JP2006041057A - Metamorphic semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基体上にメタモルフィックバッファ層を介して半導体素子が形成されて成るメタモルフィック半導体装置に関する。 The present invention relates to a metamorphic semiconductor device in which a semiconductor element is formed on a substrate via a metamorphic buffer layer.
半導体装置例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下HBTという)を有する半導体集積回路等においては、そのコレクタにおいて図10にその概略断面図を示すように、半導体基体100上に、必要に応じてバッファ層101を介して、順次、HBT素子を構成するサブコレクタ層102、コレクタ層103、ベース層104、エミッタ層105、エミッタキャップ層(エミッタコンタクト層)106が順次エピタキシャル成長され、エミッタキャップ層106、エミッタ層105、ベース層104、コレクタ層103がエッチングされてサブコレクタ層102の一部が表面に露呈され、此処にコレクタ電極107Cが形成され、エミッタキャップ層106、エミッタ層105がエッチングされてベース層104の一部が表面に露呈され、此処に、ベース電極107Bが形成され、エミッタキャップ層105にエミッタ電極107Eが形成されて成る。
In a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit having a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT), a buffer layer 101 is provided on the
このHBTにおいて、いわゆる格子整合HBTを構成する場合、すなわち例えばInPによる基体100上に、これに対して格子整合する各半導体層がエピタキシャル成長される。そして、例えばInP系格子整合HBTを構成する場合は、半導体基体100上には、バッファ層101を介在させないとか、充分薄いバッファ層101を成膜すればよい。
そして、従来構造においては、HBTの他との分離は、HBT素子の形成部以外のサブコレクタ層102を、バッファ層101とともに、エッチング除去することによってなされている。
In this HBT, when a so-called lattice-matched HBT is formed, that is, each semiconductor layer lattice-matched to the
In the conventional structure, the HBT is separated from the other by removing the subcollector layer 102 other than the HBT element forming portion together with the buffer layer 101 by etching.
例えばHBTにおいて、その素子分離は、コレクタ層において分離溝の形成がなされる(特許文献1参照)。
また、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor)において、素子間分離のエッチングと同時にバッファ層を横切ってエッチングがなされている(特許文献2参照)。
しかし、従来構造においては、素子形成部以外においては、バッファ層が除去された構造がとられる。
For example, in HBT, element isolation is performed by forming an isolation groove in the collector layer (see Patent Document 1).
Further, for example, in a HEMT (High Electron Mobility Transistor), etching is performed across the buffer layer simultaneously with etching for element isolation (see Patent Document 2).
However, the conventional structure employs a structure in which the buffer layer is removed except for the element forming portion.
ところで、例えばInP系HBTにおいて、半導体基体100が例えばGaAs基体であって、これに格子不整合の半導体層をエピタキシャル成長する場合は、例えば図11にその概略断面図を示すように、バッファ層101としては、メタモルフィックバッファ層201(例えば特許文献1参照)が用いられて、このメタモルフィックバッファ層201の介在によって、格子整合がなされる。
By the way, in an InP-based HBT, when the
メタモルフィックバッファ層としては、例えばInAlAs、あるいはInGaAs、またはInPによって構成され、その組成が順次厚さ方向に変化する構成とされる。
しかし、このようなメタモルフィックバッファ層201にあっては、その厚さが例えば1.5μmという大なる厚さを有する。
通常、HBTのトランジスタ構成を有するエピタキシャル成長の厚さは、1μm程度であることから、図10の格子整合InP系HBTの基体100から、エミッタキャップ層106までの厚さh0に比し、図11の格子不整合HBTの同様の厚さh1は、格子整合HBTにおける厚さの約2倍にも及ぶ。
The metamorphic buffer layer is made of, for example, InAlAs, InGaAs, or InP, and its composition changes in the thickness direction sequentially.
However, such a metamorphic buffer layer 201 has a large thickness of, for example, 1.5 μm.
Normally, the thickness of epitaxial growth having an HBT transistor configuration is about 1 μm, and therefore, compared with the thickness h 0 from the
したがって、例えばこのHBTを覆って、層間絶縁層、あるいは表面保護層としてポリイミドや、BCB(ベンゾシクロブテン)などの有機絶縁層を塗布した場合に、大きな段差によって、この絶縁層に段切れが生じたり、さらに、この上に例えば上層配線を形成する場合において、この段差によって配線に段切れが発生するなど信頼性の低下を来たす。 また、この場合、その表面の平坦化をはかるように、上述したポリイミドや、BCBの膜厚を十分大とするときは、スクライブラインの開口において段差が大となり、次工程の膜形成のカバレージに問題を来たす。
本発明は、上述した非格子整合のエピタキシャル成長がなされる下地層として、充分なお歪み緩和がなされる必要があることから、その厚さが大となるメタモルフィックバッファ層が用いられるメタモルフィック半導体装置において、上述したメタモルフィックバッファ層の存在による段差に基く、信頼性の低下を回避することができるようにしたメタモルフィック半導体装置を提供するものである。 The present invention provides a metamorphic semiconductor device in which a metamorphic buffer layer having a large thickness is used because it is necessary to sufficiently relax the strain as an underlayer on which the above-described non-lattice matching epitaxial growth is performed. It is an object of the present invention to provide a metamorphic semiconductor device capable of avoiding a decrease in reliability based on the step due to the presence of the above-described metamorphic buffer layer.
本発明によるメタモルフィック半導体装置は、基体上にメタモルフィックバッファ層を介して半導体エピタキシャル成長層が形成されて成る半導体素子を有するメタモルフィック半導体装置であって、上記メタモルフィックバッファ層に、第1の素子間分離溝が形成され、該第1の素子間分離溝を挟んで上記半導体素子の形成部の外側に、上記メタモルフィックバッファ層の延在領域を有することを特徴とする。 A metamorphic semiconductor device according to the present invention is a metamorphic semiconductor device having a semiconductor element in which a semiconductor epitaxial growth layer is formed on a substrate via a metamorphic buffer layer, and the first element is included in the metamorphic buffer layer. An inter-separation groove is formed, and an extension region of the metamorphic buffer layer is provided outside the semiconductor element formation portion with the first inter-element separation groove interposed therebetween.
また、本発明は、上記メタモルフィックバッファ層の延在領域上に、受動素子が設けられたことを特徴とする。
また、本発明は、上記受動素子が、上記メタモルフィックバッファ層上に無機絶縁膜または/および有機絶縁膜を介して形成されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記受動素子が、上記半導体素子を構成するエピタキシャル成長層と同一エピタキシャル成長層によって、少なくとも一部が構成されて成ることを特徴とする。
In addition, the present invention is characterized in that a passive element is provided on the extension region of the metamorphic buffer layer.
In addition, the present invention is characterized in that the passive element is formed on the metamorphic buffer layer via an inorganic insulating film and / or an organic insulating film.
Further, the present invention is characterized in that the passive element is constituted at least partially by the same epitaxial growth layer as the epitaxial growth layer constituting the semiconductor element.
また、本発明は、上記半導体素子が、ヘテロ接合バイポーラトランジスタであることを特徴とする。
また、本発明は、上記半導体素子が、ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、上記メタモルフィックバッファ層上に上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタのサブコレクタ層が積層されて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上記半導体素子が、ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、上記受動素子が、ヘテロ接合バイポーラトランジスタを構成するサブコレクタ層と同一エピタキシャル成長層を抵抗層とする抵抗素子であることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the semiconductor element is a heterojunction bipolar transistor.
According to the present invention, the semiconductor element is a heterojunction bipolar transistor, and the subcollector layer of the heterojunction bipolar transistor is stacked on the metamorphic buffer layer.
The present invention is also characterized in that the semiconductor element is a heterojunction bipolar transistor, and the passive element is a resistance element having a resistance layer in the same epitaxial growth layer as the subcollector layer constituting the heterojunction bipolar transistor. To do.
また、本発明は、上記第1の素子間分離溝が、上記基体に達する深さに選定されたことを特徴とする。
また、本発明は、上記第1の素子間分離溝は、その幅W及び深さDが、W≦Dに選定されて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上記半導体エピタキシャル成長層に第2の素子間分離溝が形成され、該第2の素子間分離溝と独立して上記第1の素子間分離溝が形成されて成ることを特徴とする。
更に、本発明は、表面に有機絶縁膜が形成されたことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the first inter-element separation groove is selected to have a depth reaching the base.
Further, the present invention is characterized in that the width W and the depth D of the first isolation trench are selected so that W ≦ D.
Further, the present invention is characterized in that a second element isolation groove is formed in the semiconductor epitaxial growth layer, and the first element isolation groove is formed independently of the second element isolation groove. And
Furthermore, the present invention is characterized in that an organic insulating film is formed on the surface.
本発明は、上記半導体素子がInP格子整合型のヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、上記基体がInPに対する非格子整合半導体基体であることを特徴とする。
本発明は、上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタのコレクタ層が、InP系半導体層であることを特徴とする。
本発明は、上記ヘテロ接合バイポーラトランジスタのコレクタ層が、InGaAs系またはInGaP系半導体層であることを特徴とする。
The present invention is characterized in that the semiconductor element is an InP lattice-matched heterojunction bipolar transistor, and the substrate is a non-lattice-matched semiconductor substrate for InP.
The present invention is characterized in that the collector layer of the heterojunction bipolar transistor is an InP-based semiconductor layer.
The present invention is characterized in that the collector layer of the heterojunction bipolar transistor is an InGaAs-based or InGaP-based semiconductor layer.
上述したように、本発明においては、メタモルフィック半導体装置において、そのメタモルフィックバッファ層を、通常のように、単に格子整合を行って半導体素子を形成する部分のみならず、素子間分離溝を形成し、この素子間分離溝を挟んで半導体素子の形成部の外側に、すなわち半導体素子の形成部に隣接して、メタモルフィックバッファ層を延在させる構成としたことから、冒頭に述べたように、厚いメタモルフィックバッファ層が半導体素子の形成部において存在していても、この厚いメタモルフィックバッファ層が半導体素子の形成部に隣接して配置されていることから、半導体素子の形成部とその外側との段差を、半導体素子本体、すなわち他HBTにおいては、図10のサブコレクタ層102より上層の厚さにとどめることができる。
このため、表面に例えば層間絶縁層となる例えば有機絶縁層を被覆した場合において、この段差による、層間絶縁層の欠陥の発生、これによる上層配線との短絡、上層配線における段切れの発生を回避でき、信頼性の向上、歩留まりの向上を図ることができる。
As described above, in the present invention, in the metamorphic semiconductor device, the metamorphic buffer layer is formed not only in a portion where a semiconductor element is formed by simply performing lattice matching as usual, but also in an element isolation groove. Since the metamorphic buffer layer extends outside the semiconductor element formation portion, that is, adjacent to the semiconductor element formation portion, with the inter-element separation groove interposed therebetween, as described at the beginning. Even if a thick metamorphic buffer layer is present in the semiconductor element forming portion, the thick metamorphic buffer layer is disposed adjacent to the semiconductor element forming portion. In the semiconductor element body, that is, other HBTs, the step is limited to the thickness above the subcollector layer 102 in FIG. It can be.
For this reason, when the surface is covered with, for example, an organic insulating layer, for example, an interlayer insulating layer, the generation of defects in the interlayer insulating layer due to this step, the short circuit with the upper layer wiring, and the occurrence of disconnection in the upper layer wiring are avoided. It is possible to improve reliability and yield.
また、本発明においては、メタモルフィックバッファ層の延在部に、受動素子すなわち例えば抵抗、容量、インダクタ等を配置することができ、この場合、此処にメタモルフィックバッファ層が存在することから、この上に、安定した半導体層を形成することができるので、設計どおりの信頼性の高い受動素子を構成することができる。
すなわち、例えば半導体素子のHBTのコレクタ層と同一半導体層の成長によって同時に形成した安定した半導体層、すなわち安定した比抵抗を有する。
In the present invention, a passive element, for example, a resistor, a capacitor, an inductor, and the like can be disposed in the extending portion of the metamorphic buffer layer. In this case, since the metamorphic buffer layer exists here, Further, since a stable semiconductor layer can be formed, a highly reliable passive element as designed can be configured.
That is, for example, a stable semiconductor layer formed simultaneously with the growth of the same semiconductor layer as the collector layer of the HBT of the semiconductor element, that is, has a stable specific resistance.
そして、メタモルフィックバッファ層に形成する素子間分離溝は、その幅をその深さ以下とすることによって、この素子間分離溝の存在によってこの上に形成する例えば絶縁層において、凹凸が発生することを効果的に回避できる。 The inter-element isolation groove formed in the metamorphic buffer layer has a width equal to or less than the depth thereof, and unevenness occurs in, for example, the insulating layer formed thereon due to the presence of the inter-element isolation groove. Can be effectively avoided.
図面を参照して本発明によるメタモルフィック半導体装置の実施の形態を説明する。
図1は、本発明によるメタモルフィック半導体装置のInP系HBTに適用した場合の一実施形態例の概略平面図で、図2は、そのX−X線上の概略断面図である。
尚、InP系HBTとは、通常のように、トランジスタ動作部を構成する各半導体層が、InPに対して格子整合することができる構成を有することを指称するものである。
Embodiments of a metamorphic semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view of an embodiment when applied to an InP-based HBT of a metamorphic semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the line XX.
Note that the InP-based HBT indicates that each semiconductor layer constituting the transistor operation unit has a configuration capable of lattice matching with InP as usual.
図1及び図2の例では、GaAs半導体基板による基体1上に、InAlAs、あるいはInGaAs、またはInPによるメタモルフィックバッファ層20を、例えば厚さ1.5μm程度にエピタキシャル成長する。このメタモルフィックバッファ層20は、良く知られているように、その組成が下方から上方に向かって順次変化して、この上にエピタキシャル成長される半導体層の基体1との非格子整合の歪みを緩和する構成を有するものである。
In the example of FIGS. 1 and 2, a
続いて、メタモルフィックバッファ層20上に、順次第1導電型例えばn型の高不純物濃度の例えばInGaAsまたはInPによる厚さ300nm程度のサブコレクタ層2、n型の例えばInGaAsまたはInPによる厚さ例えば500nm程度のコレクタ層3、第2導電型例えばp型のInGaAsまたはInGaSbによる厚さ例えば50nmのベース層4、n型のInPまたはInAlAsによる厚さ例えば50nmのエミッタ層5、高不純物濃度のn型の例えばInGaAsによる厚さ150nm程度のエミッタキャップ層(エミッタコンタクト層)6を例えば連続MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によって成膜する。
Subsequently, on the
エミッタキャップ層6及びエミッタ層5に対して所定のパターンにエッチングしてエミッタメサEMを形成する。
また、ベース層4およびコレクタ層5を、エミッタメサEMを上面に残してエッチングして、ベースメサBMを形成する。
更に、サブコレクタ層2にベースメサBMを囲んで通常におけるように素子間分離溝(第2の素子間分離溝と呼称する)をサブコレクタ層2の全厚さに渡る深さにエッチングによって形成する。
An emitter mesa EM is formed by etching the
Also, the
Further, the
そして、本発明においては、メタモルフィックバッファ層20に対して、第2の素子間分離溝32の外側において素子間分離溝(第1の素子間分離溝と呼称する)31を、基体1に達する深さに形成し、この素子間分離溝31の内外において、メタモルフィックバッファ層20を残存させる。
In the present invention, the element isolation groove (referred to as the first element isolation groove) 31 reaches the
このようにして、基体1上にメタモルフィックバッファ層20を介して、サブコレクタ層2、ベースメサBM、エミッタメサEMが形成されて成る能動素子としての半導体素子、すなわちこの例ではHBTが、サブコレクタ層2の第2の素子間分離溝32によって、通常のように、他と分離されて形成される。
そして、本発明においては、このHBTによる半導体素子の外側例えば全外周に、第1の素子間分離溝31によって分離された、メタモルフィックバッファ層20による延在領域20Rが配置された構成を有するものである。
In this way, a semiconductor element as an active element in which the
In the present invention, the
メタモルフィックバッファ層20の第1の素子間分離溝21は、その幅Wを、素子間の絶縁性が保たれる範囲例えば1μm以上において、狭く選定できるものであり、この幅は、3.5μm以下、例えば1.5μm〜2μm、もしくは深さDに対し、W≦Dとすることが望ましい。
これは、後述する絶縁層例えばBCB等の塗布において、この第1の素子間分離溝21の存在によって絶縁層表面に溝が発生することがないようにするためである。
The first inter-element isolation groove 21 of the
This is to prevent a groove from being generated on the surface of the insulating layer due to the presence of the first inter-element separation groove 21 in the application of an insulating layer such as BCB described later.
HBTにおけるサブコレクタ層2、ベース層4、エミッタキャップ層6に対する、コレクタ電極7C、ベース電極7B、エミッタ電極7Eは、通常のように、それぞれ例えばTi/Pt/Au構造の金属層によるオーミックコンタクト電極によって構成することができる。
As usual, the collector electrode 7C, the
また、上述したように、HBTの作製方法は、サブコレクタ層2に対するエッチング工程までは、通常の方法によることができる。
メタモルフィックバッファ層20に対する第1の素子間分離溝21の形成は、異方性エッチングのドライエッチングによることが望ましく、このようにすることによって幅狭の第1の素子間分離溝21を形成することができる。これは、メタモルフィックバッファ層は、結晶性に劣ることからウエットエッチングによるときは、サイドエッチングによって、幅狭で良好な第1の素子間分離溝21が形成しにくいことによる。そして、引き続き基体1を100nm以上エッチングする。
Further, as described above, the method for manufacturing the HBT can be performed by a normal method until the etching process for the
The formation of the first inter-element isolation groove 21 for the
この本発明による非格子整合によるHBTは、このHBTにおいて厚いメタモルフィックバッファ層20が存在するにもかかわらず、その周囲に、このメタモルフィックバッファ層による延在領域20Rが存在することから、HBTとその周囲との高さの差は、実質、素子本体の厚さによる図10で示した小なる高さhoにおけるバッファ層101を含まない厚さとなる。
The non-lattice-matched HBT according to the present invention has an
そして、基体1上に図3に示すように、例えば有機塗布膜BCBを塗布して、例えば層間絶縁膜を構成する絶縁層40を、HBTを覆って全面的に形成する。
このとき、第1の素子間分離溝31は、その幅Wを上述したように、1μm以上において、3.5μm以下、例えば1.5μm〜2μm、もしくは深さDに対し、W≦Dとすることにより、絶縁層40に第1の素子間分離溝31が形成された部分において絶縁層40の表面に凹部が生じることが回避された。
尚、図3において、図2と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
Then, as shown in FIG. 3, for example, an organic coating film BCB is applied on the
At this time, the width W of the first
In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG.
上述したように、本発明構成によれば、HBTの形成部と他部との段差の縮小が図られ、また、絶縁層40の表面がなだらかに形成できることから、絶縁層自体段差による欠陥の発生が回避され、またこの上に形成される例えば配線の段切れが回避されることによって信頼性の高い半導体装置を構成することができるものである。
As described above, according to the configuration of the present invention, the level difference between the HBT formation part and the other part can be reduced, and the surface of the insulating
このようにして、本発明によれば、信頼性の高い非格子整合の例えばInP系HBTを構成することができるので、例えばこの絶縁層40上に形成される配線等の段切れ等を回避でき信頼性の高い、半導体装置が構成される。
In this way, according to the present invention, a highly reliable non-lattice-matched, for example, InP-based HBT can be configured, so that, for example, disconnection of wirings formed on the insulating
上述したように、本発明によれば、信頼性の高い非格子整合を有するInP系HBTを有する半導体装置を構成することができることから、例えばコレクタ層3としてバンドギャップが大で耐圧が高いInPを用いて、InP系HBTを構成することにより、耐圧の向上を図ることができ、また、コレクタ層3として高速性に優れたIn0.47Ga0.53AsによるInP系HBTを構成とするときは、高速性に優れたHBTを有する半導体装置を構成することができる。
すなわち、使用目的に応じた特性にすぐれたInP系HBTを構成することができることから、本発明は、このようなInP系HBTを半導体素子として有する各種半導体集積回路に適用して好適なものである。
As described above, according to the present invention, since a semiconductor device having an InP-based HBT having a highly reliable non-lattice matching can be configured, for example, the
That is, since an InP-based HBT having excellent characteristics according to the purpose of use can be configured, the present invention is suitable for application to various semiconductor integrated circuits having such an InP-based HBT as a semiconductor element. .
また、本発明による半導体装置においては、例えば図4に示すように、メタモルフィックバッファ層の延在領域20Rが形成される部分上の絶縁層40上に、例えば半導体集積回路の回路素子としての受動素子41、例えば抵抗R、キャパシタC、インダクタL等を形成することができる。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, for example, as shown in FIG. 4, a passive element as a circuit element of a semiconductor integrated circuit is formed on the insulating
図4に示す例においては抵抗Rを形成した場合で、この場合、所要の比抵抗を有する半導体層等によって所要のパターンの抵抗層41Rを形成し、その例えば両端に電極42を形成する。
この例においては、絶縁層40を、BCB等の有機絶縁層による平坦化下層絶縁層40Aを形成し、この上にSiN、SiO2による上層絶縁層40Bを形成した2層構造とした場合で、この場合、絶縁層40の表面を全面的に、より平坦に形成することができる。
したがって、この場合、メタモルフィックバッファ層20の延在領域20R上の平坦な絶縁層40上に受動素子41例えば図示の抵抗Rにおける抵抗層や、そのほかの受動素子における誘電体層、インダクタンス等の構成層に段切れ等が発生することが回避され、信頼性に優れた回路素子としての受動素子41を構成することができる。
In the example shown in FIG. 4, a resistor R is formed. In this case, a
In this example, the insulating
Therefore, in this case, the configuration of the
あるいは、図5に示すように、絶縁層40として、例えばSiNやSiO2等の無機絶縁層を被覆し、メタモルフィックバッファ層の延在部20R上に平坦面を形成し、此処に上述した受動素子41を形成することができる。
この場合においても、本発明においては、上述したように半導体素子のHBTと他部との段差が小とされていることによって絶縁層40の信頼性は高いことから半導体装置としての信頼性を高めることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 5, as the insulating
Even in this case, in the present invention, the reliability of the insulating
また、本発明は、図6に示すように、半導体素子のHBTの形成部を覆って例えばBCBによる有機絶縁層による下層絶縁層40Aを形成し、この上に上述した例えば無機絶縁層による上層絶縁層40Bを形成して、メタモルフィックバッファ層20の延在領域20R上においては、上述した例えばSiNやSiO2等の無機絶縁層による絶縁層40Bの単層構造とした場合である。
このようにして、下層絶縁層40Aによって表面の凹凸の緩和をはかり、この上に有機絶縁層を形成することにより、絶縁層40のカバレージを良好にすることができる。
Further, in the present invention, as shown in FIG. 6, a lower insulating layer 40A made of an organic insulating layer made of BCB, for example, is formed so as to cover the HBT forming portion of the semiconductor element, and the upper insulating layer made of the above-mentioned inorganic insulating layer, for example, is formed thereon. This is a case where the layer 40B is formed and the insulating layer 40B is formed on the extending
In this way, the unevenness of the surface is reduced by the lower insulating layer 40A, and the organic insulating layer is formed thereon, whereby the coverage of the insulating
上述したように、メタモルフィックバッファ層の延在領域20R上に回路素子を形成した場合、メタモルフィックバッファ層20がある程度導電性を有していても、第1及び第2の素子間分離溝31及び32が形成されていることにより、半導体素子のHBTと受動素子41との寄生容量は無視できる。
As described above, when the circuit element is formed on the
また、図7に示すように、メタモルフィックバッファ層の延在領域20R上に、絶縁層を介することなく、直接的に受動素子41を形成することもできる。この場合、例えばHBTのサブコレクタ層2を、残存させておき、これによって例えば抵抗素子Rの抵抗層41Rを構成することができる。この場合においても素子間分離溝31によって、HBTと受動素子との間のリーク電流が発生することなく、HBTと受動素子との回路動作になんら支障は生じない。
Further, as shown in FIG. 7, the
また、ある場合は、図8に示すように、メタモルフィックバッファ層20の延在領域20R上において、サブコレクタ層2を残存させたサブコレクタの延在領域2Rを形成した構成とし、第1及び第2の素子間分離溝31及び32を例えばHBTの製造工程において同時に、すなわち、同一位置に形成することもできる。
このように、HBTすなわち半導体素子の形成部の外側にメタモルフィックバッファ層とサブコレクタ層との積層部を形成することによって、より、半導体素子の形成部と他部との段差の緩和を図ることができる。
In some cases, as shown in FIG. 8, the subcollector extension region 2R in which the
In this way, by forming the stacked portion of the metamorphic buffer layer and the subcollector layer outside the HBT, that is, the semiconductor element formation portion, the step difference between the semiconductor element formation portion and the other portion can be further reduced. Can do.
尚、図4〜図8において、図1〜図3に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
上述したように、本発明構成によれば、段差の改善が図られることによって信頼性の向上を図ることができ、また、絶縁層の厚さの改善がはかれることからスクライブラインの問題の改善が図られるものである。
4 to 8, parts corresponding to those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
As described above, according to the configuration of the present invention, it is possible to improve the reliability by improving the step, and since the thickness of the insulating layer can be improved, the problem of the scribe line can be improved. It is intended.
また、上述した各例においては、半導体素子がHBTについて説明したが、半導体素子としては、HBTに限定されるものではなく、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor)に適用することができる。
図9は、この場合の一例の概略断面図で、この場合、基体1に対して非格子整合のInP系HEMTによる場合であり、この場合においてもメタモルフィックバッファ層20上に、HEMTを構成する例えばInAlAsによるバッファ層50、InGaAsによるチャンネル層51、例えばInAlAsによる電子供給層及びコンタクト層52がエピタキシャル成長されて構成される。
In each of the above-described examples, the semiconductor element has been described with respect to the HBT. However, the semiconductor element is not limited to the HBT, and can be applied to, for example, a HEMT (High Electron Mobility Transistor).
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an example of this case. In this case, an InP-based HEMT that is non-lattice matched to the
53G,53S及び53Dは、それぞれ例えばPt/Ti/Pt/Auによるゲート電極、AuGe/Niによるソース電極及びドレイン電極である。
この場合においても、例えばGaAsによる基体1上に形成されるメタモルフィックバッファ層20に、上述したHBTにおけると同様に第1の素子間分離溝21を形成し、HBTによる半導体素子の周囲に、メタモルフィックバッファ層20による延在領域20Rを設けることによって同様の効果を奏することができる。
図9において、図1〜図8に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
53G, 53S and 53D are a gate electrode made of Pt / Ti / Pt / Au, a source electrode and a drain electrode made of AuGe / Ni, for example.
Also in this case, the first inter-element isolation groove 21 is formed in the
9, parts corresponding to those in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
また、本発明は、上述したHBTやHEMT以外の、メタモルフィックバッファ層が形成される各種半導体素子を有する半導体装置に適用して同様の効果を得ることができるものである。
また、基体1は、例えばSiを用い、メタモルフィックバッファ層としては、GaAsを用いる場合にも適用できるなど本発明において、種々の態様をとることができることはいうまでもない。
Further, the present invention can be applied to a semiconductor device having various semiconductor elements on which a metamorphic buffer layer is formed other than the above-described HBT and HEMT, and the same effect can be obtained.
In addition, it goes without saying that the
上述したように、本発明構成においては、半導体素子の形成部の外側にこれに近接して半導体素子の、いわば下地となるメタモルフィックバッファ層と同一の半導体層を形成することにより、全体として段差の抑制が図られた半導体装置を構成することができ、信頼性の高いメタモルフィック半導体装置を構成することができるものである。 As described above, in the configuration of the present invention, a step is formed as a whole by forming the same semiconductor layer as the metamorphic buffer layer serving as a base of the semiconductor element in the vicinity of the semiconductor element forming portion in the vicinity thereof. Therefore, a highly reliable metamorphic semiconductor device can be configured.
1,100・・・基体、2,102・・・サブコレクタ層、2R・・・サブコレクタ層の延在領域、3,103・・・コレクタ層、4,104・・・ベース層、5,105・・・エミッタ層、6,106・・・エミッタキャップ層、7B,107B・・・ベース電極、7C,107C・・コレクタ電極、20,201・・・メタモルフィックバッファ層、20R・・・メタモルフィックバッファ層の延在領域、7E,107E・・・エミッタ電極、31・・・第1の素子間分離溝、32・・・第2の素子間分離溝、40・・・絶縁層、40A及び40B・・・上層及び下層絶縁層、42・・・電極、41・・・受動素子、41R・・・抵抗層、BM・・・ベースメサ、EM・・・エミッタメサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Base | substrate, 2,102 ... Subcollector layer, 2R ... Extension area | region of a subcollector layer, 3,103 ... Collector layer, 4,104 ... Base layer, 5, 105 ... emitter layer, 6,106 ... emitter cap layer, 7B, 107B ... base electrode, 7C, 107C ... collector electrode, 20,201 ... metamorphic buffer layer, 20R ... metamol Extension region of the Fick buffer layer, 7E, 107E... Emitter electrode, 31... First inter-element isolation groove, 32... Second inter-element isolation groove, 40. 40B ... Upper and lower insulating layers, 42 ... Electrodes, 41 ... Passive elements, 41R ... Resistance layers, BM ... Base mesa, EM ... Emitter mesa
Claims (14)
上記メタモルフィックバッファ層に、第1の素子間分離溝が形成され、該第1の素子間分離溝を挟んで上記半導体素子の形成部の外側に、上記メタモルフィックバッファ層の延在領域を有することを特徴とするメタモルフィック半導体装置。 A metamorphic semiconductor device having a semiconductor element in which a semiconductor epitaxial growth layer is formed on a substrate via a metamorphic buffer layer,
A first inter-element isolation groove is formed in the metamorphic buffer layer, and an extension region of the metamorphic buffer layer is provided outside the semiconductor element formation portion with the first inter-element isolation groove interposed therebetween. A metamorphic semiconductor device characterized by the above.
The metamorphic semiconductor device according to claim 12, wherein the collector layer of the heterojunction bipolar transistor is an InGaAs or InGaP semiconductor layer.
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