JP2000269236A - Compound semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Compound semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000269236A
JP2000269236A JP11067869A JP6786999A JP2000269236A JP 2000269236 A JP2000269236 A JP 2000269236A JP 11067869 A JP11067869 A JP 11067869A JP 6786999 A JP6786999 A JP 6786999A JP 2000269236 A JP2000269236 A JP 2000269236A
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JP
Japan
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insulating film
trapezoid
layer
insulating
film
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JP11067869A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Murai
成行 村井
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a gate leakage current from occurring between a gate electrode and a transistor operating region, so as to obtain a compound semiconductor device of high reliability. SOLUTION: A trapezoidal transistor operating layer is formed on a semi- insulating GaAs substrate 1, insulating films 5 and 6 are provided above and around the operating layer, and a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode 8 are brought into contact with the operating layer which penetrates through a part of the insulating films formed on the surfaces of the operating layers. An insulating layer is formed of an SiN film 5 and an SiO2 film 6, where the SiN film 5 is provided around the electrode 8 at the upper part of the trapezoid, making its under surface come into contact with the substrate 1 around the trapezoid so as to be flush with or lower than top surface of the trapezoid, and the SiO2 film 6 is provided so as to cover the SiN film 5 except for the top surface of the trapezoid.

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】この発明は、MESFET
(Metal Semicondoctor Field Effect Transister)、
HEMT(High Electron Mobility Transistor)或い
は、TMT(Two Modechannel field effect Transiste
r)などの化合物半導体装置およびその製造方法に関す
る。
The present invention relates to a MESFET.
(Metal Semicondoctor Field Effect Transister),
HEMT (High Electron Mobility Transistor) or TMT (Two Mode channel field effect Transistor)
r) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の複数の異種化合物半導体層からな
るへテロ接合を有する化合物半導体装置の一例を図6及
び図7に従い説明する。図6及び図7は化合物半導体基
板を用いたMESFETであり、図6は平面図、図7は
図6のA−A線断面図である。
2. Description of the Related Art An example of a conventional compound semiconductor device having a hetero junction composed of a plurality of heterogeneous compound semiconductor layers will be described with reference to FIGS. 6 and 7 show a MESFET using a compound semiconductor substrate. FIG. 6 is a plan view, and FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【0003】図に示すように、MESFETは、半絶縁
性GaAs基板51上にn型GaAs層52、アンドー
プのAlGaAs層53及びアンドープのGaAs層5
4が、この順序でエピタキシャル成長により形成され
る。そして、トランジスタの動作領域となる部分のエピ
タキシャル層のみ残してメサ形状にエッチング除去さ
れ、半絶縁性GaAs基板51上に台形形状のトランジ
スタの動作層が形成される。
As shown in FIG. 1, an MESFET has an n-type GaAs layer 52, an undoped AlGaAs layer 53 and an undoped GaAs layer 5 on a semi-insulating GaAs substrate 51.
4 are formed in this order by epitaxial growth. Then, it is etched and removed in a mesa shape while leaving only the epitaxial layer in a portion to be an operation region of the transistor, and a trapezoidal transistor operation layer is formed on the semi-insulating GaAs substrate 51.

【0004】上記GaAs層53上にショットキコンタ
クトするゲート電極55とGaAs層54上にオーミッ
クコンタクトするソース・ドレイン電極56がそれぞれ
設けられている。
A gate electrode 55 for Schottky contact on the GaAs layer 53 and a source / drain electrode 56 for ohmic contact on the GaAs layer 54 are provided.

【0005】ところで、上記ゲート電極55は、厚みが
約0.2μm程度のメサ状の台形側面と接して半絶縁性
GaAs基板51基板上に配置されているボンディング
パッド用電極55Bまで延在している。このため、ゲー
ト電極55は、図7に示すように、キャリア濃度が約2
×1018cm-3で膜厚0.02μm程度に形成されてい
るn型GaAs層52と台形側面で接触することにな
る。この結果、ゲート電極55がn型GaAs層52と
接して、ゲートリーク電流が増大し、トランジスタに印
加できる電圧が制限され、高出力化が図れないという問
題があった。
The gate electrode 55 extends to a bonding pad electrode 55B disposed on a semi-insulating GaAs substrate 51 in contact with a mesa-like trapezoidal side surface having a thickness of about 0.2 μm. I have. Therefore, the gate electrode 55 has a carrier concentration of about 2 as shown in FIG.
It comes into contact with the n-type GaAs layer 52 formed at about × 10 18 cm -3 and about 0.02 μm in thickness on the side of the trapezoid. As a result, there is a problem that the gate electrode 55 contacts the n-type GaAs layer 52, the gate leakage current increases, the voltage that can be applied to the transistor is limited, and the output cannot be increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、図8に示すよ
うに、トランジスタの動作領域部分を逆メサ状の台形形
状にすることが考えられる。このように逆メサ形状にす
ることで、ゲート電極55とn型GaAs層52との接
触を防ぎ、台形側面で発生するゲートリーク電流を防ぐ
ことができる。
Therefore, as shown in FIG. 8, it is conceivable to make the operation region of the transistor into an inverted mesa trapezoidal shape. By making the shape of the inverted mesa, the contact between the gate electrode 55 and the n-type GaAs layer 52 can be prevented, and the gate leak current generated on the side surface of the trapezoid can be prevented.

【0007】しかしながら、ゲート電極55は、その厚
みが約0.5μmで、長さ、即ち、ゲート電極55が台
形部と交叉する方向と垂直方向の長さが0.5μm程度
と細いため、台形側面の頂部と下部でゲート電極55の
断線が発生するなどの問題があった。
However, the gate electrode 55 has a thickness of about 0.5 μm and a length, that is, a length in a direction perpendicular to the direction in which the gate electrode 55 intersects the trapezoidal portion and in a vertical direction is as small as 0.5 μm. There has been a problem such as disconnection of the gate electrode 55 at the top and bottom of the side surface.

【0008】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、ゲート電極とトランジスタ動作領
域間でのゲートリーク電流を抑制するとともに、信頼性
が高い化合物半導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a compound semiconductor device which suppresses a gate leak current between a gate electrode and a transistor operation region and has high reliability. Aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、化合物半導
体基板上に台形形状のトランジスタの動作層が形成さ
れ、この動作層の上部及び周囲に絶縁膜が設けられ、ソ
ース電極、ドレイン電極及びゲート電極が前記動作層表
面の絶縁膜の一部を貫通して動作層と接することを特徴
とする。
According to the present invention, a trapezoidal transistor operation layer is formed on a compound semiconductor substrate, an insulating film is provided on and around the operation layer, and a source electrode, a drain electrode and a gate are provided. An electrode penetrates a part of the insulating film on the surface of the operation layer and comes into contact with the operation layer.

【0010】前記絶縁層は2層の絶縁膜で構成され、第
1の絶縁膜は前記台形上部では前記電極の周囲に設けら
れ、台形部周囲においてその下面が基板と接し、台形上
部と同じかそれ以下の高さまで設けられ、第2の絶縁膜
は、前記台形上部を除いて前記第1の絶縁膜を覆うよう
に設けられているとよい。
The insulating layer is composed of two layers of insulating films, and the first insulating film is provided around the electrode at the upper part of the trapezoid, and the lower surface thereof is in contact with the substrate around the trapezoid, and is the same as the upper part of the trapezoid. The second insulating film may be provided to a height less than that, and the second insulating film may be provided so as to cover the first insulating film except for the upper part of the trapezoid.

【0011】上記した構成によれば、ソース電極、ドレ
イン電極、ゲート電極の各電極は、台形上部のみと接
し、台形側部及び底面の化合物半導体基板と接しないた
め、ゲートリーク電流が低減でき、また電極の断線が防
げる。
According to the above-described structure, the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode are in contact only with the upper portion of the trapezoid, and are not in contact with the compound semiconductor substrate on the side and the bottom of the trapezoid. In addition, disconnection of the electrode can be prevented.

【0012】また、この発明の製造方法は、化合物半導
体基板上に台形形状のトランジスタの動作層が形成さ
れ、この動作層の上部と周囲に絶縁膜が設けられ、ソー
ス電極、ドレイン電極及びゲート電極が前記動作層表面
の絶縁膜の一部を貫通して動作層と接する化合物半導体
装置の製造方法であって、前記絶縁層は2層の絶縁膜で
構成され、第1の絶縁膜の厚みをD1、第2の絶縁膜の
厚みをD2、台形部の高さをdとするとき、D1≦dと
なるように第1の絶縁膜を堆積した後、その上に第2の
絶縁膜をD2≧d−D1となるように堆積し、台形上部
に形成された第1の絶縁膜のみが露出するまで、CMP
法により、第2の絶縁膜を削り取ることを特徴とする。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, an operation layer of a trapezoidal transistor is formed on a compound semiconductor substrate, an insulating film is provided on and above the operation layer, and a source electrode, a drain electrode and a gate electrode are provided. Is a method of manufacturing a compound semiconductor device that penetrates a part of an insulating film on the surface of the operating layer and is in contact with the operating layer, wherein the insulating layer is composed of two insulating films, and the thickness of the first insulating film is reduced. D1, when the thickness of the second insulating film is D2 and the height of the trapezoid is d, a first insulating film is deposited so that D1 ≦ d, and then a second insulating film is ≧ d−D1, and the CMP is performed until only the first insulating film formed on the trapezoid is exposed.
The method is characterized in that the second insulating film is removed by a method.

【0013】前記第1の絶縁膜のエッチングレートを
a、第2の絶縁膜のエッチグレートをbとしたとき、a
>bとするように構成するとよい。
When the etching rate of the first insulating film is a and the etching rate of the second insulating film is b, a
> B.

【0014】また、前記第1と第2の絶縁膜の組み合わ
せは、SiNとSiO2、SiNとAlN、SiNとA
23、SiO2とAlN、SiO2とAl23のなかか
ら選択すればよい。
The combination of the first and second insulating films is made of SiN and SiO 2 , SiN and AlN, SiN and A
l 2 O 3, SiO 2 and AlN, may be selected from among SiO 2 and Al 2 O 3.

【0015】上記したように構成することで、第1の絶
縁膜を台形部周囲のみに台形上部と同じかそれ以下の高
さまで配置し、第2の絶縁膜は、前記電極形成領域を除
く第1の絶縁膜及び台形上部を覆うように配置すること
ができる。この結果、ソース電極、ドレイン電極、ゲー
ト電極の各電極は、台形上部のみと接し、台形側部及び
底面の化合物半導体基板と接しないため、ゲートリーク
電流が低減でき、また電極の断線が防げる。
With the above-described structure, the first insulating film is disposed only around the trapezoid to a height equal to or less than the upper portion of the trapezoid, and the second insulating film is formed in the third region excluding the electrode forming region. One insulating film and the trapezoid can be arranged to cover the upper part. As a result, each of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode contacts only the upper portion of the trapezoid and does not contact the compound semiconductor substrate on the side and bottom of the trapezoid, so that gate leakage current can be reduced and disconnection of the electrode can be prevented.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施
の形態に係る電界効果型半導体装置を示す平面図、図2
は、図1のA−A線断面図、図3は、図1のB−B線断
面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a field-effect semiconductor device according to one embodiment of the present invention, and FIG.
Is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【0017】図1ないし図3に示すように、半絶縁性G
aAs基板1上に、MOCVD法などによりドーピング
濃度1×1018cm-3で膜厚0.03μmのn型GaA
s層2と膜厚0.02μmのアンドープAlGaAs層
3と膜厚0.010μmのアンドープGaAs層4が順
次エピタキシャル成長により形成され、トランジスタの
動作層となる領域のエピタキシャル層のみを残して、逆
メサ又はメサエッチングにより、半絶縁性GaAs基板
1上に台形形状の動作層が形成されている。この実施の
形態においては、逆メサエッチングで深さ(=d)0.
2μmまで彫り込み逆メサ状の台形形状に動作層を形成
している。
As shown in FIGS. 1 to 3, semi-insulating G
An n-type GaAs having a doping concentration of 1 × 10 18 cm −3 and a thickness of 0.03 μm is formed on the aAs substrate 1 by MOCVD or the like.
An s layer 2, an undoped AlGaAs layer 3 having a thickness of 0.02 μm, and an undoped GaAs layer 4 having a thickness of 0.010 μm are sequentially formed by epitaxial growth. A trapezoidal operation layer is formed on the semi-insulating GaAs substrate 1 by mesa etching. In this embodiment, a depth (= d) of 0.
The active layer is formed in a trapezoidal shape having an inverted mesa shape, which is engraved to 2 μm.

【0018】そして、膜厚(=D1)が0.1μmの第
1の絶縁膜となるSiN膜5と膜厚が(=D2)0.3
μmの第2の絶縁膜となるSiO2膜6がプラズマCV
D法などにより基板全面に順次形成されている。この形
成される両絶縁膜の膜厚の合計(D1+D2)は半絶縁
性GaAs基板1の基板表面上部と台形上部までの高さ
(d)より多くする。また、第1の絶縁膜のエッチング
レートが第2のエッチングレートより大きくなるように
第1及び第2の絶縁膜の種類を選択している。
Then, an SiN film 5 serving as a first insulating film having a thickness (= D1) of 0.1 μm and a thickness (= D2) of 0.3
The SiO 2 film 6 serving as a second insulating film having a thickness of μm is formed by plasma CV.
It is sequentially formed on the entire surface of the substrate by the D method or the like. The total thickness (D1 + D2) of the two insulating films formed is set to be larger than the height (d) between the upper surface of the semi-insulating GaAs substrate 1 and the upper portion of the trapezoid. Further, the types of the first and second insulating films are selected so that the etching rate of the first insulating film is higher than the second etching rate.

【0019】これら絶縁膜は化学的機械研磨:CMP
(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて、基板
表面を台形上部のSiN膜5が露出するまで研磨され、
平坦化されている。この結果、SiN膜5は台形上部と
台形部の周囲においてその下面が半絶縁性GaAs基板
1と接し、台形上部と同じかそれ以下の高さまで設けら
れる。そして、SiO2膜6は、台形上部を除いてSi
N膜5を覆うように設けられている。
These insulating films are formed by chemical mechanical polishing: CMP
(Chemical Mechanical Polishing) method, the substrate surface is polished until the SiN film 5 on the trapezoid is exposed,
It has been flattened. As a result, the lower surface of the SiN film 5 is in contact with the semi-insulating GaAs substrate 1 around the upper and lower portions of the trapezoid, and is provided up to the same height as the upper portion of the trapezoid. The SiO 2 film 6 is made of Si except for the upper part of the trapezoid.
It is provided so as to cover the N film 5.

【0020】そして、ソース電極及びドレイン電極形成
部のみ開口したフォトレジストパターンをマスクとし
て、ドライエッチング法により不要なSiN膜5を除去
し、アンドープのGaAs層4を露出させる。基板全面
にAu+Ge(750Å)/Ni(70Å)/Au(1
300Å)をこの順序で真空蒸着法により多層構造の金
属膜を形成し、リフトオフによりソース・ドレイン電極
7s・7dが形成される。このソース・ドレイン電極7
s・7dは、熱処理により合金化され、GaAs層4と
オーミックコンタクトがとられているとともに、金属層
のGeを基板中に拡散させてGaAs層4中にn+領域
を形成している。
Then, using the photoresist pattern having openings only in the source electrode and drain electrode formation portions as masks, unnecessary portions of the SiN film 5 are removed by dry etching, and the undoped GaAs layer 4 is exposed. Au + Ge (750 °) / Ni (70 °) / Au (1
A metal film having a multilayer structure is formed in this order by a vacuum evaporation method, and the source / drain electrodes 7s and 7d are formed by lift-off. This source / drain electrode 7
s.7d is alloyed by heat treatment, has ohmic contact with the GaAs layer 4, and diffuses Ge of the metal layer into the substrate to form an n + region in the GaAs layer 4.

【0021】そして、ゲート電極形成部のみ開口したフ
ォトレジストパターンをマスクとして、ゲート電極形成
部のSiN膜5を除去し、アンドープGaAs層4表面
を露出させ、基板表面全面にゲート電極金属8となるT
i/Pt/Au(1000Å/2000Å/3000
Å)を真空蒸着法により形成し、GaAs層4とショッ
トキコンタクトをとる金属層が形成され、リフトオフ法
によりゲート電極8を形成する。
The SiN film 5 in the gate electrode forming portion is removed by using the photoresist pattern having an opening only in the gate electrode forming portion as a mask, exposing the surface of the undoped GaAs layer 4 and forming the gate electrode metal 8 on the entire surface of the substrate. T
i / Pt / Au (1000/2000/3000)
Å) is formed by a vacuum vapor deposition method, a metal layer that makes Schottky contact with the GaAs layer 4 is formed, and a gate electrode 8 is formed by a lift-off method.

【0022】この発明によれば、台形の側面部は絶縁層
で覆われているので、ゲート電極8は、n型GaAs層
3とは接することはない。このため、ゲートリーク電流
が抑制され、ゲート耐圧が増大する結果、ゲートにより
大きな電圧を印加することができるので、トランジスタ
特性の高出力化に寄与する。また、各電極の台形側部で
の断線を防ぐことができる。
According to the present invention, since the trapezoidal side surface is covered with the insulating layer, the gate electrode 8 does not come into contact with the n-type GaAs layer 3. As a result, the gate leakage current is suppressed and the gate withstand voltage is increased. As a result, a larger voltage can be applied to the gate, which contributes to higher output of transistor characteristics. In addition, disconnection of each electrode at the trapezoidal side can be prevented.

【0023】次に、この発明に係る化合物半導体装置の
製造方法につき説明する。図4はこの発明の一実施の形
態に係る電界効果型化合物半導体装置の製造方法をその
工程別に示した断面図であり、図1のA−A線断面図に
相当する部分の断面図である。
Next, a method for manufacturing a compound semiconductor device according to the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a field-effect compound semiconductor device according to an embodiment of the present invention in each step, and is a cross-sectional view corresponding to a cross-sectional view taken along line AA of FIG. .

【0024】図4(a)に示すように、半絶縁性GaA
s基板1上にドーピング濃度1×1018cm-3で膜厚
0.03μmのn型GaAs層2と膜厚0.02μmの
アンドープAlGaAs層3と膜厚0.010μmのア
ンドープGaAs層4をMOCVD法を用いて順次エピ
タキシャル成長させて形成する。その後、トランジスタ
を形成する動作層領域のエピタキシャル層のみを残し
て、その他の領域をフォトレジストをマスクとして、半
絶縁性GaAS基板1を彫り込む深さまで、燐酸と過酸
化水素水の混合水溶液を用いて逆メサエッチングする。
この実施の形態では、深さ(=d)0.2μmまで彫り
込んだ。
As shown in FIG. 4A, semi-insulating GaAs
MOCVD of an n-type GaAs layer 2 with a doping concentration of 1 × 10 18 cm −3 and a thickness of 0.03 μm, an undoped AlGaAs layer 3 with a thickness of 0.02 μm, and an undoped GaAs layer 4 with a thickness of 0.010 μm on the s substrate 1 It is formed by sequentially epitaxially growing using a method. Thereafter, a mixed aqueous solution of phosphoric acid and hydrogen peroxide is used to a depth that the semi-insulating GaAs substrate 1 is engraved using the photoresist as a mask in the other region, leaving only the epitaxial layer in the active layer region for forming the transistor. Reverse mesa etching.
In this embodiment, it is engraved to a depth (= d) of 0.2 μm.

【0025】次に、図4(b)に示すように、膜厚(=
D1)0.1μmの第1の絶縁膜となるSiN膜5と膜
厚(=D2)0.3μmの第2の絶縁膜となるSiO2
膜6をプラズマCVD法を用いて、基板全面に順次形成
する。形成する両絶縁膜の膜厚の合計(D1+D2)が
彫り込まれた半絶縁性GaAS基板1の上部と逆メサ形
状の台形上部までの高さ(d)より多くする。また、第
1の絶縁膜のエッチングレートが第2のエッチングレー
トより大きくなるように第1及び第2の絶縁膜の種類を
選択している。
Next, as shown in FIG. 4B, the film thickness (=
D1) SiN film 5 serving as a first insulating film having a thickness of 0.1 μm and SiO 2 serving as a second insulating film having a thickness (= D2) of 0.3 μm
The film 6 is sequentially formed on the entire surface of the substrate by using a plasma CVD method. The total thickness (D1 + D2) of the two insulating films to be formed is set to be larger than the height (d) between the top of the carved semi-insulating GaAs substrate 1 and the top of the inverted mesa trapezoid. Further, the types of the first and second insulating films are selected so that the etching rate of the first insulating film is higher than the second etching rate.

【0026】続いて、図4(c)に示すように、CMP
法を用いて、基板表面を台形上部のSiN膜5が露出す
るまで研磨する。研磨剤としては、SiN膜とSiO2
膜の研磨速度の速い酸化セリウム(CeO2)を用い
る。各部の膜厚をd<(D1+D2)となるように設定
しているので、台形上部に形成されたSiN膜5とSi
2膜6がCMPの工程後、平坦化される。
Subsequently, as shown in FIG.
The substrate surface is polished by using the method until the SiN film 5 on the trapezoid is exposed. As an abrasive, a SiN film and SiO 2
Cerium oxide (CeO 2 ) having a high film polishing rate is used. Since the film thickness of each part is set so as to satisfy d <(D1 + D2), the SiN film 5 formed on the trapezoidal upper part and the SiN film
The O 2 film 6 is planarized after the CMP process.

【0027】その後、図4(d)に示すように、ソース
電極及びドレイン電極形成部のみ開口したフォトレジス
トパターン9を形成する。このレジストパターン9をマ
スクとして、ドライエッチング法により不要なSiN膜
5を除去する。このドライエッチングはCF4と酸素と
の混合ガスを用いたプラズマエッチングにより行う。C
4と酸素中でのプラズマエッチングでは、SiN膜と
SiO2膜のエッチングレート差は約100倍あり、S
iN膜のみが選択的にエッチングされるので、台形上部
を覆うSiN膜のみが削られる。台形上部のアンドープ
のGaAs層4が露出した時点でエッチングを止める。
アンドープGaAs層4表面を水溶液で洗浄した後、基
板全面にAu+Ge(750Å)/Ni(70Å)/A
u(1300Å)をこの順序で真空蒸着法により形成し
多層構造の金属膜7を形成する。SIN膜5が除去され
ている箇所において、金属膜7はGaAs層4の表面に
接して成膜される。そして、不要な金属膜7及びフォト
レジストパターン9を有機溶剤により除去し、リフトオ
フによりソース・ドレイン電極7s・7dを形成する。
その後380℃の熱処理により、合金化させ、基板に対
してオーミックコンタクトがとられる。この熱処理によ
り、金属膜7のGeが基板中に拡散し、n+領域が形成
される。
Thereafter, as shown in FIG. 4D, a photoresist pattern 9 having an opening only in the source electrode and drain electrode formation portions is formed. Unnecessary SiN film 5 is removed by dry etching using resist pattern 9 as a mask. This dry etching is performed by plasma etching using a mixed gas of CF 4 and oxygen. C
In plasma etching in F 4 and oxygen, the difference between the etching rates of the SiN film and the SiO 2 film is about 100 times.
Since only the iN film is selectively etched, only the SiN film covering the upper portion of the trapezoid is removed. The etching is stopped when the undoped GaAs layer 4 on the trapezoid is exposed.
After cleaning the surface of the undoped GaAs layer 4 with an aqueous solution, Au + Ge (750 °) / Ni (70 °) / A
u (1300 °) is formed in this order by a vacuum evaporation method to form a metal film 7 having a multilayer structure. At the location where the SIN film 5 has been removed, the metal film 7 is formed in contact with the surface of the GaAs layer 4. Then, unnecessary metal film 7 and photoresist pattern 9 are removed with an organic solvent, and source / drain electrodes 7s and 7d are formed by lift-off.
Thereafter, the alloy is formed by heat treatment at 380 ° C., and an ohmic contact is made to the substrate. By this heat treatment, Ge of the metal film 7 diffuses into the substrate, and an n + region is formed.

【0028】この後、図4(f)に示すように、ゲート
電極形成部のみ開口したフォトレジストパターン10を
形成し、このレジストパターンをマスクとして、CF4
と酸素との混合ガスを用いたプラズマエッチングを行っ
てゲート電極形成部のSiN膜5を除去する。上述した
ように、CF4と酸素中でのプラズマエッチングでは、
SiN膜とSiO2膜のエッチングレート差は約100
倍あり、SiN膜のみが選択的にエッチングされるの
で、台形上部を覆うSiN膜5のみが削られる。台形上
部のアンドープのGaAs層4が露出した時点でエッチ
ングを止める。そして、アンドープGaAs層4表面を
水溶液で洗浄した後、基板表面全面にゲート電極金属8
となるTi/Pt/Au(1000Å/2000Å/3
000Å)を順次真空蒸着法により形成し、GaAs層
4とショットキコンタクトをとる金属層が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 4F, a photoresist pattern 10 having an opening only in the gate electrode forming portion is formed, and CF 4 is formed using this resist pattern as a mask.
The SiN film 5 in the gate electrode formation portion is removed by performing plasma etching using a mixed gas of oxygen and oxygen. As described above, in plasma etching in CF 4 and oxygen,
The etching rate difference between the SiN film and the SiO 2 film is about 100
Since only the SiN film is selectively etched, only the SiN film 5 covering the upper portion of the trapezoid is removed. The etching is stopped when the undoped GaAs layer 4 on the trapezoid is exposed. Then, after cleaning the surface of the undoped GaAs layer 4 with an aqueous solution, the gate electrode metal 8 is formed on the entire surface of the substrate.
Ti / Pt / Au (1000/2000 // 3)
000 °) is sequentially formed by a vacuum evaporation method, and a metal layer which makes Schottky contact with the GaAs layer 4 is formed.

【0029】続いて、図4(g)に示すように、フォト
レジストパターン10を有機溶剤により除去し、リフト
オフ法によりゲート電極8を形成することにより、この
発明に係る化合物半導体装置が得られる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (g), the photoresist pattern 10 is removed with an organic solvent, and a gate electrode 8 is formed by a lift-off method, whereby a compound semiconductor device according to the present invention is obtained.

【0030】この発明の方法によれば、台形形状の動作
層の端部を絶縁層で被覆することができ、ゲート電極8
とn型GaAs層3とが確実に分離できる。このため、
ゲートリーク電流が抑制され、ゲート耐圧が増大する結
果、ゲートにより大きな電圧を印加することができるの
で、トランジスタ特性の高出力化に寄与する。また、各
電極の台形側部での断線を防ぐことができる。
According to the method of the present invention, the end of the trapezoidal operation layer can be covered with the insulating layer, and the gate electrode 8
And the n-type GaAs layer 3 can be reliably separated. For this reason,
As a result of suppressing the gate leak current and increasing the gate breakdown voltage, a larger voltage can be applied to the gate, which contributes to an increase in output of transistor characteristics. In addition, disconnection of each electrode at the trapezoidal side can be prevented.

【0031】次に、この発明の製造方法の他の実施の形
態につきにつき図5に従い説明する。ソース・ドレイン
電極の形成まで上記した方法と同様にして形成されるの
で、ここでは、ゲート電極の形成工程以降から説明す
る。
Next, another embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG. Since the steps up to the formation of the source / drain electrodes are formed in the same manner as described above, the description will be made from the step of forming the gate electrodes onward.

【0032】図5(a)に示すように、ゲート電極形成
部のみ開口したフォトレジストパターン10を形成す
る。そして、CF4と酸素との混合ガスを用いたプラズ
マエッチングを行ってゲート電極形成部のSiN膜5を
除去する。上述したように、台形上部を覆うSiN膜5
のみが削られて、台形上部のアンドープのGaAs層4
が露出した時点でエッチングを止める。
As shown in FIG. 5A, a photoresist pattern 10 having an opening only in a gate electrode forming portion is formed. Then, plasma etching using a mixed gas of CF 4 and oxygen is performed to remove the SiN film 5 in the gate electrode formation portion. As described above, the SiN film 5 covering the upper part of the trapezoid
Only the undoped GaAs layer 4 on top of the trapezoid.
Etching is stopped when is exposed.

【0033】続いて、図5(b)に示すように、有機溶
剤を用いてレジストパターン10を除去し、アンドープ
GaAs層4表面を水溶液で洗浄した後、基板表面全面
にゲート電極金属8となるTi/Pt/Au(1000
Å/2000Å/3000Å)を順次真空蒸着法により
形成する。GaAs層4とショットキコンタクトをとる
金属層が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the resist pattern 10 is removed by using an organic solvent, and the surface of the undoped GaAs layer 4 is washed with an aqueous solution. Ti / Pt / Au (1000
{/ 2000} / 3000}) are sequentially formed by a vacuum evaporation method. A metal layer that makes Schottky contact with the GaAs layer 4 is formed.

【0034】続いて、図5(c)に示すように、CMP
法を用いて、基板表面を台形上部の金属層8を研磨し、
台形部以外SiO2膜が露出するまで研磨する。このC
MP工程後、平坦化されたゲート電極8が得られる。
Subsequently, as shown in FIG.
The substrate surface is polished with a trapezoidal upper metal layer 8 by using the
Polishing is performed until the SiO 2 film other than the trapezoid is exposed. This C
After the MP process, a flattened gate electrode 8 is obtained.

【0035】尚、上記した各実施の形態においては、動
作層を半絶縁性GaAS基板1上に逆メサ形状で形成し
ているが、メサ形状の台形形状からなる動作層において
も同様にこの発明を適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the operation layer is formed in an inverted mesa shape on the semi-insulating GaAs substrate 1. However, the present invention is similarly applied to an operation layer having a mesa-shaped trapezoidal shape. Can be applied.

【0036】また、上記実施の形態においては、第1の
絶縁膜のエッチングレートが第2のエッチングレートよ
り大きくなるように第1の絶縁膜として、SiN膜を第
2の絶縁膜として、SiO2膜を用いているが、これに
限られず第1の絶縁膜のエッチングレートが第2のエッ
チングレートより大きくなるような組み合わせであれば
良く、例えば、SiNとSiO2、SiNとAlN、S
iNとAl23、SiO2とAlN、SiO2とAl23
との組み合わせを用いることができる。
Further, in the above embodiment, the first insulating film is made to have an etching rate higher than the second etching rate, the SiN film is used as the second insulating film, and the SiO 2 Although a film is used, the present invention is not limited to this, and any combination may be used as long as the etching rate of the first insulating film is higher than the second etching rate. For example, SiN and SiO 2 , SiN and AlN, S
iN and Al 2 O 3 , SiO 2 and AlN, SiO 2 and Al 2 O 3
Can be used.

【0037】さらに、上記した実施の形態においては、
MESFETにこの発明を用いた場合につき説明した
が、この発明は、他の化合物半導体装置において、動作
層が基板上に段差を有して設けられているものに適用で
きる。
Further, in the above embodiment,
Although the case where the present invention is applied to the MESFET has been described, the present invention can be applied to another compound semiconductor device in which an operation layer is provided with a step on a substrate.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、台形の側面部は絶縁層で覆われているので、ゲート
リーク電流が抑制され、ゲート耐圧が増大する結果、ゲ
ートにより大きな電圧を印加することができるので、ト
ランジスタ特性の高出力化に寄与する。また、各電極の
台形側部での断線を防ぐことができる。
As described above, according to the present invention, since the trapezoidal side surface is covered with the insulating layer, the gate leakage current is suppressed and the gate withstand voltage increases. As a result, a larger voltage is applied to the gate. Since it can be applied, it contributes to high output of transistor characteristics. In addition, disconnection of each electrode at the trapezoidal side can be prevented.

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

【図1】この発明の一実施の形態に係る電界効果型半導
体装置を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a field-effect semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1のB−B線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;

【図4】この発明の一実施の形態に係る電界効果型化合
物半導体装置の製造方法をその工程別に示した断面図で
あり、図1のA−A線断面図に相当する部分の断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the field-effect compound semiconductor device according to one embodiment of the present invention for each step, and is a cross-sectional view corresponding to a cross-sectional view taken along line AA of FIG. is there.

【図5】この発明の他の実施の形態に係る電界効果型化
合物半導体装置の製造方法をその工程別に示した断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a field-effect compound semiconductor device according to another embodiment of the present invention for each step.

【図6】従来のMESFETを示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a conventional MESFET.

【図7】図6のA−A線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. 6;

【図8】従来のMESFETを示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional MESFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板1 2 n型GaAs層 3 アンドープAlGaAs層 4 アンドープGaAs層 5 SiN膜(第1の絶縁膜) 6 SiO2膜(第2の絶縁膜) 7s ソース電極 7d ドレイン電極 8 ゲート電極Reference Signs List 1 semi-insulating GaAs substrate 1 2 n-type GaAs layer 3 undoped AlGaAs layer 4 undoped GaAs layer 5 SiN film (first insulating film) 6 SiO 2 film (second insulating film) 7s source electrode 7d drain electrode 8 gate electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化合物半導体基板上に台形形状のトラン
ジスタの動作層が形成され、この動作層の上部及び周囲
に絶縁膜が設けられ、ソース電極、ドレイン電極及びゲ
ート電極が前記動作層表面の絶縁膜の一部を貫通して動
作層と接することを特徴とする化合物半導体装置。
An operating layer of a trapezoidal transistor is formed on a compound semiconductor substrate, an insulating film is provided on and above the operating layer, and a source electrode, a drain electrode and a gate electrode are insulated on the surface of the operating layer. A compound semiconductor device which penetrates a part of a film and is in contact with an operation layer.
【請求項2】 前記絶縁層は2層の絶縁膜で構成され、
第1の絶縁膜は前記台形上部では前記電極の周囲に設け
られ、台形部周囲においてその下面が基板と接し、台形
上部と同じかそれ以下の高さまで設けられ、第2の絶縁
膜は、前記台形上部を除いて前記第1の絶縁膜を覆うよ
うに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
化合物半導体装置。
2. The insulating layer is composed of two insulating films,
The first insulating film is provided around the electrode in the upper portion of the trapezoid, the lower surface thereof is in contact with the substrate around the trapezoid, and is provided up to the same height as or less than the upper portion of the trapezoid, and the second insulating film is The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor device is provided so as to cover the first insulating film except for an upper portion of the trapezoid.
【請求項3】 化合物半導体基板上に台形形状のトラン
ジスタの動作層が形成され、この動作層の上部と周囲に
絶縁膜が設けられ、ソース電極、ドレイン電極及びゲー
ト電極が前記動作層表面の絶縁膜の一部を貫通して動作
層と接する化合物半導体装置の製造方法であって、前記
絶縁層は2層の絶縁膜で構成され、第1の絶縁膜の厚み
をD1、第2の絶縁膜の厚みをD2、台形部の高さをd
とするとき、D1≦dとなるように第1の絶縁膜を堆積
した後、その上に第2の絶縁膜をD2≧d−D1となる
ように堆積し、台形上部に形成された第1の絶縁膜のみ
が露出するまで、CMP法により、第2の絶縁膜を削り
取ることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
3. An operating layer of a trapezoidal transistor is formed on a compound semiconductor substrate, an insulating film is provided on and above the operating layer, and a source electrode, a drain electrode and a gate electrode are insulated on the surface of the operating layer. A method for manufacturing a compound semiconductor device in which a part of a film penetrates and contacts an operation layer, wherein the insulating layer is composed of two insulating films, the first insulating film has a thickness of D1, and the second insulating film has a thickness of D1. Is D2 and the height of the trapezoid is d.
Then, after depositing the first insulating film so that D1 ≦ d, a second insulating film is deposited thereon so as to satisfy D2 ≧ d−D1, and the first insulating film formed on the trapezoid upper portion is formed. And removing the second insulating film by a CMP method until only the insulating film is exposed.
【請求項4】 前記第1の絶縁膜のエッチングレートを
a、第2の絶縁膜のエッチグレートをbとしたとき、a
>bであることを特徴とする請求項3に記載の化合物半
導体装置の製造方法。
4. When the etching rate of the first insulating film is a and the etching rate of the second insulating film is b, a
The method according to claim 3, wherein> b.
【請求項5】 前記第1と第2の絶縁膜の組み合わせ
は、SiNとSiO2、SiNとAlN、SiNとAl2
3、SiO2とAlN、SiO2とAl23のなかから
選択されることを特徴とする請求項4に記載の化合物半
導体装置の製造方法。
5. The combination of the first and second insulating films includes SiN and SiO 2 , SiN and AlN, SiN and Al 2
O 3, SiO 2 and AlN, a manufacturing method of a compound semiconductor device according to claim 4, characterized in that it is chosen from among SiO 2 and Al 2 O 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013115154A (en) * 2011-11-25 2013-06-10 Fujimi Inc Polishing composition

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