JP2508173B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2508173B2 JP63028021A JP2802188A JP2508173B2 JP 2508173 B2 JP2508173 B2 JP 2508173B2 JP 63028021 A JP63028021 A JP 63028021A JP 2802188 A JP2802188 A JP 2802188A JP 2508173 B2 JP2508173 B2 JP 2508173B2
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惠一 大畑
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法、特に化合物半導体
を用いた超高周波超高速の半導体装置の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing an ultra-high frequency ultra-high speed semiconductor device using a compound semiconductor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

n−AlGaAsとアンドープGaAsのヘテロ接合で成る選択
ドープ構造は、電子不純物の少いGaAs中の走行するた
め、高移動度、高速度になり低雑音デバイス、高速デバ
イスに利用されている。
The selectively-doped structure composed of a heterojunction of n-AlGaAs and undoped GaAs travels in GaAs with few electron impurities, and therefore has high mobility and high speed, and is used for low noise devices and high speed devices.

第2図は従来の電界効果トラジスタの一例の断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view of an example of a conventional field effect transistor.

半絶縁性GaAs基板1上にアンドープGaAs層2,n+−AlGa
As層3が設けられ、ゲート電極11及びソース,ドレイン
オーム性電極12,13が設けられている。電子は層2と3
のヘテロ接合界面のGaAs層2の側をソースからドレイン
に向かって走行し、ゲート電極11で変調を受けてトラン
ジスタ動作をなす。さて、このトラジスタにおいて、低
雑音,高速性を向上させるためには、ソース抵抗を低減
することが極めて重要である。
Undoped GaAs layer 2, n + -AlGa on semi-insulating GaAs substrate 1
An As layer 3 is provided, and a gate electrode 11 and source / drain ohmic electrodes 12 and 13 are provided. Electrons are layers 2 and 3
It travels from the source to the drain on the side of the GaAs layer 2 at the heterojunction interface and undergoes modulation by the gate electrode 11 to operate as a transistor. In this transistor, it is extremely important to reduce the source resistance in order to improve low noise and high speed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

従来、ソースおよびドレイン電極12,13は、Au−Ge等
をn+−AlGaAs層上に蒸着し、熱処理して、n+−AlGaAs層
3、およびアンドープGaAs層2と合金化させて形成して
いた。しかしながら、この方法では、アンドープGaAs層
2に直接電極を取ることになるため、接触抵抗が十分に
小さくないことおよび合金層と結晶層との界面が凹凸の
激しい面になることの欠点はあった。これを改良するも
のとしてソースおよびドレイン電極12,13の部分の結晶
層をエッチングした後、選択的にn+−GaAsを再成長する
方法があるが、再成長界面の品質が良くない恐れがあ
る。
Conventionally, the source and drain electrodes 12 and 13 are formed by vapor-depositing Au-Ge or the like on the n + -AlGaAs layer, heat-treating it, and alloying it with the n + -AlGaAs layer 3 and the undoped GaAs layer 2. It was However, in this method, since the electrode is directly formed on the undoped GaAs layer 2, the contact resistance is not sufficiently small and the interface between the alloy layer and the crystal layer has a rough surface. . To improve this, there is a method of selectively re-growing n + -GaAs after etching the crystal layers of the source and drain electrodes 12 and 13, but the quality of the re-growing interface may be poor. .

本発明の目的は、電極形成部分における合金層と結晶
層との界面の品質を損なうことなく、ソース抵抗の小さ
い半導体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a small source resistance without deteriorating the quality of the interface between the alloy layer and the crystal layer in the electrode formation portion.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、高抵抗基板にステ
ップを形成する工程と、化合物半導体を構成する第1の
元素の雰囲気中で第2の元素の分子ビームを前記基板の
主面に対して斜め方向から照射して前記ステップ及び主
面を覆う第1の半導体層を形成する工程と、前記第2の
元素の分子ビームとドーパントの分子ビームとを前記基
板の主面に対して斜め方向から照射すると共に、前記第
1の半導体層より電子親和力の小さい第3の半導体層の
一成分となる第3の元素の分子ビームを前記ステップの
側面につかない方向から照射して前記ステップの側面に
はドープされた第2の半導体層を形成し前記主面の平坦
面には第3の半導体層を形成する工程とを含んで構成さ
れる。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a step on a high resistance substrate and a step of forming a molecular beam of a second element in an atmosphere of a first element constituting a compound semiconductor with respect to a main surface of the substrate. A step of irradiating from an oblique direction to form a first semiconductor layer covering the step and the main surface; and a molecular beam of the second element and a molecular beam of a dopant from an oblique direction with respect to the main surface of the substrate. While irradiating, a molecular beam of a third element, which is one component of the third semiconductor layer having an electron affinity smaller than that of the first semiconductor layer, is irradiated from a direction that does not reach the side surface of the step, and the side surface of the step is exposed. Forming a second doped semiconductor layer and forming a third semiconductor layer on the flat surface of the main surface.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例を説明する
ための工程順に示した半導体チップの断面図である。
1A to 1E are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention.

第1図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板1にス
テップを形成する。
As shown in FIG. 1A, steps are formed in the semi-insulating GaAs substrate 1.

次に、第1図(b)に示すように、分子線エピタクシ
ー法を用い、As雰囲気中でGaビームをステップに対して
斜め方向から照射し、ステップを覆うアンドープGaAs層
2を堆積する。
Next, as shown in FIG. 1 (b), a molecular beam epitaxy method is used to irradiate a Ga beam from an oblique direction with respect to the step in an As atmosphere to deposit an undoped GaAs layer 2 covering the step.

次に、第1図(c)に示すように、同じく分子線エピ
タクシー法を用い、As雰囲気中で、Gaビームとドーパン
トとなるSiビームとをステップに対して斜め方向から照
射して、同時にAlビームをステップの側面につかない方
向より照射して、ステップの側面にはn+−GaAS層4を、
平坦面にはn+−AlGaAs層3を堆積する。
Next, as shown in FIG. 1 (c), similarly using the molecular beam epitaxy method, a Ga beam and a Si beam serving as a dopant are irradiated obliquely to the step in an As atmosphere, and at the same time, Irradiate the Al beam from a direction that does not hit the side surface of the step, and n + -GaAS layer 4 is applied to the side surface of the step.
An n + -AlGaAs layer 3 is deposited on the flat surface.

次に、第1図(d)に示すように、Alビームを遮断
し、As雰囲気中でGaビームとSiビームをステップに対し
て斜め方向から照射して、キャップ層となるn+−GaAs層
5を堆積する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the Al beam is cut off, and the Ga beam and the Si beam are irradiated in an As atmosphere from an oblique direction with respect to the step to form an n + -GaAs layer as a cap layer. 5 is deposited.

次に、第1図(e)に示すように、平坦面のn+−GaAs
層5を選択エッチグしてn+−AlGaAs層3を露出させて、
そこにゲート電極11を形成する。また、n+−GaAs層5の
上にソースおよびドレイン電極12,13を形成して電界効
果トランジスタを完成させる。
Next, as shown in FIG. 1 (e), a flat surface of n + -GaAs is formed.
Selectively etching layer 5 to expose n + -AlGaAs layer 3,
The gate electrode 11 is formed there. Further, the source and drain electrodes 12 and 13 are formed on the n + -GaAs layer 5 to complete the field effect transistor.

第1図(c)に示したように、ステップ側面にはn+
GaAs層4が成長し、これがn+コンタクト層として働くこ
とになる。この層4は、真空に引いた後にAsを導入した
As雰囲気中で連続エピタクシーで形成されるので、界面
は良質で低い接触抵抗、ソース抵抗が実現される。
As shown in Fig. 1 (c), n + -
The GaAs layer 4 grows, and this serves as an n + contact layer. This layer 4 introduced As after being evacuated
Since it is formed by continuous epitaxy in an As atmosphere, the interface has good quality and low contact resistance and source resistance.

上記実施例では、ソース側にのみステップを形成し、
n+コンタクト層を形成した場合について説明したが、ド
レイン側にも形成することも可能である。
In the above embodiment, steps are formed only on the source side,
Although the case where the n + contact layer is formed has been described, it is also possible to form the n + contact layer on the drain side.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は、ステップを形成して
ステップの側面にn+−GaAs層を形成してこれがn+コンタ
クト層として作用するようにし、ゲート電極はn+AlGaAs
層に、ソース及びドレイン電極はn+−GaAs層にそれぞれ
形成するようにしたので、ソース抵抗が小さく、低雑音
で高速動作の半導体装置を製造することができるという
効果を有する。
As described above, the present invention, which is to act as a n + contact layer to form a n + -GaAs layer on the side surface of the step forms a step, the gate electrode is n + AlGaAs
Since the source and drain electrodes are respectively formed in the n + -GaAs layer in the layer, there is an effect that a source resistance is small and a low-noise and high-speed operation semiconductor device can be manufactured.

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

第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第2図は従
来の電界効果トランジスタの一例の断面図である。 1…半絶縁性GaAs基板、2…アンドープGaAs層、3…n+
−AlGaAs層、4,5…n+−GaAs層、11…ゲート電極、12…
ソース電極、13…ドレイン電極。
1 (a) to 1 (e) are sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an example of a conventional field effect transistor. 1 ... Semi-insulating GaAs substrate, 2 ... Undoped GaAs layer, 3 ... n +
-AlGaAs layer, 4,5 ... n + -GaAs layer, 11 ... Gate electrode, 12 ...
Source electrode, 13 ... Drain electrode.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】高抵抗基板にステップを形成する工程と、
化合物半導体を構成する第1の元素の雰囲気中で、第2
の元素の分子ビームを前記基板の主面に対して斜め方向
から照射して前記ステップ及び主面を覆う第1の半導体
層を形成する工程と、前記第2の元素の分子ビームとド
ーパントの分子ビームとを前記基板の主面に対して斜め
方向から照射すると共に、前記第1の半導体層より電子
親和力の小さい第3の半導体層の一成分となる第3の元
素の分子ビームを前記ステップの側面が陰となって該側
面につかない方向から照射して前記ステップの側面には
前記ドーパントがドープされた第1の半導体と同じ組成
の第2の半導体層を形成し前記主面の平坦面には第3の
半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
1. A step of forming a step on a high resistance substrate,
In the atmosphere of the first element forming the compound semiconductor,
Irradiating the main surface of the substrate from a diagonal direction with respect to the main surface of the substrate to form a first semiconductor layer covering the step and the main surface, and the molecular beam of the second element and the molecules of the dopant. And a molecular beam of a third element, which is a component of a third semiconductor layer having an electron affinity smaller than that of the first semiconductor layer, is applied to the main surface of the substrate in an oblique direction. Irradiation is performed from a direction in which the side surface becomes a shadow and does not reach the side surface, and a second semiconductor layer having the same composition as the first semiconductor doped with the dopant is formed on the side surface of the step to form a flat surface on the main surface. And a step of forming a third semiconductor layer.
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