JP2002009253A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2002009253A
JP2002009253A JP2000187549A JP2000187549A JP2002009253A JP 2002009253 A JP2002009253 A JP 2002009253A JP 2000187549 A JP2000187549 A JP 2000187549A JP 2000187549 A JP2000187549 A JP 2000187549A JP 2002009253 A JP2002009253 A JP 2002009253A
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semiconductor
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forming
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Yoshinori Ishiai
善徳 石合
Shinichi Wada
伸一 和田
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and its manufacturing method in which an HEMT and a protective diode with decreased leakage current are formed on the same substrate. SOLUTION: A semiconductor device and its manufacturing method, which include a first active element (HEMT) with a channel layer 4, a carrier supply layer 5b, a high resistance layer 5c, a cap layer 6 including a first conductivity type impurity, a source electrode 8, a drain electrode 9 and a gate electrode 10, and a second active element (a protective diode) with a first conductivity type base region 25 consisting of the same layer with the cap layer 6 and including a second conductivity type impurity, a second conductivity type emitter region 21 and a second conductivity type collector region 22 on a substrate 1, are provided.

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、ヘテロ接合型電界
効果トランジスタと保護ダイオードとを同一基板上に有
する半導体装置およびその製造方法に関し、特に、保護
ダイオードのリーク電流を低減することが可能である半
導体装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a heterojunction field effect transistor and a protection diode on the same substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, it is possible to reduce a leakage current of the protection diode. The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘテロ接合型電界効果トランジスタ(H
FET;heterojunction field
effect transistor)においては、キ
ャリア走行層(チャネル層)とキャリア供給層との層間
に形成されるヘテロ接合を利用して電流変調が行われ
る。現在量産されているHFETは電子をキャリアとし
たものであり、高電子移動度トランジスタ(HEMT;
high electron mobility tr
ansistor)と称されることが多い。
2. Description of the Related Art Heterojunction field effect transistors (H
FET; heterojunction field
In effect transformer, current modulation is performed using a heterojunction formed between a carrier traveling layer (channel layer) and a carrier supply layer. HFETs currently being mass-produced use electrons as carriers, and have a high electron mobility transistor (HEMT;
high electron mobility tr
ansistor).

【0003】HEMTは従来のデバイス、例えば接合型
電界効果トランジスタ(JFET;junction
FET)やショットキー接合型電界効果トランジスタ
(MESFET;metal semiconduct
or FET)とは異なるチャネル構造を持つ。HEM
Tにおいては、ゲート電極に正電圧を印加することによ
りチャネル層に電子が蓄積される。したがって、HEM
TはJFETやMESFET等の他のデバイスに比較し
て、ゲート電圧Vgに対するゲート/ソース間容量Cg
sの線型性、およびゲート電圧Vgに対する相互コンダ
クタンスGmの線型性が高いという特徴を有する。
A HEMT is a conventional device, for example, a junction field effect transistor (JFET).
FET) and Schottky junction type field effect transistor (MESFET; metal semiconductor)
or FET). HEM
At T, electrons are accumulated in the channel layer by applying a positive voltage to the gate electrode. Therefore, HEM
T is the gate-source capacitance Cg with respect to the gate voltage Vg as compared with other devices such as JFET and MESFET.
It is characterized in that the linearity of s and the linearity of the transconductance Gm with respect to the gate voltage Vg are high.

【0004】上記のようなHEMTと同一の基板上に、
集積回路の内部回路を静電気破壊から守るための保護ダ
イオードが形成される。図8に、同一基板上に形成され
た従来のHEMTおよび保護ダイオードの断面図を示
す。図8に示すように、HEMT部分には半絶縁性Ga
As基板1上に、不純物を添加していない(undop
ed)GaAs単結晶からなるバッファー層2を介し
て、第2の障壁層3、チャネル層4および第1の障壁層
5が順次積層されている。
On the same substrate as the HEMT as described above,
A protection diode is formed to protect the internal circuit of the integrated circuit from electrostatic destruction. FIG. 8 shows a cross-sectional view of a conventional HEMT and a protection diode formed on the same substrate. As shown in FIG. 8, the semi-insulating Ga
No impurity is added to the As substrate 1 (undop).
ed) A second barrier layer 3, a channel layer 4, and a first barrier layer 5 are sequentially stacked via a buffer layer 2 made of GaAs single crystal.

【0005】第2の障壁層3は例えばAlGaAs等の
III−V族化合物半導体からなり、高抵抗層3a、電
子供給層3bおよびスペーサー層3cが順次積層された
構成ー有する。高抵抗層3aの材料としては、例えば不
純物を添加していないAlGaAs(undoped−
AlGaAs)が用いられる。電子供給層3bの材料と
しては、例えばn型不純物を含有するAlGaAs(n
−AlGaAs)が用いられる。スペーサー層3cの材
料としては、例えばundoped−AlGaAsが用
いられる。
The second barrier layer 3 is made of a III-V compound semiconductor such as AlGaAs, for example, and has a structure in which a high resistance layer 3a, an electron supply layer 3b and a spacer layer 3c are sequentially laminated. As a material of the high-resistance layer 3a, for example, AlGaAs (undoped-
AlGaAs) is used. As a material of the electron supply layer 3b, for example, AlGaAs (n
-AlGaAs) is used. As a material of the spacer layer 3c, for example, undoped-AlGaAs is used.

【0006】チャネル層4の材料としては、第2の障壁
層3および第1の障壁層5よりも狭いバンドギャップを
有する半導体、例えば不純物を添加していないInGa
As(undoped−InGaAs)が用いられる。
第1の障壁層5は例えばAlGaAs等の化合物半導体
からなり、スペーサー層5a、電子供給層5bおよび高
抵抗層5cが順次積層された構成を有する。スペーサー
層5aの材料としては、スペーサー層3cと同様に例え
ばundoped−AlGaAsが用いられる。電子供
給層5bの材料としては、電子供給層3bと同様に例え
ばn−AlGaAsが用いられる。高抵抗層5cの材料
としては、高抵抗層3aと同様に例えばundoped
−AlGaAsが用いられる。
As a material of the channel layer 4, a semiconductor having a band gap narrower than that of the second barrier layer 3 and the first barrier layer 5, for example, undoped InGa
As (undoped-InGaAs) is used.
The first barrier layer 5 is made of, for example, a compound semiconductor such as AlGaAs, and has a configuration in which a spacer layer 5a, an electron supply layer 5b, and a high resistance layer 5c are sequentially stacked. As the material of the spacer layer 5a, for example, undoped-AlGaAs is used similarly to the spacer layer 3c. As a material of the electron supply layer 5b, for example, n-AlGaAs is used similarly to the electron supply layer 3b. The material of the high resistance layer 5c is, for example, undoped as in the case of the high resistance layer 3a.
-AlGaAs is used.

【0007】第1の障壁層5上には適当な間隔をあけて
2つのキャップ層6が形成されている。キャップ層6の
材料としては、例えばn型不純物としてシリコンを含有
するGaAsが用いられる。キャップ層6は例えばシリ
コン窒化膜からなる絶縁膜7によって被覆されている。
絶縁膜7に設けられた開口部に、ソース電極8およびド
レイン電極9が形成されている。また、第1の障壁層5
上にはゲート電極10が形成されている。ゲート電極1
0に電圧を印加すると、ソース電極8とドレイン電極9
との間を流れる電流が変調される。
[0007] Two cap layers 6 are formed on the first barrier layer 5 at appropriate intervals. As a material of the cap layer 6, for example, GaAs containing silicon as an n-type impurity is used. The cap layer 6 is covered with an insulating film 7 made of, for example, a silicon nitride film.
A source electrode 8 and a drain electrode 9 are formed in an opening provided in the insulating film 7. Also, the first barrier layer 5
A gate electrode 10 is formed thereon. Gate electrode 1
When a voltage is applied to 0, the source electrode 8 and the drain electrode 9
Is modulated.

【0008】ゲート電極10直下の高抵抗層5cに形成
されたp型低抵抗領域11は必ずしも必要ではないが、
p型低抵抗領域11を形成することにより、ゲート電極
部にショットキー接合が形成される場合に比較して、ビ
ルトイン電圧を大きくすることができる。したがって、
ゲート電極により大きな正電圧を印加することが可能と
なる。p型低抵抗領域11はp型不純物として例えばZ
nを、高濃度(1×1019〜2×1019atoms/c
3 程度)で含有する。
Although the p-type low-resistance region 11 formed in the high-resistance layer 5c immediately below the gate electrode 10 is not always necessary,
By forming the p-type low resistance region 11, the built-in voltage can be increased as compared with the case where a Schottky junction is formed in the gate electrode portion. Therefore,
A large positive voltage can be applied to the gate electrode. The p-type low resistance region 11 is formed as a p-type impurity such as Z
n is a high concentration (1 × 10 19 to 2 × 10 19 atoms / c)
containing at m about 3).

【0009】また、図示しないが、p型低抵抗領域11
を形成せずに、ゲート電極10下部およびその近傍の高
抵抗層5cにリセスを形成し、第1の障壁層5の厚さを
部分的に薄くする場合もある。このようなリセスを有す
る構造のHEMTにおいては、ゲート電極10直下のチ
ャネル層4のキャリア(電子)が空乏化しやすくなる。
形成するリセスの深さを制御することにより、トランジ
スタのしきい値電圧が調整される。
Although not shown, the p-type low resistance region 11
In some cases, a recess may be formed in the high resistance layer 5c below the gate electrode 10 and in the vicinity thereof without forming the first barrier layer 5 to partially reduce the thickness of the first barrier layer 5. In a HEMT having a structure having such a recess, carriers (electrons) in the channel layer 4 immediately below the gate electrode 10 are easily depleted.
By controlling the depth of the recess to be formed, the threshold voltage of the transistor is adjusted.

【0010】一方、図8にpnpで示す保護ダイオード
部分には、キャップ層6の表面にp型エミッタ領域21
およびp型コレクタ領域22が形成されている。それら
の上部にはそれぞれ、エミッタ電極23およびコレクタ
電極24が形成されている。保護ダイオードにおいて
は、HEMTのキャップ層6がn型ベース領域として用
いられる。上記のHEMTと保護ダイオードとの間に
は、p型不純物を含有する素子分離領域12が形成され
ている。
On the other hand, in the protection diode portion indicated by pnp in FIG.
And a p-type collector region 22 is formed. An emitter electrode 23 and a collector electrode 24 are formed on the upper portions thereof, respectively. In the protection diode, the HEMT cap layer 6 is used as an n-type base region. An element isolation region 12 containing a p-type impurity is formed between the HEMT and the protection diode.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の半導体装
置において、HEMT部分のソース電極8およびドレイ
ン電極9でオーミックコンタクトを得るためには、キャ
ップ層6に例えば6×1018atoms/cm3 以上の
濃度のn型不純物を含有させる必要がある。しかしなが
ら、上記の従来の構造によれば、保護ダイオードのn型
ベース領域としてキャップ層6が用いられるため、n型
ベース領域のn型不純物濃度が過剰となる。これによ
り、保護ダイオードのリーク電流が大きく、半導体装置
の消費電力を低減する上で妨げとなるという問題があっ
た。
In the conventional semiconductor device described above, in order to obtain an ohmic contact with the source electrode 8 and the drain electrode 9 in the HEMT portion, the cap layer 6 needs to have, for example, at least 6 × 10 18 atoms / cm 3. Of n-type impurities. However, according to the above-described conventional structure, since the cap layer 6 is used as the n-type base region of the protection diode, the n-type base region has an excessive n-type impurity concentration. As a result, there is a problem that the leakage current of the protection diode is large, which hinders the reduction in power consumption of the semiconductor device.

【0012】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、HEMTと、リーク電
流の低減された保護ダイオードとを同一基板上に有する
半導体装置およびその製造方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above problems, and accordingly, the present invention provides a semiconductor device having a HEMT and a protection diode with reduced leakage current on the same substrate, and a method of manufacturing the same. The purpose is to do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、基板上に第1の能動素子
と、第2の能動素子と、前記第1の能動素子と前記第2
の能動素子とを分離する素子分離領域とを有する半導体
装置であって、前記第1の能動素子は、前記基板上に形
成されたチャネル層と、前記チャネル層上に形成され
た、キャリアと導電型が同一である第1導電型不純物を
含有するキャリア供給層と、前記キャリア供給層上に形
成された高抵抗層と、前記高抵抗層上に所定の間隔をあ
けて形成された、第1導電型不純物を含有する2つのキ
ャップ層と、一方の前記キャップ層上に形成されたソー
ス電極と、他方の前記キャップ層上に形成されたドレイ
ン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の
前記高抵抗層上に形成されたゲート電極とを有し、前記
第2の能動素子は、前記キャップ層と同一の層からな
り、第2導電型不純物をさらに含有する第1導電型ベー
ス領域と、前記第1導電型ベース領域の表層に所定の間
隔をあけて形成された第2導電型エミッタ領域および第
2導電型コレクタ領域とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a first active element, a second active element, a first active element, and a second active element on a substrate. 2
A first active element, wherein the first active element comprises a channel layer formed on the substrate, and a carrier and a conductive layer formed on the channel layer. A carrier supply layer containing a first conductivity type impurity having the same type, a high resistance layer formed on the carrier supply layer, and a first resistance layer formed on the high resistance layer at a predetermined interval. Two cap layers containing a conductive impurity, a source electrode formed on one of the cap layers, a drain electrode formed on the other of the cap layers, and between the source electrode and the drain electrode. The second active element is formed of the same layer as the cap layer, and further includes a first conductivity type base region further containing a second conductivity type impurity. And the first guide And having a mold base a second conductivity type emitter region formed at predetermined intervals in a surface region and a second conductivity type collector region.

【0014】本発明の半導体装置は、好適には、前記キ
ャップ層の第2導電型不純物の濃度は、前記ソース電極
および前記ドレイン電極においてオーミックコンタクト
が形成される範囲の濃度であることを特徴とする。本発
明の半導体装置は、好適には、前記第1の能動素子は、
前記基板と前記チャネル層との層間に形成された、第1
導電型不純物を含有する第2のキャリア供給層をさらに
有することを特徴とする。本発明の半導体装置は、好適
には、前記チャネル層は、不純物を添加していない半導
体からなることを特徴とする。
In the semiconductor device according to the present invention, preferably, the concentration of the second conductivity type impurity in the cap layer is within a range in which an ohmic contact is formed in the source electrode and the drain electrode. I do. In the semiconductor device of the present invention, preferably, the first active element includes:
A first layer formed between the substrate and the channel layer;
The semiconductor device further includes a second carrier supply layer containing a conductive impurity. The semiconductor device of the present invention is preferably characterized in that the channel layer is made of a semiconductor to which no impurity is added.

【0015】本発明の半導体装置は、好適には、前記キ
ャリア供給層は、前記チャネル層を構成する半導体より
も広いバンドギャップを有する半導体からなることを特
徴とする。本発明の半導体装置は、好適には、前記第2
のキャリア供給層は、前記チャネル層を構成する半導体
よりも広いバンドギャップを有する半導体からなること
を特徴とする。本発明の半導体装置は、好適には、前記
高抵抗層は、前記チャネル層を構成する半導体よりも広
いバンドギャップを有し、不純物を添加していない半導
体からなることを特徴とする。
Preferably, in the semiconductor device according to the present invention, the carrier supply layer is made of a semiconductor having a wider band gap than a semiconductor forming the channel layer. The semiconductor device of the present invention is preferably arranged such that the second
Is characterized in that the carrier supply layer is made of a semiconductor having a wider band gap than a semiconductor constituting the channel layer. The semiconductor device of the present invention is preferably characterized in that the high-resistance layer has a wider band gap than a semiconductor forming the channel layer and is made of a semiconductor to which no impurity is added.

【0016】本発明の半導体装置は、好適には、前記チ
ャネル層と前記キャリア供給層との層間に、前記チャネ
ル層を構成する半導体よりも広いバンドギャップを有
し、不純物を添加していない半導体からなるスペーサー
層をさらに有することを特徴とする。本発明の半導体装
置は、好適には、前記チャネル層と前記第2のキャリア
供給層との層間に、前記チャネル層を構成する半導体よ
りも広いバンドギャップを有し、不純物を添加していな
い半導体からなる第2のスペーサー層をさらに有するこ
とを特徴とする。本発明の半導体装置は、好適には、前
記基板と前記チャネル層との層間に、不純物を添加して
いない半導体からなるバッファー層をさらに有すること
を特徴とする。
Preferably, the semiconductor device according to the present invention has a band gap between the channel layer and the carrier supply layer which is wider than that of the semiconductor forming the channel layer and has no impurity added thereto. And a spacer layer comprising: The semiconductor device of the present invention is preferably a semiconductor which has a wider band gap between the channel layer and the second carrier supply layer than a semiconductor forming the channel layer and has no impurity added thereto. And a second spacer layer comprising: Preferably, the semiconductor device of the present invention further includes a buffer layer made of a semiconductor to which no impurity is added, between the substrate and the channel layer.

【0017】本発明の半導体装置は、好適には、前記素
子分離領域は、不純物が拡散された高抵抗領域であるこ
とを特徴とする。あるいは、本発明の半導体装置は、好
適には、前記素子分離領域は、前記基板上に形成された
トレンチであることを特徴とする。本発明の半導体装置
は、好適には、前記基板、前記チャネル層、前記キャリ
ア供給層、前記高抵抗層および前記キャップ層はIII
−V族化合物半導体層であることを特徴とする。本発明
の半導体装置は、好適には、前記基板、前記チャネル
層、前記キャリア供給層、前記第2のキャリア供給層、
前記高抵抗層および前記キャップ層はIII−V族化合
物半導体層であることを特徴とする。本発明の半導体装
置は、好適には、前記キャリアは電子であることを特徴
とする。
In the semiconductor device according to the present invention, preferably, the element isolation region is a high resistance region in which impurities are diffused. Alternatively, the semiconductor device of the present invention is preferably characterized in that the element isolation region is a trench formed on the substrate. In the semiconductor device of the present invention, preferably, the substrate, the channel layer, the carrier supply layer, the high resistance layer, and the cap layer are formed of III.
-A group V compound semiconductor layer. The semiconductor device of the present invention is preferably configured such that the substrate, the channel layer, the carrier supply layer, the second carrier supply layer,
The high resistance layer and the cap layer are III-V compound semiconductor layers. The semiconductor device of the present invention is preferably characterized in that the carrier is an electron.

【0018】これにより、第2の能動素子のベース領域
の不純物濃度が、第1の能動素子のキャップ層の不純物
濃度よりも低くなり、第2の能動素子におけるリーク電
流が低減される。したがって、半導体装置の消費電力を
低減することが可能となる。また、本発明の半導体装置
において、第2の能動素子を保護ダイオードとして用い
ることにより、第1の能動素子を含む回路の静電気破壊
が防止される。
As a result, the impurity concentration of the base region of the second active element becomes lower than the impurity concentration of the cap layer of the first active element, and the leak current in the second active element is reduced. Therefore, power consumption of the semiconductor device can be reduced. Further, in the semiconductor device of the present invention, by using the second active element as a protection diode, a circuit including the first active element is prevented from being damaged by static electricity.

【0019】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体装置の製造方法は、基板上に第1の能動素子
と、第2の能動素子と、前記第1の能動素子と前記第2
の能動素子とを分離する素子分離領域とを形成する半導
体装置の製造方法であって、前記基板上にチャネル層を
形成する工程と、前記チャネル層上に、キャリアと導電
型が同一である第1導電型不純物を含有するキャリア供
給層を形成する工程と、前記キャリア供給層上に高抵抗
層を形成する工程と、前記高抵抗層上に、第1導電型不
純物を含有する半導体層を形成する工程と、前記第2の
能動素子形成領域の前記半導体層に、第2導電型不純物
を拡散させ、第1導電型ベース層を形成する工程と、前
記素子分離領域を形成する工程と、前記第1の能動素子
形成領域の前記半導体層の一部を除去し、前記半導体層
からなる2つのキャップ層を形成する工程と、前記第1
導電型ベース層の表層に第2導電型エミッタ領域および
第2導電型コレクタ領域を形成する工程と、2つの前記
キャップ層の間の前記高抵抗層上に、ゲート電極を形成
する工程と、一方の前記キャップ層上にソース電極を形
成し、他方の前記キャップ層上にドレイン電極を形成す
る工程とを有することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, comprises the steps of: providing a first active element, a second active element, the first active element and the second active element on a substrate;
Forming a channel layer on the substrate, and forming a channel layer on the substrate, wherein the carrier and the carrier have the same conductivity type. Forming a carrier supply layer containing one conductivity type impurity, forming a high resistance layer on the carrier supply layer, and forming a semiconductor layer containing first conductivity type impurity on the high resistance layer Forming a first conductivity type base layer by diffusing a second conductivity type impurity into the semiconductor layer in the second active element formation region; forming the device isolation region; Removing a part of the semiconductor layer in a first active element formation region to form two cap layers made of the semiconductor layer;
Forming a second conductivity type emitter region and a second conductivity type collector region on the surface layer of the conductivity type base layer; and forming a gate electrode on the high resistance layer between the two cap layers. Forming a source electrode on the cap layer and forming a drain electrode on the other cap layer.

【0020】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記第1導電型ベース層を形成する工程は、第2導
電型不純物をイオン注入する工程を含むことを特徴とす
る。本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記
チャネル層、前記キャリア供給層、前記高抵抗層および
前記半導体層を形成する工程は、有機金属化学気相成長
法(MOCVD)により前記チャネル層、前記キャリア
供給層、前記高抵抗層および前記半導体層をエピタキシ
ャル成長させる工程を含むことを特徴とする。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the step of forming the first conductivity type base layer includes a step of ion-implanting a second conductivity type impurity. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, preferably, the step of forming the channel layer, the carrier supply layer, the high resistance layer, and the semiconductor layer includes forming the channel by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). A step of epitaxially growing the layer, the carrier supply layer, the high resistance layer, and the semiconductor layer.

【0021】これにより、同一基板上にヘテロ接合型電
界効果トランジスタ(第1の能動素子)と、リーク電流
が低減された保護ダイオード(第2の能動素子)とを形
成することが可能となる。本発明の半導体装置の製造方
法によれば、従来の製造方法に例えばイオン注入工程を
追加するのみでよく、プロセスの大幅な変更等が不要で
ある。
This makes it possible to form a heterojunction field effect transistor (first active element) and a protection diode (second active element) with reduced leakage current on the same substrate. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is only necessary to add, for example, an ion implantation step to the conventional manufacturing method, and it is not necessary to significantly change the process.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置およ
びその製造方法の実施の形態について、図面を参照して
説明する。 (実施形態1)図1(a)は本実施形態の半導体装置の
断面図である。図1(a)に示すように、本実施形態の
半導体装置は保護ダイオード部分にn型ベース層25を
有し、n型ベース層25のn型不純物濃度はHEMT部
分のキャップ層6に比較して低くなっている。これによ
り、HEMTと同一の基板上に形成される保護ダイオー
ドのリーク電流が低減される。
Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1A is a sectional view of a semiconductor device of this embodiment. As shown in FIG. 1A, the semiconductor device of the present embodiment has an n-type base layer 25 in the protection diode portion, and the n-type impurity concentration of the n-type base layer 25 is lower than that of the cap layer 6 in the HEMT portion. Is low. This reduces the leakage current of the protection diode formed on the same substrate as the HEMT.

【0023】以下に、図1(a)に示す本実施形態の半
導体装置の構造について、詳細に説明する。HEMT部
分には半絶縁性GaAs基板1上に、不純物を添加して
いない(undoped)GaAs単結晶からなるバッ
ファー層2を介して、第2の障壁層3、チャネル層4お
よび第1の障壁層5が順次積層されている。
Hereinafter, the structure of the semiconductor device of this embodiment shown in FIG. 1A will be described in detail. In the HEMT portion, a second barrier layer 3, a channel layer 4, and a first barrier layer are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 via a buffer layer 2 made of undoped GaAs single crystal. 5 are sequentially stacked.

【0024】半絶縁性GaAs基板1は不純物をほとん
ど含有せず、例えば抵抗率106 〜108 Ω・cm程度
の単結晶からなる。半絶縁性GaAs基板1はバルク結
晶であり、点欠陥や転位といった格子欠陥を多く含む。
したがって、半絶縁性GaAs基板1上にエピタキシャ
ル層を成長させると、良質な結晶とならない。これを防
ぐため、半絶縁性GaAs基板1上にバッファー層2が
設けられる。
The semi-insulating GaAs substrate 1 contains almost no impurities and is made of, for example, a single crystal having a resistivity of about 10 6 to 10 8 Ω · cm. The semi-insulating GaAs substrate 1 is a bulk crystal and contains many lattice defects such as point defects and dislocations.
Therefore, when an epitaxial layer is grown on the semi-insulating GaAs substrate 1, a high-quality crystal is not obtained. To prevent this, a buffer layer 2 is provided on a semi-insulating GaAs substrate 1.

【0025】第2の障壁層3は例えばAlx Ga1-x
s混晶等のIII−V族化合物半導体からなり、高抵抗
層3a、電子供給層3bおよびスペーサー層3cが順次
積層された構成を有する。第2の障壁層3としてAlx
Ga1-x As混晶を用いる場合、通常、Alの組成比x
は0.2〜0.3である。
The second barrier layer 3 is made of, for example, Al x Ga 1 -x A
It is made of a III-V compound semiconductor such as an s mixed crystal and has a configuration in which a high resistance layer 3a, an electron supply layer 3b, and a spacer layer 3c are sequentially laminated. Al x as the second barrier layer 3
In the case of using Ga 1-x As mixed crystal, the Al composition ratio x
Is 0.2 to 0.3.

【0026】高抵抗層3aの材料としては、例えば不純
物を添加していないAlGaAs(undoped−A
lGaAs)が用いられる。高抵抗層3aは、主にバッ
ファー層2と同様の目的で設けられる。すなわち、高抵
抗層3aを形成することにより、ヘテロ接合界面におい
て良好な結晶状態が得られる。
The material of the high resistance layer 3a is, for example, AlGaAs (undoped-A
1GaAs) is used. The high resistance layer 3 a is provided mainly for the same purpose as the buffer layer 2. That is, by forming the high resistance layer 3a, a favorable crystal state can be obtained at the heterojunction interface.

【0027】電子供給層3bの材料としては、例えばn
型不純物を含有するAlGaAs(n−AlGaAs)
が用いられる。電子供給層3bはn型不純物として例え
ばシリコンを1.0×1012〜2.0×1012atom
s/cm2 程度添加した層であり、電子供給層3bから
発生した電子がチャネル層4との接合界面に移動してチ
ャネルを形成し、電流パスとなる。
The material of the electron supply layer 3b is, for example, n
-Type impurity-containing AlGaAs (n-AlGaAs)
Is used. The electron supply layer 3b is made of, for example, silicon as an n-type impurity at 1.0 × 10 12 to 2.0 × 10 12 atoms.
This is a layer to which about s / cm 2 has been added, and electrons generated from the electron supply layer 3b move to the junction interface with the channel layer 4 to form a channel and serve as a current path.

【0028】スペーサー層3cの材料としては、例えば
undoped−AlGaAsが用いられる。スペーサ
ー層3cは、電子供給層3bとチャネル層4との空間分
離をより厳密にする目的で設けられる。電子供給層3b
には高濃度の不純物が含まれるため、隣接する層に不純
物のポテンシャルの一部が影響する。不純物による散乱
が起こり、電子移動度が低下するのを防止するため、電
子供給層3bとチャネル層4との層間に極めて薄いスペ
ーサー層3cが形成される。
As a material of the spacer layer 3c, for example, undoped-AlGaAs is used. The spacer layer 3c is provided for the purpose of making the space separation between the electron supply layer 3b and the channel layer 4 more strict. Electron supply layer 3b
Contains a high concentration of impurities, so that a part of the potential of the impurities affects adjacent layers. An extremely thin spacer layer 3c is formed between the electron supply layer 3b and the channel layer 4 in order to prevent the scattering of impurities due to the reduction in electron mobility.

【0029】チャネル層4の材料としては、第2の障壁
層3および第1の障壁層5よりも狭いバンドギャップを
有する半導体、例えば不純物を添加していないInx
1-x As(undoped−InGaAs)混晶が用
いられる。通常、InGaAs混晶はAlGaAs混晶
よりも電子移動度が大きく、InGaAsをチャネル層
4として用いることにより高速な電子移動が可能とな
る。チャネル層4としてInx Ga1-x As混晶を用い
る場合、通常、Inの組成比xは0.1〜0.2であ
る。チャネル層4は極めて薄く形成され、接合面に対し
て垂直方向には電子移動の自由度がなく、2次元電子ガ
ス(2DEG)の性質を示す。
As a material of the channel layer 4, a semiconductor having a band gap narrower than that of the second barrier layer 3 and the first barrier layer 5, for example, In x G to which no impurity is added is used.
a 1-x As (undoped-InGaAs) mixed crystal is used. Usually, the InGaAs mixed crystal has a higher electron mobility than the AlGaAs mixed crystal, and high-speed electron transfer is possible by using InGaAs as the channel layer 4. When an In x Ga 1 -x As mixed crystal is used as the channel layer 4, the composition ratio x of In is usually 0.1 to 0.2. The channel layer 4 is formed to be extremely thin, has no degree of freedom of electron movement in the direction perpendicular to the bonding surface, and exhibits the properties of a two-dimensional electron gas (2DEG).

【0030】第1の障壁層5は例えばAlx Ga1-x
s混晶等のIII−V族化合物半導体からなり、スペー
サー層5a、電子供給層5bおよび高抵抗層5cが順次
積層された構成を有する。第1の障壁層5としてAlx
Ga1-x As混晶を用いる場合、通常、Alの組成比x
は0.2〜0.3である。スペーサー層5aの材料とし
ては、スペーサー層3cと同様に例えばundoped
−AlGaAsが用いられる。スペーサー層5aはスペ
ーサー層3cと同様に、電子供給層5bに含まれる高濃
度の不純物のポテンシャルがチャネル層4に浸潤して、
電子の散乱が起こるのを防止する目的で設けられる。
The first barrier layer 5 is made of, for example, Al x Ga 1 -x A
It is made of a III-V compound semiconductor such as s mixed crystal, and has a configuration in which a spacer layer 5a, an electron supply layer 5b, and a high resistance layer 5c are sequentially laminated. Al x as the first barrier layer 5
In the case of using Ga 1-x As mixed crystal, the Al composition ratio x
Is 0.2 to 0.3. The material of the spacer layer 5a is, for example, undoped as in the case of the spacer layer 3c.
-AlGaAs is used. Like the spacer layer 3c, the potential of the high concentration impurity contained in the electron supply layer 5b infiltrates the channel layer 4 in the spacer layer 5a,
It is provided for the purpose of preventing scattering of electrons.

【0031】電子供給層5bの材料としては、電子供給
層3bと同様に例えばn−AlGaAsが用いられる。
電子供給層5bはn型不純物として例えばシリコンを
1.0×1012〜2.0×1012atoms/cm2
度添加した層であり、電子供給層5bから発生した電子
がチャネル層4との接合界面に移動してチャネルを形成
し、電流パスとなる。
As a material of the electron supply layer 5b, for example, n-AlGaAs is used similarly to the electron supply layer 3b.
The electron supply layer 5b is a layer to which, for example, silicon is added at about 1.0 × 10 12 to 2.0 × 10 12 atoms / cm 2 as an n-type impurity, and electrons generated from the electron supply layer 5b It moves to the junction interface to form a channel and becomes a current path.

【0032】高抵抗層5cの材料としては、高抵抗層3
aと同様に例えばundoped−AlGaAsが用い
られる。半導体装置の微細化に伴い、ゲート、ソースお
よびドレインの間隔は縮小されている。これにより、ゲ
ートとソース間またはゲートとドレイン間の耐圧の低下
が問題となる。これらの耐圧を確保する目的で、高抵抗
層5cが設けられる。また、高抵抗層5cを形成するこ
とにより、高濃度に不純物を含有する電子供給層5b
と、その上層のキャップ層6との空間分離がより厳密に
なされる。
As a material of the high resistance layer 5c, the high resistance layer 3
As in the case of a, for example, undoped-AlGaAs is used. With miniaturization of semiconductor devices, the distance between a gate, a source, and a drain has been reduced. As a result, there is a problem that the breakdown voltage between the gate and the source or between the gate and the drain is reduced. For the purpose of ensuring these breakdown voltages, a high resistance layer 5c is provided. Further, by forming the high resistance layer 5c, the electron supply layer 5b containing impurities at a high concentration is formed.
And the space separation from the upper cap layer 6 is more strictly performed.

【0033】第1の障壁層5上には適当な間隔をあけて
2つのキャップ層6が形成されている。キャップ層6の
材料としては、例えばn型不純物としてシリコンを含有
するGaAsが用いられる。キャップ層6に例えば6×
1018atoms/cm3 以上の高濃度のn型不純物を
含有させることにより、ソース電極8およびドレイン電
極9のオーミックコンタクトが得られる。
On the first barrier layer 5, two cap layers 6 are formed at appropriate intervals. As a material of the cap layer 6, for example, GaAs containing silicon as an n-type impurity is used. For example, 6 ×
By including a high concentration of n-type impurity of 10 18 atoms / cm 3 or more, an ohmic contact between the source electrode 8 and the drain electrode 9 can be obtained.

【0034】キャップ層6は例えばシリコン窒化膜から
なる絶縁膜7によって被覆されている。絶縁膜7に設け
られた開口部に、ソース電極8およびドレイン電極9が
形成されている。ソース電極8およびドレイン電極9は
Au−Ge合金上にNiが積層された構成となってい
る。また、第1の障壁層5上にはゲート電極10が形成
されている。ゲート電極10は、基板側からTi、Pt
およびAuが順次積層された構成となっている。上記の
HEMTにおいて、チャネル層4はソース電極8とドレ
イン電極9との間の電流経路となる。ゲート電極10に
電圧を印加すると、ソース電極8とドレイン電極9との
間を流れる電流が変調される。
The cap layer 6 is covered with an insulating film 7 made of, for example, a silicon nitride film. A source electrode 8 and a drain electrode 9 are formed in an opening provided in the insulating film 7. The source electrode 8 and the drain electrode 9 have a configuration in which Ni is stacked on an Au—Ge alloy. Further, a gate electrode 10 is formed on the first barrier layer 5. The gate electrode 10 is made of Ti, Pt from the substrate side.
And Au are sequentially laminated. In the above-mentioned HEMT, the channel layer 4 serves as a current path between the source electrode 8 and the drain electrode 9. When a voltage is applied to the gate electrode 10, a current flowing between the source electrode 8 and the drain electrode 9 is modulated.

【0035】ゲート電極10直下の高抵抗層5cに形成
されたp型低抵抗領域11は必ずしも必要ではないが、
p型低抵抗領域11を形成することにより、ゲート電極
部にショットキー接合が形成される場合に比較して、ビ
ルトイン電圧を大きくすることができる。したがって、
ゲート電極により大きな正電圧を印加することが可能と
なる。p型低抵抗領域11はp型不純物として例えばZ
nを、高濃度(1×1019〜2×1019atoms/c
3 程度)で含有する。
Although the p-type low-resistance region 11 formed in the high-resistance layer 5c immediately below the gate electrode 10 is not always necessary,
By forming the p-type low resistance region 11, the built-in voltage can be increased as compared with the case where a Schottky junction is formed in the gate electrode portion. Therefore,
A large positive voltage can be applied to the gate electrode. The p-type low resistance region 11 is formed as a p-type impurity such as Z
n is a high concentration (1 × 10 19 to 2 × 10 19 atoms / c)
containing at m about 3).

【0036】一方、図1(a)にpnpで示す保護ダイ
オード部分には、HEMT部分と同様に半絶縁性GaA
s基板1上にバッファー層2、第2の障壁層3、チャネ
ル層4、第1の障壁層5が順次積層されている。また、
HEMT部分と同様に第2の障壁層3は高抵抗層3a
と、その上層に順次積層された電子供給層3bおよびス
ペーサー層3cを有する。第1の障壁層5はスペーサー
層5aと、その上層に順次積層された電子供給層5bお
よび高抵抗層5cを有する。
On the other hand, a semi-insulating GaAs is provided in the protection diode portion indicated by pnp in FIG.
A buffer layer 2, a second barrier layer 3, a channel layer 4, and a first barrier layer 5 are sequentially laminated on an s substrate 1. Also,
Like the HEMT portion, the second barrier layer 3 is a high resistance layer 3a.
And an electron supply layer 3b and a spacer layer 3c which are sequentially stacked on the upper layer. The first barrier layer 5 has a spacer layer 5a, and an electron supply layer 5b and a high resistance layer 5c sequentially stacked thereover.

【0037】高抵抗層5cの上層に、HEMTのキャッ
プ層6に比較してn型不純物濃度が低いn型ベース領域
25が形成されている。n型ベース領域25としては、
例えばn型不純物としてシリコンを含有するGaAs層
に、p型不純物として例えばホウ素を拡散させた領域が
用いられる。n型ベース領域25の表層にp型エミッタ
領域21およびp型コレクタ領域22が形成されてい
る。
An n-type base region 25 having an n-type impurity concentration lower than that of the cap layer 6 of the HEMT is formed above the high resistance layer 5c. As the n-type base region 25,
For example, a region in which, for example, boron is diffused as a p-type impurity in a GaAs layer containing silicon as an n-type impurity is used. A p-type emitter region 21 and a p-type collector region 22 are formed on the surface layer of n-type base region 25.

【0038】保護ダイオード部分もHEMT部分と同様
に絶縁膜7によって被覆されている。p型エミッタ領域
21上部の絶縁膜7に開口部が形成され、開口部にエミ
ッタ電極23が形成されている。同様に、p型コレクタ
領域22上部の絶縁膜7に開口部が形成され、開口部に
コレクタ電極24が形成されている。上記のHEMTと
保護ダイオードとの間には、p型不純物を含有する素子
分離領域12が形成されている。
The protection diode portion is also covered with the insulating film 7 like the HEMT portion. An opening is formed in the insulating film 7 above the p-type emitter region 21, and an emitter electrode 23 is formed in the opening. Similarly, an opening is formed in the insulating film 7 above the p-type collector region 22, and a collector electrode 24 is formed in the opening. An element isolation region 12 containing a p-type impurity is formed between the HEMT and the protection diode.

【0039】次に、上記の本実施形態の半導体装置の製
造方法について説明する。まず、図1(a)に示すよう
に、半絶縁性GaAs基板1上に例えば有機金属化学気
相成長法(MOCVD)によりundoped−AlG
aAsを例えば厚さ200nmエピタキシャル成長さ
せ、バッファー層2を形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described. First, as shown in FIG. 1A, on a semi-insulating GaAs substrate 1, undoped-AlG is deposited by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
The buffer layer 2 is formed by epitaxially growing aAs, for example, to a thickness of 200 nm.

【0040】バッファー層2の上層に、例えばMOCV
D法によりundoped−AlGaAsを例えば厚さ
50nmエピタキシャル成長させ、高抵抗層3aを形成
する。その上層に、例えばMOCVD法によりn−Al
GaAsを例えば厚さ3nmエピタキシャル成長させ、
電子供給層3bを形成する。その上層に、例えばMOC
VD法によりundoped−AlGaAsを例えば厚
さ2nmエピタキシャル成長させ、スペーサー層3cを
形成する。これにより、第2の障壁層3が形成される。
On the upper layer of the buffer layer 2, for example, MOCV
Undoped-AlGaAs is epitaxially grown to a thickness of, for example, 50 nm by Method D to form a high-resistance layer 3a. On top of this, n-Al is formed by MOCVD, for example.
GaAs is epitaxially grown, for example, to a thickness of 3 nm,
The electron supply layer 3b is formed. On top of that, for example, MOC
Undoped-AlGaAs is epitaxially grown to a thickness of, for example, 2 nm by a VD method to form a spacer layer 3c. Thereby, a second barrier layer 3 is formed.

【0041】第2の障壁層3のスペーサー層3cの上層
に、例えばMOCVD法によりundoped−InG
aAsを例えば厚さ15nmエピタキシャル成長させ、
チャネル層4を形成する。チャネル層4の上層に、例え
ばMOCVD法によりundoped−AlGaAsを
例えば厚さ2nmエピタキシャル成長させ、スペーサー
層5aを形成する。その上層に、例えばMOCVD法に
よりn−AlGaAsを例えば厚さ6nmエピタキシャ
ル成長させ、電子供給層5bを形成する。その上層に、
例えばMOCVD法によりundoped−AlGaA
sを例えば厚さ80nmエピタキシャル成長させ、高抵
抗層5cを形成する。これにより、第1の障壁層5が形
成される。
On the spacer layer 3c of the second barrier layer 3, an undoped-InG layer is formed by MOCVD, for example.
aAs is epitaxially grown, for example, to a thickness of 15 nm,
The channel layer 4 is formed. On the upper layer of the channel layer 4, for example, an undoped-AlGaAs is epitaxially grown to a thickness of, for example, 2 nm by MOCVD to form a spacer layer 5a. On the upper layer, n-AlGaAs is epitaxially grown to a thickness of, for example, 6 nm by MOCVD, for example, to form an electron supply layer 5b. On top of that,
For example, undoped-AlGaAs by MOCVD method
For example, s is epitaxially grown to a thickness of 80 nm to form a high-resistance layer 5c. Thereby, a first barrier layer 5 is formed.

【0042】第1の障壁層5の高抵抗層5cの上層に、
n型不純物としてシリコンを高濃度に含有するGaAs
(n+ −GaAs)を、例えばMOCVD法により厚さ
50nm程度エピタキシャル成長させ、キャップ層6を
形成する。キャップ層6のn型不純物濃度は例えば6×
1018atoms/cm3 とする。
On the high resistance layer 5 c of the first barrier layer 5,
GaAs containing high concentration of silicon as n-type impurity
(N + -GaAs) is epitaxially grown to a thickness of about 50 nm by, for example, the MOCVD method to form the cap layer 6. The n-type impurity concentration of the cap layer 6 is, for example, 6 ×
It is 10 18 atoms / cm 3 .

【0043】次に、図2(c)に示すように、キャップ
層6上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ
工程によりフォトレジストの露光および現像を行って、
保護ダイオード形成領域に開口を有するフォトレジスト
13を形成する。フォトレジスト13をマスクとして保
護ダイオード形成領域のキャップ層6に、p型不純物と
して例えばホウ素をイオン注入する。これにより、保護
ダイオード形成領域のキャップ層6のn型不純物濃度を
例えば2×1018atoms/cm3 程度まで低減さ
せ、n型ベース領域25を形成する。その後、例えばプ
ラズマアッシングによりフォトレジスト13を除去す
る。
Next, as shown in FIG. 2C, a photoresist is applied on the cap layer 6, and the photoresist is exposed and developed by a photolithography process.
A photoresist 13 having an opening in a protection diode formation region is formed. Using the photoresist 13 as a mask, for example, boron is ion-implanted as a p-type impurity into the cap layer 6 in the protection diode formation region. Thus, the n-type impurity concentration of the cap layer 6 in the protection diode formation region is reduced to, for example, about 2 × 10 18 atoms / cm 3 , and the n-type base region 25 is formed. Thereafter, the photoresist 13 is removed by, for example, plasma ashing.

【0044】次に、図2(d)に示すように、キャップ
層6あるいはn型ベース領域25上にフォトレジストを
塗布し、フォトリソグラフィ工程によりフォトレジスト
の露光および現像を行って、素子分離領域12の形成領
域に開口を有するフォトレジスト14を形成する。フォ
トレジスト14をマスクとして素子分離領域のキャップ
層6に、p型不純物として例えばホウ素をイオン注入す
る。
Next, as shown in FIG. 2D, a photoresist is applied on the cap layer 6 or the n-type base region 25, and the photoresist is exposed and developed by a photolithography process to form an element isolation region. A photoresist 14 having an opening in a formation region of the photoresist 12 is formed. Using the photoresist 14 as a mask, for example, boron is ion-implanted as a p-type impurity into the cap layer 6 in the element isolation region.

【0045】このイオン注入は、n型ベース領域25を
形成するイオン注入よりもドーズ量を大きくして行う。
あるいは、ホウ素をイオン注入するかわりに、酸素のイ
オン注入により高抵抗領域を形成し、素子分離領域12
とすることもできる。その後、例えばプラズマアッシン
グによりフォトレジスト14を除去する。
This ion implantation is performed with a larger dose than the ion implantation for forming the n-type base region 25.
Alternatively, instead of boron ion implantation, a high-resistance region is formed by ion implantation of oxygen to form an element isolation region 12.
It can also be. Thereafter, the photoresist 14 is removed by, for example, plasma ashing.

【0046】次に、図3(e)に示すように、HEMT
部分のキャップ層6の一部をエッチングにより除去し、
高抵抗層5cを露出させる。キャップ層6をエッチング
するには、まず、キャップ層6上にフォトレジスト(不
図示)を塗布し、フォトリソグラフィ工程によりフォト
レジストの露光および現像を行って、ゲート電極形成領
域およびその近傍に開口を有するフォトレジストを形成
する。続いて、例えばクエン酸等のエッチング液に浸漬
することにより、フォトレジストをマスクとしてキャッ
プ層6がエッチングされる。その後、例えばプラズマア
ッシングによりフォトレジストを除去する。
Next, as shown in FIG.
Part of the cap layer 6 is removed by etching,
The high resistance layer 5c is exposed. To etch the cap layer 6, first, a photoresist (not shown) is applied on the cap layer 6, and the photoresist is exposed and developed by a photolithography process to form an opening in the gate electrode formation region and its vicinity. Is formed. Subsequently, the cap layer 6 is etched using the photoresist as a mask by immersion in an etching solution such as citric acid. Thereafter, the photoresist is removed by, for example, plasma ashing.

【0047】次に、図3(f)に示すように、基板全面
に例えばプラズマCVD法によりシリコン酸化膜を例え
ば300nm堆積させ、絶縁膜7を形成する。次に、図
4(g)に示すように、HEMTのゲート電極形成領域
の絶縁膜7に開口部を形成する。このとき、保護ダイオ
ードのエミッタ電極形成領域およびコレクタ電極形成領
域の絶縁膜7にも開口部が形成される。
Next, as shown in FIG. 3F, an insulating film 7 is formed on the entire surface of the substrate by depositing, for example, a 300 nm silicon oxide film by, for example, a plasma CVD method. Next, as shown in FIG. 4G, an opening is formed in the insulating film 7 in the gate electrode formation region of the HEMT. At this time, openings are also formed in the insulating film 7 in the emitter electrode forming region and the collector electrode forming region of the protection diode.

【0048】これらの開口部を形成するには、まず、絶
縁膜7上にフォトレジスト(不図示)を塗布し、フォト
リソグラフィ工程によりフォトレジストの露光および現
像を行って、開口部形成領域に開口を有するフォトレジ
ストを形成する。続いて、フォトレジストをマスクとし
て例えばCF4 系のガスを用いた反応性イオンエッチン
グ(RIE;reactive ion etchin
g)により、絶縁膜7に異方性エッチングを行う。その
後、フォトレジストを除去する。
In order to form these openings, first, a photoresist (not shown) is applied on the insulating film 7, and the photoresist is exposed and developed by a photolithography process to form openings in the opening forming region. Is formed. Subsequently, reactive ion etching (RIE; reactive ion etching) using a photoresist as a mask and using, for example, a CF 4 -based gas.
g), the insulating film 7 is subjected to anisotropic etching. After that, the photoresist is removed.

【0049】次に、図4(h)に示すように、絶縁膜7
に形成された開口部を介して、HEMT部分の高抵抗層
5cにp型不純物を拡散させ、p型低抵抗領域11を形
成する。このとき、保護ダイオードのn型ベース層25
の表層にも、絶縁膜7に形成された開口部を介してp型
不純物が拡散され、p型エミッタ領域21およびp型コ
レクタ領域22が形成される。
Next, as shown in FIG.
The p-type impurity is diffused into the high-resistance layer 5c in the HEMT portion through the opening formed in the first region to form the p-type low-resistance region 11. At this time, the n-type base layer 25 of the protection diode
The p-type impurity is also diffused through the opening formed in the insulating film 7 to form the p-type emitter region 21 and the p-type collector region 22 also in the surface layer of.

【0050】p型低抵抗領域11、p型エミッタ領域2
1およびp型コレクタ領域22を形成するには、p型不
純物として例えばZnを600℃程度で気相拡散させ
る。Znの気相拡散には、例えばジエチルジンク(DE
Z;Zn(C2 5 2 )とアルシン(AsH3 )を含
むガスを用いる。ジエチルジンクは室温で液体の有機金
属であり、高純度水素をキャリアガスとしてバブリング
することにより気体となる。上記のジエチルジンクとア
ルシンを含むガス雰囲気中で基板を加熱することによ
り、基板中にZnが気相拡散される。また、ジメチルジ
ンク(DMZ;Zn(CH3 2 )等、ジエチルジンク
以外の有機亜鉛をZnの拡散源とすることもできる。
The p-type low resistance region 11 and the p-type emitter region 2
In order to form the 1 and p-type collector regions 22, for example, Zn as a p-type impurity is vapor-phase diffused at about 600 ° C. For gas phase diffusion of Zn, for example, diethyl zinc (DE
Z: A gas containing Zn (C 2 H 5 ) 2 ) and arsine (AsH 3 ) is used. Diethyl zinc is an organic metal that is liquid at room temperature, and becomes a gas by bubbling high-purity hydrogen as a carrier gas. By heating the substrate in a gas atmosphere containing diethyl zinc and arsine, Zn is vapor-phase diffused into the substrate. Organic zinc other than diethyl zinc, such as dimethyl zinc (DMZ; Zn (CH 3 ) 2 ), can also be used as a Zn diffusion source.

【0051】次に、図5(i)に示すように、基板全面
にTi/Pt/Auの積層膜15を形成する。続く工程
でエッチングを行うことにより、積層膜15はHEMT
のゲート電極10と、保護ダイオードのエミッタ電極2
3およびコレクタ電極24となる。積層膜15として
は、例えば厚さ30nmのTi層と、厚さ50nmのP
t層と、厚さ120nmのAu層を電子ビーム蒸着法に
より順次堆積させる。
Next, as shown in FIG. 5I, a laminated film 15 of Ti / Pt / Au is formed on the entire surface of the substrate. By performing the etching in the subsequent step, the multilayer film 15 becomes HEMT.
Gate electrode 10 and the emitter electrode 2 of the protection diode
3 and the collector electrode 24. As the laminated film 15, for example, a Ti layer having a thickness of 30 nm and a P layer having a thickness of 50 nm are used.
A t layer and a 120 nm thick Au layer are sequentially deposited by electron beam evaporation.

【0052】次に、図5(j)に示すように、積層膜1
5にフォトレジスト(不図示)をマスクとしたエッチン
グを行い、ゲート電極10、エミッタ電極23およびコ
レクタ電極24を形成する。このエッチングは、例えば
アルゴンガスを用いたイオンミリングにより行うことが
できる。
Next, as shown in FIG.
5 is etched using a photoresist (not shown) as a mask to form a gate electrode 10, an emitter electrode 23, and a collector electrode 24. This etching can be performed by, for example, ion milling using argon gas.

【0053】次に、図6(k)に示すように、ソース電
極形成領域およびドレイン電極形成領域の絶縁膜7に選
択的にエッチングを行い、開口部を形成する。続いて、
図6(l)に示すように、開口部内を含む全面に、例え
ばAu−Ge合金およびNiを順次蒸着させて積層膜1
6を形成する。その後、図1(a)に示すように、積層
膜16にエッチングを行ってソース電極9およびドレイ
ン電極10を形成する。さらに、例えば400℃程度の
熱処理を行ってAu−Ge合金およびNiを合金化させ
る。以上の工程により、図1(a)に示す本実施形態の
半導体装置が得られる。
Next, as shown in FIG. 6K, the insulating film 7 in the source electrode formation region and the drain electrode formation region is selectively etched to form an opening. continue,
As shown in FIG. 6 (l), for example, an Au—Ge alloy and Ni are sequentially deposited on the entire surface including the inside of the opening to form the laminated film 1.
6 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 1A, the stacked film 16 is etched to form the source electrode 9 and the drain electrode 10. Further, for example, a heat treatment at about 400 ° C. is performed to alloy the Au—Ge alloy and Ni. Through the above steps, the semiconductor device of the present embodiment shown in FIG. 1A is obtained.

【0054】上記の本実施形態の半導体装置は、HEM
Tのゲート電極10直下にp型低抵抗領域11を有する
が、p型低抵抗領域11を形成せずに、ゲート電極10
下部およびその近傍の高抵抗層5cにリセスを形成し、
第1の障壁層5の厚さを部分的に薄くしてもよい。この
ようなリセスを有する構造のHEMTにおいては、ゲー
ト電極10直下のチャネル層4のキャリア(電子)が空
乏化しやすくなる。形成するリセスの深さを制御するこ
とにより、トランジスタのしきい値電圧を調整すること
ができる。
The semiconductor device of the present embodiment described above has a HEM
Although a p-type low-resistance region 11 is provided immediately below the gate electrode 10 of T, the p-type low-resistance region 11 is not formed, and the gate electrode 10
Forming a recess in the lower part and the high resistance layer 5c near the lower part,
The thickness of the first barrier layer 5 may be partially reduced. In a HEMT having a structure having such a recess, carriers (electrons) in the channel layer 4 immediately below the gate electrode 10 are easily depleted. By controlling the depth of the recess to be formed, the threshold voltage of the transistor can be adjusted.

【0055】(実施形態2)図7は本実施形態の半導体
装置の断面図である。図7に示すように、本実施形態の
半導体装置は、実施形態1に示す半導体装置と同様に、
保護ダイオード部分(図7にpnpで示す部分)にn型
ベース層25を有し、n型ベース層25のn型不純物濃
度はHEMT部分のキャップ層6に比較して低くなって
いる。これにより、HEMTと同一の基板上に形成され
る保護ダイオードのリーク電流が低減される。本実施形
態の半導体装置は、HEMT部分と保護ダイオード部分
との間に、メサエッチングにより形成されたトレンチ1
7を有し、このトレンチ17によって素子間が分離され
ている。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device of this embodiment. As shown in FIG. 7, the semiconductor device of the present embodiment is similar to the semiconductor device of the first embodiment,
The protection diode portion (the portion indicated by pnp in FIG. 7) has an n-type base layer 25, and the n-type base layer 25 has an n-type impurity concentration lower than that of the cap layer 6 in the HEMT portion. This reduces the leakage current of the protection diode formed on the same substrate as the HEMT. The semiconductor device according to the present embodiment includes a trench 1 formed by mesa etching between a HEMT portion and a protection diode portion.
The trench 17 separates the elements.

【0056】本実施形態の半導体装置は、実施形態1の
半導体装置と同様に、半絶縁性GaAs基板1上のHE
MT部分と保護ダイオード部分に共通に、バッファー層
2、第2の障壁層3、チャネル層4および第1の障壁層
5が順次積層された構造を有する。第2の障壁層3は高
抵抗層3a、電子供給層3bおよびスペーサー層3cの
3層が順次積層された構成を有する。第1の障壁層5は
スペーサー層5a、電子供給層5bおよび高抵抗層5c
の3層が順次積層された構成を有する。
The semiconductor device of the present embodiment is similar to the semiconductor device of the first embodiment in that the HE device on the semi-insulating GaAs substrate 1
The buffer layer 2, the second barrier layer 3, the channel layer 4, and the first barrier layer 5 have a structure in which the MT layer and the protection diode portion are commonly stacked. The second barrier layer 3 has a configuration in which three layers of a high resistance layer 3a, an electron supply layer 3b, and a spacer layer 3c are sequentially stacked. The first barrier layer 5 includes a spacer layer 5a, an electron supply layer 5b, and a high resistance layer 5c.
Are sequentially laminated.

【0057】HEMT部分の高抵抗層5c上にはn型不
純物を高濃度に含有するキャップ層6が形成されてい
る。キャップ層6上にソース電極8およびドレイン電極
9が形成されている。ソース電極8とドレイン電極9の
間の高抵抗層5c上にゲート電極10が形成されてい
る。ゲート電極10直下の高抵抗層5cにはp型不純物
が拡散されたp型低抵抗領域11が形成されている。
A cap layer 6 containing an n-type impurity at a high concentration is formed on the high resistance layer 5c in the HEMT portion. A source electrode 8 and a drain electrode 9 are formed on the cap layer 6. A gate electrode 10 is formed on the high resistance layer 5c between the source electrode 8 and the drain electrode 9. A p-type low-resistance region 11 in which a p-type impurity is diffused is formed in the high-resistance layer 5c immediately below the gate electrode 10.

【0058】一方、保護ダイオード部分の高抵抗層5c
上にはキャップ層6に比較してn型不純物濃度の低いn
型ベース層25が形成されている。n型ベース層25の
表層にp型エミッタ領域21およびp型コレクタ領域2
2が形成されている。p型エミッタ領域21上部にエミ
ッタ電極23が形成され、p型コレクタ領域22上部に
コレクタ電極24が形成されている。
On the other hand, the high resistance layer 5c of the protection diode portion
On top, n having an n-type impurity concentration lower than that of the cap layer 6 is formed.
A mold base layer 25 is formed. The p-type emitter region 21 and the p-type collector region 2 are formed on the surface of the n-type base layer 25.
2 are formed. An emitter electrode 23 is formed above the p-type emitter region 21, and a collector electrode 24 is formed above the p-type collector region 22.

【0059】図7に示すように、HEMT部分と保護ダ
イオード部分の間の第2の障壁層3、チャネル層4、第
1の障壁層5およびキャップ層6に、素子分離領域とし
てトレンチ17が形成されている。HEMT部分のキャ
ップ層6と保護ダイオードのn型ベース層25の上部お
よびトレンチ17内は、例えばシリコン窒化膜からなる
絶縁膜7によって被覆されている。
As shown in FIG. 7, a trench 17 is formed as an element isolation region in the second barrier layer 3, the channel layer 4, the first barrier layer 5, and the cap layer 6 between the HEMT portion and the protection diode portion. Have been. The upper part of the cap layer 6 in the HEMT portion and the n-type base layer 25 of the protection diode and the inside of the trench 17 are covered with an insulating film 7 made of, for example, a silicon nitride film.

【0060】上記の本実施形態の半導体装置を形成する
には、まず、実施形態1と同様に、図1(b)に示すよ
うに、半絶縁性GaAs基板1上にバッファー層2、高
抵抗層3a、電子供給層3b、スペーサー層3c、チャ
ネル層4、スペーサー層5a、電子供給層5b、高抵抗
層5cおよびキャップ層6を積層させる。続いて、図2
(c)に示すように、保護ダイオード部分のキャップ層
6に選択的にp型不純物のイオン注入を行い、n型ベー
ス層25を形成する。
In order to form the semiconductor device of the present embodiment, first, as in the first embodiment, as shown in FIG. 1B, a buffer layer 2 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1, The layer 3a, the electron supply layer 3b, the spacer layer 3c, the channel layer 4, the spacer layer 5a, the electron supply layer 5b, the high resistance layer 5c, and the cap layer 6 are laminated. Subsequently, FIG.
As shown in (c), ions of a p-type impurity are selectively implanted into the cap layer 6 in the protection diode portion to form an n-type base layer 25.

【0061】次に、HEMT部分と保護ダイオード部分
の間のキャップ層6、高抵抗層5c、電子供給層5b、
スペーサー層5a、チャネル層4、スペーサー層3c、
電子供給層3b、高抵抗層3aおよびバッファー層2に
メサエッチングを行う。これにより、トレンチ17が形
成される。このメサエッチングは、少なくともバッファ
ー層2の一部が除去される深さまで行う。図7に示すよ
うに、トレンチ17の底部は半絶縁性GaAs基板1に
達していてもよい。
Next, the cap layer 6, high resistance layer 5c, electron supply layer 5b, between the HEMT portion and the protection diode portion,
A spacer layer 5a, a channel layer 4, a spacer layer 3c,
Mesa etching is performed on the electron supply layer 3b, the high resistance layer 3a, and the buffer layer 2. Thus, a trench 17 is formed. This mesa etching is performed to a depth at which at least a part of the buffer layer 2 is removed. As shown in FIG. 7, the bottom of the trench 17 may reach the semi-insulating GaAs substrate 1.

【0062】その後、実施形態1と同様に、HEMT部
分のキャップ層6の一部(ゲート電極形成領域およびそ
の近傍)を除去する。さらに、HEMT部分のキャップ
層6と保護ダイオードのn型ベース層25の上部および
トレンチ17内に、例えばシリコン窒化膜からなる絶縁
膜7を形成する。ゲート電極形成領域、エミッタ電極形
成領域およびコレクタ電極形成領域の絶縁膜7に開口部
を形成する。これらの開口部を介してp型不純物を拡散
させ、p型低抵抗領域11、p型エミッタ領域21およ
びp型コレクタ領域22を形成する。その後、ゲート電
極10、エミッタ電極23およびコレクタ電極24を形
成してから、ソース電極8およびドレイン電極9を形成
する。以上の工程により、本実施形態の半導体装置が得
られる。
Thereafter, as in the first embodiment, a part of the cap layer 6 in the HEMT portion (the gate electrode formation region and its vicinity) is removed. Further, an insulating film 7 made of, for example, a silicon nitride film is formed above the cap layer 6 in the HEMT portion and the n-type base layer 25 of the protection diode and in the trench 17. Openings are formed in the insulating film 7 in the gate electrode formation region, the emitter electrode formation region, and the collector electrode formation region. A p-type impurity is diffused through these openings to form a p-type low resistance region 11, a p-type emitter region 21, and a p-type collector region 22. After that, the gate electrode 10, the emitter electrode 23 and the collector electrode 24 are formed, and then the source electrode 8 and the drain electrode 9 are formed. Through the above steps, the semiconductor device of the present embodiment is obtained.

【0063】上記の本発明の実施形態の半導体装置によ
れば、保護ダイオードのn型ベース層25のn型不純物
濃度が従来構造に比較して低減されるため、保護ダイオ
ードのリーク電流を低減させることができる。本発明の
半導体装置およびその製造方法の実施形態は、上記の説
明に限定されない。例えば、HEMTを構成する化合物
半導体の組成や、各層の厚さ等は適宜変更することが可
能である。
According to the semiconductor device of the embodiment of the present invention, the n-type impurity concentration of the n-type base layer 25 of the protection diode is reduced as compared with the conventional structure, so that the leakage current of the protection diode is reduced. be able to. Embodiments of the semiconductor device and the method for manufacturing the same of the present invention are not limited to the above description. For example, the composition of the compound semiconductor constituting the HEMT, the thickness of each layer, and the like can be appropriately changed.

【0064】また、半絶縁性GaAs基板1上に少なく
ともチャネル層4と、第1の障壁層の電子供給層5bお
よび高抵抗層5cと、キャップ層6と、ゲート電極10
が形成された構成のHEMT、すなわち第2の障壁層3
が形成されていない場合等にも、本発明を適用すること
が可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の変更が可能である。
On the semi-insulating GaAs substrate 1, at least a channel layer 4, an electron supply layer 5b and a high resistance layer 5c as a first barrier layer, a cap layer 6, and a gate electrode 10
, Ie, the second barrier layer 3
The present invention can be applied to a case where is not formed. In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、HEMT
と同一基板上に形成される保護ダイオードのリーク電流
を低減することが可能となる。また、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、リーク電流の低減された保護ダ
イオードを、HEMTと同一基板上に形成することが可
能となる。
According to the semiconductor device of the present invention, the HEMT is provided.
It is possible to reduce the leakage current of the protection diode formed on the same substrate. Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to form a protection diode with reduced leakage current on the same substrate as a HEMT.

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

【図1】図1(a)は本発明の実施形態1に係る半導体
装置の断面図である。図1(b)は本発明の実施形態1
に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 1A is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1B shows Embodiment 1 of the present invention.
13 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the method for manufacturing a semiconductor device according to FIG.

【図2】図2(c)および図2(d)は本発明の実施形
態1に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面
図である。
FIGS. 2C and 2D are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3(e)および図3(f)は本発明の実施形
態1に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面
図である。
FIGS. 3E and 3F are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図4(g)および図4(h)は本発明の実施形
態1に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 4G and FIG. 4H are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図5(i)および図5(j)は本発明の実施形
態1に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面
図である。
FIGS. 5 (i) and 5 (j) are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図6】図6(k)および図6(l)は本発明の実施形
態1に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面
図である。
FIGS. 6 (k) and 6 (l) are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】図7は本発明の実施形態2に係る半導体装置の
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図8は従来の半導体装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半絶縁性GaAs基板、2…バッファー層、3…第
2の障壁層、3a…高抵抗層、3b…電子供給層、3c
…スペーサー層、4…チャネル層、5…第1の障壁層、
5a…スペーサー層、5b…電子供給層、5c…高抵抗
層、6…キャップ層、7…絶縁膜、8…ソース電極、9
…ドレイン電極、10…ゲート電極、11…p型低抵抗
領域、12…素子分離領域、13、14…フォトレジス
ト、15、16…積層膜、17…トレンチ(素子分離領
域)、21…p型エミッタ領域、22…p型コレクタ領
域、23…エミッタ電極、24…コレクタ電極、25…
n型ベース層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semi-insulating GaAs substrate, 2 ... Buffer layer, 3 ... Second barrier layer, 3a ... High resistance layer, 3b ... Electron supply layer, 3c
... spacer layer, 4 ... channel layer, 5 ... first barrier layer,
5a: spacer layer, 5b: electron supply layer, 5c: high resistance layer, 6: cap layer, 7: insulating film, 8: source electrode, 9
... Drain electrode, 10 ... Gate electrode, 11 ... P-type low resistance area, 12 ... Element isolation area, 13, 14 ... Photoresist, 15, 16 ... Laminated film, 17 ... Trench (element isolation area), 21 ... P-type Emitter region, 22 ... p-type collector region, 23 ... emitter electrode, 24 ... collector electrode, 25 ...
n-type base layer.

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/812 H01L 29/90 S // H01L 29/866 Fターム(参考) 5F102 GA14 GB01 GC01 GD01 GD04 GJ05 GK05 GL04 GM06 GN05 GQ03 GR04 GR07 GS02 GS04 GT03 GV07 HC01 HC07 HC11──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 29/812 H01L 29/90 S // H01L 29/866 F term (Reference) 5F102 GA14 GB01 GC01 GD01 GD04 GJ05 GK05 GL04 GM06 GN05 GQ03 GR04 GR07 GS02 GS04 GT03 GV07 HC01 HC07 HC11

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に第1の能動素子と、第2の能動素
子と、前記第1の能動素子と前記第2の能動素子とを分
離する素子分離領域とを有する半導体装置であって、 前記第1の能動素子は、前記基板上に形成されたチャネ
ル層と、 前記チャネル層上に形成された、キャリアと導電型が同
一である第1導電型不純物を含有するキャリア供給層
と、 前記キャリア供給層上に形成された高抵抗層と、 前記高抵抗層上に所定の間隔をあけて形成された、第1
導電型不純物を含有する2つのキャップ層と、 一方の前記キャップ層上に形成されたソース電極と、 他方の前記キャップ層上に形成されたドレイン電極と、 前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記高抵抗
層上に形成されたゲート電極とを有し、 前記第2の能動素子は、前記キャップ層と同一の層から
なり、第2導電型不純物をさらに含有する第1導電型ベ
ース領域と、 前記第1導電型ベース領域の表層に所定の間隔をあけて
形成された第2導電型エミッタ領域および第2導電型コ
レクタ領域とを有する半導体装置。
1. A semiconductor device having a first active element, a second active element, and an element isolation region separating the first active element and the second active element on a substrate. A first active element, a channel layer formed on the substrate, a carrier supply layer formed on the channel layer and containing a first conductivity type impurity having the same conductivity type as a carrier; A high-resistance layer formed on the carrier supply layer; and a first high-resistance layer formed on the high-resistance layer at a predetermined interval.
Two cap layers containing a conductive impurity, a source electrode formed on one of the cap layers, a drain electrode formed on the other of the cap layers, and between the source electrode and the drain electrode. The second active element is made of the same layer as the cap layer, and the first conductive type base region further contains a second conductive type impurity. And a second conductivity type emitter region and a second conductivity type collector region formed at predetermined intervals in a surface layer of the first conductivity type base region.
【請求項2】前記キャップ層の第2導電型不純物の濃度
は、前記ソース電極および前記ドレイン電極においてオ
ーミックコンタクトが形成される範囲の濃度である請求
項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of the second conductivity type impurity in the cap layer is within a range where an ohmic contact is formed in the source electrode and the drain electrode.
【請求項3】前記第1の能動素子は、前記基板と前記チ
ャネル層との層間に形成された、第1導電型不純物を含
有する第2のキャリア供給層をさらに有する請求項1記
載の半導体装置。
3. The semiconductor according to claim 1, wherein said first active element further includes a second carrier supply layer containing a first conductivity type impurity formed between said substrate and said channel layer. apparatus.
【請求項4】前記チャネル層は、不純物を添加していな
い半導体からなる請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said channel layer is made of a semiconductor to which no impurity is added.
【請求項5】前記キャリア供給層は、前記チャネル層を
構成する半導体よりも広いバンドギャップを有する半導
体からなる請求項1記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said carrier supply layer is made of a semiconductor having a wider band gap than a semiconductor constituting said channel layer.
【請求項6】前記第2のキャリア供給層は、前記チャネ
ル層を構成する半導体よりも広いバンドギャップを有す
る半導体からなる請求項3記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 3, wherein said second carrier supply layer is made of a semiconductor having a wider band gap than a semiconductor forming said channel layer.
【請求項7】前記高抵抗層は、前記チャネル層を構成す
る半導体よりも広いバンドギャップを有し、不純物を添
加していない半導体からなる請求項1記載の半導体装
置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said high-resistance layer has a wider band gap than a semiconductor forming said channel layer, and is made of a semiconductor to which impurities are not added.
【請求項8】前記チャネル層と前記キャリア供給層との
層間に、前記チャネル層を構成する半導体よりも広いバ
ンドギャップを有し、不純物を添加していない半導体か
らなるスペーサー層をさらに有する請求項1記載の半導
体装置。
8. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a spacer layer between the channel layer and the carrier supply layer, the spacer layer having a wider band gap than a semiconductor forming the channel layer and made of a semiconductor to which impurities are not added. 2. The semiconductor device according to 1.
【請求項9】前記チャネル層と前記第2のキャリア供給
層との層間に、前記チャネル層を構成する半導体よりも
広いバンドギャップを有し、不純物を添加していない半
導体からなる第2のスペーサー層をさらに有する請求項
3記載の半導体装置。
9. A second spacer made of a semiconductor having a wider band gap than a semiconductor forming the channel layer between the channel layer and the second carrier supply layer and having no impurity added thereto. 4. The semiconductor device according to claim 3, further comprising a layer.
【請求項10】前記基板と前記チャネル層との層間に、
不純物を添加していない半導体からなるバッファー層を
さらに有する請求項1記載の半導体装置。
10. A layer between the substrate and the channel layer,
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a buffer layer made of a semiconductor to which no impurities are added.
【請求項11】前記素子分離領域は、不純物が拡散され
た高抵抗領域である請求項1記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 1, wherein said element isolation region is a high resistance region in which impurities are diffused.
【請求項12】前記素子分離領域は、前記基板上に形成
されたトレンチである請求項1記載の半導体装置。
12. The semiconductor device according to claim 1, wherein said element isolation region is a trench formed on said substrate.
【請求項13】前記基板、前記チャネル層、前記キャリ
ア供給層、前記高抵抗層および前記キャップ層はIII
−V族化合物半導体層である請求項1記載の半導体装
置。
13. The semiconductor device according to claim 13, wherein said substrate, said channel layer, said carrier supply layer, said high resistance layer and said cap layer are formed of III.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a group V compound semiconductor layer.
【請求項14】前記基板、前記チャネル層、前記キャリ
ア供給層、前記第2のキャリア供給層、前記高抵抗層お
よび前記キャップ層はIII−V族化合物半導体層であ
る請求項3記載の半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 3, wherein said substrate, said channel layer, said carrier supply layer, said second carrier supply layer, said high resistance layer and said cap layer are III-V compound semiconductor layers. .
【請求項15】前記キャリアは電子である請求項1記載
の半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 1, wherein said carriers are electrons.
【請求項16】基板上に第1の能動素子と、第2の能動
素子と、前記第1の能動素子と前記第2の能動素子とを
分離する素子分離領域とを形成する半導体装置の製造方
法であって、 前記基板上にチャネル層を形成する工程と、 前記チャネル層上に、キャリアと導電型が同一である第
1導電型不純物を含有するキャリア供給層を形成する工
程と、 前記キャリア供給層上に高抵抗層を形成する工程と、 前記高抵抗層上に、第1導電型不純物を含有する半導体
層を形成する工程と、 前記第2の能動素子形成領域の前記半導体層に、第2導
電型不純物を拡散させ、第1導電型ベース層を形成する
工程と、 前記素子分離領域を形成する工程と、 前記第1の能動素子形成領域の前記半導体層の一部を除
去し、前記半導体層からなる2つのキャップ層を形成す
る工程と、 前記第1導電型ベース層の表層に第2導電型エミッタ領
域および第2導電型コレクタ領域を形成する工程と、 2つの前記キャップ層の間の前記高抵抗層上に、ゲート
電極を形成する工程と、 一方の前記キャップ層上にソース電極を形成し、他方の
前記キャップ層上にドレイン電極を形成する工程とを有
する半導体装置の製造方法。
16. Manufacturing of a semiconductor device in which a first active element, a second active element, and an element isolation region separating the first active element and the second active element are formed on a substrate. Forming a channel layer on the substrate; forming a carrier supply layer containing a first conductivity type impurity having the same conductivity type as a carrier on the channel layer; Forming a high resistance layer on the supply layer; forming a semiconductor layer containing a first conductivity type impurity on the high resistance layer; and forming the semiconductor layer in the second active element formation region on the high resistance layer. Diffusing a second conductivity type impurity to form a first conductivity type base layer; forming the device isolation region; removing a part of the semiconductor layer in the first active device formation region; Two cap layers made of the semiconductor layer Forming; forming a second conductivity type emitter region and a second conductivity type collector region on a surface layer of the first conductivity type base layer; and forming a gate on the high resistance layer between the two cap layers. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrode; and forming a source electrode on one of the cap layers and forming a drain electrode on the other of the cap layers.
【請求項17】前記第1導電型ベース層を形成する工程
は、第2導電型不純物をイオン注入する工程を含む請求
項16記載の半導体装置の製造方法。
17. The method according to claim 16, wherein the step of forming the first conductivity type base layer includes a step of ion-implanting a second conductivity type impurity.
【請求項18】前記チャネル層、前記キャリア供給層、
前記高抵抗層および前記半導体層を形成する工程は、有
機金属化学気相成長法(MOCVD;metal or
ganic chemical vapor depo
sition)により前記チャネル層、前記キャリア供
給層、前記高抵抗層および前記半導体層をエピタキシャ
ル成長させる工程を含む請求項16記載の半導体装置の
製造方法。
18. The channel layer, the carrier supply layer,
The step of forming the high resistance layer and the semiconductor layer is performed by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
ganic chemical vapor depo
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, further comprising the step of epitaxially growing the channel layer, the carrier supply layer, the high resistance layer, and the semiconductor layer by means of a position.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059882A (en) * 2005-07-28 2007-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
CN102034861A (en) * 2009-09-24 2011-04-27 三星电子株式会社 Power electronic devices, methods of manufacturing the same, and integrated circuit modules including the same
JP2013012735A (en) * 2011-06-20 2013-01-17 Imec Cmos compatible method for manufacturing hemt device and hemt device thereof
JP2013058791A (en) * 2012-11-21 2013-03-28 Furukawa Electric Co Ltd:The Field-effect transistor
US9349805B2 (en) 2013-05-30 2016-05-24 Transphorm Japan, Inc. III-n device with dual gates and field plate
US9391186B2 (en) 2013-12-09 2016-07-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device
US9589951B2 (en) 2014-08-20 2017-03-07 Renesas Electronics Corporation High-electron-mobility transistor with protective diode
CN114267734A (en) * 2021-12-28 2022-04-01 东南大学 Heterojunction semiconductor device with anti-static impact release function

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059882A (en) * 2005-07-28 2007-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
CN102034861A (en) * 2009-09-24 2011-04-27 三星电子株式会社 Power electronic devices, methods of manufacturing the same, and integrated circuit modules including the same
US8513705B2 (en) 2009-09-24 2013-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Power electronic devices, methods of manufacturing the same, and integrated circuit modules including the same
JP2013012735A (en) * 2011-06-20 2013-01-17 Imec Cmos compatible method for manufacturing hemt device and hemt device thereof
JP2013058791A (en) * 2012-11-21 2013-03-28 Furukawa Electric Co Ltd:The Field-effect transistor
US9349805B2 (en) 2013-05-30 2016-05-24 Transphorm Japan, Inc. III-n device with dual gates and field plate
US9391186B2 (en) 2013-12-09 2016-07-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device
US9589951B2 (en) 2014-08-20 2017-03-07 Renesas Electronics Corporation High-electron-mobility transistor with protective diode
CN114267734A (en) * 2021-12-28 2022-04-01 东南大学 Heterojunction semiconductor device with anti-static impact release function

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