JP2007324424A - Integrated circuit device - Google Patents

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Tetsuo Asano
哲郎 浅野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that different pinch off voltages are achieved by forming respective gate electrodes of a D-type FET and an E-type FET at different depths in integrating both FETs on the same substrates, which results in lower yield because of the necessity of precision in semiconductor etching in the order of several nanometers, and in higher cost because of selective etching of a plurality of semiconductor layers. <P>SOLUTION: The gate electrodes of the D-type FET and the E-type FET are deposited on the same plane on the same semiconductor layer. The lowermost layer of the deposited metal is made of platinum, and part of the lowermost layer is buried in the semiconductor layer so that the depths in burying the D-type FET and the E-type FET become different from each other. The gate electrode of the E-type FET has the platinum deposit film of 100 to 110 Å in thickness, of which the buried portion has a bottom close to a barrier layer in a second electron supply layer. The gate electrode of the D-type FET has the platinum deposit film of 40 to 60 Å in thickness. In this configuration, both FETs can sufficiently reduce the irregularity of prescribed pinch off voltages. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、集積回路装置に関わり、特に同一基板にディプレッション型HEMTとエンハンスメント型HEMTを集積化する集積回路装置に関する。   The present invention relates to an integrated circuit device, and more particularly to an integrated circuit device in which a depletion type HEMT and an enhancement type HEMT are integrated on the same substrate.

HEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)はMESFET(Metal Semiconductor FET)と同様に、ゲート電圧が0Vの場合にチャネルが形成されるか否かによりディプレッション型(以下D型と称する)と、エンハンスメント型(以下E型と称する)があり、これらを1チップに集積化したものも知られている。   HEMT (High Electron Mobility Transistor) is a depletion type (hereinafter referred to as D type) depending on whether or not a channel is formed when the gate voltage is 0 V, as in MESFET (Metal Semiconductor FET). There is an enhancement type (hereinafter referred to as E type), and these are integrated on one chip.

D型HEMTとE型HEMTは、異なるピンチオフ電圧Vpを有する。つまりこれらを同一基板に集積化する場合には、それぞれのゲート電極を異なる深さに形成する必要がある。   The D-type HEMT and the E-type HEMT have different pinch-off voltages Vp. That is, when these are integrated on the same substrate, it is necessary to form the respective gate electrodes at different depths.

ゲート電極を異なる深さに形成する方法として、例えば1つの半導体層において、E型HEMTとD型HEMTのゲート電極を形成するためのリセスエッチング深さをそれぞれ異ならせる技術が知られている(例えば特許文献1参照)。   As a method of forming gate electrodes at different depths, for example, a technique is known in which, for example, in one semiconductor layer, recess etching depths for forming E-type HEMT and D-type HEMT gate electrodes are made different (for example, Patent Document 1).

あるいは、エッチングの選択比が大きい複数の半導体層(エピタキシャル層)を繰り返し積層し、これらを選択的にエッチングすることにより異なるエピタキシャル層表面にE型HEMTとD型HEMTのゲート電極をそれぞれ形成する技術も知られている(例えば非特許文献1参照)。
特開平7−142685号公報 田原和弘、他3名、「シングルコントロールSPDTスイッチICの開発」、NEC技報 Vol.55 No.4/2002
Alternatively, a technique of forming gate electrodes of E-type HEMT and D-type HEMT on different epitaxial layer surfaces by repeatedly laminating a plurality of semiconductor layers (epitaxial layers) having a high etching selectivity and selectively etching them. Is also known (see Non-Patent Document 1, for example).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-142585 Kazuhiro Tahara and three others, “Development of Single Control SPDT Switch IC”, NEC Technical Report Vol. 55 No. 4/2002

HEMTにおいては、ゲート電極の形成位置、すなわちゲート電極底部の高さのばらつきがピンチオフ電圧Vpのばらつきとなる。具体的にはゲート電極底部の高さが約5〜20Åばらつくと、HEMTのピンチオフ電圧Vpが0.1Vばらつく。一般にHEMTのピンチオフ電圧VpのばらつきはD型HEMTもE型HEMTも最大で±0.1V程度以内に留めることが望ましい。従ってピンチオフ電圧Vpのばらつきを最大で±0.1Vの範囲内に収めるためには、ゲート電極底部の高さのばらつきを最大で±5〜20Å程度に抑える必要がある。   In the HEMT, the variation in the pinch-off voltage Vp is the variation in the gate electrode formation position, that is, the height of the bottom of the gate electrode. Specifically, when the height of the bottom of the gate electrode varies by about 5 to 20 inches, the HEMT pinch-off voltage Vp varies by 0.1V. In general, it is desirable that variations in the HEMT pinch-off voltage Vp be kept within about ± 0.1 V at the maximum for both the D-type HEMT and the E-type HEMT. Therefore, in order to keep the variation in the pinch-off voltage Vp within the range of ± 0.1 V at the maximum, it is necessary to suppress the variation in the height of the bottom of the gate electrode to about ± 5 to 20 mm at the maximum.

ところが、一般にエッチングのばらつき(ゲート電極底部の高さのばらつき)を最大で±5〜20Å程度に抑えるのは至難の技である。つまり、上記の特許文献1の如く、リセスエッチングにより異なる深さにゲート電極を形成する方法では、ピンチオフ電圧Vpのばらつきが大き過ぎて歩留が悪いことが最大の問題であった。   However, in general, it is extremely difficult to suppress the variation in etching (the variation in the height of the bottom of the gate electrode) to about ± 5 to 20 mm at the maximum. That is, as in the above-mentioned Patent Document 1, in the method of forming gate electrodes at different depths by recess etching, the biggest problem is that the variation in pinch-off voltage Vp is too large and the yield is poor.

また、上記の非特許文献1の如く、複数積層した半導体層を選択的にエッチングすることにより、D型HEMTおよびE型HEMTのそれぞれについて所定のピンチオフ電圧を得る方法では、要求されるピンチオフ電圧に応じて所定の半導体層を露出するようにエッチングする必要がある。しかし、エンハンスメントとディプレッションのわずか2種類のピンチオフ電圧に対応するためだけに、エッチング選択比の大きい半導体層(エピタキシャル層)を複数繰り返し、積層およびエッチングしなければならない。このため工数が多く、コストが高くなる問題があった。   Further, in the method of obtaining a predetermined pinch-off voltage for each of the D-type HEMT and the E-type HEMT by selectively etching a plurality of stacked semiconductor layers as in Non-Patent Document 1, the required pinch-off voltage is obtained. Accordingly, it is necessary to perform etching so as to expose a predetermined semiconductor layer. However, in order to cope with only two types of pinch-off voltages, enhancement and depletion, a semiconductor layer (epitaxial layer) having a large etching selectivity must be repeatedly stacked and etched. For this reason, there existed a problem that man-hours were many and cost became high.

本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、化合物半導体基板上にそれぞれバッファ層、チャネル層、電子供給層、障壁層、キャップ層となる半導体層を順次積層した基板と、前記基板に設けられ第1ゲート電極を有し第1のピンチオフ電圧に設定された第1FETと、前記第1FETと同一基板に集積化され第2ゲート電極を有し第2のピンチオフ電圧に設定された第2FETと、を具備し、前記第1ゲート電極は、金属の蒸着により前記障壁層の表面に設けられて一部が該障壁層に埋め込まれ、前記第2ゲート電極は、前記金属の蒸着により前記第1ゲート電極と同一平面の前記障壁層表面に設けられて一部が該障壁層に埋め込まれ、前記第1ゲート電極の蒸着膜厚は、前記金属の蒸着膜厚の増加に対する前記半導体層内への埋め込み深さの増加の比率と、蒸着膜厚との相関関係における相関係数の減少が始まる厚み以上とすることにより解決するものである。   The present invention has been made in view of the various circumstances described above, and includes a substrate in which a semiconductor layer to be a buffer layer, a channel layer, an electron supply layer, a barrier layer, and a cap layer are sequentially stacked on a compound semiconductor substrate, and the substrate. A first FET having a first gate electrode and set to a first pinch-off voltage; and a first FET integrated on the same substrate as the first FET and having a second gate electrode and set to a second pinch-off voltage. 2FET, and the first gate electrode is provided on the surface of the barrier layer by metal deposition, and a part of the first gate electrode is embedded in the barrier layer, and the second gate electrode is formed by deposition of the metal. Provided on the surface of the barrier layer in the same plane as the first gate electrode and partially embedded in the barrier layer, the deposited film thickness of the first gate electrode is within the semiconductor layer against the increase in the deposited film thickness of the metal Buried in The ratio of increase in the write depth, solves With more than thickness decrease of the correlation coefficient begins in correlation of the deposition thickness Prefecture.

本発明に依れば、第1に、D型HEMTとE型HEMTを同一基板に集積化した集積回路装置において、ピンチオフ電圧VpのばらつきをD型HEMTおよびE型HEMT共に小さくすることができ、歩留りを向上させることができる。   According to the present invention, first, in the integrated circuit device in which the D-type HEMT and the E-type HEMT are integrated on the same substrate, the variation in the pinch-off voltage Vp can be reduced for both the D-type HEMT and the E-type HEMT. Yield can be improved.

第2に、バッファ層上のエピタキシャル層の積層数を最小限にできるので、ウエハコストを低減でき、リセスエッチング回数も最小限にできるのでプロセスコストも低減できる。   Second, since the number of stacked epitaxial layers on the buffer layer can be minimized, the wafer cost can be reduced, and the number of recess etchings can be minimized, thereby reducing the process cost.

第3に、ゲート電極をAlGaAs層に設けることができるので、InGaP層表面におけるPtの異常拡散を回避でき、耐圧を向上させることができる。   Third, since the gate electrode can be provided in the AlGaAs layer, abnormal diffusion of Pt on the surface of the InGaP layer can be avoided and the breakdown voltage can be improved.

以下に図1から図18を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1は、第1の実施形態の集積回路装置を説明する断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an integrated circuit device according to the first embodiment.

第1の実施形態の集積回路装置は、同一基板30上に、第1FET10と、第2FET20を集積化したものである。一例として、ロジック回路を内蔵するスイッチ集積回路(MMIC)であり、スイッチング素子が第1FET10により構成され、スイッチング素子をコントロールするロジック回路が第1FET10および第2FET20で構成され、これらが同一基板(チップ)30に集積化される。   In the integrated circuit device according to the first embodiment, the first FET 10 and the second FET 20 are integrated on the same substrate 30. As an example, a switch integrated circuit (MMIC) incorporating a logic circuit, the switching element is constituted by the first FET 10, and the logic circuit for controlling the switching element is constituted by the first FET 10 and the second FET 20, which are the same substrate (chip). 30 is integrated.

第1FET10は、E型HEMT(E−FET)であり、第2FET20はD型HEMT(D−FET)である。尚、図1において第1FET10と第2FET20を隣接して記載しているが、これらは同一基板上に集積化されているものであればよく、隣接している必要はない。   The first FET 10 is an E-type HEMT (E-FET), and the second FET 20 is a D-type HEMT (D-FET). In FIG. 1, the first FET 10 and the second FET 20 are shown adjacent to each other. However, these may be integrated on the same substrate, and need not be adjacent.

基板30は、化合物半導体基板31上にそれぞれバッファ層32、チャネル層35、電子供給層(第1電子供給層33および第2電子供給層36)、障壁層37、キャップ層38となる半導体層を積層したものである。   The substrate 30 includes a semiconductor layer to be a buffer layer 32, a channel layer 35, an electron supply layer (a first electron supply layer 33 and a second electron supply layer 36), a barrier layer 37, and a cap layer 38 on the compound semiconductor substrate 31, respectively. Laminated.

具体的には、基板30は、半絶縁性GaAs基板31上に、ノンドープのバッファ層32、第1電子供給層33、スペーサ層34a、チャネル(電子走行)層35、スペーサ層34b、第2電子供給層36、障壁層37、エッチングストップ層39、キャップ層38をこの順に積層したものである。   Specifically, the substrate 30 includes a non-doped buffer layer 32, a first electron supply layer 33, a spacer layer 34a, a channel (electron travel) layer 35, a spacer layer 34b, and second electrons on a semi-insulating GaAs substrate 31. A supply layer 36, a barrier layer 37, an etching stop layer 39, and a cap layer 38 are laminated in this order.

バッファ層32は、不純物が添加されていない高抵抗層であり、その膜厚は、数千Å程度である。   The buffer layer 32 is a high-resistance layer to which no impurity is added, and its film thickness is about several thousand Å.

第1電子供給層33は、チャネル層35よりバンドギャップが大きい材料が用いられる。また、第1電子供給層33のn+型AlGaAs層のn型不純物(例えばSi)の不純物濃度は、ピンチオフ電圧Vp、オン抵抗Ron、耐圧に関係する。第1電子供給層33の不純物濃度は、1.0×1018cm−3〜5.0×1018cm−3が望ましい。 The first electron supply layer 33 is made of a material having a larger band gap than the channel layer 35. Further, the impurity concentration of the n-type impurity (for example, Si) in the n + -type AlGaAs layer of the first electron supply layer 33 is related to the pinch-off voltage Vp, the on-resistance Ron, and the breakdown voltage. The impurity concentration of the first electron supply layer 33 is desirably 1.0 × 10 18 cm −3 to 5.0 × 10 18 cm −3 .

チャネル層35はノンドープInGaAs層であり、その上下の層にはノンドープAlGaAs層のスペーサ層34a、34bが配置される。   The channel layer 35 is a non-doped InGaAs layer, and spacer layers 34a and 34b of a non-doped AlGaAs layer are disposed above and below the channel layer 35.

第2電子供給層36も、第1電子供給層33と同様にチャネル層35よりバンドギャップが大きいn+型AlGaAs層である。また、第2電子供給層36のn型不純物(例えばSi)の不純物濃度は、ピンチオフ電圧Vp、オン抵抗Ron、耐圧に関係する。不純物濃度は、1.0×1018cm−3〜5.0×1018cm−3であり、一例として第1の実施形態では不純物濃度が2.6×1018cm−3、厚みは120Åとする。 Similarly to the first electron supply layer 33, the second electron supply layer 36 is an n + type AlGaAs layer having a band gap larger than that of the channel layer 35. The impurity concentration of the n-type impurity (for example, Si) in the second electron supply layer 36 is related to the pinch-off voltage Vp, the on-resistance Ron, and the breakdown voltage. The impurity concentration is 1.0 × 10 18 cm −3 to 5.0 × 10 18 cm −3 . As an example, in the first embodiment, the impurity concentration is 2.6 × 10 18 cm −3 and the thickness is 120 mm. And

このように、チャネル層35の上下の層にそれぞれ第1電子供給層33および第2電子供給層36を配置するダブルヘテロ接合構造とすることにより、キャリア密度が増え、オン抵抗Ronを非常に小さくできる。   As described above, by adopting a double heterojunction structure in which the first electron supply layer 33 and the second electron supply layer 36 are respectively disposed above and below the channel layer 35, the carrier density is increased and the on-resistance Ron is extremely reduced. it can.

障壁層37は、ノンドープのAlGaAs層であり、エッチングストップ層39と第2電子供給層36間に配置され、所定の耐圧とピンチオフ電圧を確保している。障壁層37の厚みは250Å以上であり、第1の実施形態では、260Åとする。   The barrier layer 37 is a non-doped AlGaAs layer, and is disposed between the etching stop layer 39 and the second electron supply layer 36 to ensure a predetermined breakdown voltage and pinch-off voltage. The thickness of the barrier layer 37 is 250 mm or more. In the first embodiment, the thickness is 260 mm.

エッチングストップ層39は、酸化しにくいため外部からの化学的ストレスに強く信頼性上安定なn+型InGaP層であり、厚みは100Å程度である。   The etching stop layer 39 is an n + -type InGaP layer that is resistant to oxidation and resistant to chemical stress from the outside and is stable in reliability, and has a thickness of about 100 mm.

更にキャップ層38となるn+型GaAs層を最上層に積層する。キャップ層38の厚みは600Å以上、不純物濃度は、2×1018cm−3以上であり、好適には膜厚が1000Å程度、不純物濃度が3×1018cm−3以上である。 Further, an n + type GaAs layer to be the cap layer 38 is laminated on the uppermost layer. The cap layer 38 has a thickness of 600 mm or more and an impurity concentration of 2 × 10 18 cm −3 or more, preferably a film thickness of about 1000 mm and an impurity concentration of 3 × 10 18 cm −3 or more.

キャップ層38は所望の形状にパターンニングされ、それぞれ第1FET10のソース領域38ES、ドレイン領域38EDおよび第2FET20のソース領域38DS、ドレイン領域38DDとなる。   The cap layer 38 is patterned into a desired shape, and becomes the source region 38ES and the drain region 38ED of the first FET 10, and the source region 38DS and the drain region 38DD of the second FET 20, respectively.

また、第1の実施形態のエッチングストップ層39は、その上層のキャップ層38と同じパターンでエッチングされている。第1の実施形態では、エッチングストップ層39を配置することにより、選択エッチングとして、キャップ層38のサイドエッチングをウエットエッチングで行うことができる。   In addition, the etching stop layer 39 of the first embodiment is etched in the same pattern as the upper cap layer 38. In the first embodiment, by providing the etching stop layer 39, side etching of the cap layer 38 can be performed by wet etching as selective etching.

第1FET10のソース領域38ESおよびドレイン領域38ED上には、それぞれオーミック金属層(AuGe/Ni/Au)で形成されたソース電極12、ドレイン電極13が設けられる。   A source electrode 12 and a drain electrode 13 formed of ohmic metal layers (AuGe / Ni / Au) are provided on the source region 38ES and the drain region 38ED of the first FET 10, respectively.

第1FET10の第1ゲート電極11は、ソース領域38ESおよびドレイン領域38ED間に露出した障壁層37表面に設けられる。第1ゲート電極11は、最下層がPt(白金)の第1ゲート金属層により形成される。第1の実施形態では第1ゲート金属層はPt/Moの蒸着金属層であり、Ptの蒸着膜厚Tpa1は100Å以上で、1例として117Åとする。またMoの蒸着膜厚は50Åとする。   The first gate electrode 11 of the first FET 10 is provided on the surface of the barrier layer 37 exposed between the source region 38ES and the drain region 38ED. The first gate electrode 11 is formed of a first gate metal layer whose lowermost layer is Pt (platinum). In the first embodiment, the first gate metal layer is a deposited metal layer of Pt / Mo, and the deposited film thickness Tpa1 of Pt is 100 mm or more, and is 117 mm as an example. The deposited film thickness of Mo is 50 mm.

Ptの一部は熱処理により半導体層に拡散され、第1ゲート電極11の一部は障壁層37に埋め込まれる。第1ゲート電極11の埋め込まれた部分も第1ゲート電極11の一部として機能する。以下第1ゲート電極11の埋め込まれた部分を第1埋め込み部11bと称する。第1埋め込み部11bの障壁層37表面からの深さTpb1は、274Åである。障壁層37の厚みは260Åであるので、第1埋め込み部11bの底部は障壁層37を貫通し第2電子供給層36に達する。つまり、第1ゲート電極11は障壁層37および第2電子供給層36ショットキー接合を形成する。   A part of Pt is diffused into the semiconductor layer by the heat treatment, and a part of the first gate electrode 11 is embedded in the barrier layer 37. The portion where the first gate electrode 11 is embedded also functions as a part of the first gate electrode 11. Hereinafter, the portion where the first gate electrode 11 is embedded is referred to as a first embedded portion 11b. The depth Tpb1 of the first embedded portion 11b from the surface of the barrier layer 37 is 274 mm. Since the thickness of the barrier layer 37 is 260 mm, the bottom of the first embedded portion 11 b penetrates the barrier layer 37 and reaches the second electron supply layer 36. That is, the first gate electrode 11 forms a barrier layer 37 and a second electron supply layer 36 Schottky junction.

第1FET10はE型HEMT(E−FET)であり、ピンチオフ電圧Vp1は例えば0.25Vである。HEMTのピンチオフ電圧Vpは、ゲート電極の底部から第2電子供給層表面までの距離(深さ)で決定される。すなわち、第1の実施形態では、第1FET10のピンチオフ電圧Vp1は、第1埋め込み部11bの底部から第2電子供給層36表面までの距離d1で決定される。つまり、第1FET10は距離d1を−14Åとすることにより、0.25Vのピンチオフ電圧Vp1に設定されている。尚、この場合第1埋め込み部11bの底部が第2電子供給層36内に達するため、距離d1は負の値となる。   The first FET 10 is an E-type HEMT (E-FET), and the pinch-off voltage Vp1 is, for example, 0.25V. The HEMT pinch-off voltage Vp is determined by the distance (depth) from the bottom of the gate electrode to the surface of the second electron supply layer. That is, in the first embodiment, the pinch-off voltage Vp1 of the first FET 10 is determined by the distance d1 from the bottom of the first embedded portion 11b to the surface of the second electron supply layer 36. That is, the first FET 10 is set to a pinch-off voltage Vp1 of 0.25 V by setting the distance d1 to −14 mm. In this case, since the bottom of the first embedded portion 11b reaches the second electron supply layer 36, the distance d1 has a negative value.

第2FET20のソース領域38DSおよびドレイン領域38DD上にも、それぞれオーミック金属層(AuGe/Ni/Au)で形成されたソース電極22、ドレイン電極23が設けられる。   A source electrode 22 and a drain electrode 23 each formed of an ohmic metal layer (AuGe / Ni / Au) are also provided on the source region 38DS and the drain region 38DD of the second FET 20.

第2FET20の第2ゲート電極21は、ソース領域38DSおよびドレイン領域38DD間に露出した障壁層37表面に設けられる。   The second gate electrode 21 of the second FET 20 is provided on the surface of the barrier layer 37 exposed between the source region 38DS and the drain region 38DD.

第2FET20の第2ゲート電極21は、最下層がPt(白金)の第2ゲート金属層により形成される。第1の実施形態では第2ゲート金属層はPt/Moの蒸着金属層であり、Ptの蒸着膜厚Tpa2は40Å〜60Åで、ここでは51Åとする。またMoの蒸着膜厚は50Åとする。   The second gate electrode 21 of the second FET 20 is formed of a second gate metal layer having a lowermost layer of Pt (platinum). In the first embodiment, the second gate metal layer is a deposited metal layer of Pt / Mo, and the deposited film thickness Tpa2 of Pt is 40 to 60 mm, and here is 51 mm. The deposited film thickness of Mo is 50 mm.

Ptの一部は、熱処理により半導体層に拡散され、第2ゲート電極21の一部は障壁層37に埋め込まれる。第2ゲート電極21の埋め込まれた部分も第2ゲート電極21の一部として機能する。以下第2ゲート電極21の埋め込まれた部分を第2埋め込み部21bと称する。第2埋め込み部21bの障壁層37表面からの深さTpb2は、122Åである。   A part of Pt is diffused into the semiconductor layer by the heat treatment, and a part of the second gate electrode 21 is embedded in the barrier layer 37. The portion where the second gate electrode 21 is embedded also functions as a part of the second gate electrode 21. Hereinafter, the portion where the second gate electrode 21 is embedded is referred to as a second embedded portion 21b. The depth Tpb2 from the surface of the barrier layer 37 of the second embedded portion 21b is 122 mm.

障壁層37の厚みは260Åであるので、第2埋め込み部21bの底部は障壁層37内に位置する。つまり、第2ゲート電極21は障壁層37とショットキー接合を形成する。   Since the thickness of the barrier layer 37 is 260 mm, the bottom of the second embedded portion 21 b is located in the barrier layer 37. That is, the second gate electrode 21 forms a Schottky junction with the barrier layer 37.

第2FET20はD型HEMT(D−FET)であり、ピンチオフ電圧Vp2は例えば−0.8Vである。第2FET20のピンチオフ電圧Vp2は、第2埋め込み部21bの底部から第2電子供給層36表面までの距離d2で決定される。つまり第2FET20は、距離d2を138Åとすることにより−0.8Vのピンチオフ電圧Vp2に設定されている。   The second FET 20 is a D-type HEMT (D-FET), and the pinch-off voltage Vp2 is, for example, -0.8V. The pinch-off voltage Vp2 of the second FET 20 is determined by the distance d2 from the bottom of the second embedded portion 21b to the surface of the second electron supply layer 36. That is, the second FET 20 is set to the pinch-off voltage Vp2 of −0.8 V by setting the distance d2 to 138 mm.

また、第1ゲート電極11および第2ゲート電極21は、いずれも同じ障壁層37の、同一平面上に設けられる。第1の実施形態の第1FET(E型HEMT)10と第2FET(D型HEMT)20は、同一基板30に集積化され、異なるピンチオフ電圧Vp1、Vp2を有する。しかし第1ゲート電極11および第2ゲート電極21は、これらを形成する際に半導体層のリセスエッチングや選択エッチングの繰り返しなどを行わず、同一の障壁層の同一平面上に設けられる。   The first gate electrode 11 and the second gate electrode 21 are both provided on the same plane of the same barrier layer 37. The first FET (E-type HEMT) 10 and the second FET (D-type HEMT) 20 of the first embodiment are integrated on the same substrate 30 and have different pinch-off voltages Vp1 and Vp2. However, the first gate electrode 11 and the second gate electrode 21 are provided on the same plane of the same barrier layer without repeating recess etching or selective etching of the semiconductor layer when forming them.

また、第1ゲート電極11および第2ゲート電極21は、障壁層37にゲート金属層を蒸着、Ptを拡散して設けられる。このように、第1ゲート電極11(第2ゲート電極21も同様)の最下層金属の一部を基板表面に埋め込んだ、埋め込みゲート構造とすることにより、HEMTの特性を向上させることができる。これは図の如く第1埋め込み部11b(第2埋め込み部21b)は底部の端が丸いためである。これにより、底部の端が尖っている埋め込みゲート構造ではないゲート電極(例えばTi/Pt/Au)に比べ、ゲート電極に逆バイアスが印加される際、電界強度が分散される。つまり埋め込みゲート構造は、最大電界強度が弱まり耐圧が大幅に上がるためである。   The first gate electrode 11 and the second gate electrode 21 are provided by depositing a gate metal layer on the barrier layer 37 and diffusing Pt. As described above, the HEMT characteristics can be improved by using a buried gate structure in which a part of the lowermost layer metal of the first gate electrode 11 (same as the second gate electrode 21) is buried in the substrate surface. This is because the bottom end of the first embedded portion 11b (second embedded portion 21b) is round as shown in the figure. Accordingly, the electric field strength is dispersed when a reverse bias is applied to the gate electrode, as compared with a gate electrode (for example, Ti / Pt / Au) that does not have a buried gate structure with a sharp bottom end. That is, the buried gate structure is because the maximum electric field strength is weakened and the breakdown voltage is significantly increased.

ここで、PtをInGaP層表面に埋め込むと、InGaP層表面においてPtが横(基板30の水平方向)に異常拡散し、ゲート耐圧が劣化する問題がある。しかし、第1の実施形態の障壁層はAlGaAs層であるため、Ptを埋め込む熱処理を行ってもPtの異常拡散が発生せず、良好なゲート耐圧が得られる。   Here, when Pt is embedded in the surface of the InGaP layer, there is a problem that Pt is abnormally diffused laterally (in the horizontal direction of the substrate 30) on the surface of the InGaP layer and the gate breakdown voltage is deteriorated. However, since the barrier layer of the first embodiment is an AlGaAs layer, an abnormal diffusion of Pt does not occur even when heat treatment for embedding Pt is performed, and a good gate breakdown voltage is obtained.

HEMTにおいては、E型HEMT(E−FET)およびD型HEMT(D−FET)共に、ピンチオフ電圧Vp1、Vp2の値の生産ばらつきをいかに抑えるかということが最も重要である。図1に示した第1の実施形態の集積回路装置は、これらの生産ばらつきを抑制した構造となっている。   In the HEMT, it is most important how to suppress the production variation in the values of the pinch-off voltages Vp1 and Vp2 for both the E-type HEMT (E-FET) and the D-type HEMT (D-FET). The integrated circuit device of the first embodiment shown in FIG. 1 has a structure that suppresses these production variations.

以下、これについて説明するが、第1FET(E型HEMT)10および第2FET(D型HEMT)20に共通する部分についてはこれらを総称して説明する。   Hereinafter, this will be described, but parts common to the first FET (E-type HEMT) 10 and the second FET (D-type HEMT) 20 will be described generically.

既述の如く、ピンチオフ電圧Vpは、埋め込まれたPt(埋め込み部b)の底部から第2電子供給層37表面までの距離dで決定される。また、埋め込み部bの深さ(Ptの埋め込み深さ)TpbはPtの蒸着膜厚Tpaで決まる。つまりPtの蒸着膜厚TpaとPtの埋め込み深さTpbは一定の相関関係を有する。   As described above, the pinch-off voltage Vp is determined by the distance d from the bottom of the embedded Pt (embedded portion b) to the surface of the second electron supply layer 37. The depth of the buried portion b (Pt buried depth) Tpb is determined by the deposited film thickness Tpa of Pt. That is, the deposition film thickness Tpa of Pt and the embedding depth Tpb of Pt have a certain correlation.

図2は、Ptの蒸着膜厚Tpaと所定の熱処理を行った場合のPtの埋め込み深さTpbの相関関係を示す図であり、Ptの蒸着膜厚Tpaを40Å〜150Åとした場合のPtの埋め込み深さTpbを測定した実験結果である。横軸がPtの蒸着膜厚Tpa(Å)、縦軸がPtの埋め込み深さTpb(Å)である。   FIG. 2 is a diagram showing the correlation between the deposited film thickness Tpa of Pt and the buried depth Tpb of Pt when a predetermined heat treatment is performed, and the Pt film thickness when the deposited film thickness Tpa of Pt is 40 to 150 mm. It is an experimental result which measured embedding depth Tpb. The horizontal axis represents the deposition film thickness Tpa (Å) of Pt, and the vertical axis represents the embedding depth Tpb (Å) of Pt.

この図より、Pt蒸着膜厚Tpaが100Å〜110Å程度以下のLi領域では、埋め込み深さTpbは常に蒸着膜厚Tpaの2.4倍となり、リニアな特性を示す。一方、Ptの蒸着膜厚Tpaが100Å〜110Å程度以上の厚みのSa領域においては、Ptの埋め込み深さTpbはPt蒸着膜厚Tpaの2.4倍より浅くなり、Pt蒸着膜厚Tpaの増加と共にPtの埋め込み深さTpbは飽和していくことが実験の結果わかった。 すなわち、Ptの蒸着膜厚Tpa=150Å(Ptの埋め込み深さTpb=317Å)で飽和し、これ以上Pt蒸着膜厚Tpaを厚くしても、Ptの埋め込み深さTpbが増加することはなかった。   From this figure, in the Li region where the Pt vapor deposition film thickness Tpa is about 100 to 110 mm or less, the embedding depth Tpb is always 2.4 times the vapor deposition film thickness Tpa and shows linear characteristics. On the other hand, in the Sa region where the Pt vapor deposition film thickness Tpa is about 100 to 110 mm or more, the Pt embedding depth Tpb is shallower than 2.4 times the Pt vapor deposition film thickness Tpa, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa is increased. As a result of experiments, it was found that the embedding depth Tpb of Pt was saturated. That is, when the Pt vapor deposition film thickness Tpa = 150 mm (Pt embedding depth Tpb = 317 mm), the Pt vapor deposition film thickness Tpa was increased further, and the Pt embedding depth Tpb did not increase. .

図3は、Ptの蒸着膜厚Tpaの増加とPtの埋め込み深さTpbの増加との相関関係における相関係数R1(図2の相関線の傾き:Ptの蒸着膜厚Tpaの増加に対するPtの埋め込み深さTpbの増加の比率)と、Ptの蒸着膜厚Tpaとの関係を示す図である。   FIG. 3 shows the correlation coefficient R1 in the correlation between the increase in the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the increase in the Pt embedding depth Tpb (inclination of the correlation line in FIG. 2: Pt against the increase in the Pt vapor deposition film thickness Tpa. It is a figure which shows the relationship between the increase ratio of the embedding depth Tpb) and the vapor deposition film thickness Tpa of Pt.

相関係数R1は、Li領域では2.4の一定値であるが、Sa領域になると2.4から減少し始め、Tpa=150Å付近で0になる。   The correlation coefficient R1 is a constant value of 2.4 in the Li region, but starts to decrease from 2.4 in the Sa region and becomes 0 in the vicinity of Tpa = 150Å.

一方、EB蒸着機での蒸着においてPt蒸着はかなり大きなパワーを必要とする。これは、Ptの薄過ぎる膜厚の蒸着は膜厚の制御性が悪いことを意味する。つまりPt蒸着膜厚を40Åより薄くすると、蒸着そのものが例えば数秒で終わってしまう。蒸着開始直後は蒸着膜厚のレート(1秒間に蒸着される膜厚)が不安定なため、逆に蒸着膜厚のばらつきが大きくなってしまう。   On the other hand, Pt vapor deposition requires considerably large power in vapor deposition with an EB vapor deposition machine. This means that vapor deposition of Pt that is too thin has poor film thickness controllability. That is, when the Pt vapor deposition film thickness is made thinner than 40 mm, the vapor deposition itself is completed in a few seconds, for example. Immediately after the start of vapor deposition, the rate of vapor deposition film thickness (film thickness deposited in 1 second) is unstable, and the variation in the vapor deposition film thickness is increased.

一方、蒸着機によるPtの蒸着膜厚Tpaの生産ばらつき(以下ΔTpa)は蒸着膜厚Tpaの±10%である。すなわち、以下の式1が成り立つ。   On the other hand, the production variation (hereinafter referred to as ΔTpa) of the vapor deposition film thickness Tpa of Pt by the vapor deposition machine is ± 10% of the vapor deposition film thickness Tpa. That is, the following formula 1 is established.

ΔTpa=0.1×Tpa (式1)
つまり、Ptの蒸着膜厚Tpaが厚ければ厚いほど、ΔTpaは大きくなる。
ΔTpa = 0.1 × Tpa (Formula 1)
That is, ΔTpa increases as the deposited film thickness Tpa of Pt increases.

尚、図2および図3の特性は、基板30の半導体層(エピタキシャル層)構造に依存しない。   2 and FIG. 3 does not depend on the semiconductor layer (epitaxial layer) structure of the substrate 30.

そして相関係数R1はPtの埋め込み深さTpbのばらつき(以下ΔTpb)に影響を与える。すなわち、以下の式2の関係が成り立つ。   The correlation coefficient R1 affects the variation (hereinafter referred to as ΔTpb) in the Pt embedding depth Tpb. That is, the relationship of the following formula 2 is established.

ΔTpb=ΔTpa×R1 (式2)
そして式2に式1を代入し、以下の式3が得られる。
ΔTpb = ΔTpa × R1 (Formula 2)
Then, substituting equation 1 into equation 2, the following equation 3 is obtained.

ΔTpb=0.1×Tpa×R1 (式3)
ピンチオフ電圧Vpは、ゲート電極の底部から第2電子供給層表面37までの距離dで決まる。つまり、ピンチオフ電圧Vpのばらつき(以下ΔVp)は、埋め込み部bの底部から第2電子供給層36表面までの距離dのばらつき(以下Δd)が大きいほど大きくなる。そして、Δdは、ΔTpbが大きいほど大きくなる。
ΔTpb = 0.1 × Tpa × R1 (Formula 3)
The pinch-off voltage Vp is determined by the distance d from the bottom of the gate electrode to the second electron supply layer surface 37. That is, the variation (hereinafter referred to as ΔVp) of the pinch-off voltage Vp increases as the variation (hereinafter referred to as Δd) of the distance d from the bottom of the buried portion b to the surface of the second electron supply layer 36 increases. Δd increases as ΔTpb increases.

図4は、Pt蒸着膜厚TpaとΔTpbの相関関係を示す図である。図4は図1および式3から求められる関係である。   FIG. 4 is a diagram showing the correlation between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and ΔTpb. FIG. 4 shows the relationship obtained from FIG.

図4に示すように、Li領域では相関係数R1が一定(2.4)して大きいため(図3参照)、ΔTpbがPt蒸着膜厚Tpaの増加と共に急激に大きくなる。   As shown in FIG. 4, since the correlation coefficient R1 is constant (2.4) and large in the Li region (see FIG. 3), ΔTpb increases rapidly as the Pt deposition film thickness Tpa increases.

一方、Sa領域に入ると相関係数R1が2.4より急激に小さくなるため(図3参照)、Pt蒸着膜厚Tpaの増加によるΔTpbの増加の効果を完全に打ち消してしまう。すなわちSa領域においてΔTpbは、Pt蒸着膜厚Tpaの増加と共に急激に小さくなり、Pt蒸着膜厚Tpa=150Å付近で0になる。   On the other hand, when entering the Sa region, the correlation coefficient R1 becomes smaller rapidly than 2.4 (see FIG. 3), so that the effect of increasing ΔTpb due to the increase in the Pt vapor deposition film thickness Tpa is completely negated. That is, in the Sa region, ΔTpb decreases rapidly as the Pt vapor deposition film thickness Tpa increases, and becomes 0 near the Pt vapor deposition film thickness Tpa = 150 mm.

また図4の相関もエピタキシャル構造に依存しない。   Also, the correlation of FIG. 4 does not depend on the epitaxial structure.

Pt蒸着膜厚の生産ばらつきが±10%のとき、Pt蒸着膜厚の上限は170Åとする。Pt蒸着膜厚を170Åとして、生産ばらつきで10%膜厚が小さくなったとしても蒸着膜厚は153Åである。そのときの埋め込み深さTpbはその最大値の317Åであり、Pt蒸着膜厚が170Åのときから変化が無いからである。   When the production variation of the Pt vapor deposition film thickness is ± 10%, the upper limit of the Pt vapor deposition film thickness is 170 mm. Even if the Pt vapor deposition film thickness is 170 mm and the film thickness is reduced by 10% due to production variations, the vapor deposition film thickness is 153 mm. This is because the embedding depth Tpb at that time is the maximum value of 317 mm, and has not changed since the Pt vapor deposition film thickness is 170 mm.

つまり図4により、Sa領域では、Pt蒸着膜厚Tpaが厚くなるため、そのばらつきであるΔTpaは大きいが、相関係数R1を小さくできるためΔTpbを小さくできる。また、Li領域においては、相関係数R1は大きいがPt蒸着膜厚Tpaを十分小さくするとΔTpaを小さくできるためΔTpbを小さくできることがわかる。   That is, according to FIG. 4, in the Sa region, since the Pt vapor deposition film thickness Tpa is thick, the variation ΔTpa is large, but since the correlation coefficient R1 can be reduced, ΔTpb can be reduced. Further, in the Li region, although the correlation coefficient R1 is large, it can be seen that ΔTpa can be reduced because ΔTpa can be reduced by sufficiently reducing the Pt vapor deposition film thickness Tpa.

第1の実施形態では、第1FET10のピンチオフ電圧Vp1はプラス電位で、例えば0.25Vであり、第2FET20のピンチオフ電圧Vp2はマイナス電位で、例えば−0.8Vである。従って、第1FET10の第1ゲート電極11(第1埋め込み部11b)の底部は、第2FET20の第2ゲート電極21(第2埋め込み部21b)の底部より深い部分に形成する必要がある。   In the first embodiment, the pinch-off voltage Vp1 of the first FET 10 is a positive potential, for example, 0.25V, and the pinch-off voltage Vp2 of the second FET 20 is a negative potential, for example, -0.8V. Therefore, it is necessary to form the bottom of the first gate electrode 11 (first buried portion 11b) of the first FET 10 in a portion deeper than the bottom of the second gate electrode 21 (second buried portion 21b) of the second FET 20.

そのためには、第1埋め込み部11bの深さ(Ptの埋め込み深さTpb1)を第2埋め込み部21bの深さ(Ptの埋め込み深さTpb2)より深くする必要がある。更に、第1の実施形態では第1ゲート電極11と第2ゲート電極21の金属蒸着面を同一の障壁層37の同一平面上とする。そこで、第1ゲート電極11のPt蒸着膜厚Tpa1を、第2ゲート電極21のPt蒸着膜厚Tpa2より厚くする。これにより埋め込み部bの底部の位置を異ならせ、異なるピンチオフ電圧Vpを実現する。   For this purpose, the depth of the first embedded portion 11b (Pt embedded depth Tpb1) needs to be deeper than the depth of the second embedded portion 21b (Pt embedded depth Tpb2). Furthermore, in the first embodiment, the metal vapor deposition surfaces of the first gate electrode 11 and the second gate electrode 21 are on the same plane of the same barrier layer 37. Therefore, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first gate electrode 11 is made larger than the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second gate electrode 21. As a result, the position of the bottom portion of the embedded portion b is varied to realize different pinch-off voltages Vp.

本実施形態では、Pt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの関係に基づき、第1FET10および第2FET20を設計し、ΔVpをいずれも小さくした集積回路装置を提供できる。   In the present embodiment, it is possible to provide an integrated circuit device in which the first FET 10 and the second FET 20 are designed based on the relationship between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp, and ΔVp is both reduced.

このとき、第1ゲート電極11のPt蒸着膜厚Tpa1は、Pt蒸着膜厚Tpaの増加に対する半導体層内へのPtの埋め込み深さTpbの増加の比率と、Pt蒸着膜厚Tpaとの相関関係における相関係数R1の減少が始まる厚み以上とする。   At this time, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first gate electrode 11 is a correlation between the ratio of the increase in the Pt deposition depth Tpb into the semiconductor layer with respect to the increase in the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the Pt vapor deposition film thickness Tpa. The thickness at which the correlation coefficient R1 begins to decrease is greater than or equal to the thickness.

具体的には、第1ゲート電極11のPt蒸着膜厚Tpa1を100Å〜110Å程度以上に大きくし、第2ゲート電極21のPt蒸着膜厚Tpa2を薄くする(100Å以下)構造を採用する。   Specifically, a structure is adopted in which the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first gate electrode 11 is increased to about 100 to 110 mm or more and the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second gate electrode 21 is thinned (100 mm or less).

以下、Pt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの関係を詳述し、図1に示すエピタキシャル構造においてΔVpを小さくできる具体的なPt蒸着膜厚Tpaについて説明する。   Hereinafter, the relationship between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp will be described in detail, and a specific Pt vapor deposition film thickness Tpa capable of reducing ΔVp in the epitaxial structure shown in FIG. 1 will be described.

まず図5および図6には、第2電子供給層37表面から埋め込み部bの底部までの距離dとピンチオフ電圧Vpの相関関係を示す。図6は図5において距離dが負の領域の拡大図である。   First, FIGS. 5 and 6 show the correlation between the distance d from the surface of the second electron supply layer 37 to the bottom of the buried portion b and the pinch-off voltage Vp. FIG. 6 is an enlarged view of a region where the distance d is negative in FIG.

図5および図6は、図1に示すエピタキシャル構造の基板30の設計において、Pt蒸着膜厚Tpaを変化させたときのピンチオフ電圧Vpを見積った結果である。横軸が第2電子供給層37表面から埋め込み部bの底部までの距離d(Å)であり縦軸がピンチオフ電圧Vp(V)である。   5 and 6 show the results of estimating the pinch-off voltage Vp when the Pt vapor deposition film thickness Tpa is changed in the design of the epitaxial structure substrate 30 shown in FIG. The horizontal axis is the distance d (Å) from the surface of the second electron supply layer 37 to the bottom of the buried portion b, and the vertical axis is the pinch-off voltage Vp (V).

尚、この相関関係は図1のような構造において得られるものである。つまり半導体層(エピタキシャル構造)を最適設計することにより得ることができる。この相関関係を設計することにより所望のピンチオフ電圧Vpを、適正なPt蒸着膜厚Tpaにより得ることができる。   This correlation is obtained in the structure as shown in FIG. That is, it can be obtained by optimally designing the semiconductor layer (epitaxial structure). By designing this correlation, a desired pinch-off voltage Vp can be obtained with an appropriate Pt vapor deposition film thickness Tpa.

つまり、図1は基板30のエピタキシャル層の構造によらない特性であるが、図5はエピタキシャル層(障壁層37および障壁層37より下層の半導体層)の構造による特性である。すなわちここでは障壁層37の厚みは260Åであり、第2電子供給層36の不純物濃度は2.6×1018cm−3、厚みは120Åである。 In other words, FIG. 1 shows characteristics that do not depend on the structure of the epitaxial layer of the substrate 30, while FIG. 5 shows characteristics that depend on the structure of the epitaxial layer (the barrier layer 37 and the semiconductor layer below the barrier layer 37). That is, here, the thickness of the barrier layer 37 is 260 mm, the impurity concentration of the second electron supply layer 36 is 2.6 × 10 18 cm −3 , and the thickness is 120 mm.

図5において、第2電子供給層36表面から埋め込み部b底部までの距離dが正の場合は、埋め込み部bの底部が障壁層37内に位置している場合である。一方、距離dが負の場合は、埋め込み部bの底部が第2電子供給層36内部に位置する場合である。   In FIG. 5, when the distance d from the surface of the second electron supply layer 36 to the bottom of the buried portion b is positive, the bottom of the buried portion b is located in the barrier layer 37. On the other hand, when the distance d is negative, the bottom of the buried part b is located inside the second electron supply layer 36.

また、第1FET10(E型HEMT)に要求されるピンチオフ電圧Vp1と、第2FET20(D型HEMT)に要求されるピンチオフ電圧Vp2を、それぞれ例えば0.25Vと−0.8Vとし、破線で示した。つまり、破線と相関線の交点の距離dを選択することで、それぞれ所望のピンチオフ電圧Vpを得ることができる。   The pinch-off voltage Vp1 required for the first FET 10 (E-type HEMT) and the pinch-off voltage Vp2 required for the second FET 20 (D-type HEMT) are, for example, 0.25 V and −0.8 V, respectively, and are indicated by broken lines. . That is, a desired pinch-off voltage Vp can be obtained by selecting the distance d between the intersections of the broken line and the correlation line.

第2電子供給層37表面から埋め込み部bの底部までの距離dとピンチオフ電圧Vpは相関関係を示す。第2電子供給層37表面から埋め込み部bの底部までの距離dの増加に対するピンチオフ電圧Vpの増加の比率と、距離dとの相関関係の相関係数R2(図6の相関線の傾き:距離dの増加に対するピンチオフ電圧Vpの増加の比率)は、距離dにより変化する。   The distance d from the surface of the second electron supply layer 37 to the bottom of the buried portion b and the pinch-off voltage Vp have a correlation. The correlation coefficient R2 of the correlation between the ratio of the increase in the pinch-off voltage Vp to the increase in the distance d from the surface of the second electron supply layer 37 to the bottom of the buried portion b and the distance d (the slope of the correlation line in FIG. 6: distance) The ratio of the increase in the pinch-off voltage Vp to the increase in d) varies with the distance d.

埋め込み部b底部が障壁層37内に位置するとき、すなわち距離dが正の領域では、ピンチオフ電圧Vpは、距離dの変化に対して線形的に変化する。   When the bottom of the buried portion b is located in the barrier layer 37, that is, in a region where the distance d is positive, the pinch-off voltage Vp changes linearly with respect to the change of the distance d.

一方、埋め込み部b底部が第2電子供給層36内にあるとき、すなわち距離dが負の領域においては、距離dの変化に対するピンチオフ電圧Vpの変化は非線形となる。その場合、距離dの値は、a領域、b領域、c領域の3つの領域に分けることができる。   On the other hand, when the bottom of the buried portion b is in the second electron supply layer 36, that is, in a region where the distance d is negative, the change in the pinch-off voltage Vp with respect to the change in the distance d is nonlinear. In that case, the value of the distance d can be divided into three regions, an a region, a b region, and a c region.

図6の拡大図を参照し、a領域は、距離dの絶対値が最も小さい領域であり、相関係数R2の絶対値は、dが正の線形領域における相関係数R2の絶対値より小さい。   Referring to the enlarged view of FIG. 6, region a is a region where the absolute value of distance d is the smallest, and the absolute value of correlation coefficient R2 is smaller than the absolute value of correlation coefficient R2 in a linear region where d is positive. .

b領域は、a領域より距離dの絶対値が大きく、a領域に隣り合う領域である。b領域は相関係数R2の絶対値が非常に大きく、距離dが正の線形領域における相関係数R2の絶対値より大きい。またb領域の相関係数R2の絶対値はa領域の相関係数R2の絶対値の2倍以上である。   The b region has a larger absolute value of the distance d than the a region and is adjacent to the a region. In the region b, the absolute value of the correlation coefficient R2 is very large, and the distance d is larger than the absolute value of the correlation coefficient R2 in the positive linear region. Further, the absolute value of the correlation coefficient R2 in the b region is twice or more the absolute value of the correlation coefficient R2 in the a region.

c領域は、b領域よりdの絶対値が大きく、b領域に隣り合う領域である。c領域は相関係数R2の絶対値が小さく、距離dが正の線形領域における相関係数の絶対値より小さい。   The area c is an area where the absolute value of d is larger than that of the area b and is adjacent to the area b. In the area c, the absolute value of the correlation coefficient R2 is small, and the distance d is smaller than the absolute value of the correlation coefficient in the positive linear area.

この相関線の傾向(距離dが正の領域で線形的に変化し、距離dが負の領域ではa領域〜c領域が存在する傾向)はHEMT全般について成り立つ普遍的な傾向である。すなわち、具体的数値は図5に示したものに限らず、エピタキシャル構造により変化する。   The tendency of this correlation line (the tendency that the distance d changes linearly in a positive region and the regions a to c exist in a region where the distance d is negative) is a universal tendency that holds for the entire HEMT. That is, specific numerical values are not limited to those shown in FIG. 5, but vary depending on the epitaxial structure.

つまりここでは、距離dが正の領域では相関線の式がVp=−0.0073d+0.215になるよう、エピタキシャル構造が設計されている。すなわち図1に示したようなエピタキシャル構造の最適設計により、相関係数R2を−0.0073と決定した。また障壁層37厚みとの関係により相関式のVp切片を0.215Vと決定した。   That is, here, the epitaxial structure is designed so that the correlation line equation becomes Vp = −0.0073d + 0.215 in the region where the distance d is positive. That is, the correlation coefficient R2 was determined to be −0.0073 by the optimum design of the epitaxial structure as shown in FIG. Further, the Vp intercept of the correlation equation was determined to be 0.215 V based on the relationship with the thickness of the barrier layer 37.

具体的にa領域は、距離dが0Åから−38Åまでの領域であり、相関係数R2は、距離dが正の線形領域における相関係数R2の絶対値(0.073)より小さく、−0.0044である。   Specifically, the region a is a region where the distance d is 0 to −38 °, and the correlation coefficient R2 is smaller than the absolute value (0.073) of the correlation coefficient R2 in the linear region where the distance d is positive. 0.0044.

またb領域は距離dが−38Åから−62Åまでの領域であり、相関係数R2は−0.0104である。   The region b is a region where the distance d is from −38 to −62 inches, and the correlation coefficient R2 is −0.0104.

c領域は距離dが−62Åより絶対値が大きい領域であり、相関係数R2は−0.0055である。   The region c is a region where the distance d has an absolute value larger than −62 mm, and the correlation coefficient R2 is −0.0055.

図7は、図5及び図6より相関係数R2の絶対値を読み取り、距離dの各領域について比較した表である。   FIG. 7 is a table in which the absolute value of the correlation coefficient R2 is read from FIGS. 5 and 6 and compared for each region of the distance d.

ΔVp(ピンチオフ電圧Vpのばらつき)は相関係数R2の絶対値が大きい方が大きくなる。そこで、図7では、ΔVpが小さくなる方向として、相関係数R2の絶対値が小さい場合を○、大きい場合を×とし示した。   ΔVp (variation in pinch-off voltage Vp) increases as the absolute value of correlation coefficient R2 increases. Therefore, in FIG. 7, as the direction in which ΔVp decreases, the case where the absolute value of the correlation coefficient R2 is small is indicated by ◯, and the case where it is large is indicated by ×.

つまり、埋め込み部bの底部の位置が障壁層37内にある場合と第2電子供給層36内のb領域にある場合はΔVpが大きくなる方向である。一方、埋め込み部bの底部の位置が第2電子供給層36内のa領域およびc領域にある場合はΔVpを小さくすることができる方向である。   That is, ΔVp increases in the case where the bottom portion of the buried portion b is in the barrier layer 37 and in the b region in the second electron supply layer 36. On the other hand, when the position of the bottom of the buried portion b is in the a region and the c region in the second electron supply layer 36, ΔVp can be reduced.

図5および図6より相関係数R2はマイナスであるので、距離dのばらつきをΔdとしたとき、次の式4が成り立つ。   Since the correlation coefficient R2 is negative from FIGS. 5 and 6, the following equation 4 is established when the variation of the distance d is Δd.

ΔVp=Δd×|R2| (式4)
ここで、距離dとPtの埋め込み深さTpbの関係は、図1を参照して以下の式5の通りである。
ΔVp = Δd × | R2 | (Formula 4)
Here, the relationship between the distance d and the embedding depth Tpb of Pt is as shown in the following Expression 5 with reference to FIG.

d=障壁層37の厚み―Tpb (式5)
そして式5より次の式6が成り立つ。
d = thickness of the barrier layer 37−Tpb (Formula 5)
Then, the following formula 6 is established from the formula 5.

Δd=ΔTpb (式6)
次に、ΔVpについて説明する。
Δd = ΔTpb (Formula 6)
Next, ΔVp will be described.

まず、式4および式6からΔVpとΔTpbの関係を求めると以下の式7となる。   First, when the relationship between ΔVp and ΔTpb is obtained from Equation 4 and Equation 6, the following Equation 7 is obtained.

ΔVp=ΔTpb×|R2| (式7)
そして、式3と式7より、ΔVpとPt蒸着膜厚Tpaの関係は、以下の式8の通りである。
ΔVp = ΔTpb × | R2 | (Formula 7)
Then, from Equation 3 and Equation 7, the relationship between ΔVp and the Pt vapor deposition film thickness Tpa is as in Equation 8 below.

ΔVp=0.1×Tpa×R1×|R2| (式8)
すなわち、式8により、ΔVpを小さくするには、Tpa、R1および|R2|のいずれかを小さくすれば良いことがわかる。
ΔVp = 0.1 × Tpa × R1 × | R2 | (Formula 8)
That is, it can be seen from Equation 8 that any one of Tpa, R1 and | R2 | can be reduced in order to reduce ΔVp.

ピンチオフ電圧Vpは、距離dおよび障壁層37より下のエピタキシャル構造により決まる。また距離dはPt埋め込み深さTpbと障壁層37厚みで決定し、埋め込み深さTpbはPt蒸着膜厚Tpaにより決定する。つまり、図5において所望のピンチオフ電圧Vpが得られる距離dを選択することで、必要なPt蒸着膜厚Tpaが得られる。そして第1のFET10と第2のFET20のそれぞれのピンチオフ電圧Vp1およびVp2と、それらのばらつきΔVp1およびΔVp2が所定の値になるように、第1のFET10と第2のFET20の上記特性を関連づけるパラメータとしての相関係数R2を決定する。   The pinch-off voltage Vp is determined by the distance d and the epitaxial structure below the barrier layer 37. The distance d is determined by the Pt embedding depth Tpb and the barrier layer 37 thickness, and the embedding depth Tpb is determined by the Pt vapor deposition film thickness Tpa. That is, the necessary Pt vapor deposition film thickness Tpa can be obtained by selecting the distance d at which a desired pinch-off voltage Vp is obtained in FIG. Parameters for associating the above-described characteristics of the first FET 10 and the second FET 20 so that the respective pinch-off voltages Vp1 and Vp2 of the first FET 10 and the second FET 20 and their variations ΔVp1 and ΔVp2 become predetermined values. The correlation coefficient R2 is determined.

このように図5の相関関係を用いることで、図1に示すエピタキシャル構造においてΔVpを小さくすることができる距離dを求め、その距離dに対応するPt蒸着膜厚Tpaを、そのばらつきΔTpaも考慮して求めることができる。   In this way, by using the correlation of FIG. 5, the distance d that can reduce ΔVp in the epitaxial structure shown in FIG. 1 is obtained, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa corresponding to the distance d is taken into account the variation ΔTpa. Can be obtained.

図1に示す構造の設計手法について、具体的に説明する。   A method for designing the structure shown in FIG. 1 will be specifically described.

ここで、第1FET10(E−FET)のΔVp(以下ΔVp1)と第2FET20(D−FET)のΔVp(以下ΔVp2)は、いずれも±0.1V以内にする必要がある。   Here, ΔVp (hereinafter referred to as ΔVp1) of the first FET 10 (E-FET) and ΔVp (hereinafter referred to as ΔVp2) of the second FET 20 (D-FET) need to be within ± 0.1V.

まず第2FET20のΔVp2の設計について説明する。既述の如く第2のFET20のピンチオフ電圧Vp2は例えば−0.8Vである。   First, the design of ΔVp2 of the second FET 20 will be described. As described above, the pinch-off voltage Vp2 of the second FET 20 is, for example, -0.8V.

図5より第2のFET20(D−FET)のピンチオフ電圧Vp2を得ることのできる距離d2(139Å)はピンチオフ電圧Vp2との相関において線形領域にある。すなわち相関係数R2の絶対値は一定して大きい(図7)。このように相関係数R2が一定の場合に第2のFET20のピンチオフ電圧ばらつきΔVp2を小さくするためには、式7よりΔTpbを小さくする必要がある。   From FIG. 5, the distance d2 (139Å) at which the pinch-off voltage Vp2 of the second FET 20 (D-FET) can be obtained is in the linear region in correlation with the pinch-off voltage Vp2. That is, the absolute value of the correlation coefficient R2 is constant and large (FIG. 7). Thus, in order to reduce the pinch-off voltage variation ΔVp2 of the second FET 20 when the correlation coefficient R2 is constant, ΔTpb needs to be reduced from Equation 7.

また図5より第2のFET20のピンチオフ電圧Vp2を得ることのできる距離d2は、第1のFET10のピンチオフ電圧Vp1を得ることのできる距離d1(−14Å)より大きい。すなわち第1のFET10と第2のFET20のゲート電極11、21は同一の障壁層37表面に形成するため、式5より第2のFET20のPt埋め込み深さTpb2は第1のFET10のPt埋め込み深さTpbより小さくする必要がある。そして図2より第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2は第1のFET10の蒸着膜厚Tpa1より小さくする必要がある。   5, the distance d2 at which the pinch-off voltage Vp2 of the second FET 20 can be obtained is larger than the distance d1 (−14 () at which the pinch-off voltage Vp1 of the first FET 10 can be obtained. That is, since the gate electrodes 11 and 21 of the first FET 10 and the second FET 20 are formed on the same barrier layer 37 surface, the Pt burying depth Tpb2 of the second FET 20 is equal to the Pt burying depth of the first FET 10 from Equation 5. It is necessary to make it smaller than Tpb. From FIG. 2, it is necessary to make the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 smaller than the vapor deposition film thickness Tpa1 of the first FET 10.

また、図4より、Pt蒸着膜厚Tpaが小さいFETについては、Pt蒸着膜厚Tpaが小さいほどΔTpbを小さくすることができる。   Further, as shown in FIG. 4, for the FET having a small Pt vapor deposition film thickness Tpa, ΔTpb can be reduced as the Pt vapor deposition film thickness Tpa is small.

従って、第2のFET20のゲート電極21のPt蒸着膜厚Tpa2はできるだけ小さく設定する。   Therefore, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the gate electrode 21 of the second FET 20 is set as small as possible.

すなわち第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2は40Å〜60Å程度が望ましい。第1の実施形態では、例えば距離d1=139Åとすることにより、Vp2=−0.8Vを実現する。この距離d1から式5によりPt埋め込み深さTpb1が得られるので、それに対応するPt蒸着膜厚Tpa1を図2により求めることができる。具体的には、距離d1=139Åの場合のPt蒸着膜厚Tpa2は51Åとなり、ΔVp2が小さくなるPt蒸着膜厚Tpa2の範囲(40Å〜60Å)内の値となる。   That is, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 is desirably about 40 to 60 mm. In the first embodiment, for example, Vp2 = −0.8 V is realized by setting the distance d1 = 139 mm. Since the Pt embedding depth Tpb1 is obtained from the distance d1 by Expression 5, the corresponding Pt vapor deposition film thickness Tpa1 can be obtained from FIG. Specifically, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 in the case of the distance d1 = 139 mm is 51 mm, which is a value within the range (40 mm to 60 mm) of the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 where ΔVp2 becomes small.

次に第1FET10のΔVp1の設計について説明する。第1のFET10のピンチオフ電圧Vp1は、既述の如く例えば0.25Vであり、第2のFET20のピンチオフ電圧Vp2(−0.8V)との差は、1.05Vである。   Next, the design of ΔVp1 of the first FET 10 will be described. As described above, the pinch-off voltage Vp1 of the first FET 10 is, for example, 0.25V, and the difference from the pinch-off voltage Vp2 (−0.8V) of the second FET 20 is 1.05V.

このようにピンチオフ電圧Vp1とVp2の差を1.05V取るためには、第1のFET10および第2のFET20のそれぞれのPt埋め込み深さTpb1とTpb2の差を1.05V分取る必要がある。そして、そのためには第1のFET10と第2のFET20のそれぞれのPt蒸着膜厚Tpa1とTpa2の差を1.05V分取る必要がある。   Thus, in order to obtain the difference between the pinch-off voltages Vp1 and Vp2 of 1.05V, it is necessary to take the difference between the Pt embedding depths Tpb1 and Tpb2 of the first FET 10 and the second FET 20 by 1.05V. For this purpose, it is necessary to take 1.05 V of the difference between the Pt vapor deposition film thicknesses Tpa1 and Tpa2 of the first FET 10 and the second FET 20, respectively.

すなわち、第1のFET10のPt蒸着膜厚Tpa1は、第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2より大きくする。   That is, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first FET 10 is made larger than the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20.

またΔVp1を小さくするには、Pt蒸着膜厚Tpa1が上記の分だけ大きいため、式8より相関係数R1または相関係数R2の絶対値を小さくすることが望ましい。   In order to reduce ΔVp1, the absolute value of the correlation coefficient R1 or the correlation coefficient R2 is desirably reduced from the equation 8 because the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is increased by the above amount.

第1の実施形態では相関係数R1および相関係数R2の絶対値の両方とも小さくした。すなわち図1において、Pt蒸着膜厚Tpa1がSa領域の範囲で、尚且つ、図5、図6において距離d1がa領域の範囲になるように設定した。   In the first embodiment, both the absolute values of the correlation coefficient R1 and the correlation coefficient R2 are reduced. That is, in FIG. 1, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is set in the range of the Sa region, and the distance d1 in FIGS. 5 and 6 is set in the range of the region a.

ここで、既述の如く図5の相関関係から所望のピンチオフ電圧Vpを得るには、エピタキシャル構造が適宜調整されている必要がある。   Here, as described above, in order to obtain a desired pinch-off voltage Vp from the correlation shown in FIG. 5, the epitaxial structure needs to be adjusted appropriately.

すなわち、図2においてSa領域が始まるPt埋め込み深さTpbの位置に、図5の第2電子供給層36と障壁層37の境界の位置がほぼ一致するようなエピタキシャル構造とした。このようにすることで、Pt蒸着膜厚TpaのSa領域と距離dのa領域を確実に重ね合わせることができる。この結果、図5の相関関係に基づいて、ΔVpを小さくできる条件で、所望のピンチオフ電圧Vpを実現する距離dが得られる。従って、距離dから埋め込み深さTpbが得られるので、それに対応するPt蒸着膜厚Tpaを求めることができる。   That is, the epitaxial structure is such that the position of the boundary between the second electron supply layer 36 and the barrier layer 37 in FIG. 5 substantially coincides with the position of the Pt burying depth Tpb where the Sa region starts in FIG. By doing in this way, Sa area | region of Pt vapor deposition film thickness Tpa and a area | region of distance d can be piled up reliably. As a result, a distance d that achieves a desired pinch-off voltage Vp is obtained on the condition that ΔVp can be reduced based on the correlation shown in FIG. Therefore, since the embedding depth Tpb is obtained from the distance d, the corresponding Pt vapor deposition film thickness Tpa can be obtained.

詳細には、図2のTpb=260Å(Tpa=108Å)の位置を図5の距離d=0に合わせた。すなわち障壁層37の厚みを260Åとした。Sa領域およびa領域にはそれぞれ幅があるため、Sa領域とa領域を重ねる場合、必ずしも障壁層37厚みを260Åに一致させる必要はない。   Specifically, the position of Tpb = 260Å (Tpa = 108Å) in FIG. 2 is set to the distance d = 0 in FIG. That is, the thickness of the barrier layer 37 was 260 mm. Since each of the Sa region and the a region has a width, when the Sa region and the a region are overlapped, the thickness of the barrier layer 37 is not necessarily matched to 260 mm.

そして、第1のFET10のピンチオフ電圧Vp1=0.25Vを得るPt埋め込み深さTpb1がSa領域に位置するように、また上述のごとく第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2が40Å〜60Å、つまりPt埋め込み深さTpb2が96Å〜144Å(図2のLi領域よりTpb=2.4Tpa)において、ピンチオフ電圧Vp2=−0.8Vが得られるように、第2電子供給層36の不純物濃度および厚みを設定した。   Then, the Pt buried depth Tpb1 for obtaining the pinch-off voltage Vp1 = 0.25V of the first FET 10 is located in the Sa region, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 is 40 to 60 mm, as described above. The impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36 are set so that the pinch-off voltage Vp2 = −0.8 V is obtained when the Pt buried depth Tpb2 is 96 to 144 Å (Tpb = 2.4 Tpa from the Li region in FIG. 2). Set.

具体的には第2電子供給層36の不純物濃度を2.6×1018cm−3とし、厚みを120Åとした。Sa領域には幅があり、Pt埋め込み深さTpb2(96〜144Å)も48Åの幅があるので、第2電子供給層36の不純物濃度および厚みを2.6×1018cm−3、120Åに完全に一致する値に設定する必要はない。 Specifically, the impurity concentration of the second electron supply layer 36 was 2.6 × 10 18 cm −3 and the thickness was 120 mm. Since the Sa region has a width and the Pt buried depth Tpb2 (96 to 144 mm) has a width of 48 mm, the impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36 are set to 2.6 × 10 18 cm −3 and 120 mm. It is not necessary to set the value to exactly match.

このように距離dがマイナスのa領域においてピンチオフ電圧Vp1=0.25Vを確保し、Tpb2=96〜144Å(距離d2=116〜164Å)においてピンチオフ電圧Vp2=−0.8Vを確保する条件を満たす相関線としては、異なる傾き(相関係数R2)および切片を有するいくつかの相関線が存在する。つまり既述の如く図5の相関線は図示したものに限らず、デバイス設計の要求に応じて、第2電子供給層36の不純物濃度と厚みにより相関線の傾き(相関係数R2)および切片を調整する。   In this way, the pinch-off voltage Vp1 = 0.25V is secured in the region a where the distance d is negative, and the condition that the pinch-off voltage Vp2 = −0.8V is secured at Tpb2 = 96 to 14414 (distance d2 = 116 to 164Å). There are several correlation lines having different slopes (correlation coefficient R2) and intercepts. That is, as described above, the correlation line in FIG. 5 is not limited to that shown in the figure, and the slope of the correlation line (correlation coefficient R2) and the intercept depending on the impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36 according to device design requirements. Adjust.

第1の実施形態では、図5のごとく、相関線の式として相関係数R2を−0.0073に設定し、切片を0.215に設定し、Vp=−0.0073d+0.215の相関式を決定した。   In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the correlation coefficient R2 is set to −0.0073, the intercept is set to 0.215, and the correlation formula of Vp = −0.0073d + 0.215 is used as the correlation line formula. It was determined.

切片の値を変えると、相関式は平行移動(距離dと形としての相関線との位置関係が移動)する。従って切片の値は、距離dと、距離dに直接的に関係する障壁層37の厚みとの関わりで決定する。   When the value of the intercept is changed, the correlation equation moves in parallel (the positional relationship between the distance d and the correlation line as a shape moves). Therefore, the value of the intercept is determined by the relationship between the distance d and the thickness of the barrier layer 37 that is directly related to the distance d.

相関係数R2を決めるパラメータとして第2電子供給層36の不純物濃度および厚みがある。a領域および適正な距離dの値にはそれぞれ幅があるので、相関係数R2を−0.0073と完全に一致する値設定する必要はない。さらに第2電子供給層36の不純物濃度および厚みはその積が同じであればほぼ同じ相関係数R2が得られるため各設定の幅はさらに広がる。   The parameters that determine the correlation coefficient R2 include the impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36. Since the values of the a region and the appropriate distance d have different widths, it is not necessary to set the correlation coefficient R2 to a value that completely matches -0.0073. Further, if the product and concentration of the impurities of the second electron supply layer 36 are the same, the same correlation coefficient R2 can be obtained, so that the range of each setting further increases.

また、ピンチオフ電圧Vp2の値は−0.8Vに限らず、他の値でも良く、それぞれのピンチオフ電圧の設定に応じた第2電子供給層36の不純物濃度および厚みとする。ピンチオフ電圧Vp1についても0.25Vに限らず、他の値でも良く、ピンチオフ電圧Vp2の設定値との兼ね合いで第2電子供給層36の不純物濃度および厚みを設定する。   Further, the value of the pinch-off voltage Vp2 is not limited to -0.8 V, and may be other values, which are the impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36 according to the setting of each pinch-off voltage. The pinch-off voltage Vp1 is not limited to 0.25 V, and may be other values. The impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36 are set in consideration of the set value of the pinch-off voltage Vp2.

以上のようにエピタキシャル層の各パラメータを設定し、Pt蒸着膜厚Tpa1およびTpa2の微調整により、所望のピンチオフ電圧Vp1およびVp2を確実に得ることができる。   By setting the parameters of the epitaxial layer as described above and finely adjusting the Pt vapor deposition film thicknesses Tpa1 and Tpa2, the desired pinch-off voltages Vp1 and Vp2 can be reliably obtained.

第1の実施形態では、ΔVp1が小さくなる条件として、例えば距離d1=−14Åにおいてピンチオフ電圧Vp1=0.25Vが実現するようエピタキシャル構造を上記のように調整した。そして、距離d1からPt蒸着膜厚Tpa1=117Åを得た。   In the first embodiment, the epitaxial structure is adjusted as described above so that the pinch-off voltage Vp1 = 0.25 V is realized at a distance d1 = −14 mm, for example, as a condition for reducing ΔVp1. And Pt vapor deposition film thickness Tpa1 = 117? Was obtained from the distance d1.

尚、相関係数R2を決めるパラメータは、第2電子供給層36の不純物濃度および厚みだけでなく、実際には第1電子供給層33の不純物濃度および厚み、チャネル層35の厚みおよびIn(インジウム)組成も、相関係数R2を決めるパラメータとして使用できる。すなわち、障壁層37より下のエピタキシャル構造の構成要素すべてが相関係数R2を決めるパラメータとして使用できる。   The parameters that determine the correlation coefficient R2 are not only the impurity concentration and thickness of the second electron supply layer 36, but actually the impurity concentration and thickness of the first electron supply layer 33, the thickness of the channel layer 35, and In (indium). ) The composition can also be used as a parameter for determining the correlation coefficient R2. That is, all the components of the epitaxial structure below the barrier layer 37 can be used as parameters for determining the correlation coefficient R2.

ここで、図5において、埋め込み部bの底部が第2電子供給層36のc領域内にある場合も、相関係数R2の絶対値が小さい。   Here, in FIG. 5, the absolute value of the correlation coefficient R <b> 2 is also small when the bottom of the buried part b is in the c region of the second electron supply layer 36.

しかしc領域は第2電子供給層36の最も深い部分である。第1の実施形態の場合、図5および図6の如く、埋め込み部bの底部の位置がc領域の場合、ピンチオフ電圧Vpが0.6V以上となる。GaAsMMICに使用するE型HEMT(E−FET)のピンチオフ電圧Vpは0〜0.3V程度に設定する場合が多い。0.3V以上のピンチオフ電圧Vpに設定すると、ON時に流れる電流が非常に小さくなる。すなわち、ゲート幅をその分大きくする必要があり、FETの面積が大きくなるためチップコストが上昇する。従って埋め込み部bの底部の位置をc領域に設定する場合は稀である。   However, the c region is the deepest part of the second electron supply layer 36. In the case of the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, when the position of the bottom of the buried portion b is the c region, the pinch-off voltage Vp is 0.6 V or more. The pinch-off voltage Vp of an E-type HEMT (E-FET) used for GaAs MMIC is often set to about 0 to 0.3V. When the pinch-off voltage Vp is set to 0.3 V or more, the current that flows at the time of ON becomes very small. In other words, it is necessary to increase the gate width accordingly, and the area of the FET becomes large, which increases the chip cost. Therefore, it is rare to set the position of the bottom of the embedded portion b in the region c.

また、埋め込み部bの底部の位置が障壁層37内にある場合は、埋め込み部bの底部から第2電子供給層36表面までの距離dとピンチオフ電圧Vpの相関は線形である。但し、詳しくは、障壁層37の中でも、第2電子供給層36表面に極めて近い部分に埋め込み部bの底部が位置する場合は線形を維持しない場合がある。つまり、距離d―ピンチオフ電圧Vpの相関関係の相関係数R2が、距離dが正の線形領域における相関係数R2より絶対値において小さくなり、埋め込み部bの底部の位置が第2電子供給層36のa領域中にある場合とほぼ同じ相関係数R2になる場合がある。   When the position of the bottom of the buried part b is in the barrier layer 37, the correlation between the distance d from the bottom of the buried part b to the surface of the second electron supply layer 36 and the pinch-off voltage Vp is linear. However, in detail, when the bottom of the buried portion b is located in a portion very close to the surface of the second electron supply layer 36 in the barrier layer 37, the alignment may not be maintained. That is, the correlation coefficient R2 of the correlation between the distance d and the pinch-off voltage Vp is smaller in absolute value than the correlation coefficient R2 in the linear region where the distance d is positive, and the position of the bottom of the embedded portion b is the second electron supply layer. In some cases, the correlation coefficient R2 is almost the same as that in the region 36.

すなわち図5においては距離dが0〜10Åまでの領域における距離d―ピンチオフ電圧Vpの相関関係の相関係数R2は、a領域における相関係数R2とほぼ同じとなっている。従って、詳しくは、距離d−ピンチオフ電圧Vpの相関関係が線形である領域は図5においては、d≧10Åの領域である。   That is, in FIG. 5, the correlation coefficient R2 of the correlation between the distance d and the pinch-off voltage Vp in the region where the distance d is 0 to 10 mm is substantially the same as the correlation coefficient R2 in the region a. Therefore, specifically, the region where the correlation between the distance d and the pinch-off voltage Vp is linear is the region where d ≧ 10Å in FIG.

図8および図9は、上述の如く設計した第1の実施形態のPt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの相関を示す図であり、図9は図8の一部拡大図である。   8 and 9 are diagrams showing the correlation between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp of the first embodiment designed as described above, and FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG.

横軸がPt蒸着膜厚Tpa(Å)であり縦軸がピンチオフ電圧Vp(V)である。また、図2におけるLi領域とSa領域も図示した。   The horizontal axis is the Pt vapor deposition film thickness Tpa (Å), and the vertical axis is the pinch-off voltage Vp (V). The Li region and Sa region in FIG. 2 are also shown.

図8および図9は、図5および図6をそのまま反映している。つまりPt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの相関関係において、その相関係数R3は、Pt蒸着膜厚Tpaにより異なる。   8 and 9 reflect FIGS. 5 and 6 as they are. That is, in the correlation between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp, the correlation coefficient R3 varies depending on the Pt vapor deposition film thickness Tpa.

図1に示す、障壁層37および障壁層37より下層の半導体層(エピタキシャル層)の構造では、埋め込み部bの底部が障壁層37と第2電子供給層36のいずれに位置するかの境界値はPt蒸着膜厚Tpaにより異なる。本実施形態では、境界値のPt蒸着膜厚Tpaは108Åとした。つまり、Pt蒸着膜厚Tpa=108Å以上では、埋め込み部bの底部が第2電子供給層36内に位置し、108Å以下では埋め込み部bの底部は障壁層37内に位置する。そして、この境界値は、Pt蒸着膜厚Tpaと埋め込み部b深さTpbの相関関係(図2)におけるLi領域とSa領域の境界値(Tpa=100Å〜110Å)とほぼ一致させた。   In the structure of the barrier layer 37 and the semiconductor layer (epitaxial layer) below the barrier layer 37 shown in FIG. 1, the boundary value indicating whether the bottom of the buried portion b is located in the barrier layer 37 or the second electron supply layer 36. Varies depending on the Pt vapor deposition film thickness Tpa. In the present embodiment, the boundary value Pt vapor deposition film thickness Tpa is 108 mm. That is, the bottom of the buried portion b is located in the second electron supply layer 36 when the Pt vapor deposition film thickness Tpa = 108 mm or more, and the bottom of the buried portion b is located in the barrier layer 37 when the thickness is 108 mm or less. And this boundary value was made to correspond substantially with the boundary value (Tpa = 100 to 110 =) between the Li region and the Sa region in the correlation (FIG. 2) between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the buried portion b depth Tpb.

すなわち、Pt蒸着膜厚TpaがLi領域にあるとき、同時に埋め込み部bの底部が障壁層37内にあるため、Pt蒸着膜厚Tpa−Pt埋め込み深さTpbの相関関係だけでなく、距離d−ピンチオフ電圧Vpの相関関係も線形となり、その結果Pt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの相関関係は線形となる。   That is, when the Pt vapor deposition film thickness Tpa is in the Li region, since the bottom of the buried portion b is simultaneously in the barrier layer 37, not only the correlation of the Pt vapor deposition film thickness Tpa-Pt buried depth Tpb but also the distance d- The correlation between the pinch-off voltage Vp is also linear, and as a result, the correlation between the Pt deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp is linear.

また、第1FET10(E−FET)に要求されるピンチオフ電圧Vp1(0.25V)および第2FET20(D−FET)に要求されるピンチオフ電圧Vp2(−0.8V)をそれぞれ破線で示した。つまり、破線と相関線の交点のPt蒸着膜厚Tpaを選択することで、それぞれ所望のピンチオフ電圧Vpを得ることができる。   The pinch-off voltage Vp1 (0.25V) required for the first FET 10 (E-FET) and the pinch-off voltage Vp2 (-0.8V) required for the second FET 20 (D-FET) are indicated by broken lines. That is, a desired pinch-off voltage Vp can be obtained by selecting the Pt vapor deposition film thickness Tpa at the intersection of the broken line and the correlation line.

Pt蒸着膜厚Tpa−ピンチオフ電圧Vpの線形部分の相関関係の式は、Vp=0.0175Tpa−1.68で表わすことができる。すなわち、線形領域におけるPt蒸着膜厚Tpa−ピンチオフ電圧Vpの相関係数R3は0.0175である。この相関係数R3により、ピンチオフ電圧VpのばらつきΔVpとPt蒸着膜厚TpaのばらつきΔTpaの関係は、以下の式9の関係が成り立つ。   The expression of the correlation of the linear part of Pt vapor deposition film thickness Tpa-pinch-off voltage Vp can be expressed as Vp = 0.0175 Tpa-1.68. That is, the correlation coefficient R3 of Pt vapor deposition film thickness Tpa-pinch-off voltage Vp in the linear region is 0.0175. With this correlation coefficient R3, the relationship between the variation ΔVp in the pinch-off voltage Vp and the variation ΔTpa in the Pt vapor deposition film thickness Tpa is expressed by the following equation (9).

ΔVp=ΔTpa×R3 (式9)
また、式2、式4および式6より、ΔVpとΔTpaの関係は以下の式10の通りである。
ΔVp = ΔTpa × R3 (Formula 9)
Further, from Expression 2, Expression 4, and Expression 6, the relationship between ΔVp and ΔTpa is as in Expression 10 below.

ΔVp=ΔTpa×R1×|R2| (式10)
従って式9および式10より、次の式11が成り立つ。
ΔVp = ΔTpa × R1 × | R2 | (Formula 10)
Therefore, the following Expression 11 is established from Expression 9 and Expression 10.

R3=R1×|R2| (式11)
一方、埋め込み部b底部が第2電子供給層36内にあり、尚且つPt蒸着膜厚TpaがSa領域にあるときは、Pt蒸着膜厚Tpa−Pt埋め込み深さTpbの相関関係だけでなく、距離d−ピンチオフ電圧Vp相関も非線形となり、Pt蒸着膜厚Tpaの変化に対するピンチオフ電圧Vpの変化は非線形となる。そして、図5と同様にPt蒸着膜厚Tpaの値は、a領域、b領域、c領域の3つの領域に分けることができる。
R3 = R1 × | R2 | (Formula 11)
On the other hand, when the bottom of the buried portion b is in the second electron supply layer 36 and the Pt vapor deposition film thickness Tpa is in the Sa region, not only the correlation of the Pt vapor deposition film thickness Tpa-Pt buried depth Tpb, The distance d-pinch-off voltage Vp correlation is also non-linear, and the change in the pinch-off voltage Vp with respect to the change in the Pt deposition film thickness Tpa is non-linear. As in FIG. 5, the value of the Pt vapor deposition film thickness Tpa can be divided into three regions: a region, b region, and c region.

図9の拡大図を参照し、a領域は、埋め込み部b底部が第2電子供給層36内にある場合においてPt蒸着膜厚Tpaが最も小さい領域であり、相関係数R3は埋め込み部b底部が障壁層37にある場合の相関係数R3(0.0175)よりはるかに小さい。これは、第1の実施形態においてPt蒸着膜厚Tpaがa領域にあるとき、Pt蒸着膜厚Tpaは同時にSa領域にあるため、相関係数R2の絶対値および相関係数R1が両方とも小さくなった結果、式11より相関係数R3が極めて小さくなったためである。具体的にa領域は、Pt蒸着膜厚Tpaが108Åから130Åまでの領域であり、相関係数R3は0.0075である。   Referring to the enlarged view of FIG. 9, a region is a region where the Pt vapor deposition film thickness Tpa is the smallest when the bottom of the buried portion b is in the second electron supply layer 36, and the correlation coefficient R3 is the bottom of the buried portion b. Is much smaller than the correlation coefficient R3 (0.0175) in the case of the barrier layer 37. This is because when the Pt vapor deposition film thickness Tpa is in the a region in the first embodiment, the Pt vapor deposition film thickness Tpa is simultaneously in the Sa region, and therefore both the absolute value of the correlation coefficient R2 and the correlation coefficient R1 are small. As a result, the correlation coefficient R3 has become extremely small from Equation 11. Specifically, the a region is a region where the Pt vapor deposition film thickness Tpa is from 108 to 130 mm, and the correlation coefficient R3 is 0.0075.

b領域は、a領域よりPt蒸着膜厚Tpaが大きく、a領域に隣り合う領域である。b領域は相関係数R3が非常に大きく、b領域の相関係数R3はa領域の相関係数R3の2倍以上である。具体的にb領域は、Pt蒸着膜厚Tpaが130Åから140Åまでの領域であり、相関係数R3は0.015である。   The b region has a larger Pt vapor deposition film thickness Tpa than the a region and is adjacent to the a region. The b area has a very large correlation coefficient R3, and the correlation coefficient R3 of the b area is more than twice the correlation coefficient R3 of the a area. Specifically, the b region is a region where the Pt vapor deposition film thickness Tpa is 130 to 140 mm and the correlation coefficient R3 is 0.015.

c領域は、b領域よりPt蒸着膜厚Tpaが大きく、b領域に隣り合う領域である。c領域は相関係数R3が小さく、Pt蒸着膜厚Tpaが線形領域にあるときの相関係数R3より小さい。具体的にc領域はPt蒸着膜厚Tpa140Å以上の領域であり、相関係数は0.005である。   The c region has a Pt vapor deposition film thickness Tpa larger than that of the b region and is adjacent to the b region. The region c has a small correlation coefficient R3 and is smaller than the correlation coefficient R3 when the Pt vapor deposition film thickness Tpa is in the linear region. Specifically, the region c is a region having a Pt vapor deposition film thickness Tpa of 140 Å or more, and the correlation coefficient is 0.005.

ここで、図8においても第1FET10のピンチオフ電圧Vp=0.25VのときのPt蒸着膜厚Tpa1は、Sa領域で且つa領域の117Åである。つまり、図5の相関関係を用いた設計手法の目標値と図8及び図9に示す設計結果の値が符合していることを示す。そして、このPt蒸着膜厚Tpa1におけるΔVp1(ピンチオフ電圧Vpのばらつき)は、±0.088Vであり、目標の±0.1V以下を達成した。   Here, also in FIG. 8, when the pinch-off voltage Vp of the first FET 10 is Vp = 0.25V, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is 117 mm in the Sa region and the a region. That is, it shows that the target value of the design method using the correlation of FIG. 5 matches the value of the design result shown in FIGS. Further, ΔVp1 (variation of pinch-off voltage Vp) in this Pt vapor deposition film thickness Tpa1 was ± 0.088V, and the target ± 0.1V or less was achieved.

また、第2FET20のピンチオフ電圧Vp=−0.8VのときのPt蒸着膜厚Tpa2は、Li領域の51Åとした。そして、このPt蒸着膜厚Tpa2におけるΔVp2は、±0.089Vであり、目標の±0.1V以下を達成した。   In addition, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 when the pinch-off voltage Vp of the second FET 20 is −0.8 V is 51 mm in the Li region. Further, ΔVp2 in the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 is ± 0.089V, and the target ± 0.1V or less is achieved.

このように、半導体層の構造を、図1に示す障壁層37および障壁層37より下層の半導体層の構造とし、第1FET10のPt蒸着膜厚Tpa1を、Sa領域で且つa領域の範囲のPt蒸着膜厚Tpaにし、第2FET20のPt蒸着膜厚Tpa2をできるだけ小さい値にする。これにより、同一基板に第1FET10および第2FET20を形成でき、両者のΔVpを両方とも目標の±0.1V以下にできる。   Thus, the structure of the semiconductor layer is the structure of the barrier layer 37 and the semiconductor layer below the barrier layer 37 shown in FIG. 1, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first FET 10 is Pt in the range of the Sa region and the a region. The vapor deposition film thickness Tpa is set, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 is set as small as possible. Thereby, the first FET 10 and the second FET 20 can be formed on the same substrate, and both ΔVp can be set to the target ± 0.1 V or less.

以上から第1FET10および第2FET20とΔVpの関係を説明する。   From the above, the relationship between the first FET 10 and the second FET 20 and ΔVp will be described.

まず、第1FET10は、E型HEMT(E−FET)であるため、ピンチオフ電圧Vp1は一般的には0〜0.3V程度必要である。その場合、Pt蒸着膜厚Tpa1は、ピンチオフ電圧Vp1がピンチオフ電圧Vp2より例えば1.05V大きくなるように、Pt蒸着膜厚Tpa2より大きくする(図8参照)。   First, since the first FET 10 is an E-type HEMT (E-FET), the pinch-off voltage Vp1 generally needs about 0 to 0.3V. In that case, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is made larger than the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 so that the pinch-off voltage Vp1 is, for example, 1.05 V larger than the pinch-off voltage Vp2 (see FIG. 8).

式8よりPt蒸着膜厚Tpaが大きいとΔVpが大きくなる方向となるため、Sa領域のPt蒸着膜厚Tpa1を使用することにより相関係数R1を小さくするだけでなく、第1埋め込み部11bをa領域に位置させることより相関係数R2の絶対値をも小さくしてΔVpの低減を図ることができる。   Since ΔVp becomes larger when the Pt vapor deposition film thickness Tpa is larger from Expression 8, not only the correlation coefficient R1 is reduced by using the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 in the Sa region, but also the first embedded portion 11b is formed. By positioning in the region a, the absolute value of the correlation coefficient R2 can be reduced to reduce ΔVp.

つまり第1のFET10では、所定のピンチオフ電圧Vp1=0.25Vが得られるPt蒸着膜厚Tpa1がSa領域の範囲で、尚且つ、距離d1が第2電子供給層36のa領域の範囲の値になるように、障壁層37および障壁層37以下の構造を設計する。   In other words, in the first FET 10, the Pt vapor deposition film thickness Tpa 1 at which a predetermined pinch-off voltage Vp 1 = 0.25 V is obtained is in the range of the Sa region, and the distance d 1 is a value in the range of the a region of the second electron supply layer 36. The structure below the barrier layer 37 and the barrier layer 37 is designed so that

これにより、Pt蒸着厚みTpa1が厚くなっても、Sa領域の範囲になるので、相関係数R1が小さくなり、一定幅のPt蒸着膜厚Tpa1の増加に対するピンチオフ電圧Vp1の増加の比率(相関係数R3)が小さくなる。更に、Pt蒸着厚みTpa1はa領域の範囲になるので、相関係数R2の絶対値が小さくなり、これによっても一定幅のPt蒸着膜厚Tpa1の増加に対するピンチオフ電圧Vp1の増加の比率(相関係数R3)が小さくなり、ピンチオフ電圧Vp1のばらつきΔVp1を大幅に抑制できる。   Thus, even if the Pt vapor deposition thickness Tpa1 is increased, the range of the Sa region is reached, so that the correlation coefficient R1 is reduced, and the increase ratio of the pinch-off voltage Vp1 with respect to the increase in the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 having a constant width (correlation) The number R3) becomes smaller. Further, since the Pt vapor deposition thickness Tpa1 falls within the range of the region a, the absolute value of the correlation coefficient R2 becomes small. This also increases the ratio of the increase in the pinch-off voltage Vp1 to the increase in the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 with a certain width (correlation) The number R3) is reduced, and the variation ΔVp1 of the pinch-off voltage Vp1 can be significantly suppressed.

一方、第2FET20は、第1の相関係数R1および第2の相関係数R2の絶対値が線形領域であるため共に大きな値となる。しかし、ピンチオフ電圧Vp2=−0.8Vを達成するPt蒸着膜厚Tpa2の値を十分小さくすることによりΔVp2を小さくすることができる。   On the other hand, the second FET 20 has a large value because the absolute values of the first correlation coefficient R1 and the second correlation coefficient R2 are in a linear region. However, ΔVp2 can be reduced by sufficiently reducing the value of the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 that achieves the pinch-off voltage Vp2 = −0.8V.

すなわち、第1FET10の第1ゲート電極11は、Ptの蒸着膜厚Tpa1の増加に対する半導体層内への埋め込み深さの増加の比率と、Pt蒸着膜厚Tpa1との相関関係における相関係数R1の減少が始まる厚み以上(Pt蒸着膜厚Tpa1が110Å以上)のSa領域で、尚かつ、相関係数R3が小さいa領域のPt蒸着膜厚Tpaとする。具体的にはPt蒸着膜厚Tpa1=117Åであり、第2FET20の第2ゲート電極21のPt蒸着膜厚Tpa2=51Åである。これにより、第1FET10のΔVpが±0.088V、第2FET20のΔVpが±0.089Vとなり、何れのΔVpも±0.1V以下の小さい値にすることができる。   That is, the first gate electrode 11 of the first FET 10 has a correlation coefficient R1 in the correlation between the ratio of the increase in the embedding depth in the semiconductor layer with respect to the increase in the deposition film thickness Tpa1 of Pt and the Pt deposition film thickness Tpa1. The Pt vapor deposition thickness Tpa is defined as the Sa region where the thickness starts to decrease (Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is 110 mm or more) and the a region has a small correlation coefficient R3. Specifically, Pt vapor deposition film thickness Tpa1 = 117 mm, and Pt vapor deposition film thickness Tpa2 = 51 mm of the second gate electrode 21 of the second FET 20. As a result, ΔVp of the first FET 10 becomes ± 0.088V, ΔVp of the second FET 20 becomes ± 0.089V, and any ΔVp can be set to a small value of ± 0.1V or less.

ここで注目すべき点として、例えばPt蒸着膜厚Tpa1とTpa2のほぼ中間点としてPt蒸着膜厚Tpa=80Åのポイントについて考える。Pt蒸着膜厚Tpa=80Åのポイントは線形領域のため、ピンチオフ電圧Vp=0.0175Tpa−1.68の計算により、そのポイントのピンチオフ電圧Vpは−0.28Vである。そしてPt蒸着膜厚Tpa=80ÅのポイントのΔTpaはPt蒸着膜厚Tpaの10%の8Åである。そして相関係数R3は線形領域のため、Pt蒸着膜厚Tpa2のときと同じ0.0175である。そして、8×0.0175=0.14の計算により、Pt蒸着膜厚Tpa=80ÅのポイントのΔVpは0.14Vである。すなわちPt蒸着膜厚Tpa=80ÅのポイントのΔVpは、ΔVp1およびΔVp2の約1.6倍もあり、目標の±0.1V以下も達成していない。   As a point to be noted here, for example, a point of Pt vapor deposition film thickness Tpa = 80 mm is considered as a substantially intermediate point between the Pt vapor deposition film thicknesses Tpa1 and Tpa2. Since the point of the Pt vapor deposition film thickness Tpa = 80Å is a linear region, the pinch-off voltage Vp at that point is −0.28 V by calculation of the pinch-off voltage Vp = 0.175 Tpa−1.68. The ΔTpa at the point of Pt vapor deposition film thickness Tpa = 80 mm is 8%, which is 10% of the Pt vapor deposition film thickness Tpa. Since the correlation coefficient R3 is a linear region, it is 0.0175, which is the same as that for the Pt vapor deposition film thickness Tpa2. And by calculation of 8 × 0.0175 = 0.14, ΔVp at the point of Pt vapor deposition film thickness Tpa = 80 mm is 0.14V. That is, ΔVp at the point of Pt vapor deposition film thickness Tpa = 80 mm is about 1.6 times ΔVp1 and ΔVp2, and does not achieve the target ± 0.1 V or less.

その理由は、Pt蒸着膜厚Tpa=80Åのポイントは図4においてΔTpbが大きく、さらに距離d−ピンチオフ電圧Vpの相関関係(図5)においてもd=69Åで線形領域にあるため相関係数R2の絶対値が大きく、式7によりΔVpが大きくなるためである。   The reason for this is that the point of Pt vapor deposition film thickness Tpa = 80 mm has a large ΔTpb in FIG. 4, and further the correlation coefficient R2 in the correlation between distance d and pinch-off voltage Vp (FIG. 5) is d = 69 mm in the linear region. This is because ΔVp is increased according to Equation (7).

本実施形態ではそれぞれ所定のピンチオフ電圧Vpを持つE型HEMT(第1FET10)およびD型HEMT(第2FET20)のΔVpを±0.1V以下にする。従って、例えば所定のピンチオフ電圧Vpではない、それらの中間のピンチオフ電圧Vpの値を持つFETのΔVpは必ずしも目標を達成しない場合がある。   In this embodiment, ΔVp of the E-type HEMT (first FET 10) and the D-type HEMT (second FET 20) each having a predetermined pinch-off voltage Vp is set to ± 0.1 V or less. Therefore, for example, ΔVp of an FET having a value of an intermediate pinch-off voltage Vp that is not a predetermined pinch-off voltage Vp may not necessarily achieve the target.

図10は、本発明の第2の実施形態を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

第2の実施形態は、第1の実施形態の基板30構造において、エッチングストップ層を設けない場合である。それ以外の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。   The second embodiment is a case where no etching stop layer is provided in the structure of the substrate 30 of the first embodiment. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

キャップ層38のパターンニングの際、キャップ層38と障壁層37(AlGaAs層)をドライエッチングにより選択エッチングすれば、第1の実施形態のエッチングストップ層39は不要である。   When the cap layer 38 is patterned, if the cap layer 38 and the barrier layer 37 (AlGaAs layer) are selectively etched by dry etching, the etching stop layer 39 of the first embodiment is unnecessary.

この場合も、第1FET10の第1ゲート電極11は、相関係数R1の減少が始まる厚み以上で、尚かつ、相関係数R3が小さいa領域のPt蒸着膜厚Tpaとする。具体的にはPt蒸着膜厚Tpa1=117Åであり、第2FET20の第2ゲート電極21のPt蒸着膜厚Tpa2=51Åである。これにより、第1FET10のΔVpが±0.088V、第2FET20のΔVpが±0.089Vとなり、何れのΔVpも小さい値にすることができる。   Also in this case, the first gate electrode 11 of the first FET 10 has a Pt vapor deposition film thickness Tpa in the region a that is equal to or larger than the thickness at which the correlation coefficient R1 starts to decrease and has a small correlation coefficient R3. Specifically, Pt vapor deposition film thickness Tpa1 = 117 mm, and Pt vapor deposition film thickness Tpa2 = 51 mm of the second gate electrode 21 of the second FET 20. As a result, ΔVp of the first FET 10 becomes ± 0.088 V, ΔVp of the second FET 20 becomes ± 0.089 V, and any ΔVp can be set to a small value.

図11は、第3の実施形態を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a third embodiment.

第3の実施形態は、第1FET10の第1埋め込み部11bの底部が第2電子供給層36に達しない場合である。   In the third embodiment, the bottom of the first embedded portion 11 b of the first FET 10 does not reach the second electron supply layer 36.

第2電子供給層36のn型不純物(例えばSi)の不純物濃度は、例えば1.5×1018cm−3であり、厚みは120Åとする。 The impurity concentration of the n-type impurity (for example, Si) in the second electron supply layer 36 is, for example, 1.5 × 10 18 cm −3 and the thickness is 120 mm.

また、障壁層37は、ノンドープのAlGaAs層であり、厚みは335Åである。   The barrier layer 37 is a non-doped AlGaAs layer and has a thickness of 335 mm.

第1FET10の第1ゲート電極11を構成するゲート金属層は、Pt/Moの蒸着金属層であり、Pt蒸着膜厚Tpa1は131Å、Moの蒸着膜厚は50Åである。第1埋め込み部11bの深さTpb1は303Åであり、第1埋め込み部11bの底部と第2電子供給層36表面との距離d1は32Åである。すなわち第1埋め込み部11bの底部は、障壁層37内に位置する。   The gate metal layer constituting the first gate electrode 11 of the first FET 10 is a Pt / Mo vapor deposition metal layer, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is 131 mm, and the Mo vapor deposition film thickness is 50 mm. The depth Tpb1 of the first embedded portion 11b is 303 mm, and the distance d1 between the bottom of the first embedded portion 11b and the surface of the second electron supply layer 36 is 32 mm. That is, the bottom of the first embedded portion 11 b is located in the barrier layer 37.

第2FET20の第2ゲート電極21を構成するゲート金属層は、Pt/Moの蒸着金属層であり、Pt蒸着膜厚Tpa2は52Å、Moの蒸着膜厚は50Åである。第2埋め込み部21bの深さTpb2は125Åであり、第2埋め込み部21bの底部と第2電子供給層36表面との距離d2は210Åである。すなわち第1埋め込み部11bの底部は、障壁層37内に位置する。   The gate metal layer constituting the second gate electrode 21 of the second FET 20 is a Pt / Mo vapor deposition metal layer, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 is 52 mm, and the Mo vapor deposition film thickness is 50 mm. The depth Tpb2 of the second embedded portion 21b is 125 mm, and the distance d2 between the bottom of the second embedded portion 21b and the surface of the second electron supply layer 36 is 210 mm. That is, the bottom of the first embedded portion 11 b is located in the barrier layer 37.

これ以外の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。   Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.

図12は、第3の実施形態における、第2電子供給層36表面から埋め込み部bの底部までの距離dとピンチオフ電圧Vpの相関を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing the correlation between the distance d from the surface of the second electron supply layer 36 to the bottom of the embedded portion b and the pinch-off voltage Vp in the third embodiment.

距離d−ピンチオフ電圧Vpの相関関係は障壁層37および障壁層37より下のエピタキシャル層の構造によって決定する。   The correlation between the distance d and the pinch-off voltage Vp is determined by the structure of the barrier layer 37 and the epitaxial layer below the barrier layer 37.

第1FET10および第2FET20をそれぞれ所定のピンチオフ電圧Vp1(=0.25V)、ピンチオフ電圧Vp2(=−0.8V)に設定すると、第1FET10では距離d1=32Å、第2FET20では距離d2=210Åとなる。   When the first FET 10 and the second FET 20 are set to a predetermined pinch-off voltage Vp1 (= 0.25V) and a pinch-off voltage Vp2 (= −0.8V), respectively, the distance d1 = 32Å in the first FET 10 and the distance d2 = 210 で は in the second FET 20 .

そして図12の如く相関関係は、何れも相関式Vp=−0.0059d+0.44とした。つまり相関係数R2は一定して−0.0059とした。   As shown in FIG. 12, the correlation is set to the correlation equation Vp = −0.0059d + 0.44. That is, the correlation coefficient R2 is set to -0.0059 constantly.

図12では示されていないが、第3の実施形態のエピタキシャル構造においても、実際にはa領域、b領域、c領域が存在する。しかし障壁層37厚みを、埋め込み部bの深さTpbの最大である317Åより大きく設定したために、a領域、b領域、c領域に埋め込み部bの底部が位置することが無く、図12においてはa領域、b領域、c領域の表示が省略されている。   Although not shown in FIG. 12, the a region, the b region, and the c region actually exist also in the epitaxial structure of the third embodiment. However, since the thickness of the barrier layer 37 is set to be larger than 317 mm which is the maximum depth Tpb of the buried portion b, the bottom of the buried portion b is not located in the a region, the b region, and the c region. The display of the a region, the b region, and the c region is omitted.

第3の実施形態のように、第1埋め込み部11bの底部および第2埋め込み部21bの底部が共に第2電子供給層36に到達することなく、障壁層37内に位置する場合において、第1FET10および第2FET20のそれぞれのピンチオフばらつきΔVp1およびΔVp2を両方とも±0.1V以内にする設計について説明する。   As in the third embodiment, when both the bottom of the first embedded portion 11b and the bottom of the second embedded portion 21b do not reach the second electron supply layer 36 and are located in the barrier layer 37, the first FET 10 A design in which both pinch-off variations ΔVp1 and ΔVp2 of the second FET 20 are within ± 0.1V will be described.

式7において、|R2|は上述のように一定した値であるため、第1FET10および第2FET20のΔVp1およびΔVp2は共にΔTpbのみに依存する。ここで、図4に示したPt蒸着膜厚Tpa−ΔTpbの相関関係はエピタキシャル構造に依存しない。   In Equation 7, since | R2 | is a constant value as described above, ΔVp1 and ΔVp2 of the first FET 10 and the second FET 20 both depend only on ΔTpb. Here, the correlation of the Pt vapor deposition film thickness Tpa−ΔTpb shown in FIG. 4 does not depend on the epitaxial structure.

第1のFET10のピンチオフ電圧Vp1を例えば0.25V、第2のFET20のピンチオフ電圧Vp2を例えば−0.8Vとする。このようにピンチオフ電圧Vp1とVp2の差を1.05V取るためには、第1のFET10および第2のFET20のそれぞれのPt埋め込み深さTpb1とTpb2の差を1.05V分取る必要がある。そして、そのためには第1のFET10と第2のFET20のそれぞれのPt蒸着膜厚Tpa1とTpa2の差を1.05V分取る必要がある。   The pinch-off voltage Vp1 of the first FET 10 is 0.25V, for example, and the pinch-off voltage Vp2 of the second FET 20 is −0.8V, for example. Thus, in order to obtain the difference between the pinch-off voltages Vp1 and Vp2 of 1.05V, it is necessary to take the difference between the Pt embedding depths Tpb1 and Tpb2 of the first FET 10 and the second FET 20 by 1.05V. For this purpose, it is necessary to take 1.05 V of the difference between the Pt vapor deposition film thicknesses Tpa1 and Tpa2 of the first FET 10 and the second FET 20, respectively.

まず第2FET20のΔVp2の設計について説明する。   First, the design of ΔVp2 of the second FET 20 will be described.

図4より、Pt蒸着膜厚Tpaが小さい第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2は、小さいほどΔTpbを小さくすることができる。従って、第2のFET20のゲート電極のPt蒸着膜厚Tpa2はできるだけ小さく設定する。   From FIG. 4, ΔTpb can be reduced as the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 having a small Pt vapor deposition film thickness Tpa is small. Therefore, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the gate electrode of the second FET 20 is set as small as possible.

すなわち第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2は40Å〜60Å程度が望ましい。第3の実施形態では例えば距離d2=210Å、Pt蒸着膜厚Tpa2=52Åにおいて、Vp2=−0.8Vとなるよう半導体層(エピタキシャル構造)を調整した。   That is, the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 is desirably about 40 to 60 mm. In the third embodiment, for example, the semiconductor layer (epitaxial structure) is adjusted so that Vp2 = −0.8 V at a distance d2 = 210Å and a Pt vapor deposition film thickness Tpa2 = 52Å.

次に第1FET10のΔVp1の設計について説明する。   Next, the design of ΔVp1 of the first FET 10 will be described.

第1のFET10のPt蒸着膜厚Tpa1は前述の如く、ピンチオフ電圧Vp1がピンチオフ電圧Vp2より例えば1.05V大きくなるように、第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpa2より大きくする。図4より、Pt蒸着膜厚Tpaが大きい方の第1のFET10のPt蒸着膜厚Tpa1については、110Åを超えるSa領域の中でも150Åに近い厚みに設定することによりΔTpbを小さくすることができることがわかる。
第3の実施形態では例えば距離d1=32Å、Pt蒸着膜厚Tpa1=131Åにおいて、Vp1=0.25Vとなるよう半導体層(エピタキシャル構造)を調整した。
As described above, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first FET 10 is set larger than the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 of the second FET 20 so that the pinch-off voltage Vp1 is, for example, 1.05 V larger than the pinch-off voltage Vp2. As shown in FIG. 4, ΔTpb can be reduced by setting the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 of the first FET 10 having the larger Pt vapor deposition film thickness Tpa to a thickness close to 150 mm in the Sa region exceeding 110 mm. Recognize.
In the third embodiment, for example, the semiconductor layer (epitaxial structure) is adjusted so that Vp1 = 0.25 V at a distance d1 = 32 mm and a Pt vapor deposition film thickness Tpa1 = 131 mm.

図13は、第3の実施形態のPt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの相関を示す図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating a correlation between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp according to the third embodiment.

図12で省略したa領域、b領域、c領域に埋め込み部bの底部が位置することが無いため、図13においてもa領域、b領域、c領域の表示は無い。すなわち、第3実施形態の場合、図13において埋め込み部bの底部はグラフ内に示す全体に範囲において障壁層37内に位置する。   Since the bottom of the embedded portion b is not located in the a region, b region, and c region omitted in FIG. 12, the a region, b region, and c region are not displayed in FIG. That is, in the case of the third embodiment, the bottom of the buried portion b in FIG. 13 is located in the barrier layer 37 in the entire range shown in the graph.

図2に示す相関関係は、基板30のエピタキシャル層の構造に関わらず成立すし、その飽和点は(Tpa,Tpb)=(150,317)である。すなわちPt蒸着膜厚Tpaを150Å以上としても、Pt埋め込み深さTpbは317Å以上にならず、最大値は317Åである。   The correlation shown in FIG. 2 is established regardless of the structure of the epitaxial layer of the substrate 30, and the saturation point is (Tpa, Tpb) = (150, 317). That is, even when the Pt vapor deposition film thickness Tpa is set to 150 mm or more, the Pt embedding depth Tpb does not exceed 317 mm, and the maximum value is 317 mm.

従って障壁層37の厚みが317Å以上ある場合(ここでは335Å)、Pt蒸着膜厚Tpaを例えば1000Åまで厚くしてもPt埋め込み深さTpbが317Åまでしか大きくならないため、埋め込み部bの底部がa領域に達することはない。従って、図8の如くPt蒸着厚みTpaとピンチオフ電圧Vpの相関においてa領域が存在するのは障壁層37厚みが317Å未満の場合のみとなる。   Therefore, when the thickness of the barrier layer 37 is 317 mm or more (here, 335 mm), even if the Pt vapor deposition film thickness Tpa is increased to, for example, 1000 mm, the Pt embedding depth Tpb is increased only to 317 mm. Never reach the territory. Therefore, as shown in FIG. 8, the a region exists in the correlation between the Pt deposition thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp only when the thickness of the barrier layer 37 is less than 317 mm.

第3の実施形態においても、Pt蒸着膜厚Tpa=100Å〜110Å程度を境界としてPt蒸着膜厚Tpaは、Sa領域およびLi領域を有する。   Also in the third embodiment, the Pt vapor deposition film thickness Tpa has a Sa region and a Li region with the Pt vapor deposition film thickness Tpa = about 100 to 110 mm as a boundary.

図12で距離d−ピンチオフ電圧Vpの相関式を設計した結果、Li領域の相関関係は、Vp=0.0142Tpa−1.54となった。一方、Sa領域の中でピンチオフ電圧Vp1=0.25Vを達成するポイントの傾き(相関係数R3)は、0.0065である。これについて説明する。   As a result of designing the correlation equation of the distance d-pinch-off voltage Vp in FIG. 12, the correlation of the Li region is Vp = 0.142 Tpa−1.54. On the other hand, the slope of the point (correlation coefficient R3) at which the pinch-off voltage Vp1 = 0.25V is achieved in the Sa region is 0.0065. This will be described.

図11に示す障壁層37の厚み(335Å)で有れば、第1FET10が所定のピンチオフ電圧Vp1を得られるPt蒸着膜厚Tpa1(=131Å)はSa領域に位置し、Pt蒸着膜厚Tpa1の増加に対するピンチオフ電圧Vp1の増加の比率(相関係数R3)が小さくなる。   If the thickness of the barrier layer 37 shown in FIG. 11 (335 mm) is present, the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 (= 131 cm) at which the first FET 10 can obtain a predetermined pinch-off voltage Vp1 is located in the Sa region, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 The increase ratio (correlation coefficient R3) of the pinch-off voltage Vp1 with respect to the increase decreases.

図14は、Pt蒸着膜厚Tpaと相関係数R3の関係を示す。図14の如くPt蒸着膜厚Tpa1が131Åでは、相関係数R3が0.0065と十分小さくなっている。   FIG. 14 shows the relationship between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the correlation coefficient R3. As shown in FIG. 14, when the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is 131 mm, the correlation coefficient R3 is sufficiently small as 0.0065.

図15は、図14の結果でありPt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧ばらつきΔVpとの相関を示している。   FIG. 15 shows the correlation between the Pt deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage variation ΔVp, which is the result of FIG.

図15により、Pt蒸着膜厚Tpa1を131Åとすることで、ピンチオフ電圧Vp1のばらつきΔVpは±0.085Vとなる。つまり、Pt蒸着膜厚Tpa1が厚くても、ΔVpを大幅に抑制できる。   According to FIG. 15, by setting the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 to 131 mm, the variation ΔVp of the pinch-off voltage Vp1 becomes ± 0.085V. That is, even if the Pt vapor deposition film thickness Tpa1 is thick, ΔVp can be significantly suppressed.

一方、第2FET20は、所定のピンチオフ電圧Vp2を得られるPt蒸着膜厚Tpa2=52Åである。しかしPt蒸着膜厚Tpa2の値が小さいため、図15に示すようにΔVpは±0.074Vとなり、大幅に抑制できる。   On the other hand, the second FET 20 has a Pt vapor deposition film thickness Tpa2 = 52 to obtain a predetermined pinch-off voltage Vp2. However, since the value of the Pt vapor deposition film thickness Tpa2 is small, ΔVp becomes ± 0.074V as shown in FIG.

また、障壁層37の厚みの上限を400Åとする。Pt埋め込み深さTpbの最大値は317Åであり、400−317=83の計算となり、d=83Å以上ではエンハンスメントFETが得られないからである。   The upper limit of the thickness of the barrier layer 37 is 400 mm. This is because the maximum value of the Pt embedding depth Tpb is 317 mm, and 400−317 = 83 is calculated, and an enhancement FET cannot be obtained when d = 83 mm or more.

つまり、第3の実施形態でも、同一基板上に第1FET10、第2FET20を集積化でき、第1FET10の第1ゲート電極11のPt蒸着膜厚TpaをSa領域の範囲にすることができるので、第1FET10および第2FET20のΔVpをいずれも大幅に抑制することができる。   That is, also in the third embodiment, the first FET 10 and the second FET 20 can be integrated on the same substrate, and the Pt vapor deposition film thickness Tpa of the first gate electrode 11 of the first FET 10 can be in the range of the Sa region. Both ΔVp of the 1FET 10 and the second FET 20 can be significantly suppressed.

そして第3の実施形態も第1の実施形態と同様に、図13における第1のFET10と第2のFET20のPt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpのポイント((Tpa1,Vp1)のポイントと(Tpa2,Vp2)のポイント)の間の相関係数R3を実現する相関係数R2の設計を行う。また所定のピンチオフ電圧Vp2は−0.8Vに限らず−1.0Vや−0.5Vの場合も考えられる。それぞれのケースにおいて要求される相関係数R3が異なり、各ケースに応じた相関係数R2を設計する必要がある。そのためには、所定の相関係数R2を実現する障壁層37の厚み、第2電子供給層の不純物濃度、厚みなど、障壁層37より下のエピタキシャル構造を設計する必要があり、いずれのケースにおいても、各パラメータの設定にはある程度の幅が許される。   Similarly to the first embodiment, in the third embodiment, the points of the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp ((Tpa1, Vp1)) of the first FET 10 and the second FET 20 in FIG. The correlation coefficient R2 that realizes the correlation coefficient R3 between the points Tpa2 and Vp2) is designed. Further, the predetermined pinch-off voltage Vp2 is not limited to -0.8V, and cases of -1.0V or -0.5V are also conceivable. The correlation coefficient R3 required in each case is different, and it is necessary to design the correlation coefficient R2 corresponding to each case. For this purpose, it is necessary to design an epitaxial structure below the barrier layer 37, such as the thickness of the barrier layer 37 that realizes the predetermined correlation coefficient R2, the impurity concentration, and the thickness of the second electron supply layer. However, a certain range is allowed for the setting of each parameter.

尚、第2の実施形態の如くエッチングストップ層39は設けなくても良い。   Note that the etching stop layer 39 may not be provided as in the second embodiment.

図16及び図17は、比較のために本実施形態に該当しない構造を有するE型HEMT(E−FET)およびD型HEMT(D−FET)を示す。図16がE型HEMT(E−FET)であり、図17がD型HEMT(D−FET)である。   FIGS. 16 and 17 show an E-type HEMT (E-FET) and a D-type HEMT (D-FET) having a structure not corresponding to the present embodiment for comparison. FIG. 16 shows an E-type HEMT (E-FET), and FIG. 17 shows a D-type HEMT (D-FET).

図16は障壁層37’が130Åであり、それ以外は第1の実施形態と同様である。また図17は、障壁層37’が350Åであり、第2電子供給層36’の不純物濃度が2.0×1018cm−3である。それ以外は第1の実施形態と同様である。 FIG. 16 is the same as the first embodiment except that the barrier layer 37 ′ is 130 mm. In FIG. 17, the barrier layer 37 ′ is 350 、, and the impurity concentration of the second electron supply layer 36 ′ is 2.0 × 10 18 cm −3 . The rest is the same as in the first embodiment.

図18は、第1〜第3の実施形態と、図16および図17の構造によるPt蒸着膜厚Tpaとピンチオフ電圧Vpの相関関係を比較した図である。   FIG. 18 is a diagram comparing the correlation between the Pt vapor deposition film thickness Tpa and the pinch-off voltage Vp according to the first to third embodiments and the structures of FIGS. 16 and 17.

第1および第2実施形態が実線α、第3実施形態が実線β、図16の構造が実線γ、図17の構造が実線δである。   The first and second embodiments are a solid line α, the third embodiment is a solid line β, the structure of FIG. 16 is a solid line γ, and the structure of FIG. 17 is a solid line δ.

ここで、第3の実施形態の線形領域の相関関係の相関係数R3(0.0142)は、第1および第2の実施形態の線形領域の相関関係の相関係数R3(0.0175)より小さい。これは第2電子供給層36の厚みは第1〜第3の実施形態はすべて120Åと同じであるが、第2電子供給層36の不純物濃度が第1および第2の実施形態が2.6×1018cm−3であるのに対し、第3の実施形態では1.5×1018cm−3と小さいからである。 Here, the correlation coefficient R3 (0.0142) of the correlation of the linear region of the third embodiment is the correlation coefficient R3 (0.0175) of the correlation of the linear region of the first and second embodiments. Smaller than. This is because the thickness of the second electron supply layer 36 is the same as 120 mm in the first to third embodiments, but the impurity concentration of the second electron supply layer 36 is 2.6 in the first and second embodiments. × to 10 18 to cm -3, in the third embodiment is because small as 1.5 × 10 18 cm -3.

第1の実施形態、第2の実施形態の相関関係は図8および図9と、第3の実施形態の相関関係は図13と同様であるので重複部分についての説明は省略する。   Since the correlation between the first embodiment and the second embodiment is the same as that shown in FIGS. 8 and 9 and the correlation between the third embodiment is the same as that shown in FIG.

図16の構造(E型HEMT)は、埋め込み部bの底部位置が障壁層37’内に位置するPt蒸着膜厚Tpaと第2電子供給層36’に位置するTpaが存在する。そして、a領域、b領域、c領域が存在する。しかし、D型HEMT(D−FET)に要求されるピンチオフ電圧Vp2=−0.8Vが得られるPt蒸着膜厚Tpaが実質的に存在しないため、同一基板にE型HEMT(E−FET)とD型HEMT(D−FET)を集積化することはできない。   In the structure of FIG. 16 (E-type HEMT), there is a Pt vapor deposition film thickness Tpa where the bottom portion of the buried portion b is located in the barrier layer 37 'and a Tpa located in the second electron supply layer 36'. And there exist a area | region, b area | region, and c area | region. However, since there is substantially no Pt vapor deposition film thickness Tpa for obtaining the pinch-off voltage Vp2 = −0.8 V required for the D-type HEMT (D-FET), the E-type HEMT (E-FET) and D-type HEMT (D-FET) cannot be integrated.

一方図17の構造(D型HEMT)は、埋め込み部bの底部位置がグラフの全体に渡って障壁層37’内に位置する。また、Pt蒸着膜厚Tpaには、Sa領域とLa領域が存在する。   On the other hand, in the structure of FIG. 17 (D-type HEMT), the bottom portion of the buried portion b is located in the barrier layer 37 'over the entire graph. In addition, the Pt vapor deposition film thickness Tpa includes a Sa region and a La region.

また図17の構造は障壁層37’厚みを埋め込み部bの深さTpbの最大である317Åより大きく設定したために、a領域、b領域、c領域に実際に埋め込み部bの底部が位置することが無く、図18においてa領域、b領域、c領域は無い。つまり、この構造においては、ピンチオフ電圧Vp=0.25Vが得られるPt蒸着膜厚Tpaが存在しないため、同一基板にE型HEMT(E−FET)とD型HEMT(D−FET)を集積化することはできない。   In the structure of FIG. 17, the thickness of the barrier layer 37 ′ is set to be larger than 317 mm, which is the maximum depth Tpb of the buried portion b, so that the bottom of the buried portion b is actually located in the a region, the b region, and the c region. In FIG. 18, there are no a region, b region, and c region. That is, in this structure, since there is no Pt vapor deposition film thickness Tpa that can obtain a pinch-off voltage Vp = 0.25 V, E-type HEMT (E-FET) and D-type HEMT (D-FET) are integrated on the same substrate. I can't do it.

尚、本実施形態は、同一基板にE−FETとD−FETを集積化する集積回路であればどのような回路にも適用できる。
The present embodiment can be applied to any circuit as long as it is an integrated circuit in which an E-FET and a D-FET are integrated on the same substrate.

本発明の第1の実施形態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating embodiment of this invention. 本発明の実施形態を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating embodiment of this invention. 本発明の実施形態を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態と比較するための他のFETを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other FET for comparing with embodiment of this invention. 本発明の実施形態と比較するための他のFETを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other FET for comparing with embodiment of this invention. 本発明の実施形態を説明するための相関図である。It is a correlation diagram for demonstrating embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 第1のFET
11 第1ゲート電極
11b 第1埋め込み部
12 ソース電極
13 ドレイン電極
20 第2のFET
21 第2ゲート電極
21b 第2埋め込み部
22 ソース電極
23 ドレイン電極
30 基板
31 GaAs基板
32 バッファ層
33 第1電子供給層
34a、34b スペーサ層
35 チャネル層
36 第2電子供給層
37 障壁層
38 キャップ層
39 エッチングストップ層
38ES、38DS ソース領域
38ED、38DD ドレイン領域
b 埋め込み部
Tpa、Tpa1、Tpa2 Pt蒸着膜厚
Tpb、Tpb1、Tpb2 Pt埋め込み深さ
Vp、Vp1、Vp2 ピンチオフ電圧
ΔTpa Pt蒸着膜厚のばらつき
ΔTpb Pt埋め込み深さばらつき
ΔVp ピンチオフ電圧のばらつき
10 First FET
11 First gate electrode 11b First buried portion 12 Source electrode 13 Drain electrode 20 Second FET
21 Second gate electrode 21b Second buried portion 22 Source electrode 23 Drain electrode 30 Substrate 31 GaAs substrate 32 Buffer layer 33 First electron supply layer 34a, 34b Spacer layer 35 Channel layer 36 Second electron supply layer 37 Barrier layer 38 Cap layer 39 Etching stop layer 38ES, 38DS Source region 38ED, 38DD Drain region b Buried portion Tpa, Tpa1, Tpa2 Pt deposition thickness Tpb, Tpb1, Tpb2 Pt embedding depth Vp, Vp1, Vp2 Pinch off voltage ΔTpa Pt deposition thickness variation ΔTpb Pt embedding depth variation ΔVp Pinch-off voltage variation

Claims (12)

化合物半導体基板上にそれぞれバッファ層、チャネル層、電子供給層、障壁層、キャップ層となる半導体層を順次積層した基板と、
前記基板に設けられ第1ゲート電極を有し第1のピンチオフ電圧に設定された第1FETと、
前記第1FETと同一基板に集積化され第2ゲート電極を有し第2のピンチオフ電圧に設定された第2FETと、を具備し、
前記第1ゲート電極は、金属の蒸着により前記障壁層の表面に設けられて一部が該障壁層に埋め込まれ、
前記第2ゲート電極は、前記金属の蒸着により前記第1ゲート電極と同一平面の前記障壁層表面に設けられて一部が該障壁層に埋め込まれ、
前記第1ゲート電極の蒸着膜厚は、前記金属の蒸着膜厚の増加に対する前記半導体層内への埋め込み深さの増加の比率と、蒸着膜厚との相関関係における相関係数の減少が始まる厚み以上であることを特徴とする集積回路装置。
A substrate in which a semiconductor layer to be a buffer layer, a channel layer, an electron supply layer, a barrier layer, and a cap layer are sequentially stacked on a compound semiconductor substrate;
A first FET provided on the substrate and having a first gate electrode and set to a first pinch-off voltage;
A second FET integrated on the same substrate as the first FET and having a second gate electrode and set to a second pinch-off voltage,
The first gate electrode is provided on the surface of the barrier layer by vapor deposition of metal, and a part thereof is embedded in the barrier layer,
The second gate electrode is provided on the surface of the barrier layer in the same plane as the first gate electrode by vapor deposition of the metal, and a part thereof is embedded in the barrier layer,
The deposition thickness of the first gate electrode starts to decrease the correlation coefficient in the correlation between the ratio of the increase in the embedded depth in the semiconductor layer with respect to the increase in the deposition thickness of the metal and the deposition thickness. An integrated circuit device having a thickness equal to or greater than a thickness.
埋め込まれた前記第1ゲート電極の底部は前記電子供給層内に位置することを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   2. The integrated circuit device according to claim 1, wherein a bottom portion of the buried first gate electrode is located in the electron supply layer. 前記電子供給層表面から前記埋め込まれた前記第1ゲート電極の底部までの距離の増加に対する前記第1のピンチオフ電圧の増加の比率と、前記距離との相関関係において、前記電子供給層は該相関関係の相関係数の絶対値が小さい第1領域と該相関係数が第1領域より大きい第2領域を有し、前記底部は前記第1領域に位置することを特徴とする請求項2に記載の集積回路装置。   In the correlation between the ratio of the increase in the first pinch-off voltage to the increase in the distance from the surface of the electron supply layer to the bottom of the buried first gate electrode, and the distance, the electron supply layer has the correlation 3. The first region having a small absolute value of the correlation coefficient of the relationship and a second region having a correlation coefficient larger than the first region, wherein the bottom is located in the first region. The integrated circuit device described. 前記チャネル層と前記バッファ層の間に他の電子供給層を設けることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   2. The integrated circuit device according to claim 1, wherein another electron supply layer is provided between the channel layer and the buffer layer. 前記第2ゲート電極の前記埋め込まれた底部は前記障壁層内に位置することを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   2. The integrated circuit device according to claim 1, wherein the buried bottom portion of the second gate electrode is located in the barrier layer. 前記障壁層上にエッチングストップ層を設けることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   The integrated circuit device according to claim 1, wherein an etching stop layer is provided on the barrier layer. 前記第1ゲート電極および第2ゲート電極は最下層にPtを含む金属層であり、該Ptの一部が前記半導体層に埋め込まれることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   2. The integrated circuit device according to claim 1, wherein each of the first gate electrode and the second gate electrode is a metal layer including Pt in a lowermost layer, and a part of the Pt is embedded in the semiconductor layer. 前記障壁層は、AlGaAs層であることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   The integrated circuit device according to claim 1, wherein the barrier layer is an AlGaAs layer. 前記第1ゲート電極のPt蒸着膜厚は110Å以上170Å以下であることを特徴とする請求項7に記載の集積回路装置。   8. The integrated circuit device according to claim 7, wherein the Pt deposition film thickness of the first gate electrode is not less than 110 mm and not more than 170 mm. 前記第2ゲート電極のPt蒸着膜厚は、40Å〜100Åであることを特徴とする請求項7に記載の集積回路装置。   8. The integrated circuit device according to claim 7, wherein the Pt vapor deposition film thickness of the second gate electrode is 40 to 100 mm. 前記障壁層は250Å以上400Å以下であることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。   The integrated circuit device according to claim 1, wherein the barrier layer has a thickness of 250 to 400 mm. 前記電子供給層の不純物濃度は、1.0×1018cm−3〜5.0×1018cm−3であることを特徴とする請求項1に記載の集積回路装置。

2. The integrated circuit device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the electron supply layer is 1.0 × 10 18 cm −3 to 5.0 × 10 18 cm −3 .

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