がピーク値を持ちその後低減する。破線ｄ、ｅでは第１エミッタ開口幅ＥＬ１が所定の範囲で総周辺長が減少傾向となる。
【００７２】
次に、隣り合うエミッタ領域４間の距離Ｌ１について説明する。
【００７３】
図７（Ｂ）は、例えば微細加工が非常に進んだラインでエミッタ領域４間の距離Ｌ１を３μｍとした場合の、第１エミッタ開口幅ＥＬ１とエミッタ領域４の総周辺長の関係を示す。実線ａ、ｂ、破線ｃ〜ｅについては、図７（Ａ）と同様である。
【００７４】
これより、エミッタ領域４間の距離Ｌ１が３μｍでは、エミッタ領域４の形状が各比率の何れの場合であっても、減少傾向を示すことが判る。
【００７５】
また、図８には、上記の各比率における、第１エミッタ開口幅ＥＬ１とエミッタ領域４の総面積との関係を示す。実線ａ、ｂ、破線ｃ〜ｄは図７と同様である。図８（Ａ）はエミッタ間距離Ｌ１が７μｍの場合であり、図８（ｂ）はエミッタ間距離Ｌ１が３μｍの場合である。
【００７６】
このようにエミッタ領域４の面積については、各比率とも増加傾向を示し、またエミッタ領域間Ｌ１の距離が何れであっても増加傾向を示す。
【００７７】
このように、エミッタ領域４の形状およびエミッタ領域４間の距離Ｌ１の条件によって、第１エミッタ開口幅ＥＬ１とエミッタ領域４の総周辺長の関係を示す傾向が変化することが判る。
【００７８】
本実施形態の高周波半導体装置は、エミッタ領域４間の距離Ｌ１を７μｍとすることで、第１エミッタ開口幅ＥＬ１と総周辺長が所定の範囲（３μｍ〜９μｍ）で飽和傾向を示す特性を持つものとする。そして実線ａ、ｂの如く第１エミッタ開口幅ＥＬ１が３μｍ〜９μｍの範囲において総周辺長に飽和値が存在する形状であるとする。すなわち、第１方向Ｄ１の長さ（第１エミッタ開口幅ＥＬ１）に対する第２方向Ｄ２の長さの比率が１以下となる形状を採用する。
【００７９】
歪み特性を決定する要因は大きく分けて２種類ある。第１の要因はデバイス構造によるもの、第２の要因はドライブ能力によるものである。前者はＬＮＡ用途などのいわゆる小信号デバイスにおいて、主にデバイスの断面の構造（例えば不純物濃度プロファイルなど）によって歪み特性が変化する場合である。後者はパワーアンプなどのいわゆる大信号デバイスにおいて、例えば電流の大きさに寄与するデバイスの大きさ、すなわちパターンの面積によって歪み特性が変化する場合である。この場合はすなわち、電流容量を稼ぐことにより歪み特性が改善される。
【００８０】
例えば、Ｇａｉｎ、ＮＦ特性が求められるデバイスは、主に携帯電話を含む無線機器におけるＬＮＡ等の高周波小信号デバイスである。この分野のデバイスにおける歪み特性は、第１の要因によって変化する。すなわちこの分野のデバイスにおいて電流容量（電流ドライブ能力）を増加させるために、パターン面積を大きくしたとしても歪み特性は改善されない。
【００８１】
一方、ＣＣＤドライバーではＧａｉｎおよびＮＦ特性などの高周波特性と、第２の要因で変化する歪み特性の両方が要求される。従って、本実施形態では、上述のパターンにより電流容量を増加させて歪み特性を最大限に改善し、入力容量をできる限り小さい値にすることによりＧａｉｎおよびＮＦ特性を改善することとした。
【００８２】
以上、エミッタ領域４が四角形の場合を例に示したが、エミッタ領域４の形状はこれに限らない。
【００８３】
図９は、本実施形態の他のパターンを示す図である。これらはベース領域３とエミッタ領域４の平面図を示している。尚、第１ベース領域および第１エミッタ電極は、図示は省略するがこれらと重畳するパターンで形成され、第１ベース電極幅は第１エミッタ電極幅より小さいとする。
【００８４】
いずれの場合もエミッタ領域４が島状であり、エミッタ領域４の第１方向Ｄ１の第１エミッタ開口幅ＥＬ１の長さを、各エミッタ領域４の周辺長の総和（エミッタ領域４の総周辺長）が飽和値付近になると共に、飽和値付近においてエミッタ領域４の総面積が最小値となる長さとする。更に、第１エミッタ開口部７（エミッタ領域４）の第１方向Ｄ１の長さに対する第２方向Ｄ２の長さの比率は１以下とする。
【００８５】
図９（Ａ）は、ベース領域３内に六角形状にエミッタ領域４を設けた場合である。
【００８６】
例えば六角形状の場合、第１方向Ｄ１の長さＥＬ１ａに対する第２方向Ｄ２の長さＥＬ１ｂの比率は１以下である。
【００８７】
また、図９（Ｂ）は、図３のマトリクス状の配置を、行あるいは列毎にエミッタ領域４の２分の１の幅でずらして配置したパターンである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の高周波半導体装置を説明するための平面図である。
【図２】本発明の高周波半導体装置を説明するための断面図である。
【図３】本発明の高周波半導体装置を説明するための平面図である。
【図４】本発明の高周波半導体装置を説明するための平面図である。
【図５】本発明の高周波半導体装置を説明するための特性図である。
【図６】本発明の高周波半導体装置を説明するための特性図である。
【図７】本発明の高周波半導体装置を説明するための特性図である。
【図８】本発明の高周波半導体装置を説明するための特性図である。
【図９】本発明の高周波半導体装置を説明するための平面図である。
【図１０】従来の高周波半導体装置を説明するための平面図である。
【図１１】従来の高周波半導体装置を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１      ｎ＋型半導体基板
２      コレクタ領域
３      ベース領域
４      エミッタ領域
５      第１絶縁膜
６      第１ベース開口部
７      第１エミッタ開口部
８      第２絶縁膜
９      第２エミッタ開口部
１０    エミッタ拡散源
１１    第１ベース電極
１２    第１エミッタ電極
１３    第２ベース電極
１４    第２エミッタ電極
１５    第２ベース開口部
２０    動作領域
２７    ベース領域
２９    エミッタ領域
３０    ベース櫛歯電極
３２    エミッタ櫛歯電極
ＥＬ１  第１エミッタ開口幅
ＥＬ２  第２エミッタ開口幅
ＢＬ    ベース開口幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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