JP3101457B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はIII −V族化合物半導
体からなる半導体装置に関するものであり、特にウエッ
トエッチングのエッチングレートの差を利用してリセス
の面出しを再現性よく行なえるものに関する。
【0002】
【従来の技術】III −V族化合物半導体装置は、化合物
半導体からなる半絶縁性基板上に電界効果トランジスタ
やヘテロバイポーラトランジスタ等を形成したもので、
例えば電界効果トランジスタの中でもHEMT(High El
ectron Mobility Transistor:高電子移動度トランジス
タ)と呼ばれるものでは電子がその移動度が高い2次元
電子ガス層を走行するため、例えば40GHz以上の高
周波領域でトランジスタ動作を実行することが可能であ
る。この種の装置はゲート耐圧が低いという欠点がある
が、リセス構造を形成することによりシリコンデバイス
並みのゲート耐圧を得ることができる。
【0003】次に、これら半導体装置の動作について説
明する。まず電界効果トランジスタについて説明する。
電界効果トランジスタにおいてはソースとドレイン間に
流れる電流をゲートにかける電圧で制御することが可能
で、ゲートに入力信号を入力し、ドレインに流れる電流
を出力することで信号を増幅できる。
【0004】図62はInP基板を用いた従来のHEM
Tを示す。図において、1はInP基板であり、基板1
上にはInAlAsバッファ層2、InGaAsチャネ
ル層3、n−InAlAs電子供給層4、InAlAs
ショットキー接合形成層5、n−InGaAsオーミッ
ク形成層7がこの順で順次積層され、InAlAsショ
ットキー接合形成層5、n−InGaAsオーミック形
成層7の一部にはゲート電極8用のリセスが形成されて
いる。またn−InGaAsオーミック形成層7の上に
はソース電極9およびドレイン電極10が形成されてい
る。このInP基板を用いたHEMTではソースとドレ
イン間を流れる電流(以下これをドレイン電流と呼ぶ)
は主としてInGaAsチャネル層3中を流れることに
なる。
【0005】また、図64はInP基板を用いた従来の
MISFETを示す。図において、1はInP基板であ
り、基板1上にはInAlAsバッファ層2、n−In
GaAsチャネル層13、InAlAsショットキー接
合形成層5、n−InGaAsオーミック形成層7がこ
の順で順次積層され、InAlAsショットキー接合形
成層5、n−InGaAsオーミック形成層7の一部に
はゲート電極8用のリセスが形成されている。またn−
InGaAsオーミック形成層7の上にはソース電極9
およびドレイン電極10が形成されている。このInP
基板を用いたMISFETではドレイン電流はn−In
GaAsチャネル層13中を流れることになる。
【0006】また、図65はGaAs基板を用いた従来
のHEMTを示す。図において、14はGaAs基板で
あり、基板14上にはGaAsバッファ層15、n−A
lGaAs電子供給層16、n−GaAsオーミック形
成層17がこの順で順次積層され、n−AlGaAs電
子供給層16、n−GaAsオーミック形成層17の一
部にはゲート電極8用のリセスが形成されている。ま
た、n−GaAsオーミック形成層17の上にはソース
電極9およびドレイン電極10が形成されている。この
GaAs基板を用いたHEMTではドレイン電流はGa
Asバッファ層15のn−AlGaAs電子供給層16
と接している近傍を流れることになる。
【0007】また、図66はGaAs基板を用いた従来
のMISFETを示す。図において、14はGaAs基
板であり、基板14上にはGaAsバッファ層15、n
−GaAsチャネル層18、AlGaAsショットキー
接合形成層19、n−GaAsオーミック形成層17が
この順で順次積層され、AlGaAsショットキー接合
形成層19、n−GaAsオーミック形成層17の一部
にはゲート電極8用のリセスが形成されている。また、
n−GaAsオーミック形成層17の上にはソース電極
9およびドレイン電極10が形成されている。このGa
As基板を用いたMISFETではドレイン電流はn−
GaAsチャネル層18中を流れることになる。
【0008】図67はGaAs基板を用いた従来のME
SFETを示す。図において、14はGaAs基板であ
り、基板14上にはGaAsバッファ層15、n−Ga
Asチャネル層18、n−GaAsオーミック形成層1
7がこの順で順次積層され、n−GaAsチャネル層1
8、n−GaAsオーミック形成層17の一部にはゲー
ト電極8用のリセスが形成されている。また、n−Ga
Asオーミック形成層17の上にはソース電極9および
ドレイン電極10が形成されている。このGaAs基板
を用いたMESFETでも同じくn−GaAsチャネル
層18中をそれぞれ流れる。
【0009】次にこれら電界効果トランジスタの製造工
程について図63を用いて説明する。ここでは図62
示した、InP基板を用いたHEMTの場合を例にとっ
て説明する。図63において、1はInP基板で、この
InP基板1上に、InAlAsバッファ層2、InG
aAsチャネル層3、n−InAlAs電子供給層4、
InAlAsショットキー接合形成層5、n−InGa
Asオーミック形成層7を結晶成長技術を用いて順に堆
積させる(図63(a) の状態)。次にn−InGaAs
オーミック形成層7上に蒸着・リフトオフ技術を用いて
ソース9およびドレイン10を形成する(図63(b) の
状態)。さらにレジストを表面に塗布しパターニングを
行いゲート形成用レジスト50を形成し、その後、この
レジストをマスクにしてリセスエッチングを行う(図
(c) の状態)。最後にゲート金属を蒸着・リフトオフ
してゲート8を形成して完成する(図62の状態)。
【0010】次にHBTの動作について説明する。HB
Tでは通常のバイポーラトランジスタと同様にコレクタ
からエミッタに流れる電流をベースに流れる電流で制御
する。ベースに流れる微小な電流でエミッタに流れる電
流を制御することで増幅動作を行う。特にHBTではエ
ミッタ層にベース層よりもバンドギャップの大きな材料
を用いることで大きな増幅率を得ることが可能である。
【0011】図68はInP基板を用いた従来のHBT
を示す。図において、1はInP基板であり、この基板
1の上にはn−InGaAsコレクタ層100が形成さ
れ、その一部にはコレクタ電極105が形成されてい
る。n−InGaAsコレクタ層100のコレクタ電極
形成領域およびその近傍を除く領域上にはp−InGa
Asベース層101が形成され、その一部にはベース電
極106が形成されている。p−InGaAsベース層
101のベース電極形成領域およびその近傍を除く領域
上にはn−InAlAsエミッタ層103、n+ −In
GaAsエミッタコンタクト層104がこの順で順次積
層されており、n+ −InGaAsエミッタコンタクト
層104上にはエミッタ電極107が形成されている。
【0012】次にこの図68に示したHBTの製造工程
について図69を用いて説明する。
【0013】InP基板1上にn−InGaAsコレク
タ層100,p−InGaAsベース層101,n−I
nAlAsエミッタ層103,n+ −InGaAsエミ
ッタコンタクト層104を結晶成長技術を用いて堆積さ
せる(図69(a) の状態)。n+ −InGaAsエミッ
タコンタクト層104上にリソグラフィ技術を用いてベ
ース面出し用レジスト150を形成の後、これをマスク
にしてエッチングを行いn+ −InGaAsエミッタコ
ンタクト層104とn−InAlAsエミッタ層103
を除去する。この時n−InAlAsエミッタ層103
を完全に除去しなければならないので、安全のため多い
めにエッチングを行うため、p−InGaAsベース層
101の上部も一部エッチングされる(図69(b) の状
態)。さらにリソグラフィ技術を用いコレクタ面出しレ
ジスト151を形成し、これをマスクにしてエッチング
を行い、p−InGaAsベース層101を除去する。
この時p−InGaAsベース層101を完全に除去し
なければならないので、安全のため多いめにエッチング
を行うため、n−InGaAsコレクタ層100の上部
も一部エッチングされる(図69(c) の状態)。この後
コレクタ電極105、ベース電極106、エミッタ電極
107を蒸着・リフトオフ技術を用いて形成し装置を完
成する(図68の状態)。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで電界効果トラ
ンジスタの電気的特性に重大な影響を及ぼすのはゲート
とドレイン電流が流れる経路(以下、これをチャネルと
呼ぶ)の距離である。そしてこれを決めているのはリセ
スエッチングの量である。そしてこの量は通常エッチャ
ントのエッチング速度とエッチング時間から割出すため
エッチング速度にばらつきがあるとそれがそのままトラ
ンジスタ特性にばらつきを生じるという問題点があっ
た。
【0015】またHBTの場合、p型ベース層の面出し
を行う時、その上のn型エミッタ層を除去するが、やは
りエッチング量にばらつきがあることを計算に入れ安全
のため多めにエッチングを行う。このためp型ベース層
の一部もエッチングされてしまうが、元々p型ベース層
は通常0.1μm程度の厚さしかないため、このわずか
にエッチングされることでも、実効的なベース層厚に対
する影響が大きいためHBTの電気的特性が大きく変化
するという問題点があった。
【0016】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体物質の違いによるエッチ
ング特性の差を利用して、電気的特性のそろった半導体
装置を得ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明に
係る半導体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V
族化合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおい
て、構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP
/InGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの
InP層に接触して形成されており、しかもこの接触面
を延長した面がInP/InGaAsの境界面と一致す
るように装置を構成したものである。
【0018】また、この発明の第2の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造の
一部に基板側から順にInAlAs/InP/InAl
Asとなる層構造を含み、ゲート電極がこのInP層に
接触して形成されており、しかもこの接触面を延長した
面がInP/InAlAsの境界面と一致するように装
置を構成したものである。
【0019】また、この発明の第3の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造の
一部に基板側から順にInAlAs/InP/InGa
Asとなる層構造を含み、ゲート電極がこのInAlA
s層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延
長した面がInAlAs/InPの境界面と一致するよ
うに形成した半導体装置および請求項1記載の半導体装
置を同一基板上に形成したものである。
【0020】また、この発明の第4の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造の
一部に基板側から順にInAlAs/InP/InAl
Asとなる層構造を含み、ゲート電極がこの基板側のI
nAlAs層に接触して形成されており、しかもこの接
触面を延長した面がInAlAs/InPの境界面と一
致するように形成した半導体装置および請求項2記載の
半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0021】また、この発明の第5の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造の
一部に基板側から順にInAlAs/InP/InGa
Asとなる層構造を含み、ゲート電極がこのInAlA
s層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延
長した面がInAlAs/InPの境界面と一致するよ
うに形成した半導体装置および請求項2記載の半導体装
置を同一基板上に形成したものである。
【0022】また、この発明の第6の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造の
一部に基板側から順にInAlAs/InP/InAl
Asとなる層構造を含み、ゲート電極がこの基板側のI
nAlAs層に接触して形成されており、しかもこの接
触面を延長した面がInAlAs/InPの境界面と一
致するように形成した半導体装置および請求項1記載の
半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0023】また、この発明の第7の発明に係る半導体
装置は、本発明の第1の発明および第2の発明に係る半
導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0024】また、この発明の第8の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなり、構造の一部に基板側から順にInAlA
s/InP/InAlAsとなる層構造を二組以上含
み、この各々の組に属するInP層にゲート電極が接触
して形成されており、しかもこの接触面を延長した仮想
面が各々の組に属するInP/InAlAsの境界面と
一致する電界効果型トランジスタを含むように装置を構
成したものである。
【0025】また、この発明の第9の発明に係る半導体
装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物半
導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタにおい
て、構造の一部に基板側から順にInGaAs/InP
/InAlAsとなる層構造 を含み、ベース電極がこの
InGaAs層に接触して形成されており、しかもこの
接触面を延長した面がInGaAs/InPの境界面と
一致するように装置を構成したものである。
【0026】また、この発明の第10の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタにお
いて、構造の一部に基板側から順にInGaAs/In
P/InAlAsとなる層構造を含み、ベース電極がこ
のInP層に接触して形成されており、しかもこの接触
面を延長した仮想面がInP/InAlAsの境界面と
一致するように装置を構成したものである。
【0027】また、この発明の第11の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造
の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/GaA
sもしくはAlGaAs/InP/InGaAsまたは
GaAs/InP/GaAsもしくはGaAs/InP
/InGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの
AlGaAs層または基板側のGaAs層に接触して形
成されており、しかもこの接触面を延長した面がAlG
aAs/InPまたはGaAs/InPの境界面と一致
するように装置を構成したものである。
【0028】また、この発明の第12の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造
の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/GaA
sもしくはAlGaAs/InP/InGaAsまたは
GaAs/InP/GaAsもしくはGaAs/InP
/InGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの
InP層に接触して形成されており、しかもこの接触面
を延長した面がInP/GaAsまたはInP/InG
aAsの境界面と一致するように装置を構成したもので
ある。
【0029】また、この発明の第13の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成し たIII −V族化合物
半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造
の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/AlG
aAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの基板側の
AlGaAs層に接触して形成されており、しかもこの
接触面を延長した面がAlGaAs/InPの境界面と
一致するように装置を構成したものである。
【0030】また、この発明の第14の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、構造
の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/AlG
aAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこのInP層
に接触して形成されており、しかもこの接触面を延長し
た面がInP/AlGaAsの境界面と一致するように
装置を構成したものである。
【0031】また、この発明の第15の発明に係る半導
体装置は、本発明に係る第11の発明および第12の発
明の半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0032】また、この発明の第16の発明に係る半導
体装置は、本発明に係る第13の発明および第14の発
明の半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0033】また、この発明の第17の発明に係る半導
体装置は、本発明に係る第11の発明および第13の発
明の半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0034】また、この発明の第18の発明に係る半導
体装置は、本発明に係る第11の発明および第14の発
明の半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0035】また、この発明の第19の発明に係る半導
体装置は、本発明に係る第12の発明および第13の発
明の半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0036】また、この発明の第20の発明に係る半導
体装置は、本発明に係る第12の発 明および第14の発
明の半導体装置を同一基板上に形成したものである。
【0037】また、この発明の第21の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなり、構造の一部に基板側から順にAlGa
As/InP/AlGaAsとなる層構造を二組以上含
み、この各々の組に属する基板側のAlGaAs層にゲ
ート電極が接触して形成されており、しかもこの接触面
を延長した面が各々の組に属するAlGaAs/InP
の境界面と一致する電界効果型トランジスタを含むよう
に装置を構成したものである。
【0038】また、この発明の第22の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなり、構造の一部に基板側から順にAlGa
As/InP/AlGaAsとなる層構造を二組以上含
み、この各々の組に属するInP層にゲート電極が接触
して形成されており、しかもこの接触面を延長した仮想
面が各々の組に属するInP/AlGaAsの境界と一
致する電界効果型トランジスタを含むように装置を構成
したものである。
【0039】また、この発明の第23の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタにお
いて、構造の一部に基板側から順にGaAs/InP/
AlGaAsとなる層構造を含み、ベース電極がこのG
aAs層に接触して形成されており、しかもこの接触面
を延長した面がGaAs/InPの境界面と一致するよ
うに装置を構成したものである。
【0040】また、この発明の第24の発明に係る半導
体装置は、基板の一平面上に形成したIII −V族化合物
半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタにお
いて、構造の一部に基板側から順にGaAs/InP/
AlGaAsとなる層構造を含み、ベース電極がこのI
nP層に接触して形成されており、しかもこの接触面を
延長した面がInP/AlGaAsの境界面と一致する
ように装置を構成したものである。
【0041】
【作用】この発明の第1の発明における半導体装置は、
基板側から順にInAlAs/InP/InGaAsと
なる層構造を有する電界効果型トランジスタにおいて、
ゲート電極と接触するInP層がエッチングストッパ層
として作用するので、エッチングの量が結晶構造により
正確に決定でき、電気的特性にばらつきのない半導体装
置を得ることができる。
【0042】また、この発明の第2の発明における半導
体装置は、基板側から順にInAlAs/InP/In
AlAsとなる層構造を有する電界効果型トランジスタ
において、ゲート電極と接触するInP層がエッチング
ストッパ層として作用するので、エッチングの量が結晶
構造により正確に決定でき、電気的特性にばらつきのな
い半導体装置を得ることができる。
【0043】また、この発明の第3の発明における半導
体装置は、基板側から順にInAlAs/Inp/In
GaAsとなる層構造を有する電界効果型トランジスタ
において、ゲート電極がこのInAlAs層に接触して
形成されている半導体装置と、第1の発明による半導体
装置を同一基板上に形成したので、電気的特性にばらつ
きのない電界効果型トランジスタにより互いにピンチオ
フ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板上に搭
載した半導体装置を実現できる。
【0044】また、この発明の第4の発明における半導
体装置は、基板側から順にInAlAs/Inp/In
AlAsとなる層構造を有する電界効果型トランジスタ
において、ゲート電極がこの基板側のInAlAs層に
接触して形成されている半導体装置と、第2の発明によ
る半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的特性
にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互いに
ピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基
板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0045】また、この発明の第5の発明における半導
体装置は、基板側から順にInAl As/Inp/In
GaAsとなる層構造を有する電界効果型トランジスタ
において、ゲート電極がこのInAlAs層に接触して
形成されている半導体装置と、第2の発明による半導体
装置を同一基板上に形成したので、電気的特性にばらつ
きのない電界効果型トランジスタにより互いにピンチオ
フ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板上に搭
載した半導体装置を実現できる。
【0046】また、この発明の第6の発明における半導
体装置は、基板側から順にInAlAs/Inp/In
AlAsとなる層構造を有する電界効果型トランジスタ
において、ゲート電極がこの基板側のInAlAs層に
接触して形成されている半導体装置と、第1の発明によ
る半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的特性
にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互いに
ピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基
板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0047】また、この発明の第7の発明における半導
体装置は、本発明の第1の発明および第2の発明による
半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的特性に
ばらつきのない電界効果型トランジスタにより互いにピ
ンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板
上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0048】また、この発明の第8の発明における半導
体装置は、基板側から順にInAlAs/InP/In
AlAsとなる同一の層構造を有する複数の電界効果型
トランジスタの下地に形成され、それぞれのゲート電極
とそれぞれ接触するInP層がエッチングストッパ層と
して作用するので、エッチングの量が結晶構造により正
確に決定でき、電気的特性にばらつきのない電界効果型
トランジスタにより互いにピンチオフ電圧が異なる2種
類のトランジスタを同一基板上に搭載した半導体装置を
実現できる。
【0049】また、この発明の第9の発明における半導
体装置は、基板側から順にInGaAs/InP/In
AlAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポーラト
ランジスタにおいて、ベース電極直下に相当する部分は
除去されるInP層がエッチ ングストッパ層として作用
するので、エッチングの量が結晶構造により正確に決定
でき、電気的特性にばらつきのない半導体装置を得るこ
とができる。
【0050】また、この発明の第10の発明における半
導体装置は、基板側から順にInGaAs/InP/I
nAlAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポーラ
トランジスタにおいて、ベース電極と接触するInP層
がエッチングストッパ層として作用するので、エッチン
グの量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性に
ばらつきのない半導体装置を実現できる。
【0051】また、この発明の第11の発明における半
導体装置は、基板側から順にAlGaAs/InP/G
aAsもしくはAlGaAs/InP/InGaAsま
たはGaAs/InP/GaAsもしくはGaAs/I
nP/InGaAsとなる層構造を有する電界効果型ト
ランジスタにおいて、ゲート電極直下に相当する部分は
除去されるInP層がエッチングストッパ層として作用
するので、エッチングの量が結晶構造により正確に決定
でき、電気的特性にばらつきのない半導体装置を実現で
きる。
【0052】また、この発明の第12の発明における半
導体装置は、基板側から順にAlGaAs/InP/G
aAsもしくはAlGaAs/InP/InGaAsま
たはGaAs/InP/GaAsもしくはGaAs/I
nP/InGaAsとなる層構造を有する電界効果型ト
ランジスタにおいて、ゲート電極と接触するInP層が
エッチングストッパ層として作用するので、エッチング
の量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性にば
らつきのない半導体装置を実現できる。
【0053】また、この発明の第13の発明における半
導体装置は、基板側から順にAlGaAs/InP/A
lGaAsとなる層構造を有する電界効果型トランジス
タにおいて、ゲート電極直下に相当する部分は除去され
るInP層がエッチングストッパ層として作用するの
で、エッチングの量が結晶構造により正確に決定でき、
電気的特性にばらつきのない半導体装置を実現できる。
【0054】また、この発明の第14の発明における半
導体装置は、基板側から順にAlGaAs/InP/A
lGaAsとなる層構造を有する電界効果型トランジス
タにおいて、ゲート電極と接触するInP層がエッチン
グストッパ層として作用するので、エッチングの量が結
晶構造により正確に決定でき、電気的特性にばらつきの
ない半導体装置を実現できる。
【0055】また、この発明の第15の発明における半
導体装置は、本発明の第11の発明および第12の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0056】また、この発明の第16の発明における半
導体装置は、本発明の第13の発明および第15の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0057】また、この発明の第17の発明における半
導体装置は、本発明の第11の発明および第13の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0058】また、この発明の第18の発明における半
導体装置は、本発明の第11の発明および第14の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0059】また、この発明の第19の発明における半
導体装置は、本発明の第12の発明および第13の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性 にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0060】また、この発明の第20の発明における半
導体装置は、本発明の第12の発明および第14の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる。
【0061】また、この発明の第21の発明における半
導体装置は、基板側から順にAlGaAs/InP/A
lGaAsとなる同一の層構造を有する複数の電界効果
型トランジスタの下地に形成され、それぞれのゲート電
極直下に相当する部分は除去されるInP層がエッチン
グストッパ層として作用するので、エッチングの量が結
晶構造により正確に決定でき、電気的特性にばらつきの
ない電界効果型トランジスタにより互いにピンチオフ電
圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板上に搭載し
た半導体装置を実現できる。
【0062】また、この発明の第22の発明における半
導体装置は、基板側から順にAlGaAs/InP/A
lGaAsとなる同一の層構造を有する複数の電界効果
型トランジスタの下地に形成され、それぞれのゲート電
極と接触するInP層がエッチングストッパ層として作
用するので、エッチングの量が結晶構造により正確に決
定でき、電気的特性にばらつきのない電界効果型トラン
ジスタにより互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のト
ランジスタを同一基板上に搭載した半導体装置を実現で
きる。
【0063】また、この発明の第23の発明における半
導体装置は、基板側から順にGaAs/InP/AlG
aAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタにおいて、ベース電極直下に相当する部分は除
去されるInP層がエッチングストッパ層として作用す
るので、エッチングの量が結晶構造により正確に決定で
き、電気的特性にばらつきのない半導体装置を実現でき
る。
【0064】また、この発明の第24の発明における半
導体装置は、基板側から順にGaAs/InP/AlG
aAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタにおいて、ベース電極と接触するInP層がエ
ッチングストッパ層として作用するので、エッチングの
量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性にばら
つきのない半導体装置を実現できる。
【0065】
【実施例】以下、この発明の実施例を図を用いて説明す
る。図1は請求項1に対応する本発明の第1の実施例に
よる半導体装置の断面構造を示すものであり、本実施例
はInP基板を用いたHEMTを示している。図におい
て、1はInP基板であり、その上にInAlAsバッ
ファ層2,InGaAsチャネル層3,n−InAlA
s電子供給層4,InAlAsショットキー接合形成層
5がこの順でそれぞれ形成されている。また、8はゲー
ト電極で、InAlAsショットキー接合形成層5上に
形成されており、このゲート電極8の両側にはInPエ
ッチングストッパ層6,n−InGaAsオーミック形
成層7がInAlAsショットキー接合形成層5上にこ
の順で形成されている。またn−InGaAsオーミッ
ク形成層7上にはソース電極9およびドレイン電極10
が形成されている。
【0066】次に図1の半導体装置の製造方法について
図2を用いて説明する。まず、InP基板1上に、混晶
比が例えばIn0.52Ga0.48AsのInAlAsバッフ
ァ層2を約300nm、混晶比が例えばIn0.53Ga0.
47AsのInGaAsチャネル層3を約50nm程度、
約4×10 18 cm -3 程度の不純物濃度を有するInAl
As電子供給層4を約15nm、InAlAsショット
キー接合形成層5を約20nm、InPエッチングスト
ッパ層6を約5nm、混晶比が約In0.52Ga0.48As
の約4×10 18 cm -3 程度の不純物濃度を有するn−I
nGaAsオーミック形成層7を約50nm程度、順に
MBE,MOCVD等の結晶成長技術を用いて堆積する
(図2(a) の状態)。
【0067】次に、n−InGaAsオーミック形成層
7上に蒸着・リフトオフ技術を用いて、ともに金・ゲル
マニウム・ニッケルからなるソース電極9およびドレイ
ン電極10をそれぞれ約100nm程度形成する(図2
(b) の状態)。
【0068】さらにレジストを表面に塗布してパターニ
ングを行いゲート形成用レジスト50を形成した後、こ
のレジスト50をマスクにしてリセスエッチングを行
う。この時、20℃〜25℃にて例えば50:1の体積
比を有する酒石酸と過酸化水素水の混合溶液、燐酸と過
酸化水素水の混合溶液、あるいは、硫酸と過酸化水素水
の混合溶液をエッチング液として用いると、この液はV
族元素としてAsを主体として含むIII −V族化合物半
導体であるInGaAs(甲種半導体)をエッチング
し、V族元素としてPを主体として含むIII −V族化合
物半導体であるInP(乙種半導体)はエッチングしな
い性質があるため、リセスエッチングされた底面がIn
Pエッチングストッパ層6に達した時点でエッチングが
自動的に止まる(図2(c) の状態)。なお、このエッチ
ング条件は以下の全ての実施例についても同様である。
【0069】このエッチング液が甲種半導体のみエッチ
ングする様子を図61(a) 〜図61(c) にグラフで示し
た。これはInP基板上に堆積した0.2μm厚のIn
GaAs層を上記の3種類のエッチング液を用いてエッ
チングしていった様子を示している。図に示すように、
どのエッチャントを用いてもエッチング量が0.2μm
に達したところでエッチングがそれ以上進行しなくなっ
ている。
【0070】この後、アルミニウム等のゲート金属材料
を約400nm程度全面に蒸着し、リフトオフ法によ
り、リセス開口部に露出しているInAlAsショット
キー接合形成層5に接してゲート電極を設けることによ
り、図1の素子を完成する(図1の状態)。
【0071】このようにInPエッチングストッパ層を
除去しないでゲートを設けるか、除去してゲートを設け
るかでピンチオフ電圧が変化するので、この2つの組合
せで コンプリメンタリICと同様に消費電力を削減で
き、かつ回路を構成するトランジスタ数を低減でき、回
路が簡単になる半導体装置を構成できるという効果があ
る。なお、InP層を除去した方がピンチオフ電圧が浅
く、マイナス電圧が低いところでピンチオフが生じる。
なお、HBTを除く以下の全ての実施例についても、同
一の種類のトランジスタ同士でエッチングストッパ層を
除去しないものと除去するものとを組み合わせることに
より、このような低消費電力の半導体装置を構成でき、
上記実施例と同様の効果を奏する。
【0072】図3は請求項1に対応する本発明の第2の
実施例による半導体装置の断面構造を示すものであり、
図において、図1と同一符号は同一部分を示している。
本実施例は図1と同様のInP基板を用いたMISFE
Tを示すものであるが、酒石酸・リン酸・硫酸のいづれ
か1種以上および過酸化水素を含む溶液でリセスエッチ
ングした後、塩酸でInPエッチングストッパ層6を除
去する工程なしに、InPエッチングストッパ層6上に
ゲート電極8を形成したものである。
【0073】図4は請求項1に対応する本発明の第3の
実施例による半導体装置の断面構造を示しており、図に
おいて、図1と同一符号は同一部分を示している。11
はInAlAs第2ショットキー接合形成層、12はI
nP第2エッチングストッパ層である。本実施例は図1
と同様のInP基板を用いたHEMTを示しており、図
1のInPエッチングストッパ層6の上にさらにInA
lAs第2ショットキー接合形成層11とInP第2エ
ッチングストッパ層12が、InGaAsオーミック形
成層7との間に形成されているので、リセスエッチング
は先ずInP第2エッチングストッパ層12で停止す
る。そしてこのInP第2エッチングストッパ層12と
接触するようにゲート電極8の形成を行なったものであ
り、結晶構造は異なるが、製造工程は図1のHEMTの
場合と同様である。
【0074】図5は請求項2に対応する本発明の第4の
実施例による半導体装置の断面構造を示すものであり、
図において、図1と同一符号は同一部分を示す。11は
InAlAs第2ショットキー接合形成層、12はIn
P第2エッチングストッパ層 である。本実施例は図1と
同様のInP基板を用いたHEMTを示しており、図1
のInPエッチングストッパ層6の上にさらにInAl
As第2ショットキー接合形成層11とInP第2エッ
チングストッパ層12がInGaAsオーミック形成層
7との間に形成されているので、リセスエッチッグは先
ずInP第2エッチングストッパ層12で停止する。そ
してこのInP第2エッチングストッパ層12の除去
後、さらにInAlAs第2ショットキー接合形成層1
1を除去してゲート電極8の形成を行なったものであ
り、結晶構造は異なるが、製造工程は図1のHEMTの
場合と同様である。
【0075】また、図6は請求項2に対応する本発明の
第5の実施例による半導体装置の断面構造を示すもので
あり、図において、図3と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は図3と同様のInP基板を用いたMI
SFETを示しており、図3のn−InGaAsオーミ
ック形成層7に代えてn−InAlAsオーミック形成
層70を形成し、酒石酸・リン酸・硫酸のいづれか1種
以上および過酸化水素を含む溶液でリセスエッチングし
た後、InPエッチングストッパ層6上にゲート電極8
を形成したものである。
【0076】また、図7は請求項2に対応する本発明の
第6の実施例による半導体装置の断面構造を示すもので
あり、図において、図1と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は図1と同様のInP基板を用いたHE
MTを示しており、図1のn−InGaAsオーミック
形成層7に代えてn−InAlAsオーミック形成層7
0を形成し、酒石酸・リン酸・硫酸のいづれか1種以上
および過酸化水素を含む溶液でリセスエッチングした
後、InPエッチングストッパ層6上にゲート電極8を
形成したものである。
【0077】また、図8は請求項3に対応する本発明の
第7の実施例による半導体装置の断面図を示しており、
図において、図1と同一符号は同一部分を示す。本実施
例は、図1と同様のInP基板を用いたHEMTを示し
ており、図1と同様のHEMTにおいて、InPエッチ
ングストッパ層6を除去したものと、図1に示すHE
Tを同一半導体基板上に形成したものである。この2つ
のHEMTはリソグラフィ→エッチング→ゲート蒸着→
リフトオフの工程によるそのリセスの形成を全く別々に
行なうものであり、従って、どちらのリセスの形成を先
に行なってもよいものである。これは、同一基板上に相
異なるピンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを
形成する場合の以下の全ての実施例に関しても同様であ
る。そして、このように相異なるピンチオフ電圧を有す
るFETを同一基板上に形成することにより、回路を構
成するトランジスタの個数を低減でき、回路が簡単にな
り、同時に消費電力を低減することができる。
【0078】また、図10は請求項3に対応する本発明
の第8の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図1と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は、図1と同様のInP基板を用いたMISFE
Tを示しており、図3と同様のMISFETにおいて、
InPエッチングストッパ層6を除去したものと、図3
に示すMISFETを同一基板上に形成したものであ
る。
【0079】また、図11は請求項3に対応する本発明
の第9の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図1と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は、図1と同様のInP基板を用いたHEMTを
示しており、図4と同様のHEMTにおいて、InP第
2エッチングストッパ層12を除去したものと、図4に
示すHEMTを同一基板上に形成したものである。
【0080】また、図12は請求項4に対応する本発明
の第10の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図5と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は図5と同様のInP基板を用いたHEMTを示
しており、図5と同様のHEMTにおいて、InPエッ
チングストッパ層6を除去したものと、図5に示すHE
MTを同一基板上に形成したものである。
【0081】また、図13は請求項4に対応する本発明
の第11の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図6と同一符号は同一部分を示す。本
実施 例は図6と同様のInP基板を用いたMISFET
を示しており、図6と同様のMISFETにおいて、I
nPエッチングストッパ層6を除去したものと、図6に
示すMISFETを同一基板上に形成したものである。
【0082】また、図9は請求項4に対応する本発明の
第12の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図7と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は図7と同様のInP基板を用いたHEMTを示
しており、図7と同様のHEMTにおいて、InPエッ
チングストッパ層6を除去したものと、図7に示すHE
MTを同一基板上に形成したものである。
【0083】また、図14は請求項5に対応する本発明
の第13の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図5と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は図4と同様のInP基板を用いたHEMTを示
しており、図4と同様のHEMTにおいて、InPエッ
チングストッパ層6を除去したものと、図5に示すHE
MTを同一基板上に形成したものである。
【0084】また、図15は請求項6に対応する本発明
の第14の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図5と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は図4と同様のInP基板を用いたHEMTを示
しており、図5と同様のHEMTにおいて、InPエッ
チングストッパ層6を除去したものと、図4に示すHE
MTを同一基板上に形成したものである。
【0085】また、図16は請求項7に対応する本発明
の第15の実施例による半導体装置の断面図を示してお
り、図において、図5と同一符号は同一部分を示す。本
実施例は図4と同様のInP基板を用いたHEMTを示
しており、図4に示すHEMTと図5に示すHEMTを
同一基板上に形成したものである。
【0086】図17は請求項8に対応する本発明の第1
6の実施例による半導体装置の断面図を示しており、図
において、6はInPエッチングストッパ層、11はI
nA lAs第2ショットキー接合形成層、12はInP
第2エッチングストッパ層、19はn−InAlAsオ
ーミック形成層である。本実施例は図1と同様のInP
基板を用いたHEMTを示しており、図1のInPエッ
チングストッパ層6の上にさらにInAlAs第2ショ
ットキー接合形成層11とInP第2エッチングストッ
パ層12が、InGaAsオーミック形成層7との間に
形成されているので、リセスエッチングは先ずInP第
2エッチングストッパ層12で停止する。そして図中左
側のトランジスタのゲート電極の形成を行なうととも
に、InAlAs第2ショットキー接合形成層11のリ
セスエッチングを行なうようにしたものであり、そのリ
セスエッチングはInPエッチングストッパ層6で停止
する。そして図中右側のトランジスタのゲート電極8の
形成を行なうようにしたもので、図1に相当するHEM
T同士を同一基板上に形成したものであり、結晶構造は
異なるが、製造工程は図1のHEMTの場合と同様であ
る。
【0087】図18は請求項9に対応する本発明の第1
7の実施例による半導体装置の断面図を示しており、図
において、1はInP基板、100はn−InGaAs
コレクタ層、101はp−InGaAsベース層、10
2はn−InPエッチングストッパ層、103はn−I
nAlAsエミッタ層、104はn + −InGaAsエ
ミッタコンタクト層、105はコレクタ電極、106は
ベース電極、107はエミッタ電極である。本実施例は
InP基板を用いたHBTを示しており、ベース電極1
06がp−InGaAsベース層101に接触して形成
されており、しかもこの接触面を延長した面がp−In
GaAsベース層101とn−InPエッチングストッ
パ層102の境界となっている。
【0088】次に、本実施例の製造方法について図19
を用いて説明する。
【0089】まず、InP基板1上に、約1μmの厚さ
で5×10 16 cm -3 程度の不純物濃度を有するn−InG
aAsコレクタ層100、約100nmの厚さで1×1
19 cm -3 程度の不純物濃度を有するp−InGaAsベ
ース層101、約10nmの厚さを有するn−InPエ
ッチングストッパ層102、約150nmの厚さで5 ×
10 17 cm -3 程度の不純物濃度を有するn−InAlAs
エミッタ層103、約100nmの厚さで1×10 19 cm
-3 程度の不純物濃度を有するn + −InGaAsエミッ
タコンタクト層104の順に結晶成長技術を用いて堆積
させる(図19(a) 参照)。
【0090】次にベース面出しレジスト150をマスク
に、20℃〜25℃にて例えば50:1の体積比を有す
る酒石酸と過酸化水素水の混合溶液、燐酸と過酸化水素
水の混合溶液、あるいは、硫酸と過酸化水素水の混合溶
液をエッチング液として用いてにてエッチングを行う
と、n + −InGaAsエミッタコンタクト層104お
よびn−InAlAsエミッタ層103のみをエッチン
グで除去できる(図19(b) 参照)。
【0091】さらに塩酸でn−InPエッチングストッ
パ層102のみを除去する。この後、コレクタ層面出し
レジスト151の形成を行い、これをマスクにコレクタ
層までエッチングしてその後、それぞれ約100nmの
厚みを有するコレクタ電極105,ベース電極106,
エミッタ電極107の形成を行なう。なお、この実施例
において、コレクタ電極105は下からAuGe/Ni
/Auの三層構造で構成し、ベース電極106およびエ
ミッタ電極107はそれぞれ下からTi/Mo/Auの
三層構造でこれを形成する。
【0092】このような本実施例においては、HBTに
おいて、V族元素としてAsを主体として含むIII −V
族化合物半導体である甲種半導体と、V族元素としてP
を主体として含むIII −V族化合物半導体である乙種半
導体の多層構造を設け、これに対し、甲種半導体のみを
選択的にエッチングできる酒石酸・リン酸・硫酸のいづ
れか1種以上および過酸化水素を含む溶液でベース電極
およびコレクタ電極を形成する際の面出しのためのエッ
チングを行うようにしたので、正確に乙種半導体の表面
でエッチングを終了でき、リセスエッチングに際してエ
ッチング量のばらつきをなくすことができ、素子の電気
特性のばらつきを小さくできるという効果がある。
【0093】また、図20は請求項10に対応する本発
明の第18の実施例による半導体装置の断面構造を示し
ており、図において、図18と同一符号は同一部分を示
している。105はコレクタ電極、109は約100n
m程度の厚さで1×10 19 cm -3 程度の不純物濃度を有す
るp−InPベース層、106はベース電極、103は
n−InAlAsエミッタ層、104はn + −InGa
Asエミッタコンタクト層、107はエミッタ電極であ
る。
【0094】本実施例は図18と同様のInP基板を用
いたHBTを示すものであるが、酒石酸・リン酸・硫酸
のいづれか1種以上および過酸化水素を含む溶液でエッ
チング後、塩酸でp−InPベース層109を除去する
工程なしに、コレクタ層面出しレジスト形成を行い、こ
れをマスクにコレクタ層までエッチングしてその後、コ
レクタ電極105,ベース電極106,エミッタ電極1
07の形成を行ったものである。
【0095】また、図21は請求項10に対応する本発
明の第19の実施例による半導体装置の断面構造を示し
ており、図において、図18と同一符号は同一部分を示
している。115は約10nm程度の厚さで1×10 -3
cm程度の不純物濃度を有するp−InPエッチングスト
ッパ層である。
【0096】本実施例は図18と同様のInP基板を用
いたHBTを示すものであるが、酒石酸・リン酸・硫酸
のいづれか1種以上および過酸化水素を含む溶液でエッ
チング後、塩酸で、コレクタ層面出しレジスト形成を行
い、p−InPエッチングストッパ層115を除去する
工程なしにこれをマスクにコレクタ層までエッチングし
てその後、コレクタ電極105,ベース電極106,エ
ミッタ電極107の形成を行ったものである。
【0097】図22は請求項11に対応する本発明の第
20の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図15と同一符号は同一または相当部
分を示 しており、14はGaAs基板、15はGaAs
バッファ層、16はn−AlGaAs供給層、6はIn
Pエッチングストッパ層、17はn−GaAsオーミッ
ク形成層、8はゲート電極、9はソース電極、10はド
レイン電極である。本実施例はGaAs基板を用いたH
EMTであり、結晶構造は異なるが、製造工程は図1の
HEMTの場合とほぼ同じである。
【0098】次に本実施例の製造方法について図23を
用いて説明する。まず、GaAs基板14上に、GaA
sバッファ層15を約1μmの厚さで形成し、約2×1
18 cm -3 程度の不純物濃度を有するn−AlGaAs
電子供給層16を約40nm程度形成する。その上に約
2×10 18 cm -3 程度の不純物濃度を有するInPエッ
チングストッパ層6を約5nm、約2×10 18 cm -3
度の不純物濃度を有するn−GaAsオーミック形成層
17を約100nm程度、順にMBE,MOCVD等の
結晶成長技術を用いて堆積する(図23(a) の状態)。
【0099】次に、n−GaAsオーミック形成層17
上に蒸着・リフトオフ技術を用いて、ともに金・ゲルマ
ニウム・ニッケルからなるソース電極9およびドレイン
電極10をそれぞれ約100nm程度形成する(図23
(b) の状態)。
【0100】さらにレジストを表面に塗布してパターニ
ングを行いゲート形成用レジスト50を形成した後、こ
のレジスト50をマスクにしてリセスエッチングを行
う。この時、20℃〜25℃にて例えば50:1の体積
比を有する酒石酸と過酸化水素水の混合溶液、燐酸と過
酸化水素水の混合溶液、あるいは、硫酸と過酸化水素水
の混合溶液をエッチング液として用いると、この液はV
族元素としてAsを主体として含むIII −V族化合物半
導体であるGaAs(甲種半導体)をエッチングし、V
族元素としてPを主体として含むIII −V族化合物半導
体であるInP(乙種半導体)はエッチングしない性質
があるため、リセスエッチングされた底面がInPエッ
チングストッパ層6に達した時点でエッチングが自動的
に止まる(図23(c) の状態)。
【0101】図23(c) の状態の後、InPエッチング
ストッパ層6を塩酸によって除去する(図23(d) の状
態)。塩酸は乙種半導体にのみエッチング作用があり、
甲種半導体はエッチングされないことがよく知られてい
る。
【0102】この後、アルミニウム等のゲート金属材料
を約400nm程度全面に蒸着し、リフトオフ法によ
り、リセス開口部に露出しているn−AlGaAs電子
供給層16に接してゲート電極を設けることにより、図
22の素子を完成する(図22の状態)。
【0103】図24は請求項11に対応する本発明の第
21の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、14はGaAs基板、15はGaAs
バッファ層、18は約10nm程度の厚さで1×10 18
cm -3 程度の不純物濃度を有するn−GaAsチャネル
層、19は約10nm程度の厚さを持つAlGaAsシ
ョットキー接合形成層、6はInPエッチングストッパ
層、17はn−GaAsオーミック形成層、8はゲート
電極、9はソース電極,10はドレイン電極である。本
実施例はGaAs基板を用いたMISFETを示してお
り、結晶構造は異なるが製造工程は図22のHEMTの
場合と同様である。
【0104】図25は請求項11に対応する本発明の第
22の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図22と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図22と同様のGaAs基板を用い
たMESFETであり、図22のn−AlGaAs電子
供給層16の代わりにn−GaAsチャネル層18を用
いたものである。
【0105】図26は請求項11に対応する本発明の第
23の実施例による半導体装置の断面構造を示してい
る。図において、図22と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図22と同様のGaAs基板を用い
たHEMTであり、図22のn−GaAsオーミック形
成層17の代わりにn−InGaAsオーミック形成層
7を用いたものである。
【0106】図27は請求項11に対応する本発明の第
24の実施例による半導体装置の断面構造を示してい
る。図において、図24と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図24と同様のGaAs基板を用い
たMISFETであり、図24のInPエッチングスト
ッパ層6の上に約50nm程度で、約4×10 18 cm -3
程度の不純物濃度を有するように、AlGaAs第2シ
ョットキー接合形成層130を形成し、その上に形成し
たInP第2エッチングストッパ層12をリセスエッチ
ングのストッパ層として使用し、このInP第2エッチ
ングストッパ層12を除去して露出したAlGaAs第
2ショットキー接合形成層130上にゲート電極8を形
成するようにしたものである。
【0107】図28は請求項11に対応する本発明の第
25の実施例による半導体装置の断面構造を示してい
る。図において、図24と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図24と同様のGaAs基板を用い
たMISFETであり、図24のn−GaAsオーミッ
ク形成層17の代わりにn−InGaAsオーミック形
成層7を用いたものである。
【0108】図29は請求項11に対応する本発明の第
26の実施例による半導体装置の断面構造を示してい
る。図において、図25と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図25と同様のGaAs基板を用い
たMESFETであり、図25のn−GaAsオーミッ
ク形成層17の代わりにn−InGaAsオーミック形
成層7を用いたものである。
【0109】図31は請求項12に対応する本発明の第
28の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図22と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図22と同様のGaAs基板を用い
たHEMTであり、酒石酸・リン酸・硫酸のいづれか1
種以上および過酸化水素を含む溶液でリセスエッチング
した後、塩酸でInPエッチングストッパ層6を除去す
る工程なしに、InPエッチングストッパ層6上にゲー
ト電極8を形成したものである。 図32は請求項12に
対応する本発明の第29の実施例による半導体装置の断
面構造を示しており、図において、図24と同一符号は
同一部分を示している。本実施例もやはりGaAs基板
を用いたMISFETであるが、InPエッチングスト
ッパ層6を除去する工程を行わず、InPエッチングス
トッパ層6上にゲート電極8を形成したものである。
【0110】図33は請求項12に対応する本発明の第
30の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図22と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図22と同様のGaAs基板を用い
たMESFETであり、図22のn−AlGaAs電子
供給層16の代わりにn−GaAsチャネル層18を用
いたものであり、塩酸でInPエッチングストッパ層6
を除去する工程なしに、InPエッチングストッパ層6
上にゲート電極8を形成したものである。
【0111】図30は請求項12に対応する本発明の第
27の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図26と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図26と同様のGaAs基板を用い
たHEMTであり、塩酸でInPエッチングストッパ層
6を除去する工程なしに、InPエッチングストッパ層
6上にゲート電極8を形成したものである。
【0112】図34は請求項12に対応する本発明の第
31の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図32と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図32と同様のGaAs基板を用い
たMISFETであり、図32のInPエッチングスト
ッパ層6の上にAlGaAs第2ショットキー接合形成
層130を形成し、その上に形成したInP第2エッチ
ングストッパ層12をリセスエッチングのストッパ層と
して使用し、このInP第2エッチングストッパ層12
上にゲート電極8を形成するようにしたものである。
【0113】図35は請求項12に対応する本発明の第
32の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図32と同一符号は同一部分を示して
いる。 本実施例は、図32と同様のGaAs基板を用い
たMISFETであり、図32のn−GaAsオーミッ
ク形成層17の代わりにn−InGaAsオーミック形
成層7を用いたものである。
【0114】図36は請求項12に対応する本発明の第
33の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図33と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図33と同様のGaAs基板を用い
たMESFETであり、図33のn−GaAsオーミッ
ク形成層17の代わりにn−InGaAsオーミック形
成層7を用いたものである。
【0115】図37は請求項13に対応する本発明の第
34の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図22と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例では、InPエッチングストッパ層6と
n−GaAsオーミック形成層17との間にn−AlG
aAs第2ショットキー接合形成層20とInP第2エ
ッチングストッパ層12とを形成し、ゲート電極8直下
に相当する領域のInPエッチングストッパ層6を除去
してゲート電極8を形成したものである。
【0116】図38は請求項13に対応する本発明の第
35の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図24と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例では、InPエッチングストッパ層6と
n−GaAsオーミック形成層17との間にAlGaA
s第2ショットキー接合形成層130とInP第2エッ
チングストッパ層12とを形成し、ゲート電極8直下に
相当する領域のInPエッチングストッパ層6を除去し
てゲート電極8を形成したものである。
【0117】図39は請求項14に対応する本発明の第
36の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図22と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図37の実施例と同様の構造を有し
ているが、InPエッチングストッパ層6を除去する工
程を行わず、InPエッチングストッパ層6上にゲート
電極8を形成したものである。
【0118】図40は請求項14に対応する本発明の第
37の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、図において、図24と同一符号は同一部分を示して
いる。本実施例は、図38の実施例と同様の構造を有し
ているが、InPエッチングストッパ層6を除去する工
程を行わず、InPエッチングストッパ層6上にゲート
電極8を形成したものである。
【0119】図41は請求項15に対応する本発明の第
38の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図22および図31に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0120】図42は請求項15に対応する本発明の第
39の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は図26および図30に相当する半導体
装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピン
チオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した装
置を実現したものである。
【0121】図43は請求項15に対応する本発明の第
40の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は図23および図32に相当する半導体
装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピン
チオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した装
置を実現したものである。
【0122】図44は請求項15に対応する本発明の第
41の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は図25および図33に相当する半導体
装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピン
チオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した装
置を実現したものである。
【0123】図45は請求項15に対応する本発明の第
42の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は図27および図34に相当する半導体
装置を 組合せることにより、同一基板上に相異なるピン
チオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した装
置を実現したものである。
【0124】図46は請求項15に対応する本発明の第
43の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は図28および図35に相当する半導体
装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピン
チオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した装
置を実現したものである。
【0125】図47は請求項15に対応する本発明の第
44の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は図29および図36に相当する半導体
装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピン
チオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した装
置を実現したものである。
【0126】図48は請求項16に対応する本発明の第
45の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図37および図39に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0127】図49は請求項17に対応する本発明の第
46の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図22および図37に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0128】図50は請求項17に対応する本発明の第
47の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図27および図38に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0129】図51は請求項18に対応する本発明の第
48の実施例による半導体装置の断 面構造を示してお
り、この実施例は、図22および図39に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0130】図52は請求項18に対応する本発明の第
49の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図27および図40に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0131】図53は請求項19に対応する本発明の第
50の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図30および図37に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0132】図54は請求項19に対応する本発明の第
51の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図34および図38に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0133】図55は請求項20に対応する本発明の第
52の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図30および図39に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0134】図56は請求項20に対応する本発明の第
53の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図34および図40に相当する半導
体装置を組合せることにより、同一基板上に相異なるピ
ンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成した
装置を実現したものである。
【0135】図57は請求項21に対応する本発明の第
54の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図49の実施例のn−GaAsオー
ミック形成層17に代えて約50nmの厚さのn−Al
GaAsオーミック形成層21を用いることにより、同
一基板上に相異なるピンチオフ電圧を有する2種類のト
ランジスタを形成した装置を実現したものである。
【0136】図58は請求項22に対応する本発明の第
55の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図55の実施例のn−GaAsオー
ミック形成層17に代えてn−AlGaAsオーミック
形成層21を用いることにより、同一基板上に相異なる
ピンチオフ電圧を有する2種類のトランジスタを形成し
た装置を実現したものである。
【0137】図59は請求項23に対応する本発明の第
56の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、GaAs基板を用いたHBTを示し
ており、GaAs基板14上にn−GaAsコレクタ層
110,p−GaAsベース層111,n−InPエッ
チングストッパ層102,n−AlGaAsエミッタ層
113,n + −GaAsエミッタコンタクト層114を
順に堆積し、n−InPエッチングストッパ層102を
利用してp−GaAsベース層111のベース層の面出
しを行ない、n−GaAsコレクタ層110の面出しを
行なった後、各層に対しコレクタ電極105,ベース電
極106,エミッタ電極107を形成したもので、正確
に乙種半導体の表面でエッチングを終了でき、ベース面
出しエッチングに際してエッチング量のばらつきをなく
すことができ、素子の電気特性のばらつきを小さくでき
るという効果がある。
【0138】図60は請求項24に対応する本発明の第
57の実施例による半導体装置の断面構造を示してお
り、この実施例は、図59に示したGaAs基板を用い
たHBTにおいて、n−InPエッチングストッパ層1
02をp−InPエッチングストッパ層115に変更し
たもので、n + −GaAsエミッタコンタクト層11
4,n−AlGaAsエミッタ層113をエッチングし
た後、p−InPエッチン グストッパ層115を除去せ
ずに、p−InPエッチングストッパ層115上にベー
ス電極106を形成するようにしたもので、正確に乙種
半導体の表面でエッチングを終了でき、リセスエッチン
グに際してエッチング量のばらつきをなくすことがで
き、素子の電気特性のばらつきを小さくできるという効
果がある。
【0139】このように、上記各実施例による半導体装
置によれば、甲種半導体と乙種半導体の多層構造に対し
酒石酸・リン酸・硫酸のいづれか1種以上および過酸化
水素を含む溶液でエッチングを行うようにしたので、エ
ッチング深さのばらつきがなくなり、素子の電気特性の
ばらつきが小さくなる効果がある。
【0140】
【発明の効果】以上のように、この発明の第1の発明に
係る半導体装置によれば、基板側から順にInAlAs
/InP/InGaAsとなる層構造を有する電界効果
型トランジスタにおいて、ゲート電極と接触するInP
層がエッチングストッパ層として作用するので、エッチ
ングの量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性
にばらつきのない半導体装置を得ることができる効果が
ある。
【0141】また、この発明の第2の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInAlAs/InP/
InAlAsとなる層構造を有する電界効果型トランジ
スタにおいて、ゲート電極と接触するInP層がエッチ
ングストッパ層として作用するので、エッチングの量が
結晶構造により正確に決定でき、電気的特性にばらつき
のない半導体装置を得ることができる効果がある。
【0142】また、この発明の第3の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInAlAs/Inp/
InGaAsとなる層構造を有する電界効果型トランジ
スタにおいて、ゲート電極がこのInAlAs層に接触
して形成されている半導体装置と、第1の発明による半
導体装置を同一基板上に形成したので、電気的特性にば
らつきのない電界効果型トランジスタにより互いにピン
チオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板上
に搭載した半導体装置を実現できる効果がある
【0143】また、この発明の第4の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInAlAs/Inp/
InAlAsとなる層構造を有する電界効果型トランジ
スタにおいて、ゲート電極がこの基板側のInAlAs
層に接触して形成されている半導体装置と、第2の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果があ
る。
【0144】また、この発明の第5の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInAlAs/Inp/
InGaAsとなる層構造を有する電界効果型トランジ
スタにおいて、ゲート電極がこのInAlAs層に接触
して形成されている半導体装置と、第2の発明による半
導体装置を同一基板上に形成したので、電気的特性にば
らつきのない電界効果型トランジスタにより互いにピン
チオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板上
に搭載した半導体装置を実現できる効果がある。
【0145】また、この発明の第6の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInAlAs/Inp/
InAlAsとなる層構造を有する電界効果型トランジ
スタにおいて、ゲート電極がこの基板側のInAlAs
層に接触して形成されている半導体装置と、第1の発明
による半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的
特性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互
いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタを同
一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果があ
る。
【0146】また、この発明の第7の発明に係る半導体
装置によれば、本発明の第1の発明および第2の発明に
よる半導体装置を同一基板上に形成したので、電気的特
性にばらつきのない電界効果型トランジスタにより互い
にピンチオフ電圧が異なる2 種類のトランジスタを同一
基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果がある。
【0147】また、この発明の第8の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInAlAs/InP/
InAlAsとなる同一の層構造を有する複数の電界効
果型トランジスタの下地に形成され、それぞれのゲート
電極とそれぞれ接触するInP層がエッチングストッパ
層として作用するので、エッチングの量が結晶構造によ
り正確に決定でき、電気的特性にばらつきのない電界効
果型トランジスタにより互いにピンチオフ電圧が異なる
2種類のトランジスタを同一基板上に搭載した半導体装
置を実現できる効果がある。
【0148】また、この発明の第9の発明に係る半導体
装置によれば、基板側から順にInGaAs/InP/
InAlAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポー
ラトランジスタにおいて、ベース電極直下に相当する部
分は除去されるInP層がエッチングストッパ層として
作用するので、エッチングの量が結晶構造により正確に
決定でき、電気的特性にばらつきのない半導体装置を得
ることができる効果がある。
【0149】また、この発明の第10の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にInGaAs/InP
/InAlAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタにおいて、ベース電極と接触するIn
P層がエッチングストッパ層として作用するので、エッ
チングの量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特
性にばらつきのない半導体装置を実現できる効果があ
る。
【0150】また、この発明の第11の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にAlGaAs/InP
/GaAsもしくはAlGaAs/InP/InGaA
sまたはGaAs/InP/GaAsもしくはGaAs
/InP/InGaAsとなる層構造を有する電界効果
型トランジスタにおいて、ゲート電極直下に相当する部
分は除去されるInP層がエッチングストッパ層として
作用するので、エッチ ングの量が結晶構造により正確に
決定でき、電気的特性にばらつきのない半導体装置を実
現できる効果がある。
【0151】また、この発明の第12の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にAlGaAs/InP
/GaAsもしくはAlGaAs/InP/InGaA
sまたはGaAs/InP/GaAsもしくはGaAs
/InP/InGaAsとなる層構造を有する電界効果
型トランジスタにおいて、ゲート電極と接触するInP
層がエッチングストッパ層として作用するので、エッチ
ングの量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性
にばらつきのない半導体装置を実現できる効果がある。
【0152】また、この発明の第13の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にAlGaAs/InP
/AlGaAsとなる層構造を有する電界効果型トラン
ジスタにおいて、ゲート電極直下に相当する部分は除去
されるInP層がエッチングストッパ層として作用する
ので、エッチングの量が結晶構造により正確に決定で
き、電気的特性にばらつきのない半導体装置を実現でき
る効果がある。
【0153】また、この発明の第14の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にAlGaAs/InP
/AlGaAsとなる層構造を有する電界効果型トラン
ジスタにおいて、ゲート電極と接触するInP層がエッ
チングストッパ層として作用するので、エッチングの量
が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性にばらつ
きのない半導体装置を実現できる効果がある。
【0154】また、この発明の第15の発明に係る半導
体装置によれば、本発明の第11の発明および第12の
発明による半導体装置を同一基板上に形成したので、電
気的特性にばらつきのない電界効果型トランジスタによ
り互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタ
を同一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果が
ある。
【0155】また、この発明の第16の発明に係る半導
体装置によれば、本発明の第13の発明および第14の
発明による半導体装置を同一基板上に形成したので、電
気的特性にばらつきのない電界効果型トランジスタによ
り互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタ
を同一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果が
ある。
【0156】また、この発明の第17の発明に係る半導
体装置によれば、本発明の第11の発明および第13の
発明による半導体装置を同一基板上に形成したので、電
気的特性にばらつきのない電界効果型トランジスタによ
り互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタ
を同一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果が
ある。
【0157】また、この発明の第18の発明に係る半導
体装置によれば、本発明の第11の発明および第14の
発明による半導体装置を同一基板上に形成したので、電
気的特性にばらつきのない電界効果型トランジスタによ
り互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタ
を同一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果が
ある。
【0158】また、この発明の第19の発明に係る半導
体装置によれば、本発明の第12の発明および第13の
発明による半導体装置を同一基板上に形成したので、電
気的特性にばらつきのない電界効果型トランジスタによ
り互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタ
を同一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果が
ある。
【0159】また、この発明の第20の発明に係る半導
体装置によれば、本発明の第12の発明および第14の
発明による半導体装置を同一基板上に形成したので、電
気的特性にばらつきのない電界効果型トランジスタによ
り互いにピンチオフ電圧が異なる2種類のトランジスタ
を同一基板上に搭載した半導体装置を実現できる効果が
ある。
【0160】また、この発明の第21の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にAlGaAs/InP
/AlGaAsとなる同一の層構造を有する複数の電界
効果型トランジスタの下地に形成され、それぞれのゲー
ト電極直下に相当する部分は除去されるInP層がエッ
チングストッパ層として作用するので、エッチングの量
が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性にばらつ
きのない電界効果型トランジスタにより互いにピンチオ
フ電圧が異なる2種類のトランジスタを同一基板上に搭
載した半導体装置を実現できる効果がある。
【0161】また、この発明の第22の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にAlGaAs/InP
/AlGaAsとなる同一の層構造を有する複数の電界
効果型トランジスタの下地に形成され、それぞれのゲー
ト電極と接触するInP層がエッチングストッパ層とし
て作用するので、エッチングの量が結晶構造により正確
に決定でき、電気的特性にばらつきのない電界効果型ト
ランジスタにより互いにピンチオフ電圧が異なる2種類
のトランジスタを同一基板上に搭載した半導体装置を実
現できる効果がある。
【0162】また、この発明の第23の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にGaAs/InP/A
lGaAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポーラ
トランジスタにおいて、ベース電極直下に相当する部分
は除去されるInP層がエッチングストッパ層として作
用するので、エッチングの量が結晶構造により正確に決
定でき、電気的特性にばらつきのない半導体装置を実現
できる効果がある。
【0163】また、この発明の第24の発明に係る半導
体装置によれば、基板側から順にGaAs/InP/A
lGaAsとなる層構造を有するヘテロ接合バイポーラ
トランジスタにおいて、ベース電極と接触するInP層
がエッチングストッパ層として作用するので、エッチン
グの量が結晶構造により正確に決定でき、電気的特性に
ばらつきのない半導体装置を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は請求項1に対応する本発明の第1の実施
例による半導体装置の断面構造を示す図である。
【図2】図2は図1の半導体装置の製造方法を示す図で
ある。
【図3】図3は請求項1に対応する本発明の第2の実施
例による半導体装置の断面構造を示す図である。
【図4】図4は請求項1に対応する本発明の第3の実施
例による半導体装置の断面構造を示す図である。
【図5】図5は請求項2に対応する本発明の第4の実施
例による半導体装置の断面構造を示す図である。
【図6】図6は請求項2に対応する本発明の第5の実施
例による半導体装置の断面構造を示す図である。
【図7】図7は請求項2に対応する本発明の第6の実施
例による半導体装置の断面構造を示す図である。
【図8】図8は請求項3に対応する本発明の第7の実施
例による半導体装置の断面図である。
【図9】図9は請求項4に対応する本発明の第12の実
施例による半導体装置の断面図である。
【図10】図10は請求項3に対応する本発明の第8の
実施例による半導体装置の断面図である。
【図11】図11は請求項3に対応する本発明の第9の
実施例による半導体装置の断面図である。
【図12】図12は請求項4に対応する本発明の第10
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図13】図13は請求項4に対応する本発明の第11
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図14】図14は請求項5に対応する本発明の第13
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図15】図15は請求項6に対応する本発明の第14
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図16】図16は請求項7に対応する本発明の第15
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図17】図17は請求項8に対応する本発明の第16
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図18】図18は請求項9に対応する本発明の第17
の実施例による半導体装置の断面図である。
【図19】図19は図18の実施例の製造方法を示す断
面図である。
【図20】図20は請求項10に対応する本発明の第1
8の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図21】図21は請求項10に対応する本発明の第1
9の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図22】図22は請求項11に対応する本発明の第2
0の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図23】図23は図22の実施例の製造方法を示す断
面図である。
【図24】図24は請求項11に対応する本発明の第2
1の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図25】図25は請求項11に対応する本発明の第2
2の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図26】図26は請求項11に対応する本発明の第2
3の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図27】図27は請求項11に対応する本発明の第2
4の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図28】図28は請求項11に対応する本発明の第2
5の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図29】図29は請求項11に対応する本発明の第2
6の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図30】図30は請求項12に対応する本発明の第2
7の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図31】図31は請求項12に対応する本発明の第2
8の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図32】図32は請求項12に対応する本発明の第2
9の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図33】図33は請求項12に対応する本発明の第3
0の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図34】図34は請求項12に対応する本発明の第3
1の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図35】図35は請求項12に対応する本発明の第3
2の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図36】図36は請求項12に対応する本発明の第3
3の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図37】図37は請求項13に対応する本発明の第3
4の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図38】図38は請求項13に対応する本発明の第3
5の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図39】図39は請求項14に対応する本発明の第3
6の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図40】図40は請求項14に対応する本発明の第3
7の実施例による半導体装置の断 面構造を示す図であ
る。
【図41】図41は請求項15に対応する本発明の第3
8の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図42】図42は請求項15に対応する本発明の第3
9の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図43】図43は請求項15に対応する本発明の第4
0の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図44】図44は請求項15に対応する本発明の第4
1の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図45】図45は請求項15に対応する本発明の第4
2の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図46】図46は請求項15に対応する本発明の第4
3の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図47】図47は請求項15に対応する本発明の第4
4の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図48】図48は請求項16に対応する本発明の第4
5の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図49】図49は請求項17に対応する本発明の第4
6の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図50】図50は請求項17に対応する本発明の第4
7の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図51】図51は請求項18に対応する本発明の第4
8の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図52】図52は請求項18に対応する本発明の第4
9の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図53】図53は請求項19に対応する本発明の第5
0の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図54】図54は請求項19に対応する本発明の第5
1の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図55】図55は請求項20に対応する本発明の第5
2の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図56】図56は請求項20に対応する本発明の第5
3の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図57】図57は請求項21に対応する本発明の第5
4の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図58】図58は請求項22に対応する本発明の第5
5の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図59】図59は請求項23に対応する本発明の第5
6の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図60】図60は請求項24に対応する本発明の第5
7の実施例による半導体装置の断面構造を示す図であ
る。
【図61】図61は本発明で使用するエッチング液のエ
ッチングレートを示す図である。
【図62】図62はInP基板を用いた従来のHEMT
を示す断面図である。
【図63】図63は図62のトランジスタの製造工程を
示す断面図である。
【図64】図64はInP基板を用いた従来のMISF
ETを示す断面図である。
【図65】図65はGaAs基板を用いた従来のHEM
Tを示す断面図である。
【図66】図66はGaAs基板を用いた従来のMIS
FETを示す断面図である。
【図67】図67はGaAs基板を用いた従来のMES
FETを示す断面図である。
【図68】図68はInP基板を用いた従来のHBTを
示す断面図である。
【図69】図69は図68のトランジスタの製造工程を
示す断面図である。
【符号の説明】
1 InP基板 2 InAlAsバッファ層 3 InGaAsチャネル層 4 n−InAlAs電子供給層 5 InAlAsショットキー接合形成層 6 InPエッチングストッパ層 7 n−InGaAsオーミック形成層 8 ゲート電極 9 ソース電極 10 ドレイン電極 11 InAlAs第2ショットキー接合形成層 12 InP第2エッチングストッパ層 13 n−InGaAsチャネル層 14 GaAs基板 15 GaAsバッファ層 16 n−AlGaAs電子供給層 17 n−GaAsオーミック形成層 18 n−GaAsチャネル層 19 AlGaAsショットキー接合形成層 20 n−AlGaAs第2ショットキー接合形成層 50 ゲート形成用レジスト 70 n−InAlAsオーミック形成層 100 n−InGaAsコレクタ層 101 p−InGaAsベース層 102 n−InPエッチングストッパ層 103 n−InAlAsエミッタ層 104 n+ −InGaAsエミッタコンタクト層 105 コレクタ電極 106 ベース電極 107 エミッタ電極 108 n−InPコレクタ層 109 p−InPベース層 115 p−InPエッチングストッパ層 120 InGaAsPエッチングストッパ層 130 AlGaAs第2ショットキー接合形成層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/812 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 21/331 H01L 29/205 H01L 29/73 H01L 29/778 H01L 29/812

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、 構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP/I
    nGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこのIn
    P層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延
    長した面がInP/InGaAsの境界面と一致するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、 構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP/I
    nAlAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこのIn
    P層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延
    長した面がInP/InAlAsの境界面と一致するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、 構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP/I
    nGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこのIn
    AlAs層に接触して形成されており、しかもこの接触
    面を延長した面がInAlAs/InPの境界面と一致
    するように形成した半導体装置および請求項1記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、 構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP/I
    nAlAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの基板
    側のInAlAs層に接触して形成されており、しかも
    この接触面を延長した面がInAlAs/InPの境界
    面と一致するように形成した半導体装置および請求項2
    記載の半導体装置を同一基板上に形成してなることを特
    徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、 構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP/I
    nGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこのIn
    AlAs層に接触して形成されており、しかもこの接触
    面を延長した面がInAlAs/InPの境界面と一致
    するように形成した半導体装置および請求項2記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  6. 【請求項6】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおいて、 構造の一部に基板側から順にInAlAs/InP/I
    nAlAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの基板
    側のInAlAs層に接触して形成されており、しかも
    この接触面を延長した面がInAlAs/InPの境界
    面と一致するように形成した半導体装置および請求項1
    記載の半導体装置を同一基板上に形成してなることを特
    徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項1および請求項2記載の半導体装
    置を同一基板上に形成してなることを特徴とする半導体
    装置。
  8. 【請求項8】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなり、構造の一部に基板側から順にIn
    AlAs/InP/InAlAsとなる層構造を二組以
    上含み、この各々の組に属するI層にゲート電極が
    接触して形成されており、しかもこの接触面を延長した
    仮想面が各々の組に属するIn/InAlAsの境界
    面と一致する電界効果型トランジスタを含むことを特徴
    とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 基板の一平面上に形成したIII −V族化
    合物半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタ
    において、 構造の一部に基板側から順にInGaAs/InP/I
    nAlAsとなる層構造を含み、ベース電極がこのIn
    GaAs層に接触して形成されており、しかもこの接触
    面を延長した面がInGaAs/InPの境界面と一致
    することを特徴とする半導体装置。
  10. 【請求項10】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジス
    タにおいて、 構造の一部に基板側から順にInGaAs/InP/I
    nAlAsとなる層構造を含み、ベース電極がこのIn
    層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延
    長した仮想面がIn/InAlAsの境界面と一致す
    ることを特徴とする半導体装置。
  11. 【請求項11】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおい
    て、 構造の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/
    AsもしくはAlGaAs/InP/InGaAsま
    たはGaAs/InP/GaAsもしくはGaAs/I
    nP/InGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極が
    このAlGaAsまたは基板側のGaAs層に接触し
    て形成されており、しかもこの接触面を延長した面
    lGaAs/InPまたはGaAs/InPの境界面と
    一致することを特徴とする半導体装置。
  12. 【請求項12】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおい
    て、 構造の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/G
    aAsもしくはAlGaAs/InP/InGaAsま
    たはGaAs/InP/GaAsもしくはGaAs/I
    nP/InGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極が
    このInP層に接触して形成されており、しかもこの接
    触面を延長した面がInPGaAsまたはInP/I
    nGaAsの境界面と一致することを特徴とする半導体
    装置。
  13. 【請求項13】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおい
    て、 構造の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/
    lGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこの基板
    側のAlGaAs層に接触して形成されており、しかも
    この接触面を延長した面がAlGaAsInPの境界
    面と一致することを特徴とする半導体装置。
  14. 【請求項14】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなる電界効果型トランジスタにおい
    て、 構造の一部に基板側から順にAlGaAs/InP/A
    lGaAsとなる層構造を含み、ゲート電極がこのIn
    層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延
    長した面がInPAlGaAsの境界面と一致するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  15. 【請求項15】 請求項11および請求項12記載の
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  16. 【請求項16】 請求項1および請求項1記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  17. 【請求項17】 請求項1および請求項1記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  18. 【請求項18】 請求項1および請求項14記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  19. 【請求項19】 請求項12および請求項1記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  20. 【請求項20】 請求項1および請求項14記載の半
    導体装置を同一基板上に形成してなることを特徴とする
    半導体装置。
  21. 【請求項21】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなり、構造の一部に基板側から順にA
    lGaAs/InP/AlGaAsとなる層構造を二組
    以上含み、この各々の組に属する基板側のAlGaAs
    層にゲート電極が接触して形成されており、しかもこの
    接触面を延長した面が各々の組に属するAlGaAs/
    InPの境界面と一致する電界効果型トランジスタを含
    ことを特徴とする半導体装置。
  22. 【請求項22】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなり、構造の一部に基板側から順にA
    lGaAs/InP/AlGaAsとなる層構造を二組
    以上含み、この各々の組に属するInP層にゲート電極
    が接触して形成されており、しかもこの接触面を延長し
    仮想面が各々の組に属するInPAlGaAsの境
    界と一致する電界効果型トランジスタを含むことを特徴
    とする半導体装置。
  23. 【請求項23】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジス
    タにおいて、 構造の一部に基板側から順にGaAs/InP/AlG
    aAsとなる層構造を含み、ベース電極がこのGaAs
    層に接触して形成されており、しかもこの接触面を延長
    た面GaAsInPの境界と一致することを特
    徴とする半導体装置。
  24. 【請求項24】 基板の一平面上に形成したIII −V族
    化合物半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジス
    タにおいて、 構造の一部に基板側から順にGaAs/InP/AlG
    aAsとなる層構造を含み、ベース電極がこのInP
    に接触して形成されており、しかもこの接触面を延長し
    た面がInPAlGaAsの境界面と一致することを
    特徴とする半導体装置。
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