JP2000223504A - Field-effect semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Field-effect semiconductor device and its manufacture

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JP2000223504A
JP2000223504A JP11026649A JP2664999A JP2000223504A JP 2000223504 A JP2000223504 A JP 2000223504A JP 11026649 A JP11026649 A JP 11026649A JP 2664999 A JP2664999 A JP 2664999A JP 2000223504 A JP2000223504 A JP 2000223504A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
gate electrode
gaas
etching
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JP11026649A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyoshi Fujii
栄美 藤井
Hisaaki Tominaga
久昭 冨永
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field-effect transistor having a T-shaped gate electrode, together with its manufacturing method which has a reduced source resistance, a reduced gate resistance, and a reduced gate capacitance while keeping a sufficient gate breakdown voltage, and which can be manufactured with high accuracy and a high yield. SOLUTION: A first doped layer 6 of n-GaAs, a side-etching prevention layer 7 of Al0.22Ga0.78As, and a second doped layer 8 of n-GaAs, are sequentially grown on a layer 5 of n-Al0.22Ga0.78As. A recess is formed in a central region of the second doped layer 8, the side-etching prevention layer 7 and the first doped layer 6, so as to expose the layer 5 of n-Al0.22Ga0.78As there. On the exposed layer 5 of n-Al0.22Ga0.78As in the recess, a T-shaped gate electrode is formed. The etching rate of the side-etching pretension layer 7 is smaller than those of the first and the second doped layers 6 and 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、T型ゲート電極お
よびリセス構造を有する電界効果型半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
The present invention relates to a field-effect semiconductor device having a T-type gate electrode and a recess structure, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAsを始めとする化合物半導体を用
いたヘテロ接合MESFET(金属−半導体電界効果ト
ランジスタ)は、電子移動度が高いことから、マイクロ
波やミリ波帯に用いる半導体装置として、近年、様々な
分野で応用されている。
2. Description of the Related Art A heterojunction MESFET (metal-semiconductor field effect transistor) using a compound semiconductor such as GaAs has recently been used as a semiconductor device for microwave and millimeter wave bands because of its high electron mobility. It is applied in various fields.

【0003】一般に上述したFETの高性能化には、ゲ
ート長の精度を高めること、およびソースやゲートなど
の寄生抵抗を低減し、かつ十分なゲート耐圧が得られる
ことが求められている。
In general, in order to improve the performance of the above-mentioned FET, it is required to improve the accuracy of the gate length, to reduce the parasitic resistance of the source and the gate, and to obtain a sufficient gate breakdown voltage.

【0004】これらを満足するために、各種セルフアラ
イメントプロセスが開発されている。また、エッチング
技術を用いた階段状のリセス(凹部)構造が採用され、
ソース抵抗の低減が図られている。さらに、ゲート抵抗
を低減するために、パターニング技術によるT型ゲート
電極が用いられている。
In order to satisfy these requirements, various self-alignment processes have been developed. In addition, a step-like recess (recess) structure using an etching technique is adopted,
The source resistance is reduced. Further, in order to reduce the gate resistance, a T-type gate electrode using a patterning technique is used.

【0005】図4および図5は従来のFETの製造方法
を示す模式的工程断面図である。以下、図4および図5
を参照しながら従来のFETの製造方法について説明す
る。
FIGS. 4 and 5 are schematic sectional views showing the steps of a method for manufacturing a conventional FET. Hereinafter, FIGS. 4 and 5
A conventional method for manufacturing an FET will be described with reference to FIG.

【0006】まず、図4(a)に示すように、GaAs
基板21上に、厚さ800nmのアンドープのGaAs
バッファ層22、厚さ10nmのアンドープのIn0.2
Ga 0.8 As層23、厚さ2nmのアンドープのAl
0.22Ga0.78As層24、厚さ35nmのSiドープの
n−Al0.22Ga0.78As層25、厚さ20nmのSi
ドープのn−GaAs層26および厚さ50nmのSi
ドープのn−GaAs層27を順にエピタキシャル成長
させる。n−Al0.22Ga0.78As層25の電子濃度は
2×1018cm-3であり、n−GaAs層26の電子濃
度は7×1017cm-3であり、n−GaAs層27の電
子濃度は3×1018cm-3である。
[0006] First, as shown in FIG.
An undoped GaAs having a thickness of 800 nm is formed on a substrate 21.
Buffer layer 22, 10-nm thick undoped In0.2
Ga 0.8As layer 23, undoped Al 2 nm thick
0.22Ga0.78As layer 24, 35 nm thick Si-doped
n-Al0.22Ga0.78As layer 25, 20 nm thick Si
Doped n-GaAs layer 26 and 50 nm thick Si
Epitaxial growth of doped n-GaAs layer 27 in order
Let it. n-Al0.22Ga0.78The electron concentration of the As layer 25 is
2 × 1018cm-3And the electron concentration of the n-GaAs layer 26.
The degree is 7 × 1017cm-3And the voltage of the n-GaAs layer 27 is
Child concentration is 3 × 1018cm-3It is.

【0007】次に、n−GaAs層27上の所定領域に
フォトレジストを形成し、酒石酸系エッチャントを用い
てエッチングを行い、メサパターン(台形状のパター
ン;図示せず)を形成する。この後、フォトレジストを
除去する。
Next, a photoresist is formed in a predetermined region on the n-GaAs layer 27, and etching is performed using a tartaric acid-based etchant to form a mesa pattern (trapezoidal pattern; not shown). Thereafter, the photoresist is removed.

【0008】続いて、n−GaAs層27上のソース電
極形成領域およびドレイン電極形成領域に開口部を有す
るフォトレジストを形成し、AuGe膜、Ni膜および
Au膜を順に真空蒸着し、リフトオフ法によりフォトレ
ジスト上のAuGe膜、Ni膜およびAu膜をフォトレ
ジストとともに除去し、ソース電極28およびドレイン
電極29を形成する。さらに、ソース電極28およびド
レイン電極29を400℃で2分間熱処理し、合金化を
行う。
Subsequently, a photoresist having openings in the source electrode formation region and the drain electrode formation region on the n-GaAs layer 27 is formed, and an AuGe film, a Ni film and an Au film are sequentially vacuum-deposited, and lift-off method is used. The AuGe film, the Ni film and the Au film on the photoresist are removed together with the photoresist to form a source electrode 28 and a drain electrode 29. Further, the source electrode 28 and the drain electrode 29 are heat-treated at 400 ° C. for 2 minutes to perform alloying.

【0009】次に、図4(b)に示すように、n−Ga
As層27上のゲート電極形成領域に開口部32を有す
るフォトレジスト31を形成する。
Next, as shown in FIG.
A photoresist 31 having an opening 32 in a gate electrode formation region on the As layer 27 is formed.

【0010】次に、図4(c)に示すように、リン酸系
エッチャント(リン酸:過酸化水素:水=2:1:4
0)を用いてn−GaAs層27およびn−GaAs層
26の途中までをエッチングする。エッチング時間は3
0秒である。この場合、n−GaAs層27およびn−
GaAs層26は深さ方向にエッチングされるとともに
横方向にもサイドエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 4C, a phosphoric acid-based etchant (phosphoric acid: hydrogen peroxide: water = 2: 1: 4)
Using 0), the n-GaAs layer 27 and the n-GaAs layer 26 are partially etched. Etching time is 3
0 seconds. In this case, the n-GaAs layer 27 and the n-
The GaAs layer 26 is etched in the depth direction and side-etched in the lateral direction.

【0011】続いて、図5(d)に示すように、BCl
2 およびSF6 の混合ガスを用いたRIE法(反応性イ
オンエッチング法)により、フォトレジスト31をマス
クとしてn−GaAs層26をエッチングし、二段のリ
セス構造を形成する。
Subsequently, as shown in FIG.
The n-GaAs layer 26 is etched by the RIE method (reactive ion etching method) using a mixed gas of 2 and SF 6 using the photoresist 31 as a mask to form a two-step recess structure.

【0012】その後、図5(e)に示すように、フォト
レジスト31上および開口部32内のn−Al0.22Ga
0.78As層25上に、Ti膜、Pd膜およびAu膜から
なるゲート電極層30aを真空蒸着により形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5E, n-Al 0.22 Ga on the photoresist 31 and in the opening 32 is formed.
On the 0.78 As layer 25, a gate electrode layer 30a made of a Ti film, a Pd film, and an Au film is formed by vacuum evaporation.

【0013】その後、リフトオフ法によりフォトレジス
ト31上のゲート電極層30aをフォトレジスト31と
ともに除去し、図5(f)に示すようなT型ゲート電極
30を形成する。
After that, the gate electrode layer 30a on the photoresist 31 is removed together with the photoresist 31 by a lift-off method to form a T-type gate electrode 30 as shown in FIG.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、T型ゲ
ート電極30の傘部がn−GaAs層26と接するた
め、ゲート容量が増大し、高周波特性が劣化する。ま
た、T型ゲート電極30の傘部の寸法を精度よく制御で
きず、歩留りが向上しないという課題がある。
However, since the umbrella portion of the T-type gate electrode 30 is in contact with the n-GaAs layer 26, the gate capacitance increases and the high-frequency characteristics deteriorate. In addition, there is a problem that the dimensions of the umbrella portion of the T-type gate electrode 30 cannot be accurately controlled, and the yield does not improve.

【0015】本発明の目的は、ソース抵抗の低減化、ゲ
ート耐圧の向上およびゲート抵抗の低減化を図りつつ、
ゲート容量を低減し、高精度にかつ歩留りよく形成する
ことができるT型ゲート電極を備えた電界効果型半導体
装置およびその製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to reduce source resistance, improve gate breakdown voltage, and reduce gate resistance.
An object of the present invention is to provide a field-effect semiconductor device having a T-type gate electrode that can be formed with high precision and high yield while reducing gate capacitance, and a method for manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る電界効果型半導体装置は、第1の半導体層上に第
2の半導体層、第3の半導体層および第4の半導体層が
順に形成され、第4の半導体層、第3の半導体層および
第2の半導体層に第1の半導体層が露出するように凹部
が形成され、凹部内の第1の半導体層上に傘部および足
部からなるT型のゲート電極が形成され、凹部内で第2
の半導体層の側面とゲート電極の足部の側面との間に間
隙が形成され、凹部内で第3の半導体層の側面がゲート
電極の足部の側面に接し、ゲート電極の傘部が第3の半
導体層の上面に延びたものである。
According to the field effect type semiconductor device of the present invention, a second semiconductor layer, a third semiconductor layer, and a fourth semiconductor layer are sequentially formed on a first semiconductor layer. A recess is formed in the fourth semiconductor layer, the third semiconductor layer, and the second semiconductor layer such that the first semiconductor layer is exposed, and an umbrella portion and a foot are formed on the first semiconductor layer in the recess. A T-shaped gate electrode consisting of a portion is formed, and a second
A gap is formed between the side surface of the semiconductor layer and the side surface of the foot portion of the gate electrode, the side surface of the third semiconductor layer contacts the side surface of the foot portion of the gate electrode in the concave portion, and the umbrella portion of the gate electrode forms the 3 extending to the upper surface of the semiconductor layer.

【0017】本発明に係る電界効果型半導体装置におい
ては、第2の半導体層、第3の半導体層および第4の半
導体層によりリセス構造が形成されるので、ソース抵抗
の低減化およびゲート耐圧の向上が図られる。また、T
型のゲート電極の傘部によりゲート抵抗の低減化が図ら
れる。さらに、ゲート電極の傘部の下部に間隙が形成さ
れているので、ゲート容量が低減される。したがって、
素子特性が向上する。また、凹部内の第3の半導体層間
の間隔によりゲート長に相当するT型ゲート電極の足部
の寸法が規定されるので、T型ゲート電極を高精度にか
つ歩留りよく形成することが可能となる。
In the field effect type semiconductor device according to the present invention, since the recess structure is formed by the second semiconductor layer, the third semiconductor layer and the fourth semiconductor layer, the source resistance can be reduced and the gate breakdown voltage can be reduced. Improvement is achieved. Also, T
Gate resistance can be reduced by the umbrella portion of the gate electrode. Further, since a gap is formed below the umbrella portion of the gate electrode, the gate capacitance is reduced. Therefore,
The element characteristics are improved. Further, since the size of the foot of the T-type gate electrode corresponding to the gate length is defined by the distance between the third semiconductor layers in the concave portion, it is possible to form the T-type gate electrode with high accuracy and high yield. Become.

【0018】特に、第2の半導体層および第4の半導体
層は第3の半導体層よりも大きなエッチングレートを有
することが好ましい。
In particular, it is preferable that the second semiconductor layer and the fourth semiconductor layer have an etching rate higher than that of the third semiconductor layer.

【0019】この場合、第4の半導体層、第3の半導体
層および第2の半導体層に凹部を形成する際に、第2の
半導体層および第4の半導体層のサイドエッチング量が
第3の半導体層のサイドエッチング量よりも大きくな
る。それにより、ゲート電極の形成時に凹部内で第2の
半導体層の側面とゲート電極の足部の側面との間に間隙
を形成し、凹部内で第3の半導体層の側面でゲート電極
の足部の寸法を規定することができるとともに、第3の
半導体層の上面に延びるゲート電極の傘部を形成するこ
とができる。
In this case, when the concave portions are formed in the fourth semiconductor layer, the third semiconductor layer, and the second semiconductor layer, the side etching amount of the second semiconductor layer and the fourth semiconductor layer is set to the third level. It becomes larger than the side etching amount of the semiconductor layer. Thereby, a gap is formed between the side surface of the second semiconductor layer and the side surface of the foot portion of the gate electrode in the recess when the gate electrode is formed, and the foot of the gate electrode is formed in the recess in the side surface of the third semiconductor layer. The dimensions of the portion can be defined, and the head portion of the gate electrode extending on the upper surface of the third semiconductor layer can be formed.

【0020】また、第2、第3および第4の半導体層を
構成する材料が、GaAs、InGaAs、AlGaA
s、InAlAs、InGaPおよびInPよりなる材
料群から選択された2つまたは3つの材料であってもよ
い。
The material constituting the second, third and fourth semiconductor layers is GaAs, InGaAs, AlGaAs.
It may be two or three materials selected from the group consisting of s, InAlAs, InGaP and InP.

【0021】この場合、上記の材料群のうち、エッチン
グレートの大きな材料により第2および第4の半導体層
が構成され、エッチングレートの小さな材料により第3
の半導体層が構成される。それにより、凹部の形成の際
に、第4の半導体層および第2の半導体層のサイドエッ
チング量を大きくし、第3の半導体層のサイドエッチン
グ量を小さくすることが可能となる。
In this case, of the above-mentioned material group, the second and fourth semiconductor layers are made of a material having a high etching rate, and the third and fourth semiconductor layers are made of a material having a low etching rate.
Is formed. This makes it possible to increase the amount of side etching of the fourth semiconductor layer and the second semiconductor layer and decrease the amount of side etching of the third semiconductor layer when forming the concave portion.

【0022】凹部を挟んで対向する第4の半導体層上に
オーミック電極が形成されてもよい。この場合、リセス
構造によりソース抵抗が低減するとともにゲート耐圧が
向上する。
An ohmic electrode may be formed on the fourth semiconductor layer opposed to the concave portion. In this case, the recess resistance reduces the source resistance and improves the gate breakdown voltage.

【0023】本発明に係る電界効果型半導体装置の製造
方法は、第1の半導体層上に、第2の半導体層、第2の
半導体層よりも小さなエッチングレートを有する第3の
半導体層、および第3の半導体層よりも大きなエッチン
グレートを有する第4の半導体層を順に形成する工程
と、第4の半導体層上に第1の開口部を有するマスクパ
ターンを形成する工程と、マスクパターンの第1の開口
部を通して第2の半導体層が露出するように第4の半導
体層および第3の半導体層をエッチングする工程と、マ
スクパターンをエッチングして第1の開口部よりも大き
な第2の開口部を形成する工程と、マスクパターンの第
2の開口部を通して第1の半導体層が露出するように第
2の半導体層をエッチングする工程と、マスクパターン
の第2の開口部内の第1の半導体層上にT型のゲート電
極を形成する工程とを備えたものである。
According to the method of manufacturing a field-effect semiconductor device according to the present invention, the second semiconductor layer, the third semiconductor layer having a smaller etching rate than the second semiconductor layer, are formed on the first semiconductor layer. Forming a fourth semiconductor layer having an etching rate higher than that of the third semiconductor layer in order, forming a mask pattern having a first opening on the fourth semiconductor layer; Etching the fourth semiconductor layer and the third semiconductor layer so that the second semiconductor layer is exposed through the first opening; and etching the mask pattern to form a second opening larger than the first opening. Forming a portion, etching the second semiconductor layer such that the first semiconductor layer is exposed through the second opening of the mask pattern, and forming a portion in the second opening of the mask pattern. It is obtained and forming a T-shaped gate electrode on a semiconductor layer.

【0024】本発明に係る電界効果型半導体装置の製造
方法においては、第1の半導体層上に第2の半導体層、
第3の半導体層および第4の半導体層を順に形成する。
第2の半導体層および第4の半導体層のエッチングレー
トは第3の半導体層のエッチングレートよりも大きい。
そして、第4の半導体層上に第1の開口部を有するマス
クパターンを形成する。このマスクパターンの第1の開
口部を通して第2の半導体層が露出するように第4の半
導体層および第3の半導体層をエッチングする。これに
より、第4の半導体層および第3の半導体層にマスクパ
ターンの第1の開口部に相当する大きさの凹部が形成さ
れる。
In the method for manufacturing a field effect semiconductor device according to the present invention, a second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer.
A third semiconductor layer and a fourth semiconductor layer are sequentially formed.
The etching rates of the second semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are higher than the etching rate of the third semiconductor layer.
Then, a mask pattern having a first opening is formed on the fourth semiconductor layer. The fourth semiconductor layer and the third semiconductor layer are etched so that the second semiconductor layer is exposed through the first opening of the mask pattern. As a result, a recess having a size corresponding to the first opening of the mask pattern is formed in the fourth semiconductor layer and the third semiconductor layer.

【0025】次に、マスクパターンをエッチングして第
1の開口部よりも大きな第2の開口部を形成する。この
マスクパターンの第2の開口部を通して第1の半導体層
が露出するように第2の半導体層をエッチングする。こ
のとき、第4の半導体層および第2の半導体層のエッチ
ングレートが第3の半導体層のエッチングレートよりも
大きいので、凹部内の第4の半導体層が横方向にエッチ
ングされるとともに第2の半導体層が深さ方向および横
方向にエッチングされる。一方、第3の半導体層は第2
の半導体層および第4の半導体層よりも小さなエッチン
グレートを有するので、第3の半導体層はほとんどエッ
チングされない。
Next, the mask pattern is etched to form a second opening larger than the first opening. The second semiconductor layer is etched such that the first semiconductor layer is exposed through the second opening of the mask pattern. At this time, since the etching rates of the fourth semiconductor layer and the second semiconductor layer are higher than the etching rate of the third semiconductor layer, the fourth semiconductor layer in the recess is etched in the lateral direction and the second semiconductor layer is etched. The semiconductor layer is etched in the depth direction and the lateral direction. On the other hand, the third semiconductor layer
The third semiconductor layer is hardly etched since it has a smaller etching rate than the first and fourth semiconductor layers.

【0026】その後、マスクパターンの第2の開口部内
の第1の半導体層上にT型のゲート電極を形成する。こ
のゲート電極の足部の寸法は凹部内の第3の半導体層の
側面で規定されるとともに、ゲート電極の傘部の寸法は
マスクパターンの第2の開口部により規定される。ま
た、第2の半導体層の側面とゲート電極の足部の側面と
の間に間隙が形成される。
After that, a T-type gate electrode is formed on the first semiconductor layer in the second opening of the mask pattern. The size of the foot of the gate electrode is defined by the side surface of the third semiconductor layer in the recess, and the size of the umbrella of the gate electrode is defined by the second opening of the mask pattern. Further, a gap is formed between the side surface of the second semiconductor layer and the side surface of the foot of the gate electrode.

【0027】このように、本発明に係る電界効果型半導
体装置の製造方法においては、第2の半導体層、第3の
半導体層および第4の半導体層によりリセス構造が形成
されるので、ソース抵抗の低減化およびゲート耐圧の向
上が図られる。またT型のゲート電極の傘部によりゲー
ト抵抗の低減化が図られる。さらに、ゲート電極の傘部
の下部に間隙が形成されるので、ゲート容量の低減が図
られる。したがって、素子特性が向上する。
As described above, in the method for manufacturing a field-effect semiconductor device according to the present invention, since the recess structure is formed by the second, third and fourth semiconductor layers, the source resistance is reduced. , And the gate withstand voltage is improved. In addition, the gate resistance of the T-type gate electrode can reduce the gate resistance. Further, since a gap is formed below the umbrella portion of the gate electrode, the gate capacitance can be reduced. Therefore, the element characteristics are improved.

【0028】また、マスクパターンの第2の開口部の寸
法によりT型のゲート電極の傘部の寸法が規定されると
ともに、凹部内の第3の半導体層の側面によりゲート長
に相当するT型のゲート電極の足部の寸法が自己整合的
に規定される。したがって、T型のゲート電極を高精度
にかつ歩留りよく形成することが可能となる。
The size of the umbrella portion of the T-type gate electrode is defined by the size of the second opening of the mask pattern, and the T-type portion corresponding to the gate length is defined by the side surface of the third semiconductor layer in the recess. Of the gate electrode is self-aligned. Therefore, it is possible to form the T-type gate electrode with high accuracy and high yield.

【0029】ゲート電極を形成する工程は、マスクパタ
ーン上および第2の開口部内の第1の半導体層上に導電
性材料を形成する工程と、マスクパターン上の導電性材
料をマスクパターンとともに除去する工程とを含んでも
よい。
The step of forming the gate electrode includes forming a conductive material on the mask pattern and on the first semiconductor layer in the second opening, and removing the conductive material on the mask pattern together with the mask pattern. And a step.

【0030】この場合、リフトオフ法により凹部内の第
1の半導体層上にT型のゲート電極が形成される。
In this case, a T-type gate electrode is formed on the first semiconductor layer in the recess by the lift-off method.

【0031】本発明に係る電界効果型半導体装置の製造
方法は、第4の半導体層上に1対のオーミック電極を形
成する工程をさらに備えてもよい。この場合、リセス構
造によりソース抵抗が低減化するとともにゲート耐圧が
向上する。
The method for manufacturing a field-effect semiconductor device according to the present invention may further include a step of forming a pair of ohmic electrodes on the fourth semiconductor layer. In this case, the recess structure reduces source resistance and improves gate breakdown voltage.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電界効果型半
導体装置の一例としてMESFETについて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a MESFET will be described as an example of a field-effect semiconductor device according to the present invention.

【0033】図1は本発明の一実施例におけるFETの
模式的断面図である。図1において、GaAs基板1上
に、厚さ800nmのアンドープのGaAsバッファ層
2、厚さ10nmのアンドープのIn0.2 Ga0.8 As
層3、厚さ2nmのアンドープのAl0.22Ga0.78As
層4、厚さ35nmのn−Al0.22Ga0.78As層5、
厚さ20nmのn−GaAs層6、厚さ10nmのアン
ドープのAl0.22Ga0.78As層7、および厚さ50n
mのn−GaAs層8が順に積層されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an FET according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an undoped GaAs buffer layer 2 having a thickness of 800 nm and an undoped In 0.2 Ga 0.8 As having a thickness of 10 nm are formed on a GaAs substrate 1.
Layer 3, 2 nm thick undoped Al 0.22 Ga 0.78 As
Layer 4, n-Al 0.22 Ga 0.78 As layer 5 having a thickness of 35 nm,
An n-GaAs layer 6 having a thickness of 20 nm, an undoped Al 0.22 Ga 0.78 As layer 7 having a thickness of 10 nm, and a thickness of 50 n
m n-GaAs layers 8 are sequentially stacked.

【0034】なお、この場合のn型ドーパントとしては
Siが用いられ、n−Al0.22Ga 0.78As層5の電子
濃度は2×1018cm-3であり、n−GaAs層6およ
びn−GaAs層8の電子濃度は3×1018cm-3であ
る。
In this case, the n-type dopant is
Si is used and n-Al0.22Ga 0.78Electrons in As layer 5
The concentration is 2 × 1018cm-3And the n-GaAs layer 6 and
And the electron concentration of the n-GaAs layer 8 is 3 × 1018cm-3In
You.

【0035】n−GaAs層8、Al0.22Ga0.78As
層7およびn−GaAs層6の中央部の領域に、n−A
0.22Ga0.78As層5が露出するように凹部(リセ
ス)が形成されている。
N-GaAs layer 8, Al 0.22 Ga 0.78 As
In the central region of the layer 7 and the n-GaAs layer 6, n-A
A recess (recess) is formed so that the l 0.22 Ga 0.78 As layer 5 is exposed.

【0036】以下、n−GaAs層6をn−GaAs第
1ドープ層6と呼び、Al0.22Ga 0.78As層7をAl
0.22Ga0.78Asサイドエッチング防止層7と呼び、n
−GaAs層8をn−GaAs第2ドープ層8と呼ぶ。
Hereinafter, the n-GaAs layer 6 will be referred to as an n-GaAs layer.
Called 1 doped layer 6 and Al0.22Ga 0.78As layer 7 is made of Al
0.22Ga0.78Called As side etching prevention layer 7, n
The -GaAs layer 8 is referred to as an n-GaAs second doped layer 8.

【0037】Al0.22Ga0.78Asサイドエッチング防
止層7のエッチングレートは、n−GaAs第1ドープ
層6およびn−GaAs第2ドープ層8のエッチングレ
ートよりも小さい。
The etching rate of the Al 0.22 Ga 0.78 As side etching preventing layer 7 is smaller than the etching rates of the n-GaAs first doped layer 6 and the n-GaAs second doped layer 8.

【0038】凹部を挟んで1対のn−GaAs第2ドー
プ層8上にソース電極9およびドレイン電極10がそれ
ぞれ形成されている。ソース電極9およびドレイン電極
10はn−GaAs第2ドープ層8にオーミック接触し
ている。また、凹部内の露出したn−Al0.22Ga0.78
As層5上には、T型ゲート電極11が形成されてい
る。T型ゲート電極11はn−Al0.22Ga0.78As層
5にショットキ接触している。
A source electrode 9 and a drain electrode 10 are respectively formed on the pair of n-GaAs second doped layers 8 with the concave portion interposed therebetween. The source electrode 9 and the drain electrode 10 are in ohmic contact with the n-GaAs second doped layer 8. Further, the exposed n-Al 0.22 Ga 0.78
On the As layer 5, a T-type gate electrode 11 is formed. The T-type gate electrode 11 is in Schottky contact with the n-Al 0.22 Ga 0.78 As layer 5.

【0039】凹部内において、n−GaAs第1ドープ
層6の側面とT型ゲート電極11の足部(下層)110
の側面との間には空隙16が形成されている。また、A
0. 22Ga0.78Asサイドエッチング防止層7の側面は
T型ゲート電極11の足部110の側面に接触してい
る。さらに、n−GaAs第2ドープ層8の側面はT型
ゲート電極11の傘部(上層)111の側面から離間
し、傘部111はAl0.22Ga0.78Asサイドエッチン
グ防止層7の上面に延びている。
In the recess, the side surface of the n-GaAs first doped layer 6 and the foot (lower layer) 110 of the T-type gate electrode 11 are formed.
A gap 16 is formed between the side wall and the side wall. Also, A
sides of l 0. 22 Ga 0.78 As side etching preventing layer 7 is in contact with the side surface of the foot portion 110 of the T-shaped gate electrode 11. Further, the side surface of the n-GaAs second doped layer 8 is separated from the side surface of the umbrella portion (upper layer) 111 of the T-type gate electrode 11, and the umbrella portion 111 extends to the upper surface of the Al 0.22 Ga 0.78 As side etching prevention layer 7. I have.

【0040】図2および図3は図1のFETの製造方法
を示す模式的工程断面図である。以下、図2および図3
を参照しながら本実施例のFETの製造方法について説
明する。
2 and 3 are schematic sectional views showing the steps of a method for manufacturing the FET shown in FIG. Hereinafter, FIGS. 2 and 3
The method of manufacturing the FET of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0041】まず、図2(a)に示すように、GaAs
基板1上に、GaAsバッファ層2、In0.2 Ga0.8
As層3、Al0.22Ga0.78As層4、n−Al0.22
0. 78As層5、n−GaAs第1ドープ層6、Al
0.22Ga0.78Asサイドエッチング防止層7、およびn
−GaAs第2ドープ層8を順にエピタキシャル成長さ
せる。
First, as shown in FIG.
On a substrate 1, a GaAs buffer layer 2, In 0.2 Ga 0.8
As layer 3, Al 0.22 Ga 0.78 As layer 4, n-Al 0.22 G
a 0. 78 As layer 5, n-GaAs first doped layer 6, Al
0.22 Ga 0.78 As side etching preventing layer 7 and n
-GaAs second doped layer 8 is epitaxially grown in order.

【0042】次に、n−GaAs第2ドープ層8上の所
定領域にフォトレジストを形成し、酒石酸系エッチャン
トを用いてエッチングを行い、メサパターン(台形状の
パターン;図示せず)を形成する。この後、フォトレジ
ストを除去する。
Next, a photoresist is formed in a predetermined region on the n-GaAs second doped layer 8, and etching is performed using a tartaric acid-based etchant to form a mesa pattern (trapezoidal pattern; not shown). . Thereafter, the photoresist is removed.

【0043】続いて、n−GaAs第2ドープ層8上の
ソース電極形成領域およびドレイン電極形成領域に開口
部を有するフォトレジストを形成し、AuGe膜、Ni
膜およびAu膜を順に真空蒸着し、リフトオフ法により
フォトレジスト上のAuGe膜、Ni膜およびAu膜を
フォトレジストとともに除去し、ソース電極9およびド
レイン電極10を形成する。次いで、ソース電極9およ
びドレイン電極10を400℃で2分間熱処理し、合金
化を行う。
Subsequently, a photoresist having openings in the source electrode formation region and the drain electrode formation region on the n-GaAs second doped layer 8 is formed, and an AuGe film, Ni
The film and the Au film are sequentially vacuum-deposited, and the AuGe film, the Ni film and the Au film on the photoresist are removed together with the photoresist by a lift-off method, so that a source electrode 9 and a drain electrode 10 are formed. Next, the source electrode 9 and the drain electrode 10 are heat-treated at 400 ° C. for 2 minutes to perform alloying.

【0044】次に、図2(b)に示すように、n−Ga
As第2ドープ層8上のゲート電極形成領域に幅W1の
開口部13を有するフォトレジスト12を形成し、BC
2およびSF6 の混合ガスを用いたRIE法により、
n−GaAs第1ドープ層8およびAl0.22Ga0.78
sサイドエッチング防止層7をエッチングする。エッチ
ング条件としては、BCl2 の流量を20sccmと
し、SF6 の流量を10sccmとし、圧力を100m
Torrとし、高周波電力を75Wとし、エッチング時
間を30秒とする。この場合、n−GaAs第2ドープ
層8およびAl0. 22Ga0.78Asサイドエッチング防止
層7は深さ方向にエッチングされる。
Next, as shown in FIG.
A photoresist 12 having an opening 13 with a width W1 is formed in the gate electrode formation region on the As
by RIE using a mixed gas of l 2 and SF 6,
n-GaAs first doped layer 8 and Al 0.22 Ga 0.78 A
The s-side etching prevention layer 7 is etched. As the etching conditions, the flow rate of BCl 2 was 20 sccm, the flow rate of SF 6 was 10 sccm, and the pressure was 100 m.
Torr, high-frequency power is 75 W, and etching time is 30 seconds. In this case, n-GaAs second doped layer 8 and the Al 0. 22 Ga 0.78 As side etching prevention layer 7 is etched in the depth direction.

【0045】本実施例では、開口部13の幅W1を0.
5μmとする。この場合、Al0.22Ga0.78Asサイド
エッチング防止層7の凹部の寸法が後の工程で形成され
るT型ゲート電極の足部の寸法を規定する。
In this embodiment, the width W1 of the opening 13 is set to 0.
5 μm. In this case, the size of the concave portion of the Al 0.22 Ga 0.78 As side etching preventing layer 7 defines the size of the foot of the T-type gate electrode formed in a later step.

【0046】続いて、図2(c)に示すように、O2
用いたプラズマエッチングによりフォトレジスト12の
開口部13を拡大し、幅W2の開口部13aを形成す
る。本実施例では、エッチング量を0.6μmとする。
したがって、開口部13aの幅W2は1.7μmとな
る。このフォトレジストの開口部13aの幅W2が後の
工程で形成されるT型ゲート電極の傘部の寸法を規定す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, the opening 13 of the photoresist 12 is enlarged by plasma etching using O 2 to form an opening 13a having a width W2. In this embodiment, the etching amount is 0.6 μm.
Therefore, the width W2 of the opening 13a is 1.7 μm. The width W2 of the opening 13a of the photoresist defines the size of the head portion of the T-type gate electrode formed in a later step.

【0047】次に、図3(d)に示すように、クエン酸
系エッチャント(クエン酸:過酸化水素=2:1)を用
いて、n−GaAs第2ドープ層8、Al0.22Ga0.78
Asサイドエッチング防止層7およびn−GaAs第1
ドープ層6をエッチングする。エッチング時間は2分で
ある。この場合、GaAsのエッチングレートはAl
0.22Ga0.78Asのエッチングレートに比べて大きく、
GaAsとAl0.22Ga 0.78Asとのエッチング選択比
は100程度である。したがって、n−GaAs第2ド
ープ層8およびn−GaAs第1ドープ層6は深さ方向
にエッチングされるとともに横方向にもサイドエッチン
グされる。これに対して、Al0.22Ga0. 78Asサイド
エッチング防止層7はほとんどエッチングされない。
Next, as shown in FIG.
System etchant (citric acid: hydrogen peroxide = 2: 1)
And the n-GaAs second doped layer 8, Al0.22Ga0.78
As side etching preventing layer 7 and n-GaAs first layer
The doped layer 6 is etched. Etching time is 2 minutes
is there. In this case, the etching rate of GaAs is Al
0.22Ga0.78Larger than the etching rate of As,
GaAs and Al0.22Ga 0.78Etching selectivity with As
Is about 100. Therefore, the n-GaAs second gate
Layer 8 and n-GaAs first doped layer 6 are in the depth direction.
Side etching
Is On the other hand, Al0.22Ga0. 78As side
The etching prevention layer 7 is hardly etched.

【0048】続いて、図3(e)に示すように、フォト
レジスト12上および開口部13a内のAl0.22Ga
0.78As層5上に、Ti膜、Pd膜およびAu膜を真空
蒸着することによりゲート電極層11aを形成し、リフ
トオフ法によりフォトレジスト12上のゲート電極層1
1aをフォトレジスト12とともに除去し、図4(f)
に示すようなT型ゲート電極11を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3E, Al 0.22 Ga on the photoresist 12 and in the opening 13a is formed.
The gate electrode layer 11a is formed on the 0.78 As layer 5 by vacuum-depositing a Ti film, a Pd film, and an Au film, and the gate electrode layer 1 on the photoresist 12 is formed by a lift-off method.
1a is removed together with the photoresist 12, and FIG.
A T-type gate electrode 11 as shown in FIG.

【0049】ここで、T型ゲート電極11の足部110
の寸法S1はAl0.22Ga0.78Asサイドエッチング防
止層7間の間隔により規定され、本実施例では0.5μ
mとなる。また、T型ゲート電極11の傘部111の寸
法S2はフォトレジスト12の開口部13aの幅W2に
より規定され、本実施例では1.7μmとなる。
Here, the foot 110 of the T-type gate electrode 11
The dimension S1 not defined by the distance between the Al 0.22 Ga 0.78 As side etching prevention layer 7, in this embodiment 0.5μ
m. The dimension S2 of the umbrella portion 111 of the T-type gate electrode 11 is defined by the width W2 of the opening 13a of the photoresist 12, and is 1.7 μm in this embodiment.

【0050】本実施例のFETにおいては、図1に示す
ように、n−GaAs第1ドープ層6、Al0.22Ga
0.78Asサイドエッチング防止層7およびn−GaAs
第2ドープ層8によりリセス構造が形成されるので、ソ
ース抵抗の低減化およびゲート耐圧の向上が図られる。
また、T型ゲート電極11の傘部111によりゲート抵
抗の低減化が図られる。さらに、T型ゲート電極11の
傘部111の下部にn−GaAs第1ドープ層6が存在
せず空隙16が形成されるので、ゲート容量が低減され
る。したがって、素子特性が向上する。
In the FET of this embodiment, as shown in FIG. 1, the n-GaAs first doped layer 6, the Al 0.22 Ga
0.78 As side etching preventing layer 7 and n-GaAs
Since the recess structure is formed by the second doped layer 8, reduction of the source resistance and improvement of the gate withstand voltage are achieved.
Further, the umbrella portion 111 of the T-type gate electrode 11 reduces the gate resistance. Further, since the n-GaAs first doped layer 6 does not exist below the umbrella portion 111 of the T-type gate electrode 11 and the air gap 16 is formed, the gate capacitance is reduced. Therefore, the element characteristics are improved.

【0051】また、フォトレジスト12の開口部13a
の幅W2によりT型ゲート電極11の傘部111の寸法
S2が規定されるとともに、Al0.22Ga0.78Asサイ
ドエッチング防止層7によりT型ゲート電極11の足部
110の寸法S1がセルフアライン(自己整合的)に規
定される。T型ゲート電極11の足部110の寸法S1
がゲート長に相当する。したがって、T型ゲート電極1
1を高精度にかつ歩留りよく形成することが可能とな
る。
The opening 13a of the photoresist 12
Of the umbrella portion 111 of the T-type gate electrode 11 is defined by the width W2 of the T-type gate electrode 11, and the size S1 of the foot portion 110 of the T-type gate electrode 11 is self-aligned by the Al 0.22 Ga 0.78 As side etching prevention layer 7. (Consistent). Dimension S1 of foot 110 of T-type gate electrode 11
Corresponds to the gate length. Therefore, the T-type gate electrode 1
1 can be formed with high accuracy and high yield.

【0052】図1〜図3に示した本実施例のFETおよ
び図4および図5に示した従来のFETを作製し、T型
ゲート電極11,30の傘部の下方におけるゲート容量
Cgsを測定した。その測定結果を表1に示す。
The FET of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 and the conventional FET shown in FIGS. 4 and 5 were manufactured, and the gate capacitance Cgs below the umbrella of the T-type gate electrodes 11 and 30 was measured. did. Table 1 shows the measurement results.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】表1に示すように、本実施例のFETで
は、ゲート電極11の傘部の下方におけるゲート容量C
gsが従来のFETのゲート電極30の傘部の下方にお
けるゲート容量Cgsの約10%に低減した。
As shown in Table 1, in the FET of the present embodiment, the gate capacitance C
gs is reduced to about 10% of the gate capacitance Cgs below the umbrella of the gate electrode 30 of the conventional FET.

【0055】なお、上記実施例のFETでは、サイドエ
ッチング防止層7としてアンドープのAl0.22Ga0.78
As層を用いているが、低濃度にドープされたn−Al
0.22Ga0.78As層を用いてもよい。
In the FET of the above embodiment, undoped Al 0.22 Ga 0.78 is used as the side etching prevention layer 7.
As layer is used, but lightly doped n-Al
A 0.22 Ga 0.78 As layer may be used.

【0056】また、上記実施例のFETでは、第2ドー
プ層8のサイドエッチング量が第1ドープ層6のサイド
エッチング量よりも大きくなっているが、第2ドープ層
8のサイドエッチング量と第1ドープ層6のサイドエッ
チング量が等しくてもよく、あるいは第2ドープ層8の
サイドエッチング量が第1ドープ層6のサイドエッチン
グ量よりも小さくてもよい。
In the FET of the above embodiment, the side etching amount of the second doped layer 8 is larger than the side etching amount of the first doped layer 6. The amount of side etching of the first doped layer 6 may be equal, or the amount of side etching of the second doped layer 8 may be smaller than the amount of side etching of the first doped layer 6.

【0057】また、上記のFETにおいては、第1ドー
プ層6/サイドエッチング防止層7/第2ドープ層8の
材料として、GaAs/Al0.22Ga0.78As/GaA
sの組み合わせを用いているが、第1ドープ層6/サイ
ドエッチング防止層7/第2ドープ層8の材料の組み合
わせはこれ以外であってもよい。この場合、第1ドープ
層6および第2ドープ層8のエッチングレートがサイド
エッチング防止層7のエッチングレートよりも大きくな
る組み合わせを選択する。例えば、GaAs、In0.2
Ga0.8 As、Al0.22Ga0.78As、In0.49Ga
0.51P、In0.52Al0.48AsおよびInPから構成さ
れる材料群のうち、第1および第2ドープ層6,8とサ
イドエッチング防止層7とのエッチングレートの比、す
なわちエッチング選択比が大きくなる材料を組み合わせ
てもよい。この場合、エッチングレートの大きな材料に
より第1および第2のドープ層6,8を構成するととも
に、エッチングレートの小さな材料によりサイドエッチ
ング防止層7を構成する。これらの材料のクエン酸系エ
ッチャントに対するエッチングレートを表2に示す。
In the above FET, GaAs / Al 0.22 Ga 0.78 As / GaAs is used as the material of the first doped layer 6 / side etching preventing layer 7 / second doped layer 8.
Although the combination of s is used, the combination of the materials of the first doped layer 6 / side etching preventing layer 7 / second doped layer 8 may be other than this. In this case, a combination in which the etching rates of the first doped layer 6 and the second doped layer 8 are higher than the etching rate of the side etching preventing layer 7 is selected. For example, GaAs, In 0.2
Ga 0.8 As, Al 0.22 Ga 0.78 As, In 0.49 Ga
Of the material group consisting of 0.51 P, In 0.52 Al 0.48 As and InP, a material having a large etching rate ratio between the first and second doped layers 6 and 8 and the side etching preventing layer 7, that is, a material having a large etching selectivity. May be combined. In this case, the first and second doped layers 6 and 8 are made of a material having a high etching rate, and the side etching preventing layer 7 is made of a material having a low etching rate. Table 2 shows the etching rates of these materials for citric acid-based etchants.

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】表2に示すように、エッチング選択比の大
きな材料の組み合わせは、例えばGaAsとAl0.22
0.78As、GaAsとIn0.49Ga0.51P、In0.2
Ga 0.8 AsとAl0.22Ga0.78As、In0.2 Ga
0.8 AsとIn0.52Al0.48As、およびIn0.53Ga
0.47AsとInPであり、各々の組み合わせにおけるエ
ッチング選択比はそれぞれ100、400、100、1
00および500である。
As shown in Table 2, the etching selectivity was large.
The combination of materials is, for example, GaAs and Al0.22G
a0.78As, GaAs and In0.49Ga0.51P, In0.2
Ga 0.8As and Al0.22Ga0.78As, In0.2Ga
0.8As and In0.52Al0.48As and In0.53Ga
0.47As and InP.
The switching selectivity is 100, 400, 100, 1 respectively.
00 and 500.

【0060】GaAs基板上に形成する第1ドープ層6
/サイドエッチング防止層7/第2ドープ層8の材料の
組み合わせがGaAs/AlGaAs/GaAsまたは
GaAs/InGaP/GaAsである場合と、InP
基板上に形成する第1ドープ層6/サイドエッチング防
止層7/第2ドープ層8の材料の組み合わせがInGa
As/InAlAs/InGaAsまたはInGaAs
/InP/InGaAsである場合とにおいては、基板
と各半導体層とが格子整合するため、各半導体層の膜厚
に対する制限がない。したがって、このような材料系を
第1ドープ層6/サイドエッチング防止層7/第2ドー
プ層8の材料として用いることが好ましい。
First doped layer 6 formed on GaAs substrate
The combination of the material of the / side etching preventing layer 7 / the second doped layer 8 is GaAs / AlGaAs / GaAs or GaAs / InGaP / GaAs;
The material combination of the first doped layer 6 / side etching preventing layer 7 / second doped layer 8 formed on the substrate is InGa
As / InAlAs / InGaAs or InGaAs
In the case of / InP / InGaAs, there is no limitation on the thickness of each semiconductor layer because the substrate and each semiconductor layer are lattice-matched. Therefore, it is preferable to use such a material system as the material of the first doped layer 6 / side etching preventing layer 7 / second doped layer 8.

【0061】また、第1ドープ層6の材料と第2ドープ
層8の材料とが異なってもよい。例えば、第1ドープ層
6/サイドエッチング防止層7/第2ドープ層8の材料
の組み合わせがGaAs/AlGaAs/InGaAs
であってもよい。
The material of the first doped layer 6 and the material of the second doped layer 8 may be different. For example, the material combination of the first doped layer 6 / side etching preventing layer 7 / second doped layer 8 is GaAs / AlGaAs / InGaAs.
It may be.

【0062】なお、上記実施例の製造方法では、第1ド
ープ層6、サイドエッチング防止層7および第2ドープ
層8のエッチングにクエン酸系エッチャントを用いてい
るが、第1および第2ドープ層6,8のエッチングレー
トがサイドエッチング防止層7のエッチングレートより
も大きくなる場合には、他のエッチャントを用いてもよ
く、ドライエッチングを用いてもよい。
In the manufacturing method of the above-described embodiment, the first doped layer 6, the side etching preventing layer 7, and the second doped layer 8 are etched with a citric acid-based etchant. When the etching rate of 6, 8 is higher than the etching rate of the side etching preventing layer 7, another etchant may be used or dry etching may be used.

【0063】また、上記実施例においては、本発明をシ
ングルヘテロ構造を有するFETに適用した場合につい
て説明したが、これ以外にも、本発明は、ダブルヘテロ
構造またはTMT(Two-Mode channel Transistor)構造
を有する電界効果型半導体装置に適用することも可能で
ある。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an FET having a single hetero structure has been described. In addition to this, the present invention is also applicable to a double hetero structure or a TMT (Two-Mode channel Transistor). It is also possible to apply to a field effect type semiconductor device having a structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるFETの製造方法を
示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing an FET according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例におけるFETの製造方法を
示す模式的工程断面図である。
FIG. 2 is a schematic process sectional view illustrating a method for manufacturing an FET according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例におけるFETの製造方法を
示す模式的工程断面図である。
FIG. 3 is a schematic process sectional view showing a method of manufacturing an FET according to an embodiment of the present invention.

【図4】従来のFETの製造方法を示す模式的工程断面
図である。
FIG. 4 is a schematic process sectional view showing a conventional method for manufacturing an FET.

【図5】従来のFETの製造方法を示す模式的工程断面
図である。
FIG. 5 is a schematic process sectional view showing a conventional method for manufacturing an FET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 GaAsバッファ層 3 In0.2 Ga0.8 As層 4 Al0.22Ga0.78As層 5 n−Al0.22Ga0.78As層 6 n−GaAs第1ドープ層 7 Al0.22Ga0.78Asサイドエッチング防止層 8 n−GaAs第2ドープ層 9 ソース電極 10 ドレイン電極 11 T型ゲート電極 110 足部 111 傘部Reference Signs List 1 GaAs substrate 2 GaAs buffer layer 3 In 0.2 Ga 0.8 As layer 4 Al 0.22 Ga 0.78 As layer 5 n-Al 0.22 Ga 0.78 As layer 6 n-GaAs first doped layer 7 Al 0.22 Ga 0.78 As side etching preventing layer 8 n -GaAs second doped layer 9 Source electrode 10 Drain electrode 11 T-type gate electrode 110 Foot 111 Umbrella

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/306 H01L 21/306 B 21/308 S 29/778 29/80 H Fターム(参考) 4M104 AA04 AA05 BB11 BB14 CC01 CC03 DD08 DD10 DD34 DD68 DD78 FF07 FF27 FF28 GG12 5F004 AA03 BA04 BB13 DA11 DA18 DA26 DB19 DB20 DB21 DB26 EA09 EA10 EA17 EA23 EA28 EB02 5F043 AA14 BB07 DD15 DD20 FF01 FF02 GG10 5F102 FA01 FA03 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK05 GL04 GM06 GN05 GN06 GN08 GQ01 GQ03 GR04 GR10 GS02 GS04 GT03 HB02 HB05 HB07 HC17 HC19──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) H01L 21/306 H01L 21/306 B 21/308 S 29/778 29/80 HF term (reference) 4M104 AA04 AA05 BB11 BB14 CC01 CC03 DD08 DD10 DD34 DD68 DD78 FF07 FF27 FF28 GG12 5F004 AA03 BA04 BB13 DA11 DA18 DA26 DB19 DB20 DB21 DB26 EA09 EA10 EA17 EA23 EA28 EB02 5F043 AA14 BB07 DD15 DD20 FF01 G01 GM01 GN05 GN06 GN08 GQ01 GQ03 GR04 GR10 GS02 GS04 GT03 HB02 HB05 HB07 HC17 HC19

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の半導体層上に第2の半導体層、第
3の半導体層および第4の半導体層が順に形成され、前
記第4の半導体層、前記第3の半導体層および前記第2
の半導体層に前記第1の半導体層が露出するように凹部
が形成され、前記凹部内の前記第1の半導体層上に傘部
および足部からなるT型のゲート電極が形成され、前記
凹部内で前記第2の半導体層の側面と前記ゲート電極の
足部の側面との間に間隙が形成され、前記凹部内で前記
第3の半導体層の側面が前記ゲート電極の足部の側面に
接し、前記ゲート電極の傘部が前記第3の半導体層の上
面に延びたことを特徴とする電界効果型半導体装置。
A second semiconductor layer, a third semiconductor layer, and a fourth semiconductor layer are sequentially formed on the first semiconductor layer, and the fourth semiconductor layer, the third semiconductor layer, and the 2
A concave portion is formed in the semiconductor layer so that the first semiconductor layer is exposed; a T-shaped gate electrode including an umbrella portion and a foot portion is formed on the first semiconductor layer in the concave portion; A gap is formed between the side surface of the second semiconductor layer and the side surface of the foot portion of the gate electrode, and the side surface of the third semiconductor layer is formed in the recess in the side surface of the foot portion of the gate electrode. A field-effect-type semiconductor device, wherein an umbrella portion of the gate electrode is in contact with and extends to an upper surface of the third semiconductor layer.
【請求項2】 前記第2の半導体層および前記第4の半
導体層は前記第3の半導体層よりも大きなエッチングレ
ートを有することを特徴とする請求項1記載の電界効果
型半導体装置。
2. The field effect semiconductor device according to claim 1, wherein said second semiconductor layer and said fourth semiconductor layer have an etching rate higher than that of said third semiconductor layer.
【請求項3】 前記第2、第3および第4の半導体層を
構成する材料は、GaAs、InGaAs、AlGaA
s、InAlAs、InGaPおよびInPよりなる材
料群から選択された2つまたは3つの材料であることを
特徴とする請求項2記載の電界効果型半導体装置。
3. The material forming the second, third and fourth semiconductor layers is GaAs, InGaAs, AlGaAs.
3. The field-effect semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device is two or three materials selected from the group consisting of s, InAlAs, InGaP, and InP.
【請求項4】 前記凹部を挟んで対向する前記第4の半
導体層上にオーミック電極が形成されたことを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の電界効果型半導体装
置。
4. The field-effect semiconductor device according to claim 1, wherein an ohmic electrode is formed on the fourth semiconductor layer opposed to the concave portion.
【請求項5】 第1の半導体層上に第2の半導体層、前
記第2の半導体層よりも小さなエッチングレートを有す
る第3の半導体層、および前記第3の半導体層よりも大
きなエッチングレートを有する第4の半導体層を順に形
成する工程と、 前記第4の半導体層上に第1の開口部を有するマスクパ
ターンを形成する工程と、 前記マスクパターンの前記第1の開口部を通して前記第
2の半導体層が露出するように前記第4の半導体層およ
び前記第3の半導体層をエッチングする工程と、 前記マスクパターンをエッチングして前記第1の開口部
よりも大きな第2の開口部を形成する工程と、 前記マスクパターンの前記第2の開口部を通して前記第
1の半導体層が露出するように前記第2の半導体層をエ
ッチングする工程と、 前記マスクパターンの前記第2の開口部内の前記第1の
半導体層上にT型のゲート電極を形成する工程とを備え
たことを特徴とする電界効果型半導体装置の製造方法。
5. A second semiconductor layer, a third semiconductor layer having an etching rate lower than that of the second semiconductor layer, and an etching rate higher than that of the third semiconductor layer are formed on the first semiconductor layer. Forming a fourth semiconductor layer in order, forming a mask pattern having a first opening on the fourth semiconductor layer, and forming the second pattern through the first opening of the mask pattern. Etching the fourth semiconductor layer and the third semiconductor layer so that the first semiconductor layer is exposed; and etching the mask pattern to form a second opening larger than the first opening. And etching the second semiconductor layer so that the first semiconductor layer is exposed through the second opening of the mask pattern. Serial method for producing a field effect semiconductor device characterized by comprising a step of forming a T-shaped gate electrode on the second of said first semiconductor layer in the opening.
【請求項6】 前記ゲート電極を形成する工程は、 前記マスクパターン上および前記第2の開口部内の前記
第1の半導体層上に導電性材料を形成する工程と、 前記マスクパターン上の前記導電性材料を前記マスクパ
ターンとともに除去する工程とを含むことを特徴とする
請求項5記載の電界効果型半導体装置の製造方法。
6. The step of forming the gate electrode includes: forming a conductive material on the mask pattern and on the first semiconductor layer in the second opening; and forming the conductive material on the mask pattern. 6. A method for manufacturing a field-effect semiconductor device according to claim 5, further comprising the step of removing a conductive material together with said mask pattern.
【請求項7】 前記第4の半導体層上に1対のオーミッ
ク電極を形成する工程をさらに備えたことを特徴とする
請求項5または6記載の電界効果型半導体装置の製造方
法。
7. The method according to claim 5, further comprising the step of forming a pair of ohmic electrodes on the fourth semiconductor layer.
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