JP3178395B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3178395B2 JP31947397A JP31947397A JP3178395B2 JP 3178395 B2 JP3178395 B2 JP 3178395B2 JP 31947397 A JP31947397 A JP 31947397A JP 31947397 A JP31947397 A JP 31947397A JP 3178395 B2 JP3178395 B2 JP 3178395B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とそ
製造方法に係わり、特に、衛星放送、衛星通信、移動体
通信装置に好適な半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device and its, in particular, satellite broadcasting, satellite communication, to a semiconductor device suitable for a mobile communication device.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波性能に優れた半導体装置、例え
ば、GaAsに代表される III−V族化合物半導体を用
いたショットキーゲート電界効果トランジスタ(FE
T)は、衛星放送、衛星通信、移動体通信やマイクロ波
基幹通信に広く使われており、その性能向上が要求され
ている。
2. Description of the Related Art A semiconductor device excellent in high frequency performance, for example, a Schottky gate field effect transistor (FE) using a III-V compound semiconductor represented by GaAs.
T) is widely used in satellite broadcasting, satellite communication, mobile communication and microwave backbone communication, and its performance is required to be improved.

【0003】WSi/Ti/Auゲート電極を有する従
来のHJFET(ヘテロジャンクショントランジスタ)
の構造を図25〜34に示す。図25乃至図34は工程
順に示した断面図である。図25に示すように、GaA
s基板61上へアンドープGaAs層62が4000Å
の膜厚でエピタキシャル結晶成長され、次にアンドープ
InGaAs層63が150Å形成され、続いて2E1
18cm-3程度にN型不純物をドーピングしたn型Al
GaAs層64と、3E1018cm-3程度にN型不純物
をドーピングしたn型GaAs層65がそれぞれ500
Å、1000Å形成される。
A conventional HJFET (heterojunction transistor) having a WSi / Ti / Au gate electrode
25 to 34 are shown in FIGS. 25 to 34 are cross-sectional views shown in the order of steps. As shown in FIG.
Undoped GaAs layer 62 is deposited on s substrate 61 at 4000
Then, an undoped InGaAs layer 63 is formed at a thickness of 150 °, followed by 2E1
N-type Al doped with an N-type impurity to about 0 18 cm -3
Each of the GaAs layer 64 and the n-type GaAs layer 65 doped with an N-type impurity to about 3E10 18 cm −3 is 500
{1000} is formed.

【0004】次に、図26に示すようにアイソレーショ
ンとして素子部66を残して、フォトレジストを用いて
メサエッチングによって、図27のようにn型GaAs
層65、n型AlGaAs層64、アンドープInGa
As層63を除去し、アンドープGaAs層62を露出
させ素子分離を行う。次に、絶縁膜67としてSiO 2
を成膜し、図26のA−B断面を示した図28のよう
に、フォトレジスト68を塗布し、i線ステッパーによ
る露光でn型GaAs層65上の絶縁膜67に開口部
0.4μm×200μmのリセスパターン69と、図2
6のC−D断面を示した図29のアンドープGaAs層
62上の絶縁膜67に100μm×100μmのゲート
電極パッドパターン70を形成した後、ドライエッチン
グによって絶縁膜67をエッチングし開口する。
[0004] Next, as shown in FIG.
Using a photoresist, leaving the element portion 66
By n-type GaAs as shown in FIG.
Layer 65, n-type AlGaAs layer 64, undoped InGa
Remove As layer 63 and expose undoped GaAs layer 62
Then, element isolation is performed. Next, SiO 2 is used as the insulating film 67. Two
As shown in FIG. 28 showing a cross section taken along the line AB in FIG.
, A photoresist 68 is applied, and an i-line stepper is used.
Opening in the insulating film 67 on the n-type GaAs layer 65
A 0.4 μm × 200 μm recess pattern 69 and FIG.
6 showing the CD section of FIG.
100 μm × 100 μm gate on insulating film 67 on 62
After forming the electrode pad pattern 70, dry etch
The insulating film 67 is etched to form an opening.

【0005】次に、図26のA−B,C−D断面を示し
た図30,31に示すように、n型GaAs層65をエ
ッチングし除去した後、側壁絶縁膜71(SiO2 )を
成膜し、ドライエッチングで側壁を形成してリセス部の
開口寸法を0.2μmまで縮小した後、WSi/Ti/
AuのメタルをスパッタしてT型のゲート電極72を形
成する。
Next, as shown in FIGS. 30 and 31 showing cross sections taken along the lines AB and CD in FIG. 26, after the n-type GaAs layer 65 is removed by etching, the side wall insulating film 71 (SiO 2 ) is removed. After forming a film and forming a side wall by dry etching to reduce the opening dimension of the recessed portion to 0.2 μm, WSi / Ti /
Au metal is sputtered to form a T-type gate electrode 72.

【0006】また、ゲート電極パッド73はアンドープ
GaAs層62上にゲート電極72の形成と同時に作製
される。図32に上から見た平面図を示す。この図32
のA−B,C−D断面を示したものが図33,34であ
る。ソース電極74、ドレイン電極75およびソース電
極パッド76、ドレイン電極パッド77を形成するため
に、フォトレジストでパターンニングした後、図33に
示すように絶縁膜67をエッチングし、100μm×5
0μm程度のソース電極74、ドレイン電極75をn型
GaAs層65上に形成し、また、図34に示すよう
に、100μm×300μmのソース電極パッド76お
よびドレイン電極パッド77をゲート電極パッドが形成
されている層と同じアンドープGaAs層62上にオー
ミックメタルとしてAuGe/Ni/Auをもちいて形
成される。
A gate electrode pad 73 is formed on the undoped GaAs layer 62 simultaneously with the formation of the gate electrode 72. FIG. 32 shows a plan view seen from above. This FIG.
33 and 34 show cross sections AB and CD of FIG. In order to form the source electrode 74, the drain electrode 75, the source electrode pad 76, and the drain electrode pad 77, after patterning with a photoresist, the insulating film 67 is etched as shown in FIG.
A source electrode 74 and a drain electrode 75 of about 0 μm are formed on the n-type GaAs layer 65, and a gate electrode pad is formed with a source electrode pad 76 and a drain electrode pad 77 of 100 μm × 300 μm as shown in FIG. It is formed on the same undoped GaAs layer 62 as the ohmic metal layer using AuGe / Ni / Au as an ohmic metal.

【0007】このようにして作製されたFETは、ゲー
ト電極パッドとドレイン電極パッド間を流れるリーク電
流は1μAであり、このリーク電流によってNFが悪化
していた。特に、ゲート電極パッドとドレイン電極パッ
ドが同一バッファー層表面に形成されているためバッフ
ァー層表面の汚染、ダメージによる結晶欠陥によってリ
ークパスが形成され、電極パッド間のリーク電流が増加
していた。又、ゲート電極パッドとドレイン電極パッド
間のリーク電流は電極パッド面積に比例するため、ゲー
ト電極、ソース電極、ドレイン電極が小さくなっても変
化ない。
In the FET thus manufactured, the leakage current flowing between the gate electrode pad and the drain electrode pad was 1 μA, and NF was deteriorated by the leakage current. In particular, since the gate electrode pad and the drain electrode pad are formed on the same buffer layer surface, leak paths are formed due to crystal defects due to contamination and damage of the buffer layer surface, and the leak current between the electrode pads increases. Further, since the leak current between the gate electrode pad and the drain electrode pad is proportional to the area of the electrode pad, it does not change even if the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode become smaller.

【0008】したがってNFの絶対値が小さくなると、
ゲート電極パッドとドレイン電極パッド間のリーク電流
の増加によるNFの増加が無視出来なくなり、高性能化
がむずかしかった。
Therefore, when the absolute value of NF becomes small,
The increase in NF due to the increase in leakage current between the gate electrode pad and the drain electrode pad cannot be ignored, and it has been difficult to achieve high performance.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、ノイズフィギュアの小さ
い半導体素子とその製造方法を提供するものである。
The purpose of the 0008] The present invention improves the drawbacks of the prior art described above, there is provided a method of manufacturing a small semiconductor device and its noise figure.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、基本的には、以下に記載されたような技術構
成を採用するものである。すなわち、本発明に係わる半
導体装置の第1の態様は、半導体基板上に3層以上の
ッファー層が形成され、前記バッファー層上に半導体素
子を形成した半導体装置において、前記半導体装置のゲ
ート電極パッドが一つ以上の前記バッファー層を挟んで
他の電極パッドと異なったバッファー層上に形成したこ
とを特徴とするものであり、第2の態様としては、Ga
As基板上に第1のアンドープGaAsバッファー層、
アンドープAlGaAsヘテロバッファー層、第2のア
ンドープGaAsバッファー層を含むバッファー層が形
成され、前記バッファー層上に半導体素子を形成した半
導体装置であって、前記半導体のゲート電極パッドを前
記第1のアンドープGaAsバッファー層上に形成し、
ソース電極パッド及びドレイン電極パッド、又は、ドレ
イン電極パッドのみを前記第2のアンドープGaAsバ
ッファー層上に形成したことを特徴とするものであり、
第3の態様としては、GaAs基板上に第1のアンドー
プGaAsバッファー層、アンドープAlGaAsヘテ
ロバッファー層、第2のアンドープGaAsバッファー
層を含むバッファー層が形成され、前記バッファー層上
に半導体素子を形成した半導体装置であって、前記半導
体装置のソース電極パッド及びドレイン電極パッド、又
は、ドレイン電極パッドのみを前記第1のアンドープG
aAsバッファー層上に形成し、ゲート電極パッドを前
記第2のアンドープGaAsバッファー層上に形成した
ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention basically employs the following technical configuration. That is, a first aspect of the semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device in which three or more buffer layers are formed on a semiconductor substrate and a semiconductor element is formed on the buffer layer. The device is characterized in that the gate electrode pad of the device is formed on a buffer layer different from the other electrode pads with one or more of the buffer layers interposed therebetween.
A first undoped GaAs buffer layer on an As substrate,
A semiconductor device in which a buffer layer including an undoped AlGaAs hetero-buffer layer and a second undoped GaAs buffer layer is formed, and a semiconductor element is formed on the buffer layer, wherein the gate electrode pad of the semiconductor is formed of the first undoped GaAs Formed on the buffer layer,
Source and drain electrode pads or drain
Only the in-electrode pad is formed on the second undoped GaAs buffer layer,
As a third aspect, a buffer layer including a first undoped GaAs buffer layer, an undoped AlGaAs hetero buffer layer, and a second undoped GaAs buffer layer is formed on a GaAs substrate, and a semiconductor element is formed on the buffer layer. A semiconductor device, comprising: a source electrode pad and a drain electrode pad of the semiconductor device ;
Means that only the drain electrode pad is
A gate electrode pad is formed on the second undoped GaAs buffer layer, and the gate electrode pad is formed on the aAs buffer layer.

【0011】[0011]

【0012】又、本発明に係わる半導体装置の製造方法
に係わる第1の態様は、GaAs基板上に第1のアンド
ープGaAsバッファー層、アンドープAlGaAsヘ
テロバッファー層、第2のアンドープGaAsバッファ
ー層を含むバッファー層が形成され、前記バッファー層
上に半導体素子を形成した半導体装置の製造方法であっ
て、GaAs基板上にアンドープInGaAs層を形成
する第1の工程と、n型不純物をドーピングしたn型A
lGaAs層を形成する第2の工程と、n型不純物をド
ーピングしたn型GaAs層を形成する第3の工程と、
前記半導体素子を形成する部分を除いてn型GaAs
層、n型AlGaAs層、アンドープInGaAs層を
メサエッチングする第4の工程と、前記エッチングされ
た表面に絶縁膜を形成する第5の工程と、前記絶縁膜の
ゲート電極部分となる第1の部分をエッチングすると共
にゲート電極パッド部分となる第2の部分をエッチング
する第6の工程と、前記第1部分に露出したn型GaA
s層をエッチングする第7の工程と、前記第2部分に露
出した第2のアンドープGaAsバッファー層、アンド
ープAlGaAsヘテロバッファー層を順にエッチング
し、第1のアンドープGaAsバッファー層を露出させ
る第8の工程と、前記絶縁膜に挟まれた第1部分内にゲ
ート電極を形成すると共に、前記第8の工程で露出した
第1のアンドープGaAsバッファー層上にゲート電極
パッドを形成する第9の工程と、前記絶縁膜を所定の形
状にエッチングし第2のアンドープGaAsバッファー
層上にドレイン電極パッドを形成する第10工程とを含
むものであり、第2の態様は、GaAs基板上に第1の
アンドープGaAsバッファー層、アンドープAlGa
Asヘテロバッファー層、第2のアンドープGaAsバ
ッファー層を含むバッファー層が形成され、前記バッフ
ァー層上に半導体素子を形成した半導体装置の製造方法
であって、GaAs基板上にアンドープInGaAs層
を形成する第1の工程と、n型不純物をドーピングした
n型AlGaAs層を形成する第2の工程と、n型不純
物をドーピングしたn型GaAs層を形成する第3の工
程と、前記半導体素子を形成する部分を除いてn型Ga
As層、n型AlGaAs層、アンドープInGaAs
層、第2のアンドープGaAsバッファー層、アンドー
プAlGaAsヘテロバッファー層をメサエッチング
し、第1のアンドープGaAsバッファー層を露出させ
る第4の工程と、前記エッチングされた表面に絶縁膜を
形成する第5の工程と、前記絶縁膜のゲート電極部分と
なる第1の部分をエッチングすると共にゲート電極パッ
ド部分となる第2の部分をエッチングする第6の工程
と、前記第1部分に露出したn型GaAs層をエッチン
グする第7の工程と、前記第2部分に露出したn型Ga
As層、n型AlGaAs層、アンドープInGaAs
層を順にエッチングし、第2のアンドープGaAsバッ
ファー層を露出させる第8の工程と、前記絶縁膜に挟ま
れた第1部分内にゲート電極を形成すると共に、前記第
8の工程で露出した第2のアンドープGaAsバッファ
ー層上にゲート電極パッドを形成する第9の工程と、前
記絶縁膜を所定の形状にエッチングし第1のアンドープ
GaAsバッファー層上にドレイン電極パッドを形成す
る第10工程とを含むものである。
A first aspect of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a buffer including a first undoped GaAs buffer layer, an undoped AlGaAs hetero buffer layer, and a second undoped GaAs buffer layer on a GaAs substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a semiconductor element on the buffer layer, comprising: a first step of forming an undoped InGaAs layer on a GaAs substrate; and an n-type A doped with an n-type impurity.
a second step of forming an lGaAs layer, a third step of forming an n-type GaAs layer doped with an n-type impurity,
N-type GaAs except for the part where the semiconductor element is formed
A fourth step of mesa-etching the layer, the n-type AlGaAs layer, and the undoped InGaAs layer, a fifth step of forming an insulating film on the etched surface, and a first portion serving as a gate electrode portion of the insulating film A sixth step of etching a second portion to be a gate electrode pad portion while etching the n-type GaAs exposed on the first portion.
a seventh step of etching the s layer, and an eighth step of sequentially etching the second undoped GaAs buffer layer and the undoped AlGaAs hetero buffer layer exposed in the second portion to expose the first undoped GaAs buffer layer. A ninth step of forming a gate electrode in the first portion sandwiched between the insulating films and forming a gate electrode pad on the first undoped GaAs buffer layer exposed in the eighth step; A tenth step of etching the insulating film into a predetermined shape to form a drain electrode pad on a second undoped GaAs buffer layer. The second mode is to form a first undoped GaAs on a GaAs substrate. Buffer layer, undoped AlGa
A method for manufacturing a semiconductor device in which a buffer layer including an As hetero buffer layer and a second undoped GaAs buffer layer is formed and a semiconductor element is formed on the buffer layer, the method comprising forming an undoped InGaAs layer on a GaAs substrate. Step 1, a second step of forming an n-type AlGaAs layer doped with an n-type impurity, a third step of forming an n-type GaAs layer doped with an n-type impurity, and a portion for forming the semiconductor element N-type Ga
As layer, n-type AlGaAs layer, undoped InGaAs
A fourth step of mesa etching the layer, the second undoped GaAs buffer layer, and the undoped AlGaAs hetero buffer layer to expose the first undoped GaAs buffer layer, and a fifth step of forming an insulating film on the etched surface. A sixth step of etching a first portion of the insulating film that will be a gate electrode portion and etching a second portion of a gate electrode pad portion, and an n-type GaAs layer exposed on the first portion. And a n-type Ga exposed on the second portion.
As layer, n-type AlGaAs layer, undoped InGaAs
An eighth step of sequentially etching the layers to expose the second undoped GaAs buffer layer, and forming a gate electrode in the first portion sandwiched between the insulating films, and forming the gate electrode exposed in the eighth step. A ninth step of forming a gate electrode pad on the second undoped GaAs buffer layer and a tenth step of etching the insulating film into a predetermined shape to form a drain electrode pad on the first undoped GaAs buffer layer. Including.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置は、半導体基
板上に複数のバッファー層が形成され、前記バッファー
層上に半導体素子を形成した半導体装置において、前記
半導体装置のゲート電極パッドが一つ以上の前記バッフ
ァー層を挟んで他の電極パッドと異なったバッファー層
上に形成した技術構成を採用しているから、バッファー
層表面に形成されたリークパスの影響を受けなくなり、
かつ、トンネル抵抗が増加することでゲートリーク電流
が減少し、NFが低減する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor device according to the present invention comprises a plurality of buffer layers formed on a semiconductor substrate and a semiconductor element formed on the buffer layer, wherein the semiconductor device has one gate electrode pad. Since the technical configuration formed on the buffer layer different from the other electrode pads with the above buffer layer interposed therebetween is adopted, it is not affected by the leak path formed on the buffer layer surface,
In addition, the increase in the tunnel resistance reduces the gate leak current, and reduces NF.

【0014】[0014]

【実施例】以下に本発明に係わる半導体装置とその製造
方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。図
1乃至図12は本発明の第1の具体例を示す図であり、
図には、半導体基板上に複数のバッファー層2、3、4
が形成され、前記バッファー層2、3、4上に半導体素
子14を形成した半導体装置において、前記半導体装置
のゲート電極パッド9が一つ以上の前記バッファー層を
挟んで他の電極パッド12、13と異なったバッファー
層上に形成したものであり、又、GaAs基板1上に第
1のアンドープGaAsバッファー層2、アンドープA
lGaAsヘテロバッファー層3、第2のアンドープG
aAsバッファー層4を含むバッファー層が形成され、
前記バッファー層上に半導体素子14を形成した半導体
装置であって、前記半導体装置のゲート電極パッド9を
前記第1のアンドープGaAsバッファー層2上に形成
し、ソース電極パッド12又はドレイン電極パッド13
の少なくともいずれかの電極パッドを前記第2のアンド
ープGaAsバッファー層4上に形成した半導体装置が
示されている。
EXAMPLES be described in detail with reference to the accompanying drawings a specific example of a method for manufacturing a semiconductor device and its according to the present invention below. 1 to 12 are diagrams showing a first specific example of the present invention,
In the figure, a plurality of buffer layers 2, 3, 4,
Is formed, and in the semiconductor device in which the semiconductor element 14 is formed on the buffer layers 2, 3, and 4, the gate electrode pad 9 of the semiconductor device has the other electrode pads 12, 13 with one or more of the buffer layers interposed therebetween. And a first undoped GaAs buffer layer 2 and an undoped A on a GaAs substrate 1.
lGaAs hetero buffer layer 3, second undoped G
a buffer layer including the aAs buffer layer 4 is formed;
A semiconductor device having a semiconductor element formed on the buffer layer, wherein a gate electrode pad of the semiconductor device is formed on the first undoped GaAs buffer layer, and a source electrode pad or a drain electrode pad is formed.
2 shows a semiconductor device in which at least one of the electrode pads is formed on the second undoped GaAs buffer layer 4.

【0015】更に、図1乃至図12には、GaAs基板
1上に第1のアンドープGaAsバッファー層2、アン
ドープAlGaAsヘテロバッファー層3、第2のアン
ドープGaAsバッファー層4を含むバッファー層が形
成され、前記バッファー層上に半導体素子14を形成し
た半導体装置の製造方法であって、GaAs基板1上に
アンドープInGaAs層5を形成する第1の工程と、
n型不純物をドーピングしたn型AlGaAs層6を形
成する第2の工程と、n型不純物をドーピングしたn型
GaAs層7を形成する第3の工程と、前記半導体素子
14を形成する部分を除いてn型GaAs層7、n型A
lGaAs層6、アンドープInGaAs層5をメサエ
ッチングする第4の工程と、前記エッチングされた表面
に絶縁膜15を形成する第5の工程と、前記絶縁膜15
のゲート電極部分となる第1の部分P1をエッチングす
ると共にゲート電極パッド部分となる第2の部分P2を
エッチングする第6の工程と、前記第1部分P1に露出
したn型GaAs層7をエッチングする第7の工程と、
前記第2部分P2に露出した第2のアンドープGaAs
バッファー層4、アンドープAlGaAsヘテロバッフ
ァー層3を順にエッチングし、第1のアンドープGaA
sバッファー層2を露出させる第8の工程と、前記絶縁
膜15に挟まれた第1部分P1内にゲート電極8を形成
すると共に、前記第8の工程で露出した第1のアンドー
プGaAsバッファー層2上にゲート電極パッド9を形
成する第9の工程と、前記絶縁膜15を所定の形状にエ
ッチングし第2のアンドープGaAsバッファー層4上
にドレイン電極パッド12を形成する第10工程とを含
む半導体装置の製造方法が示されている。
1 to 12, a buffer layer including a first undoped GaAs buffer layer 2, an undoped AlGaAs hetero buffer layer 3, and a second undoped GaAs buffer layer 4 is formed on a GaAs substrate 1. A method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element 14 is formed on the buffer layer, comprising: a first step of forming an undoped InGaAs layer 5 on a GaAs substrate 1;
Except for a second step of forming an n-type AlGaAs layer 6 doped with an n-type impurity, a third step of forming an n-type GaAs layer 7 doped with an n-type impurity, and a portion where the semiconductor element 14 is formed. N-type GaAs layer 7, n-type A
a fourth step of mesa-etching the lGaAs layer 6 and the undoped InGaAs layer 5, a fifth step of forming an insulating film 15 on the etched surface,
A sixth step of etching a first portion P1 to be a gate electrode portion and a second portion P2 to be a gate electrode pad portion, and etching the n-type GaAs layer 7 exposed in the first portion P1. A seventh step,
Second undoped GaAs exposed in the second portion P2
The buffer layer 4 and the undoped AlGaAs heterobuffer layer 3 are sequentially etched to form a first undoped GaAs.
an eighth step of exposing the s buffer layer 2; forming a gate electrode 8 in the first portion P1 sandwiched between the insulating films 15; and forming a first undoped GaAs buffer layer exposed in the eighth step. And a tenth step of forming the drain electrode pad 12 on the second undoped GaAs buffer layer 4 by etching the insulating film 15 into a predetermined shape. 1 shows a method for manufacturing a semiconductor device.

【0016】次に、本発明の第1の具体例について図面
を参照して更に、詳細に説明する。図1は上方から見た
外観図であり、図2は、図1のA−B断面、即ち、ゲー
ト部の断面図である。図3は、図1のC−D部の断面図
である。GaAs基板1上へ第1のアンドープGaAs
バッファー層(以下、第1のアンドープGaAs層とい
う)2が4000Å、アンドープAlGaAsヘテロバ
ッファー層(以下、アンドープAlGaAs層という)
3が2000Å、第2アンドープGaAsバッファー層
(以下、第2アンドープGaAs層という)4が200
0Å、アンドープInGaAs層(チャンネル層)5が
150Å、2E1018cm-3程度にn型不純物をドーピ
ングしたn型AlGaAs層(電子供給層)6が500
Å、3E1018cm-3程度にn型不純物をドーピングし
たn型GaAs層(コンタクト層)7が1000Å順次
形成されている。ゲート電極8はn型GaAs層7を除
去しリセスを形成した後、n型AlGaAs層6上に形
成され、ゲート電極パッド9は、第1のアンドープGa
As層2上に形成されている。また、ソース電極10、
ドレイン電極11はn型GaAs層7上に形成され、ソ
ース電極パッド12、ドレイン電極パッド13は第2の
アンドープGaAs層4上に形成されている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is an external view as viewed from above, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line AB of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CD of FIG. First undoped GaAs on GaAs substrate 1
The buffer layer (hereinafter, referred to as a first undoped GaAs layer) 2 is 4000 °, and an undoped AlGaAs hetero buffer layer (hereinafter, referred to as an undoped AlGaAs layer).
3 is 2000 °, a second undoped GaAs buffer layer (hereinafter referred to as a second undoped GaAs layer) 4 is 200
0 °, undoped InGaAs layer (channel layer) 5 is 150 °, n-type AlGaAs layer (electron supply layer) 6 doped with an n-type impurity to about 2E10 18 cm -3 is 500
{The n-type GaAs layer (contact layer) 7 doped with an n-type impurity to about 3E10 18 cm −3 is formed in order of 1000 °. The gate electrode 8 is formed on the n-type AlGaAs layer 6 after removing the n-type GaAs layer 7 to form a recess, and the gate electrode pad 9 is formed on the first undoped Ga.
It is formed on the As layer 2. Also, the source electrode 10,
The drain electrode 11 is formed on the n-type GaAs layer 7, and the source electrode pad 12 and the drain electrode pad 13 are formed on the second undoped GaAs layer 4.

【0017】次に第1の具体例の半導体装置の製造方法
について説明する。図4乃至図12は工程順に示した断
面図である。図4に示すように、GaAs基板1上へ第
1のアンドープGaAs層2が4000Åエピタキシャ
ル結晶成長され、続いてアンドープAlGaAs層3が
2000Å、第2のアンドープGaAs層4が2000
Å成長される。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the first specific example will be described. 4 to 12 are sectional views shown in the order of steps. As shown in FIG. 4, a first undoped GaAs layer 2 is epitaxially grown on a GaAs substrate 1 by 4000 .ANG., An undoped AlGaAs layer 3 is 2000 .ANG., And a second undoped GaAs layer 4 is 2000.
Å Be grown.

【0018】次に、アンドープInGaAs層5が15
0Å形成され、続いて2E1018cm-3程度にN型不純
物をドーピングしたn型AlGaAs層6と、3E10
18cm-3程度にN型不純物をドーピングしたn型GaA
s層7とがそれぞれ500Å、1000Å形成される。
次に、この結晶を用いてFETを作製する。
Next, the undoped InGaAs layer 5 is
An n-type AlGaAs layer 6 formed at 0 ° and subsequently doped with an N-type impurity to about 2E10 18 cm −3 ;
N-type GaAs doped with an N-type impurity to about 18 cm -3
The s layer 7 is formed at 500 ° and 1000 °, respectively.
Next, an FET is manufactured using this crystal.

【0019】図5に示すようにアイソレーションとして
素子部14を残して、フォトレジストを用いてメサエッ
チングによって、図6のようにn型GaAs層7、n型
AlGaAs層6、アンドープInGaAs層5を除去
し、第2のアンドープGaAs層4を露出させ素子分離
を行う。次に、絶縁膜15としてSiO2 を成膜し、図
5のA−B、C−D断面を示した図7、8のように、フ
ォトレジスト16を塗布し、i線ステッパーによる露光
でn型GaAs層7上の絶縁膜15に開口部0.4μm
×200μmのリセスパターン17と、第2のアンドー
プGaAs層4上の絶縁膜15に100μm×100μ
mのゲート電極パッドパターン18を形成した後、ドラ
イエッチングによって絶縁膜15をエッチングし開口す
る。
As shown in FIG. 5, the n-type GaAs layer 7, the n-type AlGaAs layer 6, and the undoped InGaAs layer 5, as shown in FIG. After removal, the second undoped GaAs layer 4 is exposed to perform element isolation. Next, a SiO 2 film is formed as the insulating film 15, a photoresist 16 is applied as shown in FIGS. 7 and 8 showing cross sections AB and CD in FIG. 5, and n is exposed by an i-line stepper. Opening of 0.4 μm in insulating film 15 on n-type GaAs layer 7
100 μm × 100 μm in the recess pattern 17 of 200 μm and the insulating film 15 on the second undoped GaAs layer 4.
After the formation of the gate electrode pad pattern 18 of m, the insulating film 15 is etched and opened by dry etching.

【0020】次に、図5のA−B、C−D断面を示した
図9、10に示すように、n型GaAs層7をエッチン
グし除去してn型AlGaAs層6を露出させた後、フ
ォトレジスト19にて第1部分P1を覆い、ゲート電極
パッドパターン部18の第2のアンドープGaAs層
4、アンドープAlGaAs層3をエッチングし、第1
のアンドープGaAs層2を露出させる。
Next, as shown in FIGS. 9 and 10 showing cross sections AB and CD in FIG. 5, the n-type GaAs layer 7 is etched and removed to expose the n-type AlGaAs layer 6. Then, the first portion P1 is covered with a photoresist 19, and the second undoped GaAs layer 4 and the undoped AlGaAs layer 3 of the gate electrode pad pattern portion 18 are etched.
The undoped GaAs layer 2 is exposed.

【0021】次に、図11に示すように第1部分P1に
側壁絶縁膜20(SiO2 )を成膜しドライエッチング
で側壁を形成してリセス部の開口寸法を0.2μmまで
縮小した後、WSi/Ti/Auのメタルをスパッタし
てT型のゲート電極8を形成する。また、ゲート電極パ
ッド9は第1のアンドープGaAs2上にゲート電極8
の形成と同時に作製される。
Next, as shown in FIG. 11, a side wall insulating film 20 (SiO 2 ) is formed on the first portion P1, and the side wall is formed by dry etching to reduce the opening dimension of the recess to 0.2 μm. , W-Si / Ti / Au metal is sputtered to form a T-type gate electrode 8. Further, the gate electrode pad 9 is provided on the first undoped GaAs 2 with the gate electrode 8.
It is produced simultaneously with the formation of

【0022】その後、図12に示すようにソース電極1
0、ドレイン電極11およびソース電極パッド12、ド
レイン電極パッド13を形成するために、フォトレジス
ト21でパターニングした後、絶縁膜15をエッチング
し、100μm×50μm程度のソース電極10、ドレ
イン電極11をn型GaAs層7上に形成し、100μ
m×300μmのソース電極パッド12およびドレイン
電極パッド13は第2のアンドープGaAs層4上にオ
ーミックメタルとして、AuGe/Ni/Auを用いて
形成される。最後にフォトレジスト21を除去して完成
する。
Thereafter, as shown in FIG.
In order to form the drain electrode 11, the source electrode pad 12, and the drain electrode pad 13, after patterning with a photoresist 21, the insulating film 15 is etched, and the source electrode 10 and the drain electrode 11 of about 100 μm × 50 μm are replaced with n. Formed on the type GaAs layer 7, and
The source electrode pad 12 and the drain electrode pad 13 of m × 300 μm are formed on the second undoped GaAs layer 4 using AuGe / Ni / Au as an ohmic metal. Finally, the photoresist 21 is removed to complete the process.

【0023】このようにして作製されたFETは、ゲー
ト電極パッド9とドレイン電極パッド13間を流れるリ
ーク電流が1pAであり、従来のFETよりもNFが
0.03dB低減され、12GHz帯でNF=0.45
dBが得られた。次に、本発明の第2の具体例について
図13乃至図24を参照して説明する。図13乃至図2
4には、GaAs基板31上に第1のアンドープGaA
sバッファー層32、アンドープAlGaAsヘテロバ
ッファー層33、第2のアンドープGaAsバッファー
層34を含むバッファー層が形成され、前記バッファー
層上に半導体素子44を形成した半導体装置であって、
前記半導体装置のソース電極パッド42又はドレイン電
極パッド43の少なくともいずれかの電極パッドを前記
第1のアンドープGaAsバッファー層32上に形成
し、ゲート電極パッド39を前記第2のアンドープGa
Asバッファー層34上に形成した半導体装置が示され
ている。
The FET fabricated in this manner has a leakage current flowing between the gate electrode pad 9 and the drain electrode pad 13 of 1 pA, has a reduced NF of 0.03 dB as compared with the conventional FET, and has a NF = 12 GHz band. 0.45
dB was obtained. Next, a second specific example of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 2
4 has a first undoped GaAs on a GaAs substrate 31.
a semiconductor device in which a buffer layer including an s buffer layer 32, an undoped AlGaAs hetero buffer layer 33, and a second undoped GaAs buffer layer 34 is formed, and a semiconductor element 44 is formed on the buffer layer;
At least one of the source electrode pad 42 and the drain electrode pad 43 of the semiconductor device is formed on the first undoped GaAs buffer layer 32, and the gate electrode pad 39 is formed on the second undoped Ga.
The semiconductor device formed on the As buffer layer 34 is shown.

【0024】又、図13乃至図24には、GaAs基板
31上に第1のアンドープGaAsバッファー層32、
アンドープAlGaAsヘテロバッファー層33、第2
のアンドープGaAsバッファー層34を含むバッファ
ー層が形成され、前記バッファー層上に半導体素子44
を形成した半導体装置の製造方法であって、GaAs基
板31上にアンドープInGaAs層35を形成する第
1の工程と、n型不純物をドーピングしたn型AlGa
As層36を形成する第2の工程と、n型不純物をドー
ピングしたn型GaAs層37を形成する第3の工程
と、前記半導体素子44を形成する部分を除いてn型G
aAs層37、n型AlGaAs層36、アンドープI
nGaAs層35、第2のアンドープGaAsバッファ
ー層34、アンドープAlGaAsヘテロバッファー層
33をメサエッチングし、第1のアンドープGaAsバ
ッファー層32を露出させる第4の工程と、前記エッチ
ングされた表面に絶縁膜45を形成する第5の工程と、
前記絶縁膜45のゲート電極部分となる第1の部分R1
をエッチングすると共にゲート電極パッド部分となる第
2の部分R2をエッチングする第6の工程と、前記第1
部分R1に露出したn型GaAs層37をエッチングす
る第7の工程と、前記第2部分に露出したn型GaAs
層37、n型AlGaAs層36、アンドープInGa
As層35を順にエッチングし、第2のアンドープGa
Asバッファー層34を露出させる第8の工程と、前記
絶縁膜45に挟まれた第1部分R1内にゲート電極38
を形成すると共に、前記第8の工程で露出した第2のア
ンドープGaAsバッファー層34上にゲート電極パッ
ド39を形成する第9の工程と、前記絶縁膜45を所定
の形状にエッチングし第1のアンドープGaAsバッフ
ァー層32上にドレイン電極パッド43を形成する第1
0工程とを含むものである。
FIGS. 13 to 24 show a first undoped GaAs buffer layer 32 on a GaAs substrate 31.
Undoped AlGaAs hetero buffer layer 33, second
A buffer layer including an undoped GaAs buffer layer 34 is formed, and a semiconductor element 44 is formed on the buffer layer.
Forming a undoped InGaAs layer 35 on a GaAs substrate 31; and n-type AlGa doped with an n-type impurity.
A second step of forming an As layer 36, a third step of forming an n-type GaAs layer 37 doped with an n-type impurity, and an n-type G
aAs layer 37, n-type AlGaAs layer 36, undoped I
a fourth step of mesa etching the nGaAs layer 35, the second undoped GaAs buffer layer 34, and the undoped AlGaAs hetero buffer layer 33 to expose the first undoped GaAs buffer layer 32, and an insulating film 45 on the etched surface. A fifth step of forming
A first portion R1 serving as a gate electrode portion of the insulating film 45;
A sixth step of etching a second portion R2 serving as a gate electrode pad portion while etching the first portion;
A seventh step of etching the n-type GaAs layer 37 exposed at the portion R1, and an n-type GaAs exposed at the second portion.
Layer 37, n-type AlGaAs layer 36, undoped InGa
The As layer 35 is sequentially etched to form a second undoped Ga layer.
An eighth step of exposing the As buffer layer 34, and forming a gate electrode 38 in the first portion R1 sandwiched by the insulating film 45.
A ninth step of forming a gate electrode pad 39 on the second undoped GaAs buffer layer 34 exposed in the eighth step, and etching the insulating film 45 into a predetermined shape to form a first step. First, a drain electrode pad 43 is formed on the undoped GaAs buffer layer 32.
0 steps.

【0025】次に、図を参照して本発明の第1の具体例
を説明する。図13は上方から見た外観図であり、図1
4は、図13のA−B線の断面図である。図15は、図
13のC−D線の断面図である。GaAs基板31上へ
第1のアンドープGaAs層32が2000Å、アンド
ープAlGaAs層33が3000Å、第2アンドープ
GaAs層34が2000Å、アンドープInGaAs
層35が150Å、2E1018cm-3程度にn型不純物
をドーピングしたn型AlGaAs層36が500Å、
3E1018cm-3程度にn型不純物をドーピングしたn
型GaAs層37が1000Å順次形成されている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is an external view seen from above, and FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along line AB in FIG. FIG. 15 is a sectional view taken along line CD of FIG. On the GaAs substrate 31, the first undoped GaAs layer 32 is 2000Å, the undoped AlGaAs layer 33 is 3000Å, the second undoped GaAs layer 34 is 2000Å, and the undoped InGaAs is formed.
The layer 35 is 150Å, the n-type AlGaAs layer 36 doped with an n-type impurity to about 2E10 18 cm -3 is 500Å,
N doped with an n-type impurity to about 3E10 18 cm -3
Type GaAs layers 37 are sequentially formed at 1000 °.

【0026】ゲート電極38はn型GaAs層37を除
去しリセスを形成した後、n型AlGaAs層36上に
形成され、ゲート電極パッド39は、第2のアンドープ
GaAs層34上に形成されている。また、ソース電極
40、ドレイン電極41はn型GaAs層37上に形成
され、ソース電極パッド42、ドレインパッド43は第
1のアンドープGaAs層32上に形成されている。
The gate electrode 38 is formed on the n-type AlGaAs layer 36 after removing the n-type GaAs layer 37 to form a recess, and the gate electrode pad 39 is formed on the second undoped GaAs layer 34. . Further, the source electrode 40 and the drain electrode 41 are formed on the n-type GaAs layer 37, and the source electrode pad 42 and the drain pad 43 are formed on the first undoped GaAs layer 32.

【0027】以下に、第2の具体例の製造方法について
説明する。図16乃至図24は工程順に示した断面図で
ある。図16に示したように、GaAs基板31上へ第
1のアンドープGaAs層32が2000Åエピタキシ
ャル結晶成長され、続いてアンドープAlGaAs層3
3が3000Å、第2のアンドープGaAs層34が2
000Å成長される。次にアンドープInGaAs層3
5が150Å形成され、続いて2E1018cm -3程度に
N型不純物をドーピングしたn型AlGaAs層36と
3E1018cm -3程度にN型不純物をドーピングしたn
型GaAs層37がそれぞれ500Å、1000Å形成
される。
The manufacturing method of the second embodiment will be described below.
explain. 16 to 24 are sectional views shown in the order of steps.
is there. As shown in FIG. 16, the first
1 undoped GaAs layer 32 is 2000Å epitaxy
Crystal growth followed by an undoped AlGaAs layer 3
3 is 3000 °, the second undoped GaAs layer 34 is 2
Grow by $ 000. Next, an undoped InGaAs layer 3
5 are formed at 150 °, followed by 2E1018cm -3About
An n-type AlGaAs layer 36 doped with an n-type impurity;
3E1018cm -3N doped with N-type impurities
Type GaAs layers 37 are formed at 500 ° and 1000 °, respectively.
Is done.

【0028】次に、この結晶を用いてFETを作製す
る。図17に示すようにアイソレーションとして素子部
44およびゲート電極パッド形成部48を残して、図1
8に示すようにフォトレジストを用いてメサエッチング
によって、n型GaAs層37、n型AlGaAs層3
6、アンドープInGaAs層35、第2のアンドープ
GaAs層34、アンドープAlGaAs層33を除去
し、第1のアンドープGaAs層32を露出させ素子分
離を行う。
Next, an FET is manufactured using this crystal. As shown in FIG. 17, the element portion 44 and the gate electrode pad forming portion 48 are left as isolations.
As shown in FIG. 8, the n-type GaAs layer 37 and the n-type AlGaAs layer 3 are formed by mesa etching using a photoresist.
6. The undoped InGaAs layer 35, the second undoped GaAs layer 34, and the undoped AlGaAs layer 33 are removed, and the first undoped GaAs layer 32 is exposed to perform element isolation.

【0029】次に、絶縁膜45としてSiO2 を成膜
し、図17のA−B、C−D断面を示した図19、20
のように、フォトレジスト46を塗布し、i線ステッパ
ーによる露光でn型GaAs層37上の絶縁膜45の上
に開口部0.4μm×200μmのリセスパターン47
と、100μm×100μmのゲート電極パッドパター
ン48を形成した後、ドライエッチングによって絶縁膜
45をエッチングし開口する。
Next, SiO 2 is formed as an insulating film 45, and FIGS. 19 and 20 show cross sections AB and CD in FIG.
A photoresist 46 is applied, and a 0.4 μm × 200 μm recess pattern 47 is formed on the insulating film 45 on the n-type GaAs layer 37 by exposure using an i-line stepper.
Then, after forming a gate electrode pad pattern 48 of 100 μm × 100 μm, the insulating film 45 is etched by dry etching to form openings.

【0030】次に、図17のA−B、C−D断面を示し
た図21、22に示すように、n型GaAs層37をエ
ッチングし除去した後、フォトレジスト49でリセスパ
ターン47を保護して、ゲート電極パッドパターン部4
8のn型AlGaAs層36、アンドープInGaAs
層35をエッチングし、第2のアンドープGaAs層3
4を露出させる。
Next, as shown in FIGS. 21 and 22 showing cross sections AB and CD in FIG. 17, the n-type GaAs layer 37 is removed by etching, and then the recess pattern 47 is protected by a photoresist 49. Then, the gate electrode pad pattern portion 4
8 n-type AlGaAs layer 36, undoped InGaAs
The layer 35 is etched to form the second undoped GaAs layer 3
Expose 4.

【0031】次に、図23に示すように側壁絶縁膜50
としてSiO2 膜を成膜し、ドライエッチングで側壁を
形成してリセス部の開口寸法を0.2μmまで縮小した
後、WSi/Ti/AuのメタルをスパッタしてT型の
ゲート電極38を形成する。また、ゲート電極パッド3
9は第2のアンドープGaAs34上にゲート電極の形
成と同時に作製される。
Next, as shown in FIG.
SiO 2 film is formed, after reducing the opening size of the recessed portion to 0.2μm to form a side wall in the dry etching, a gate electrode 38 of the T-type by sputtering metal WSi / Ti / Au formed as I do. Also, the gate electrode pad 3
9 is formed on the second undoped GaAs 34 simultaneously with the formation of the gate electrode.

【0032】その後、図24に示すようにソース電極4
0、ドレイン電極41およびソース電極パッド42、ド
レイン電極パッド43を形成するために絶縁膜45をエ
ッチングし、100μm×50μm程度ソース電極4
0、ドレイン電極41はn型GaAs層37上に形成
し、100μm×300μmのソース電極パッド42お
よびドレイン電極パッド43は第1のアンドープGaA
s層32上にオーミックメタルとしてAuGe/Ni/
Auを用いて形成する。最後にフォトレジスト51を除
去して完成する。
Thereafter, as shown in FIG.
0, the insulating film 45 is etched to form the drain electrode 41, the source electrode pad 42, and the drain electrode pad 43, and the source electrode 4 is about 100 μm × 50 μm.
0, the drain electrode 41 is formed on the n-type GaAs layer 37, and the 100 μm × 300 μm source electrode pad 42 and the drain electrode pad 43 are the first undoped GaAs.
AuGe / Ni / as ohmic metal on the s layer 32
It is formed using Au. Finally, the photoresist 51 is removed to complete the process.

【0033】このようにして作製されたFETのゲート
電極パッドとドレイン電極パッド間を流れるリーク電流
は1pAであり、従来のFETよりもNFが0.03d
B低減され、12GHz帯でNF=0.45dBが得ら
れた。
The leakage current flowing between the gate electrode pad and the drain electrode pad of the FET thus manufactured is 1 pA, and the NF is 0.03 d higher than that of the conventional FET.
B was reduced, and NF = 0.45 dB was obtained in the 12 GHz band.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は、上述のように構成したので、
ゲート電極パッドと他の電極パッド(ドレイン電極パッ
ド、ソース電極パッド)がエネルギーギャップの大きな
ヘテロバッファー層を挟んで異なった層に形成されてい
るために、バッファー層表面に形成されたリークパスの
影響を受けなくなり、かつ、トンネル抵抗が増加するこ
とでゲートリーク電流が減少し、NFが低減するという
顕著な効果が得られた。
The present invention is constructed as described above.
Because the gate electrode pad and other electrode pads (drain electrode pad, source electrode pad) are formed in different layers with a hetero buffer layer with a large energy gap in between, the influence of the leak path formed on the buffer layer surface is reduced. As a result, a remarkable effect of reducing gate leakage current and reducing NF due to an increase in tunnel resistance was obtained.

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

【図1】本発明の第1の具体例の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a first specific example of the present invention.

【図2】図1のA−B部の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along a line AB in FIG. 1;

【図3】図1のC−D部の断面図であり、ゲート電極パ
ッド、ドレイン電極パッド、ソース電極パッドを形成し
た状態を示す図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line CD in FIG. 1, showing a state where a gate electrode pad, a drain electrode pad, and a source electrode pad are formed.

【図4】本発明の第1の具体例の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a first specific example of the present invention.

【図5】本発明の第1の具体例の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a first specific example of the present invention.

【図6】本発明の第1の具体例のメサエッチングした
後、絶縁膜を形成した状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which an insulating film is formed after mesa etching according to the first specific example of the present invention.

【図7】絶縁膜のゲート部分となる第1部分をエッチン
グした状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state where a first portion serving as a gate portion of the insulating film is etched.

【図8】絶縁膜のゲート電極パッド部分となる第2部分
をエッチングした状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state where a second portion of the insulating film which will be a gate electrode pad portion is etched.

【図9】絶縁膜のゲート部分となる第1部分をフォトレ
ジストで覆った状態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a first portion serving as a gate portion of the insulating film is covered with a photoresist.

【図10】第2部分P2に露出した第2のアンドープG
aAsバッファー層、アンドープAlGaAsヘテロバ
ッファー層を順にエッチングし、第1のアンドープGa
Asバッファー層を露出させた状態を示す図である。
FIG. 10 shows a second undoped G exposed in a second portion P2.
The aAs buffer layer and the undoped AlGaAs hetero buffer layer are sequentially etched to form a first undoped Ga
It is a figure showing the state where As buffer layer was exposed.

【図11】ゲート電極を形成した状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state where a gate electrode is formed.

【図12】ドレイン電極パッド、ソース電極パッドを形
成した状態を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state where a drain electrode pad and a source electrode pad are formed.

【図13】本発明の第2の具体例の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a second specific example of the present invention.

【図14】図13のA−B部の断面図である。FIG. 14 is a sectional view taken along the line AB in FIG.

【図15】図13のC−D部の断面図であり、ゲート電
極パッド、ドレイン電極パッド、ソース電極パッドを形
成した状態を示す図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along a line CD of FIG. 13, showing a state where a gate electrode pad, a drain electrode pad, and a source electrode pad are formed.

【図16】本発明の第2の具体例の断面図である。FIG. 16 is a sectional view of a second specific example of the present invention.

【図17】本発明の第2の具体例の平面図である。FIG. 17 is a plan view of a second specific example of the present invention.

【図18】本発明の第2の具体例のメサエッチングした
後、絶縁膜を形成した状態を示す図である。
FIG. 18 is a view showing a state in which an insulating film is formed after mesa etching according to the second specific example of the present invention.

【図19】絶縁膜のゲート部分となる第1部分をエッチ
ングした状態を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a state where a first portion serving as a gate portion of the insulating film is etched.

【図20】絶縁膜のゲート電極パッド部分となる第2部
分をエッチングした状態を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a state where a second portion of the insulating film which will be a gate electrode pad portion is etched.

【図21】絶縁膜のゲート部分となる第1部分をフォト
レジストで覆った状態を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a state where a first portion serving as a gate portion of the insulating film is covered with a photoresist.

【図22】第2部分を更にエッチングし、第2のアンド
ープGaAsバッファー層を露出させた状態を示す図で
ある。
FIG. 22 is a view showing a state in which the second portion is further etched to expose the second undoped GaAs buffer layer.

【図23】ゲート電極を形成した状態を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a state where a gate electrode is formed.

【図24】ドレイン電極パッド、ソース電極パッドを形
成した状態を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a state where a drain electrode pad and a source electrode pad are formed.

【図25】従来技術の断面図である。FIG. 25 is a sectional view of a conventional technique.

【図26】従来技術の平面図である。FIG. 26 is a plan view of a conventional technique.

【図27】従来技術の工程を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a step of a conventional technique.

【図28】従来技術の工程を示す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view showing a step in the related art.

【図29】従来技術の工程を示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a step in the related art.

【図30】従来技術の工程を示す断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view showing a step of a conventional technique.

【図31】従来技術の工程を示す断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view showing a step in the related art.

【図32】従来技術の平面図である。FIG. 32 is a plan view of a conventional technique.

【図33】図32のA−B線断面図である。FIG. 33 is a sectional view taken along line AB in FIG. 32;

【図34】図32のC−D線断面図である。FIG. 34 is a sectional view taken along line CD of FIG. 32;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・GaAs基板 2・・・第1のアンドープGaAs層 3・・・アンドープAlGaAs層 4・・・第2のアンドープGaAs層 5・・・アンドープInGaAs層 6・・・n型AlGaAs層 7・・・n型GaAs層 8・・・ゲート電極 9・・・ゲート電極パッド 10・・・ソース電極 11・・・ドレイン電極 12・・・ソース電極パッド 13・・・ドレイン電極パッド 14・・・素子部 15・・・絶縁膜(SiO2 ) 16・・・フォトレジスト 17・・・リセス形成部 18・・・ゲート電極パッド形成部 19・・・フォトレジスト 20・・・側壁絶縁膜 21・・・フォトレジスト 31・・・GaAs基板 32・・・第1のアンドープGaAs層 33・・・アンドープAlGaAs層 34・・・第2のアンドープGaAs層 35・・・アンドープInGaAs層 36・・・n型AlGaAs層 37・・・n型GaAs層 38・・・ゲート電極 39・・・ゲート電極パッド 40・・・ソース電極 41・・・ドレイン電極 42・・・ソース電極パッド 43・・・ドレイン電極パッド 44・・・素子部 45・・・絶縁膜(SiO2 ) 46・・・フォトレジスト 47・・・リセス形成部 48・・・ゲート電極パッド形成部 49・・・フォトレジスト 50・・・側壁絶縁膜 51・・・フォトレジスト 61・・・GaAs基板 62・・・アンドープGaAs層 63・・・アンドープInGaAs層 64・・・n型AlGaAs層 65・・・n型GaAs層 66・・・素子部 67・・・絶縁膜(SiO2 ) 68・・・フォトレジスト 69・・・リセス形成部 70・・・ゲート電極パッド形成部 71・・・側壁絶縁膜(SiO2 ) 72・・・ゲート電極 73・・・ゲート電極パッド 74・・・ソース電極 75・・・ドレイン電極 76・・・ソース電極パッド 77・・・ドレイン電極パッドDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... GaAs substrate 2 ... 1st undoped GaAs layer 3 ... undoped AlGaAs layer 4 ... 2nd undoped GaAs layer 5 ... undoped InGaAs layer 6 ... n-type AlGaAs layer 7. ..N-type GaAs layer 8 ... gate electrode 9 ... gate electrode pad 10 ... source electrode 11 ... drain electrode 12 ... source electrode pad 13 ... drain electrode pad 14 ... element Part 15: Insulating film (SiO 2 ) 16: Photoresist 17: Recess forming part 18: Gate electrode pad forming part 19: Photoresist 20: Side wall insulating film 21: Photoresist 31 ・ ・ ・ GaAs substrate 32 ・ ・ ・ First undoped GaAs layer 33 ・ ・ ・ Undoped AlGaAs layer 34 ・ ・ ・ Second undoped Ga s layer 35 undoped InGaAs layer 36 n-type AlGaAs layer 37 n-type GaAs layer 38 gate electrode 39 gate electrode pad 40 source electrode 41 drain electrode 42 ... source electrode pads 43 ... drain electrode pads 44 ... element portion 45 ... insulating film (SiO 2) 46 ... photoresist 47 ... recessed portion 48 ... gate electrode pad Forming part 49 Photoresist 50 Sidewall insulating film 51 Photoresist 61 GaAs substrate 62 Undoped GaAs layer 63 Undoped InGaAs layer 64 n-type AlGaAs layer 65 ... n-type GaAs layer 66 ... element part 67 ... insulating film (SiO 2) 68 ... photoresist 69 ... recessing Portion 70: Gate electrode pad forming portion 71: Side wall insulating film (SiO 2 ) 72: Gate electrode 73: Gate electrode pad 74: Source electrode 75: Drain electrode 76: Source electrode pad 77 ・ ・ ・ Drain electrode pad

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/423 H01L 29/812 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/423 H01L 29/812

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に3層以上のバッファー層
が形成され、前記バッファー層上に半導体素子を形成し
た半導体装置において、 前記半導体装置のゲート電極パッドが一つ以上の前記バ
ッファー層を挟んで他の電極パッドと異なったバッファ
ー層上に形成したことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which three or more buffer layers are formed on a semiconductor substrate and a semiconductor element is formed on the buffer layer, wherein a gate electrode pad of the semiconductor device sandwiches one or more of the buffer layers. A semiconductor device formed on a buffer layer different from the other electrode pads.
【請求項2】 GaAs基板上に第1のアンドープGa
Asバッファー層、アンドープAlGaAsヘテロバッ
ファー層、第2のアンドープGaAsバッファー層を含
むバッファー層が形成され、前記バッファー層上に半導
体素子を形成した半導体装置であって、 前記半導体のゲート電極パッドを前記第1のアンドープ
GaAsバッファー層上に形成し、ソース電極パッド及
びドレイン電極パッド、又は、ドレイン電極パッドのみ
を前記第2のアンドープGaAsバッファー層上に形成
したことを特徴とする半導体装置。
2. A first undoped Ga on a GaAs substrate.
A semiconductor device in which a buffer layer including an As buffer layer, an undoped AlGaAs hetero buffer layer, and a second undoped GaAs buffer layer is formed, and a semiconductor element is formed on the buffer layer. 1 on the undoped GaAs buffer layer, and
And a drain electrode pad or only the drain electrode pad is formed on the second undoped GaAs buffer layer.
【請求項3】 GaAs基板上に第1のアンドープGa
Asバッファー層、アンドープAlGaAsヘテロバッ
ファー層、第2のアンドープGaAsバッファー層を含
むバッファー層が形成され、前記バッファー層上に半導
体素子を形成した半導体装置であって、 前記半導体装置のソース電極パッド及びドレイン電極パ
ッド、又は、ドレイン電極パッドのみを前記第1のアン
ドープGaAsバッファー層上に形成し、ゲート電極パ
ッドを前記第2のアンドープGaAsバッファー層上に
形成したことを特徴とする半導体装置。
3. A first undoped Ga on a GaAs substrate.
A semiconductor device in which a buffer layer including an As buffer layer, an undoped AlGaAs hetero buffer layer, and a second undoped GaAs buffer layer is formed, and a semiconductor element is formed on the buffer layer. A source electrode pad and a drain of the semiconductor device Electrode pad
A semiconductor device, wherein only a pad or a drain electrode pad is formed on the first undoped GaAs buffer layer, and a gate electrode pad is formed on the second undoped GaAs buffer layer.
【請求項4】 GaAs基板上に第1のアンドープGa
Asバッファー層、アンドープAlGaAsヘテロバッ
ファー層、第2のアンドープGaAsバッファー層を含
むバッファー層が形成され、前記バッファー層上に半導
体素子を形成した半導体装置の製造方法であって、 GaAs基板上にアンドープInGaAs層を形成する
第1の工程と、 n型不純物をドーピングしたn型AlGaAs層を形成
する第2の工程と、 n型不純物をドーピングしたn型GaAs層を形成する
第3の工程と、 前記半導体素子を形成する部分を除いてn型GaAs
層、n型AlGaAs層、アンドープInGaAs層を
メサエッチングする第4の工程と、 前記エッチングされた表面に絶縁膜を形成する第5の工
程と、 前記絶縁膜のゲート電極部分となる第1の部分をエッチ
ングすると共にゲート電極パッド部分となる第2の部分
をエッチングする第6の工程と、 前記第1部分に露出したn型GaAs層をエッチングす
る第7の工程と、 前記第2部分に露出した第2のアンドープGaAsバッ
ファー層、アンドープAlGaAsヘテロバッファー層
を順にエッチングし、第1のアンドープGaAsバッフ
ァー層を露出させる第8の工程と、 前記絶縁膜に挟まれた第1部分内にゲート電極を形成す
ると共に、前記第8の工程で露出した第1のアンドープ
GaAsバッファー層上にゲート電極パッドを形成する
第9の工程と、 前記絶縁膜を所定の形状にエッチングし第2のアンドー
プGaAsバッファー層上にドレイン電極パッドを形成
する第10工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
(4)First undoped Ga on a GaAs substrate
As buffer layer, undoped AlGaAs hetero buffer
Fur layer and a second undoped GaAs buffer layer.
Buffer layer is formed, and a semiconductor layer is formed on the buffer layer.
A method of manufacturing a semiconductor device having a body element formed therein, Forming undoped InGaAs layer on GaAs substrate
A first step; Form n-type AlGaAs layer doped with n-type impurity
A second step of Form an n-type GaAs layer doped with an n-type impurity
A third step; N-type GaAs except for the part where the semiconductor element is formed
Layer, n-type AlGaAs layer and undoped InGaAs layer
A fourth step of mesa etching; Fifth step of forming an insulating film on the etched surface
About Etching a first portion of the insulating film which is to be a gate electrode portion;
2nd part which becomes the gate electrode pad part while
A sixth step of etching Etching the n-type GaAs layer exposed in the first portion;
A seventh step, A second undoped GaAs buffer exposed in the second portion;
Fur layer, undoped AlGaAs hetero buffer layer
Are sequentially etched to form a first undoped GaAs buffer.
An eighth step of exposing the metal layer, Forming a gate electrode in the first portion sandwiched between the insulating films;
And the first undoped portion exposed in the eighth step.
Forming a gate electrode pad on a GaAs buffer layer
A ninth step; The insulating film is etched into a predetermined shape and a second AND
Electrode pad on GaAs buffer layer
A semiconductor device comprising:
Production method.
【請求項5】 GaAs基板上に第1のアンドープGa
Asバッファー層、アンドープAlGaAsヘテロバッ
ファー層、第2のアンドープGaAsバッファー層を含
むバッファー層が形成され、前記バッファー層上に半導
体素子を形成した半導体装置の製造方法であって、 GaAs基板上にアンドープInGaAs層を形成する
第1の工程と、 n型不純物をドーピングしたn型AlGaAs層を形成
する第2の工程と、 n型不純物をドーピングしたn型GaAs層を形成する
第3の工程と、 前記半導体素子を形成する部分を除いてn型GaAs
層、n型AlGaAs層、アンドープInGaAs層、
第2のアンドープGaAsバッファー層、アンドープA
lGaAsヘテロバッファー層をメサエッチングし、第
1のアンドープGaAsバッファー層を露出させる第4
の工程と、 前記エッチングされた表面に絶縁膜を形成する第5の工
程と、 前記絶縁膜のゲート電極部分となる第1の部分をエッチ
ングすると共にゲート電極パッド部分となる第2の部分
をエッチングする第6の工程と、 前記第1部分に露出したn型GaAs層をエッチングす
る第7の工程と、 前記第2部分に露出したn型GaAs層、n型AlGa
As層、アンドープInGaAs層を順にエッチング
し、第2のアンドープGaAsバッファー層を露出させ
る第8の工程と、 前記絶縁膜に挟まれた第1部分内にゲート電極を形成す
ると共に、前記第8の工程で露出した第2のアンドープ
GaAsバッファー層上にゲート電極パッドを形成する
第9の工程と、 前記絶縁膜を所定の形状にエッチングし第1のアンドー
プGaAsバッファー層上にドレイン電極パッドを形成
する第10工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
(5)First undoped Ga on a GaAs substrate
As buffer layer, undoped AlGaAs hetero buffer
Fur layer and a second undoped GaAs buffer layer.
Buffer layer is formed, and a semiconductor layer is formed on the buffer layer.
A method of manufacturing a semiconductor device having a body element formed therein, Forming undoped InGaAs layer on GaAs substrate
A first step; Form n-type AlGaAs layer doped with n-type impurity
A second step of Form an n-type GaAs layer doped with an n-type impurity
A third step; N-type GaAs except for the part where the semiconductor element is formed
Layer, n-type AlGaAs layer, undoped InGaAs layer,
Second undoped GaAs buffer layer, undoped A
The lGaAs heterobuffer layer is mesa-etched,
The fourth exposing the undoped GaAs buffer layer
Process and Fifth step of forming an insulating film on the etched surface
About Etching a first portion of the insulating film which is to be a gate electrode portion;
2nd part which becomes the gate electrode pad part while
A sixth step of etching Etching the n-type GaAs layer exposed in the first portion;
A seventh step, An n-type GaAs layer exposed to the second portion, an n-type AlGa
As layer and undoped InGaAs layer are etched in order
To expose the second undoped GaAs buffer layer.
An eighth step, Forming a gate electrode in the first portion sandwiched between the insulating films;
And the second undoped portion exposed in the eighth step.
Forming a gate electrode pad on a GaAs buffer layer
A ninth step; The insulating film is etched into a predetermined shape and a first AND
Electrode pad on GaAs buffer layer
A semiconductor device comprising:
Production method.
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