JP3201447B2 - Semiconductor circuit device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor circuit device and method of manufacturing the same

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JP3201447B2
JP3201447B2 JP32836293A JP32836293A JP3201447B2 JP 3201447 B2 JP3201447 B2 JP 3201447B2 JP 32836293 A JP32836293 A JP 32836293A JP 32836293 A JP32836293 A JP 32836293A JP 3201447 B2 JP3201447 B2 JP 3201447B2
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semi
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ショットキ接合型電界
効果トランジスタ(Schottky junctio
n Field−Effect Transisto
r)、あるいはショットキゲート電界効果トランジスタ
(Schottky gate FET)、さらには金
属−半導体電界効果トランジスタ(MESFET:Me
tal−Semiconductor Field−E
ffect Transistor)とも呼称されてい
る半導体回路装置、およびその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Schottky junction field effect transistor.
n Field-Effect Transisto
r), or a Schottky gate FET, or a metal-semiconductor field effect transistor (MESFET: Me).
tal-Semiconductor Field-E
The present invention relates to a semiconductor circuit device also referred to as an “effect transistor” and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、上記半導体回路装置は、
図1に示すような基本構成を有するトランジスタであ
る。半絶縁性基板1上にチャネルとなる比較的高抵抗な
n型半導体層2が形成されている。このn型半導体層2
の上に、チャネル2cとショットキ接触をする金属ゲー
ト3が接合されるとともに、このゲート3を挟むように
して、それぞれチャネル2cとオーミック接触するソー
ス4とドレイン5とが接合されている。
2. Description of the Related Art As is well known, the above-mentioned semiconductor circuit device includes:
This is a transistor having a basic configuration as shown in FIG. A relatively high-resistance n-type semiconductor layer 2 serving as a channel is formed on a semi-insulating substrate 1. This n-type semiconductor layer 2
A metal gate 3 that makes Schottky contact with the channel 2c is joined on top of this, and a source 4 and a drain 5 that make ohmic contact with the channel 2c respectively are joined so as to sandwich this gate 3.

【0003】このFETの動作原理は、ゲート3に加え
た逆方向電圧のためにゲート3とチャネル2cとの接合
部に空乏層(depletion region)6が
発生し、電子の通り道であるチャネル2の幅を狭める点
にある。したがって、このFETでは、ゲート電圧によ
りチャネル幅を変化させ、ドレイン電流が制御される。
The principle of operation of this FET is that a depletion region 6 is generated at the junction between the gate 3 and the channel 2c due to the reverse voltage applied to the gate 3, and the channel 2 as a path for electrons is generated. The point is to narrow the width. Therefore, in this FET, the drain current is controlled by changing the channel width by the gate voltage.

【0004】このような半導体回路装置の製造方法とし
て、従来、次の三つの製造方法が知られている。
Conventionally, the following three manufacturing methods have been known as methods for manufacturing such a semiconductor circuit device.

【0005】第1の製造方法は、ここでは一つの基板上
に二つのトランジスタを形成する場合を例に取って説明
する。この方法は、図2〜図6に示すように、以下の5
工程から構成される。
[0005] The first manufacturing method is described here by taking as an example the case where two transistors are formed on one substrate. As shown in FIG. 2 to FIG.
It consists of steps.

【0006】A) III −V族化合物半導体からなる半
絶縁性半導体基板1を用意する。例えば、GaAs基板
を用いる。
A) A semi-insulating semiconductor substrate 1 made of a III-V group compound semiconductor is prepared. For example, a GaAs substrate is used.

【0007】B) 基板1上にパターン化したマスク層
10Aを形成する。このマスク層10Aをマスクにし
て、n型不純物イオン11Aを注入し、イオン注入領域
2Aを形成する。
[0007] B) A patterned mask layer 10 A is formed on the substrate 1. Using this mask layer 10A as a mask, n-type impurity ions 11A are implanted to form ion implanted regions 2A.

【0008】C) マスク層10Aを除去した後、基板
1上にパターン化したマスク層10Bを形成する。この
マスク層10Bをマスクにして、n型不純物イオン11
Bを注入し、イオン注入領域2Bを形成する。
C) After removing the mask layer 10A, a patterned mask layer 10B is formed on the substrate 1. Using this mask layer 10B as a mask, n-type impurity ions 11
B is implanted to form an ion implantation region 2B.

【0009】D) マスク層10Bを除去した後、基板
を熱処理して注入したイオンを活性化し、イオン注入領
域2A,2Bを動作層(n型半導体領域)とする。つづ
いて、このイオン注入領域2A,2B上にそれぞれショ
ットキ接触する金属ゲート3を形成する。
D) After removing the mask layer 10B, the substrate is heat-treated to activate the implanted ions, and the ion-implanted regions 2A and 2B are used as operation layers (n-type semiconductor regions). Subsequently, metal gates 3 that make Schottky contact are formed on the ion implantation regions 2A and 2B, respectively.

【0010】E) イオン注入領域2A,2B上のゲー
ト3の両サイドにオーミック接触するソース電極4およ
びドレイン電極5をそれぞれ形成する。
E) A source electrode 4 and a drain electrode 5 which are in ohmic contact with both sides of the gate 3 on the ion-implanted regions 2A and 2B are respectively formed.

【0011】第2の製造方法は、ここでは一つの基板上
に二つのトランジスタを形成する場合を例に取って説明
する。この方法は、図7〜図11に示すように、以下の
5工程から構成される。
The second manufacturing method will be described here by taking as an example the case where two transistors are formed on one substrate. This method includes the following five steps, as shown in FIGS.

【0012】A) III −V族化合物半導体からなる半
絶縁性半導体基板1を用意する。例えば、GaAs基板
を用いる。この基板1上に導電性半導体層2を成長させ
る。
A) A semi-insulating semiconductor substrate 1 made of a III-V compound semiconductor is prepared. For example, a GaAs substrate is used. A conductive semiconductor layer 2 is grown on the substrate 1.

【0013】B) 導電性半導体層2上にパターン化し
たマスク層10Aを形成する。このマスク層10Aをマ
スクにして、導電性半導体層2を所望の厚さまでエッチ
ングする。
B) A patterned mask layer 10A is formed on the conductive semiconductor layer 2. Using the mask layer 10A as a mask, the conductive semiconductor layer 2 is etched to a desired thickness.

【0014】C) マスク層10Aを残したまま、導電
性半導体層2の残りの表面にパターン化したマスク層1
0Bを形成する。マスク層10A,10Bをマスクにし
て、これらマスク層10A,10Bがある以外の導電性
半導体層2をエッチングにより除去する。
C) The mask layer 1 patterned on the remaining surface of the conductive semiconductor layer 2 while leaving the mask layer 10A.
OB is formed. Using the mask layers 10A and 10B as masks, the conductive semiconductor layer 2 other than those having the mask layers 10A and 10B is removed by etching.

【0015】D) マスク層10A,10Bを除去した
後、各導電性半導体層2,2上にそれぞれショットキ接
触する金属ゲート3を形成する。
D) After removing the mask layers 10A and 10B, metal gates 3 which are in Schottky contact with each other are formed on the conductive semiconductor layers 2 and 2, respectively.

【0016】E) 各導電性半導体層2,2上のゲート
3の両サイドにオーミック接触するソース電極4および
ドレイン電極5をそれぞれ形成する。
E) A source electrode 4 and a drain electrode 5 are formed on both sides of the gate 3 on each of the conductive semiconductor layers 2 and 2 in ohmic contact, respectively.

【0017】第3の製造方法は、ここでは一つの基板上
に一つのトランジスタを形成する場合を例に取って説明
する。この方法は、図12〜図16に示すように、以下
の5工程から構成される。
The third manufacturing method will be described here by taking as an example a case where one transistor is formed on one substrate. This method includes the following five steps, as shown in FIGS.

【0018】A) III −V族化合物半導体からなる半
絶縁性半導体基板1を用意する。例えば、GaAs基板
を用いる。
A) A semi-insulating semiconductor substrate 1 made of a III-V compound semiconductor is prepared. For example, a GaAs substrate is used.

【0019】B) 基板1上にパターン化したマスク層
10Aを形成する。このマスク層10Aをマスクにし
て、n型不純物イオン11Aを注入し、イオン注入領域
2Aを形成する。
B) A patterned mask layer 10A is formed on the substrate 1. Using this mask layer 10A as a mask, n-type impurity ions 11A are implanted to form ion implanted regions 2A.

【0020】C) マスク層10Aをそのまま残し、基
板1の残りの部分、すなわち、イオン注入領域2A上に
パターン化したマスク層10Bを形成する。このマスク
層10Bをマスクにして、イオン注入領域2Aの両側部
にn型不純物イオン11Bを注入し、イオン注入領域2
B,2Bを形成する。
C) The mask layer 10B is left as it is, and a patterned mask layer 10B is formed on the remaining portion of the substrate 1, that is, on the ion implantation region 2A. Using this mask layer 10B as a mask, n-type impurity ions 11B are implanted into both sides of the ion-implanted region 2A.
B and 2B are formed.

【0021】D) マスク層10A,10Bを除去した
後、基板を熱処理して注入したイオンを活性化し、イオ
ン注入領域2A,2Bを動作層とする。つづいて、この
イオン注入領域2A上にショットキ接触する金属ゲート
3を形成する。
D) After removing the mask layers 10A and 10B, the substrate is heat-treated to activate the implanted ions, and the ion-implanted regions 2A and 2B are used as operating layers. Subsequently, a metal gate 3 that makes Schottky contact is formed on the ion implantation region 2A.

【0022】E) ゲート3の両サイドのイオン注入領
域2B上にオーミック接触するソース電極4およびドレ
イン電極5をそれぞれ形成する。
E) A source electrode 4 and a drain electrode 5 which are in ohmic contact with each other are formed on the ion-implanted regions 2B on both sides of the gate 3, respectively.

【0023】前記第1の製造方法によっても、第2の製
造方法によっても、互いに異なる特性を持つ二つのトラ
ンジスタを一つの基板上に作ることができる。しかし、
エッチングを二度繰り返す第2の製造方法に比べれば、
イオン注入法を用いた第1の製造方法の方が、明らかに
実施容易である。
According to the first manufacturing method and the second manufacturing method, two transistors having mutually different characteristics can be formed on one substrate. But,
Compared to the second manufacturing method where etching is repeated twice,
The first manufacturing method using the ion implantation method is clearly easier to implement.

【0024】また、前記第3の製造方法によれば、ソー
ス電極に接合されるn型半導体領域と、ドレイン電極に
接合されるn型半導体領域とにおけるn型不純物濃度を
充分に高いものとし、ソース電極抵抗およびドレイン電
極抵抗を低くできる利点がある。このようなソース電極
抵抗およびドレイン電極抵抗を低くした構造の半導体回
路装置は、前記第2の製造方法と同様に、エッチング処
理を用いて行う製造方法によって、作成することが可能
である。しかし、このエッチング処理により製造する方
法に比べ、前記第3の製造方法の方が実施容易であるこ
とは、明らかである。
Further, according to the third manufacturing method, the n-type semiconductor region joined to the source electrode and the n-type semiconductor region joined to the drain electrode have sufficiently high n-type impurity concentrations, There is an advantage that the source electrode resistance and the drain electrode resistance can be reduced. A semiconductor circuit device having a structure in which the source electrode resistance and the drain electrode resistance are reduced can be manufactured by a manufacturing method using an etching process, as in the second manufacturing method. However, it is apparent that the third manufacturing method is easier to implement than the method of manufacturing by this etching process.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】このように、前記従来
の製造方法の内、第1の製造方法および第3の製造方法
が、他の製造方法に比べて優れている。しかし、これら
第1および第3の製造方法、およびこれらの製造方法に
より得られた半導体回路装置には、それぞれ以下のよう
な問題点がある。
As described above, of the above-mentioned conventional manufacturing methods, the first manufacturing method and the third manufacturing method are superior to other manufacturing methods. However, the first and third manufacturing methods and the semiconductor circuit devices obtained by these manufacturing methods have the following problems, respectively.

【0026】前記従来の第1および第3の製造方法より
製造した半導体回路装置では、動作層となるn型半導体
領域は、半絶縁性半導体基板内にイオン注入することに
より形成したものである。したがって、形成された動作
層の特性は、その母体である半絶縁性半導体基板の材料
特性に依存することになる。この半絶縁性半導体基板材
料には、動作層の特性上望ましくない不純物が無視する
ことができない程度の量を含有していることが多い。そ
のため、これら従来の製造方法には、製造した半導体回
路装置に所期の特性が実現できない、という第1の問題
点がある。
In the semiconductor circuit devices manufactured by the above-described first and third manufacturing methods, the n-type semiconductor region serving as an operation layer is formed by ion implantation into a semi-insulating semiconductor substrate. Therefore, the characteristics of the formed operation layer depend on the material characteristics of the semi-insulating semiconductor substrate that is the base material. This semi-insulating semiconductor substrate material often contains an amount of impurities that are not desirable due to the characteristics of the operation layer and cannot be ignored. Therefore, these conventional manufacturing methods have a first problem that the desired characteristics cannot be realized in the manufactured semiconductor circuit device.

【0027】また、前記したように、動作層となるn型
半導体領域は、半絶縁性半導体基板内にイオン注入する
ことにより形成したものであるので、半絶縁性半導体基
板部分と動作層とは一体であり、境界はない。すなわ
ち、動作層となるn型半導体領域の表面と半絶縁性半導
体基板の表面とは、同一表面となっている。このこと
は、n型半導体領域内の電子が半絶縁性半導体基板の表
面に移動するのを防ぐような層が、全く存在しないこと
を意味している。一方、半絶縁性半導体基板の表面に
は、装置の製造時あるいは製造後に、欠陥層が形成され
ることが多い。この欠陥層が半絶縁性半導体基板の表面
に存在すると、前記したようにn型半導体領域の電子が
半絶縁性半導体基板の表面に移動するのを防止する層が
存在しないため、前記電子は容易に前記欠陥層に到達し
てしまう。その結果、トランジスタが動作状態になる
と、欠陥層から雑音が発生することになり、装置の性能
を著しく低めることになる。これが、前記従来の製造方
法および該方法により製造された半導体装置における第
2の問題点である。
Further, as described above, since the n-type semiconductor region serving as the operation layer is formed by ion implantation into the semi-insulating semiconductor substrate, the semi-insulating semiconductor substrate portion and the operation layer are not formed. One, no boundaries. That is, the surface of the n-type semiconductor region serving as the operation layer and the surface of the semi-insulating semiconductor substrate are the same surface. This means that there is no layer that prevents electrons in the n-type semiconductor region from moving to the surface of the semi-insulating semiconductor substrate. On the other hand, a defect layer is often formed on the surface of a semi-insulating semiconductor substrate during or after the manufacture of a device. When this defect layer is present on the surface of the semi-insulating semiconductor substrate, there is no layer that prevents the electrons in the n-type semiconductor region from moving to the surface of the semi-insulating semiconductor substrate as described above. At the defect layer. As a result, when the transistor is turned on, noise is generated from the defective layer, and the performance of the device is significantly reduced. This is the second problem in the conventional manufacturing method and the semiconductor device manufactured by the method.

【0028】前記第1の問題点に対しては、まだ解決方
法は提案されていないが、第2の問題点に対しては、以
下の解決方法が提案されている。
Although no solution has been proposed for the first problem, the following solution has been proposed for the second problem.

【0029】その解決方法は、次の3つの文献に記載さ
れている方法である。特開平04−216636号(特
願平02−411177号)、“GaAs SURFA
CEPASSIVATION BY InGaP TH
IN FILM”Mat.Res.Soc.Symp.
Proc.Vol 240,pp777−781、およ
び“Si−implanted InGaP/GaAs
metal−semiconductor fiel
d−effect transistors”App
l.Phys.Lett.60(16),20 Apr
il 1992.の3つの文献である。これら文献に記
載されている解決方法は、GaAsからなる基板本体の
上に、この基板本体より広いエネルギーバンドギャップ
を有するInGaP層を形成し、このInGaP層を介
して不純物イオンを前記GaAs基板本体中に注入し
て、動作層となる不純物イオン注入領域を形成するとい
う方法である。この方法によれば、基板表面と、不純物
イオン注入領域との間にエネルギーバンドギャップが広
いInGaPバリア層が介在しているので、基板表面に
存在する欠陥層に動作層として働く不純物イオン注入領
域の電子が移動し、到達してしまうことがない。
The solution is a method described in the following three documents. Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-216636 (Japanese Patent Application No. 02-411177), "GaAs SURFA
CEPASSIVATION BY InGaP TH
IN FILM "Mat. Res. Soc. Symp.
Proc. Vol 240, pp777-781, and “Si-implanted InGaP / GaAs”
metal-semiconductor field
d-effect transistors "App
l. Phys. Lett. 60 (16), 20 Apr
il 1992. These are three documents. The solution described in these documents is to form an InGaP layer having an energy band gap wider than that of the GaAs substrate body on the substrate body made of GaAs, and to disperse impurity ions in the GaAs substrate body through the InGaP layer. To form an impurity ion implanted region to be an operation layer. According to this method, since the InGaP barrier layer having a wide energy band gap is interposed between the substrate surface and the impurity ion-implanted region, the impurity ion-implanted region serving as the active layer is formed on the defect layer existing on the substrate surface. The electrons do not move and reach.

【0030】しかし、この方法およびこの方法により得
られる半導体回路装置において、より一層の効率の向
上、性能の向上を得ようとすると、新たに次に述べる問
題が生じる。
However, in this method and the semiconductor circuit device obtained by this method, if the efficiency and the performance are to be further improved, the following new problems arise.

【0031】すなわち、従来、耐熱性金属をゲート電極
材料として用いれば、ゲート電極をマスクとして用い、
基板内への不純物イオン注入を行い、そのままの状態で
熱処理して、不純物イオン注入領域を活性化することに
よって、効率的に半導体回路装置を製造する方法が提案
されている。この方法については、例えば、“Reac
tively sputtered WSiN fil
m suppresses As and Ga ou
tdiffusion”J.Vac.Sci.Tech
nol.B 6(5),Sep/Oct 1988.,
pp−1526−1529に紹介されており、さらにこ
の文献においては、このようなゲート電極用の耐熱性金
属として、WSiNが理想的であることが報告されてい
る。
That is, conventionally, if a heat-resistant metal is used as a gate electrode material, the gate electrode is used as a mask,
There has been proposed a method of efficiently manufacturing a semiconductor circuit device by implanting impurity ions into a substrate, performing heat treatment as it is, and activating the impurity ion implanted regions. About this method, for example, “Reac
tsply sputtered WSiN fill
msuppresses As and Gaou
tdiffusion "J. Vac. Sci. Tech.
nol. B 6 (5), Sep / Oct 1988. ,
pp-1526-1529, and this document reports that WSiN is ideal as a heat-resistant metal for such a gate electrode.

【0032】このような耐熱性金属をゲート電極材料と
して用い、このゲート電極をマスクとして不純物イオン
の注入を行うという製造方法を、前記のInGaPバリ
ア層を持つ半導体回路装置の製造に適用する場合、次の
ような問題が発生し、実用に適しない。
When the manufacturing method of using such a heat-resistant metal as a gate electrode material and implanting impurity ions using the gate electrode as a mask is applied to the manufacture of the semiconductor circuit device having the InGaP barrier layer, The following problems occur and are not practical.

【0033】すなわち、熱処理によって、ゲート電極と
InGaP層との間に反応が生じ、ショットキ接合特性
が劣化し、オーミック接合になってしまうという問題が
発生する。この問題点は、基板内への不純物イオン注入
を完了し、熱処理により不純物イオン注入領域を活性化
した後に、ゲート電極を形成する場合でも、装置に後か
ら熱が加わるようなことがあると、同様に発生する。
That is, the heat treatment causes a reaction between the gate electrode and the InGaP layer, deteriorating the Schottky junction characteristics and causing an ohmic junction. The problem is that, after completing the impurity ion implantation into the substrate and activating the impurity ion implantation region by heat treatment, even when forming a gate electrode, heat may be applied to the device later, Occurs similarly.

【0034】本発明は、前記したように、動作層となる
不純物注入領域から基板表面に存在する欠陥層への電子
の到達を阻止するバリア層として好適なInGaP層を
形成する場合に、この層とショットキ接合するゲート電
極とが熱を受けると、ショットキ接合特性が劣化してオ
ーミック接合となってしまうという問題点と、前記した
動作層が基板の材質特性の影響を受けて所期の特性が得
られないという問題点を総合的に解決して、特性の高い
半導体回路装置を得ることを課題とするものである。
According to the present invention, as described above, when forming an InGaP layer suitable as a barrier layer for preventing electrons from reaching the defect layer existing on the substrate surface from the impurity injection region serving as the operation layer, this layer is used. When the gate electrode and the Schottky junction receive heat, the Schottky junction characteristics are deteriorated to form an ohmic junction, and the above-mentioned operation layer is affected by the material characteristics of the substrate, and the expected characteristics are degraded. It is an object of the present invention to comprehensively solve the problem that it cannot be obtained and to obtain a semiconductor circuit device having high characteristics.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体回路装置
は、第1のIII −V族化合物半導体からなる半絶縁性半
導体基板と、該第1のIII −V族化合物半導体に比べて
広いエネルギーバンドギャップを有するInGaPから
なり、前記半絶縁性半導体基板上に形成されている半絶
縁性バリア層と、前記バリア層に接する前記半導体基板
内の上部に形成されており、前記半導体基板を母体とし
てn型不純物イオンが拡散されているn型半導体領域
と、前記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャ
ップを有するとともに、構成要素としてInを含まない
半導体からなり、前記バリア層上に形成されている半絶
縁性保護層と、前記n型半導体領域上の前記保護層上に
形成され、該保護層とショットキ接合する耐熱性金属製
のゲート電極と、前記n型半導体領域上の前記保護層上
の前記ゲート電極を挟む両位置にそれぞれ形成され、前
記保護層、前記バリア層を介して前記n型半導体領域に
オーミックに連結するソース電極およびドレイン電極
と、を有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor circuit device comprising: a semi-insulating semiconductor substrate comprising a first III-V compound semiconductor; A semi-insulating barrier layer formed of InGaP having a band gap, formed on the semi-insulating semiconductor substrate, and formed on an upper portion of the semiconductor substrate in contact with the barrier layer, wherein the semiconductor substrate is a base material an n-type semiconductor region in which n-type impurity ions are diffused; and a semiconductor having a narrow energy band gap compared to the InGaP and containing no In as a component, and formed on the barrier layer. A heat-resistant metal gate electrode formed on the protective layer on the n-type semiconductor region and Schottky-bonded with the protective layer; A source electrode and a drain electrode formed at both positions of the protective layer on the type semiconductor region and sandwiching the gate electrode, and the protective layer and the ohmic connection to the n-type semiconductor region via the barrier layer. It is characterized by having.

【0036】一方、本発明の半導体回路装置の第1の製
造方法は、第1のIII −V族化合物半導体からなる半絶
縁性半導体基板上に、前記第1のIII −V族化合物半導
体に比べて広いエネルギーバンドギャップを有するIn
GaPからなる半絶縁性バリア層を形成する工程と、前
記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップを
有し、構成要素としてInを含まない半導体からなる半
絶縁性保護層を形成する工程と、前記保護層上にパター
ン化したマスク層を形成し、これをマスクにして基板内
にn型不純物イオンを注入し、n型不純物イオン注入領
域を形成する工程と、前記マスク層を除去した後、前記
保護層上に熱処理保護膜を堆積し、基板を加熱して前記
各不純物イオン注入領域を活性化してn型半導体領域と
する工程と、前記熱処理保護膜の前記n型半導体領域上
の位置に開口を設け、耐熱性金属からなるゲート電極を
形成する工程と、前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の
両脇位置に開口を設け、ソース電極とドレイン電極とを
形成する工程と、を有することを特徴とする。
On the other hand, in the first method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention, a first III-V compound semiconductor is formed on a semi-insulating semiconductor substrate as compared with the first III-V compound semiconductor. With wide energy band gap
Forming a semi-insulating barrier layer made of GaP, forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor that does not contain In as a component and has a narrower energy band gap than that of InGaP; Forming a patterned mask layer on the layer, injecting n-type impurity ions into the substrate using the mask layer as a mask to form an n-type impurity ion-implanted region, and removing the mask layer; Depositing a heat treatment protection film on the layer, heating the substrate to activate each of the impurity ion implanted regions to form an n-type semiconductor region, and forming an opening at a position on the n-type semiconductor region of the heat treatment protection film. Providing, forming a gate electrode made of a heat-resistant metal, providing an opening at both sides of the gate electrode of the heat treatment protection film, forming a source electrode and a drain electrode, Characterized in that it has.

【0037】また、本発明の半導体回路装置の第2の製
造方法は、第1のIII −V族化合物半導体からなる半絶
縁性半導体基板上にパターン化した第1のマスク層を形
成し、これをマスクにして基板内にn型不純物イオンを
注入し、第1の不純物イオン注入領域を形成する工程
と、前記第1のマスク層を除去した後、前記半絶縁性半
導体基板上に前記第1のマスク層とは異なるパターンの
第2のマスク層を形成し、これをマスクにして、n型不
純物イオンを注入し、第2の不純物イオン注入領域を形
成する工程と、前記第2のマスク層を除去した後、前記
基板上に、前記第1のIII −V族化合物半導体に比べて
広いエネルギーバンドギャップを有するInGaPから
なる半絶縁性バリア層を形成する工程と、前記InGa
Pに比べて狭いエネルギーバンドギャップを有し、構成
要素としてInを含まない半導体からなる半絶縁性保護
層を形成する工程と、前記保護層上に熱処理保護膜を堆
積し、基板を加熱して前記各不純物イオン注入領域を活
性化してn型半導体領域とする工程と、前記熱処理保護
膜の前記n型半導体領域上の位置に開口を設け、耐熱性
金属からなるゲート電極を形成する工程と、前記熱処理
保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を設け、ソー
ス電極とドレイン電極とを形成する工程と、を有するこ
とを特徴とする。
In a second method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention, a patterned first mask layer is formed on a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V compound semiconductor. Implanting n-type impurity ions into the substrate by using as a mask to form a first impurity ion-implanted region; and, after removing the first mask layer, depositing the first impurity ion on the semi-insulating semiconductor substrate. Forming a second mask layer having a pattern different from that of the second mask layer, implanting n-type impurity ions using the second mask layer as a mask, and forming a second impurity ion implanted region; Forming a semi-insulating barrier layer made of InGaP having a wider energy band gap than the first group III-V compound semiconductor on the substrate;
Forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor having no energy band gap as compared with P and containing no In as a component, depositing a heat-treated protective film on the protective layer, and heating the substrate. Activating each of the impurity ion-implanted regions to form an n-type semiconductor region; providing an opening at a position on the n-type semiconductor region of the heat treatment protection film to form a gate electrode made of a heat-resistant metal; Forming an opening on both sides of the gate electrode of the heat treatment protection film to form a source electrode and a drain electrode.

【0038】さらに、本発明の半導体回路装置の第3の
製造方法は、第1のIII −V族化合物半導体からなる半
絶縁性半導体基板上に、該第1のIII −V族化合物半導
体に比べて広いエネルギーバンドギャップを有するIn
GaPからなる半絶縁性バリア層を形成する工程と、前
記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップを
有し、構成要素としてInを含まない半導体からなる半
絶縁性保護層を形成する工程と、前記保護層上に所要の
パターンを有する第1のマスク層を形成し、この第1の
マスク層をマスクにして前記保護層側からn型不純物イ
オンを注入して第1の不純物イオン注入領域を形成する
工程と、前記マスク層を除去した後、前記イオン注入領
域上の保護層の上に耐熱性金属からなるゲート電極を形
成する工程と、前記保護層上に前記第1のマスク層とは
異なるパターンの第2のマスク層を形成し、この第2の
マスク層と前記ゲート電極とをマスクにして、前記保護
層側からn型不純物イオンを注入し、第2の不純物イオ
ン注入領域を形成する工程と、前記第2のマスク層を除
去した後、前記保護層上に熱処理保護膜を堆積し、基板
を加熱して前記各不純物イオン注入領域を活性化してn
型半導体領域とする工程と、前記熱処理保護膜の前記ゲ
ート電極の両脇位置に開口を設け、ソース電極とドレイ
ン電極とを形成する工程と、を有することを特徴とす
る。
Further, in the third method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention, a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V compound semiconductor is formed on a semi-insulating semiconductor substrate as compared with the first III-V compound semiconductor. With wide energy band gap
Forming a semi-insulating barrier layer made of GaP, forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor that does not contain In as a component and has a narrower energy band gap than that of InGaP; A first mask layer having a required pattern is formed on the layer, and n-type impurity ions are implanted from the protective layer side using the first mask layer as a mask to form a first impurity ion implanted region. Forming a gate electrode made of a heat-resistant metal on the protective layer on the ion-implanted region after removing the mask layer; and forming a pattern different from the first mask layer on the protective layer. A second mask layer, and n-type impurity ions are implanted from the protective layer side using the second mask layer and the gate electrode as a mask to form a second impurity ion implanted region. That a step, after removing the second mask layer, depositing a heat-treated protective film on the protective layer, the substrate is heated to activate the respective impurity ion implantation region n
A step of forming a source semiconductor region and a step of forming a source electrode and a drain electrode on both sides of the gate electrode of the heat treatment protective film.

【0039】さらに、本発明の半導体回路装置の第4の
製造方法は、第1のIII −V族化合物半導体からなる半
絶縁性半導体基板上にパターン化した第1のマスク層を
形成し、これをマスクにして基板内にn型不純物イオン
を注入し、第1の不純物イオン注入領域を形成する工程
と、前記第1のマスク層を除去した後、前記基板上に、
前記第1のIII −V族化合物半導体に比べて広いエネル
ギーバンドギャップを有するInGaPからなる半絶縁
性バリア層を形成する工程と、前記InGaPに比べて
狭いエネルギーバンドギャップを有し、構成要素として
Inを含まない半導体からなる半絶縁性保護層を形成す
る工程と、前記イオン注入領域上の保護層の上に耐熱性
金属からなるゲート電極を形成する工程と、前記保護層
上に前記第1のマスク層とは異なるパターンの第2のマ
スク層を形成し、この第2のマスク層と前記ゲート電極
とをマスクにして、前記保護層側からn型不純物イオン
を注入し、第2の不純物イオン注入領域を形成する工程
と、前記第2のマスク層を除去した後、前記保護層上に
熱処理保護膜を堆積し、基板を加熱して前記不純物イオ
ン注入領域を活性化してn型半導体領域とする工程と、
前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を
設け、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
を有することを特徴とする。
Further, in a fourth method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention, a patterned first mask layer is formed on a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V compound semiconductor. Implanting n-type impurity ions into the substrate by using as a mask to form a first impurity ion implanted region; and removing the first mask layer.
Forming a semi-insulating barrier layer made of InGaP having a wider energy band gap than the first group III-V compound semiconductor; and having a narrow energy band gap compared to the InGaP, Forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor containing no, a step of forming a gate electrode made of a heat-resistant metal on the protective layer on the ion-implanted region, and a step of forming the first electrode on the protective layer. Forming a second mask layer having a pattern different from that of the mask layer; using the second mask layer and the gate electrode as a mask, implanting n-type impurity ions from the protective layer side; Forming an implanted region and, after removing the second mask layer, depositing a heat-treated protective film on the protective layer and heating the substrate to activate the impurity ion implanted region Forming an n-type semiconductor region;
Providing openings on both sides of the gate electrode of the heat treatment protective film, forming a source electrode and a drain electrode,
It is characterized by having.

【0040】[0040]

【作用】前記本発明装置および製造方法の各構成におい
て、半導体基板は、単体の半絶縁性半導体基板のみの構
成と、単体の半絶縁性半導体基板とこの上にエピタキシ
ャル成長により形成された半絶縁性半導体層とからなる
構成がある。本発明において、基板として用いる単体の
半絶縁性半導体基板の構成材の純度が高い場合は、前記
エピタキシャル成長した半絶縁性半導体層を省略し、単
体の半絶縁性半導体基板のみにより、基板を構成するこ
とも可能である。しかし、多くの場合、市販の基板材
は、無視できない程度の不純物を含んでおり、表面特性
もよくない。したがって、通常は、単体の基板上にエピ
タキシャル層を形成して積層用の基板とし、エピタキシ
ャル層に不純物イオンを注入し、エピタキシャル層中に
不純物イオン注入領域を形成するようにしたほうがよ
い。この場合、不純物注入領域の母体となるエピタキシ
ャル層は、容易に高純度とすることができるので、動作
層として働く不純物注入領域の特性を向上させることが
できる。また、エピタキシャル層は、純度が高く、表面
特性も良好であり、しかも該層の格子定数の制御も可能
なので、該層の上に形成するInGaPバリア層の膜厚
を容易にコントロールでき、バリア特性の向上も容易で
あるという利点も得られる。
In each of the structures of the apparatus and the manufacturing method of the present invention, the semiconductor substrate is composed of a single semi-insulating semiconductor substrate alone, and a single semi-insulating semiconductor substrate and a semi-insulating semiconductor substrate formed thereon by epitaxial growth. There is a configuration including a semiconductor layer. In the present invention, when the purity of the constituent material of the single semi-insulating semiconductor substrate used as the substrate is high, the epitaxially grown semi-insulating semiconductor layer is omitted, and the substrate is constituted only by the single semi-insulating semiconductor substrate. It is also possible. However, in many cases, commercially available substrate materials contain a considerable amount of impurities and have poor surface characteristics. Therefore, it is usually better to form an epitaxial layer on a single substrate to form a substrate for lamination, implant impurity ions into the epitaxial layer, and form impurity ion implanted regions in the epitaxial layer. In this case, since the epitaxial layer serving as the base of the impurity-implanted region can be easily made to have high purity, the characteristics of the impurity-implanted region serving as the operation layer can be improved. In addition, the epitaxial layer has high purity, good surface characteristics, and the lattice constant of the layer can be controlled. Therefore, the thickness of the InGaP barrier layer formed on the layer can be easily controlled, and the barrier characteristics can be easily controlled. There is also an advantage that the improvement in is easy.

【0041】また、前記本発明の構成において、バリア
層の下の半導体基板内に該基板を母体として形成される
不純物イオン注入領域においては、ゲート電極の下部に
位置する領域に比べて、ソース電極およびドレイン電極
の下部に位置する領域の方が、不純物イオン濃度が高い
構成が可能である。さらに、ゲート電極の下部に位置す
る領域の厚みが、ソース電極およびドレイン電極の下部
に位置する領域の厚みに比べて、大幅に薄い構成が可能
である。なお、前記したように、半絶縁性半導体基板
が、単体の半絶縁性半導体基板とこの上にエピタキシャ
ル成長により形成された半絶縁性半導体層とからなる構
成である場合は、前記不純物イオン注入領域はエピタキ
シャル成長による半導体層中に形成される。
In the structure of the present invention, in the impurity ion-implanted region formed in the semiconductor substrate below the barrier layer using the substrate as a base, the source electrode is more likely to be formed than the region located below the gate electrode. In addition, a structure in which the impurity ion concentration is higher in a region located below the drain electrode can be achieved. Furthermore, a configuration in which the thickness of the region located below the gate electrode is significantly smaller than the thickness of the region located below the source electrode and the drain electrode. Note that, as described above, when the semi-insulating semiconductor substrate has a configuration including a single semi-insulating semiconductor substrate and a semi-insulating semiconductor layer formed thereon by epitaxial growth, the impurity ion implanted region is It is formed in a semiconductor layer by epitaxial growth.

【0042】前記本発明において、半絶縁性保護層の存
在によって、InGaP層と耐熱性金属からなるゲート
電極との反応が防止され、ゲート電極のショットキ接合
が劣化されることがない。この保護層の形成は、次のこ
とが判明したことにより、なされたものである。すなわ
ち、InGaP層をバリア層として用いた場合のゲート
電極のショットキ接合の劣化の原因は、例えば、耐熱性
ゲート金属材としてWSiNを用いた場合、この金属材
中のタングステンとInGaP層中のインジウムとが熱
により反応するためであることが判明した。したがっ
て、前記したように、保護層の構成材料は、インジウム
を含まないことが重要である。また、このような保護層
の役割を果たすためには、該保護層の膜厚は、250オ
ングストローム以下であることが望ましい。さらには、
該膜厚は、50〜250オングストロームであることが
望ましい。
In the present invention, the presence of the semi-insulating protective layer prevents the reaction between the InGaP layer and the gate electrode made of a heat-resistant metal, and does not deteriorate the Schottky junction of the gate electrode. The formation of this protective layer was made based on the following findings. That is, when the InGaP layer is used as the barrier layer, the cause of the degradation of the Schottky junction of the gate electrode is, for example, when WSiN is used as the heat-resistant gate metal material, tungsten in the metal material and indium in the InGaP layer are different. Was found to be reacted by heat. Therefore, as described above, it is important that the constituent material of the protective layer does not contain indium. In order to fulfill the role of such a protective layer, the thickness of the protective layer is desirably 250 Å or less. Moreover,
The thickness is desirably 50 to 250 Å.

【0043】また、ゲート電極を構成する耐熱性金属材
としては、WSiNが好ましい。
As a heat-resistant metal material constituting the gate electrode, WSiN is preferable.

【0044】また、前記本発明の構成において、一つの
基板に、不純物注入領域、ゲート電極、ソース電極およ
びドレイン電極を複数設けた構成も可能である。この場
合、それぞれの素子の特性は、個々に違う構成が可能で
あり、それぞれの素子が機能的に連結し、一つの大規模
な回路を一つの基板上に構成した半導体回路素子とする
ことも可能である。このように一つの基板に複数の素子
を形成するには、本発明の方法において、マスク層を用
いた最初の不純物イオン注入工程を、マスクの開口位置
を変えて複数繰り返せば良い。
In the structure of the present invention, a structure in which a plurality of impurity-implanted regions, gate electrodes, source electrodes, and drain electrodes are provided on one substrate is also possible. In this case, the characteristics of each element can be differently configured individually, and each element can be functionally connected to form a semiconductor circuit element in which one large-scale circuit is formed on one substrate. It is possible. In order to form a plurality of elements on one substrate in this manner, in the method of the present invention, the first impurity ion implantation step using the mask layer may be repeated a plurality of times by changing the opening position of the mask.

【0045】[0045]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0046】(実施例1)図17〜図24に示す本発明
による半導体回路装置の製造方法は、次に述べる順次の
工程をとる。
(Embodiment 1) The method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention shown in FIGS. 17 to 24 includes the following sequential steps.

【0047】まず、図17に示すように、第1の半絶縁
性III −V族化合物半導体としてGaAsからなる半絶
縁性半導体基板21を用意する。
First, as shown in FIG. 17, a semi-insulating semiconductor substrate 21 made of GaAs is prepared as a first semi-insulating III-V compound semiconductor.

【0048】そして、その半絶縁性半導体基板本体21
上に、第1の半絶縁性III −V族化合物半導体に比し広
いエネルギバンドギャップを有しかつ例えば100Aの
厚さを有するInGaPでなる半絶縁性バリア層22
と、InGaPに比し狭いエネルギバンドギャップを有
しかつ例えば100Aの厚さを有する半導体として、G
aAsでなる半絶縁性保護層23とをそれらの順に、そ
れ自体は公知のエピタキシャル成長法によって形成す
る。その結果よって、半絶縁性半導体基板本体21上に
半絶縁性バリア層22と半絶縁性保護層23とがそれら
の順に積層されている構成を有する半導体基板24を得
る(図18)。
Then, the semi-insulating semiconductor substrate body 21
A semi-insulating barrier layer 22 made of InGaP having a wider energy band gap than the first semi-insulating III-V compound semiconductor and having a thickness of, for example, 100 A is formed thereon.
And a semiconductor having an energy band gap narrower than InGaP and a thickness of, for example, 100 A
The semi-insulating protective layer 23 made of aAs is formed in that order by a known epitaxial growth method. As a result, a semiconductor substrate 24 having a configuration in which the semi-insulating barrier layer 22 and the semi-insulating protective layer 23 are laminated on the semi-insulating semiconductor substrate main body 21 in that order is obtained (FIG. 18).

【0049】次に、半導体基板24上に、所要のパター
ンを有するマスク層25を、それ自体は公知の種々の方
法によって形成する(図19)。
Next, a mask layer 25 having a required pattern is formed on the semiconductor substrate 24 by various methods known per se (FIG. 19).

【0050】次に、半導体基板24に対し、半絶縁性保
護層23側から、保護層23,バリア層22を介してn
型不純物としての例えばSiのイオン26を、例えば3
0keVの加速エネルギー、例えば1.5×1013/c
2 の注入量で、注入処理することによって、半絶縁性
半導体基板本体21の半絶縁性バリア層22側に、n型
不純物イオン注入領域27を形成する(図20)。
Next, with respect to the semiconductor substrate 24, n is applied from the side of the semi-insulating protective layer 23 via the protective layer 23 and the barrier layer 22.
For example, an Si ion 26 as a type impurity is
Acceleration energy of 0 keV, for example, 1.5 × 10 13 / c
By performing an implantation process at an implantation amount of m 2 , an n-type impurity ion implantation region 27 is formed on the semi-insulating barrier layer 22 side of the semi-insulating semiconductor substrate main body 21 (FIG. 20).

【0051】次に、保護層23上からマスク層25を、
それ自体は公知の種々の方法によって除去する(図2
1)。
Next, a mask layer 25 is formed on the protective layer 23.
It is itself removed by various known methods (FIG. 2).
1).

【0052】次に、保護層23上に、例えばSiNでな
りかつ例えば1500Aの厚さを有する熱処理保護層2
8を、それ自体は公知の種々の方法によって形成する
(図22)。
Next, on the protective layer 23, a heat-treated protective layer 2 made of, for example, SiN and having a thickness of, for example, 1500A.
8 is formed by various methods known per se (FIG. 22).

【0053】次に、上記基板を例えば、800℃の温度
で、10分間加熱処理して、n型不純物イオン注入領域
27を活性化し、よって、半絶縁性半導体基板本体21
の半絶縁性バリア層22側に、n型不純物イオン注入領
域27から、n型半導体領域29を形成する(図2
3)。
Next, the substrate is heated at a temperature of, for example, 800 ° C. for 10 minutes to activate the n-type impurity ion-implanted region 27.
An n-type semiconductor region 29 is formed from the n-type impurity ion implanted region 27 on the semi-insulating barrier layer 22 side of FIG.
3).

【0054】次に、保護層23上の熱処理保護層28を
除去して後、保護層23上に、半絶縁性保護層23とシ
ョットキ接合30を形成する耐熱性の例えばWSiNで
なるゲート電極31と、n型半導体領域29と半絶縁性
ゲート電極31を挟む両位置において半絶縁性保護層2
3および半絶縁性バリア層22を介して互いにオーミッ
クに連結しているソース電極32およびドレイン電極3
3とを、それ自体は公知の種々の方法によって形成する
(図24)。なお、図24において、34は、ゲート電
極31,ソース電極32およびドレイン電極33を形成
するに際して、半導体基板24上に形成された絶縁材で
なる保護層である。また、前記ソース電極32およびド
レイン電極33のオーミック接合は、電極金属を堆積し
た後に、比較的低温(350〜400℃)で熱処理し電
極金属を半導体中に拡散させることにより実現してい
る。前記拡散部は合金化し、その結果、ソース電極31
とドレイン電極33は、n型半導体領域29とオーミッ
クに接触することになる。
Next, after removing the heat-treated protective layer 28 on the protective layer 23, a heat-resistant gate electrode 31 made of, for example, WSiN for forming a Schottky junction 30 with the semi-insulating protective layer 23 is formed on the protective layer 23. And the semi-insulating protective layer 2 at both positions sandwiching the n-type semiconductor region 29 and the semi-insulating gate electrode 31.
3 and a source electrode 32 and a drain electrode 3 ohmically connected to each other via a semi-insulating barrier layer 22.
3 are formed by various methods known per se (FIG. 24). In FIG. 24, reference numeral 34 denotes a protective layer made of an insulating material formed on the semiconductor substrate 24 when forming the gate electrode 31, the source electrode 32, and the drain electrode 33. The ohmic junction between the source electrode 32 and the drain electrode 33 is realized by depositing an electrode metal and then performing a heat treatment at a relatively low temperature (350 to 400 ° C.) to diffuse the electrode metal into the semiconductor. The diffusion is alloyed so that the source electrode 31
And the drain electrode 33 come into ohmic contact with the n-type semiconductor region 29.

【0055】以上が、本発明による半導体回路装置の製
造法の第1の実施例である。
The above is the first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【0056】本実施例による半導体回路装置の製造法に
よれば、前述した従来の半導体回路装置の製造法の場合
に準じて、動作層としてのn型半導体領域29を、半絶
縁性半導体基板21内へのn型不純物のイオンの注入処
理にもとずき形成するようにしているので、そのn型半
導体領域29を、動作層として、平面的な寸法、立体的
な深さ、n型不純物濃度などが所望の値に制御されてい
るものとして形成するのが、前述した従来の半導体回路
装置の製造法の場合に比し容易である。
According to the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present embodiment, the n-type semiconductor region 29 as an operation layer is formed on the semi-insulating semiconductor substrate 21 according to the above-described conventional method of manufacturing a semiconductor circuit device. The n-type semiconductor region 29 is used as an operation layer as a planar dimension, a three-dimensional depth, and an n-type impurity. It is easier to form a semiconductor device having a concentration or the like controlled to a desired value than in the above-described conventional method of manufacturing a semiconductor circuit device.

【0057】また、本実施例の半導体回路装置は、動作
層としてのn型半導体領域29が、半導体基板の表面を
形成しておらず、n型半導体領域29と半導体基板の表
面との間には、半絶縁性バリア層22と半絶縁性保護層
23とがそれらの順に介在されている構成を有する。こ
のため、半導体基板24の表面上に、図25に示すよう
に、欠陥層35が、本装置の製造時に形成されていた
り、本装置の製造後に形成されたりしても、n型半導体
領域29と欠陥層35との間に、n型半導体領域29の
電子36が欠陥層35に向うのに対してバリアになる層
が介在している。よって、半絶縁性バリア層22を比較
的厚く形成しておけば、すなわち、InGaPでなる材
料で構成されている半絶縁性バリア層22を50A以上
の厚さ、例えば上述したように100Aの厚さに形成し
ておけば、n型半導体領域29の電子36が半導体基板
24の表面上の欠陥層35に到達し難く、従って、半導
体回路装置としての動作時に、欠陥層35による雑音が
発生する、ということを有効に回避し得る。
Further, in the semiconductor circuit device of the present embodiment, the n-type semiconductor region 29 as the operation layer does not form the surface of the semiconductor substrate, and is located between the n-type semiconductor region 29 and the surface of the semiconductor substrate. Has a configuration in which a semi-insulating barrier layer 22 and a semi-insulating protective layer 23 are interposed in that order. Therefore, as shown in FIG. 25, even if the defect layer 35 is formed on the surface of the semiconductor substrate 24 at the time of manufacturing the device or after the device is manufactured, the n-type semiconductor region 29 A layer that acts as a barrier between the electrons 36 in the n-type semiconductor region 29 and the defect layer 35 is interposed between the defect layer 35 and the defect layer 35. Therefore, if the semi-insulating barrier layer 22 is formed relatively thick, that is, the semi-insulating barrier layer 22 made of a material made of InGaP has a thickness of 50 A or more, for example, a thickness of 100 A as described above. If formed, the electrons 36 in the n-type semiconductor region 29 are unlikely to reach the defect layer 35 on the surface of the semiconductor substrate 24, and therefore, when operating as a semiconductor circuit device, noise is generated by the defect layer 35. Can be effectively avoided.

【0058】このことは、以下の実験によって確かめる
ことができた。すなわち、(a)図18に示す、半絶縁
性半導体基板本体21上に半絶縁性バリア層22および
半絶縁性保護層23がそれらの順に積層されている半導
体基板24について、それに、レーザ光(波長0.51
45μm)を照射し、そのとき半導体基板24から発光
して得られる波長に対する光の強度、すなわち、フォト
ルミネセンス発光強度を測定したところ、その発光強度
が、図26の曲線Aに示すように得られたのに対し、前
述した従来の半導体回路装置の製造法によって製造され
る半導体回路装置における半絶縁性半導体基板に対応し
ている、図17に示す半絶縁性半導体基板本体21につ
いて、同様のフォトルミネセンス発光強度の測定を行っ
たところ、その発光強度が、図26の曲線Bに示すよう
に得られた。また、(b)図18に示す半導体基板上
に、図22で上述したと同様の熱処理保護層を形成し、
次に、その熱処理保護層を形成している半導体基板に対
し、図23で上述したと同様の800℃、10分の熱処
理を行って後、上述したと同様のフォトルミネセンス発
光強度の測定を行ったところ、その発光強度が、図27
の曲線Aに示すように得られたのに対し、前述した従来
の半導体回路装置における半絶縁性半導体基板に対応し
ている、図17に示す半絶縁性半導体基板本体21上
に、上述したと同様の熱処理保護層を形成し、次に、そ
の熱処理保護層を形成している半絶縁性半導体基板21
に対し、同様の熱処理を行って後、同様のフォトルミネ
センス発光強度の測定を行ったところ、その発光強度
が、図27の曲線Bに示すように得られた。さらに、
(c)図18に示す半導体基板24について、ただし、
半絶縁性バリア層22の厚さを変えて、同様のフォトル
ミネセンス発光強度を測定したところ、図28に示す結
果が得られた。
This can be confirmed by the following experiment. That is, (a) a semiconductor substrate 24 in which a semi-insulating barrier layer 22 and a semi-insulating protective layer 23 are laminated on a semi-insulating semiconductor substrate main body 21 in that order as shown in FIG. Wavelength 0.51
45 μm), and the intensity of light with respect to the wavelength obtained by emitting light from the semiconductor substrate 24 at that time, that is, the photoluminescence emission intensity was measured. The emission intensity was obtained as shown by a curve A in FIG. On the other hand, a semi-insulating semiconductor substrate body 21 shown in FIG. 17 corresponding to a semi-insulating semiconductor substrate in a semiconductor circuit device manufactured by the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor circuit device has a similar structure. When the photoluminescence emission intensity was measured, the emission intensity was obtained as shown by a curve B in FIG. (B) On the semiconductor substrate shown in FIG. 18, a heat treatment protection layer similar to that described above with reference to FIG.
Next, the semiconductor substrate on which the heat treatment protective layer is formed is subjected to the same heat treatment at 800 ° C. for 10 minutes as described above with reference to FIG. 23, and the photoluminescence emission intensity is measured as described above. As a result, the luminous intensity was changed as shown in FIG.
The curve A is obtained on the semi-insulating semiconductor substrate body 21 shown in FIG. 17 corresponding to the semi-insulating semiconductor substrate in the conventional semiconductor circuit device described above. A similar heat treatment protection layer is formed, and then the semi-insulating semiconductor substrate 21 forming the heat treatment protection layer is formed.
Then, after performing the same heat treatment, the same photoluminescence emission intensity was measured, and the emission intensity was obtained as shown by a curve B in FIG. further,
(C) Regarding the semiconductor substrate 24 shown in FIG.
The same photoluminescence emission intensity was measured by changing the thickness of the semi-insulating barrier layer 22, and the result shown in FIG. 28 was obtained.

【0059】さらに、本実施例1に示した半導体回路装
置は、半導体基板上に、ゲート電極31が、半絶縁性保
護層23にそれとの間でショットキ接合30を形成する
ように連結して形成されている構成を有する。従って、
ゲート電極31と半絶縁性保護層23との間のショット
キ接合30が、ゲート電極31側から動作層としてのn
型半導体領域29側をみた電子に対するバリアを形成し
ている。しかし、半絶縁性保護層23とn型半導体領域
29との間に電子に対する半絶縁性バリア層22が存在
するため、半絶縁性保護層23が、図25に示すよう
に、半絶縁性バリア層22の材料(InGaP)に比し
低い伝導帯底のエネルギしか有していない材料(例えば
GaAs)で形成されていても、その厚さがさほど厚く
なければ、すなわち、半絶縁性保護層23が、上述した
ように例えばGaAsでなる場合、50〜250Aの厚
さを有していれば、その半絶縁性保護層23の伝導帯底
のエネルギが、図25に示すように、点線図示の状態か
ら実線図示の状態まで高くなる。その結果、半絶縁性保
護層23の表面、従って半導体基板の表面の伝導帯底の
エネルギが、半絶縁性バリア層22の伝導帯底のエネル
ギまたはそれに近いエネルギまで上昇し、よって、ゲー
ト電極31側から動作層としてのn型半導体領域29側
をみたショットキ接合30による電子に対するバリアの
高さが、半絶縁性バリア層22を有しない場合に比し高
くなる。このため、この半導体回路装置を、2値論理回
路素子(オン・オフ素子)として使用するとき、論理振
幅を半絶縁性バリア層22を有しない場合に比し大きく
することができ、従って、2値論理回路素子としての動
作余裕度を高めることができる。
Further, in the semiconductor circuit device shown in the first embodiment, a gate electrode 31 is formed on a semiconductor substrate by connecting to a semi-insulating protective layer 23 so as to form a Schottky junction 30 therewith. It has the configuration that has been. Therefore,
The Schottky junction 30 between the gate electrode 31 and the semi-insulating protective layer 23 is formed from the gate electrode 31 side as n
A barrier to electrons is formed when the type semiconductor region 29 is viewed. However, since the semi-insulating barrier layer 22 for electrons exists between the semi-insulating protective layer 23 and the n-type semiconductor region 29, as shown in FIG. Even if the layer 22 is formed of a material (for example, GaAs) having only a lower energy of the conduction band bottom than the material of the layer (InGaP), its thickness is not so large, that is, the semi-insulating protective layer 23. However, as described above, for example, in the case of GaAs, if it has a thickness of 50 to 250 A, the energy of the conduction band bottom of the semi-insulating protective layer 23 is reduced by a dotted line as shown in FIG. It increases from the state to the state shown by the solid line. As a result, the energy at the bottom of the conduction band on the surface of the semi-insulating protective layer 23, and thus on the surface of the semiconductor substrate, rises to the energy at or near the bottom of the conduction band of the semi-insulating barrier layer 22. The height of the barrier against electrons by the Schottky junction 30 as viewed from the n-type semiconductor region 29 side as the operation layer from the side is higher than that without the semi-insulating barrier layer 22. For this reason, when this semiconductor circuit device is used as a binary logic circuit element (on / off element), the logic amplitude can be increased as compared with the case where the semi-insulating barrier layer 22 is not provided. The operation margin as a value logic circuit element can be increased.

【0060】また、本実施例に示した半導体回路装置
は、ゲート電極31がショットキ接合30を形成するよ
うに連結している半絶縁性保護層23を有している、と
いう構成を有する。このため、ゲート電極31と半絶縁
性保護層23とを、この半導体回路装置に比較的高い熱
が与えられた場合に、ゲート電極31を構成している材
料の元素と半絶縁性保護層23を構成している材料の元
素との間で互に反応し易い、ということにならない元素
を用いた材料で構成しておけば、すなわち、ゲート電極
31を上述したように例えばWSiNでなる材料で構成
し、また半絶縁性保護層23を上述したようにGaAs
でなる材料で構成しておけば、この半導体回路装置に比
較的高い熱(ゲート電極31が上述したように例えばW
SiNでなる材料で構成され、半絶縁性保護層23が上
述したように例えばGaAsでなる材料で構成されてい
る場合、例えば800℃以上というような)が与えられ
た場合に、ゲート電極31を構成している材料(例えば
WSiN)の元素と半絶縁性保護層23を構成している
材料(例えばGaAs)の元素が互に反応することを有
効に回避することができる。また、半絶縁性保護層23
の厚さを、上述した2値論理回路素子としての動作余裕
度を高めることができる効果が失われない範囲で、厚く
しておけば、すなわち、半絶縁性保護層23が、例えば
GaAsでなる場合、図29に示すように、50〜25
0Aの厚さを有していれば、この半導体回路装置に比較
的高い熱(例えば上述した800℃以上というような)
が与えられても、またゲート電極31が、半絶縁性バリ
ア層中のInと反応しやすいWSiNで構成されても、
ゲート電極31の材料(WSiN)を構成している元
素、とくにWと半絶縁性バリア層22の材料(InGa
P)を構成している元素、とくにInとが互に反応する
ことを有効に回避することができる。
The semiconductor circuit device shown in the present embodiment has a configuration in which the gate electrode 31 has the semi-insulating protective layer 23 connected so as to form the Schottky junction 30. For this reason, the gate electrode 31 and the semi-insulating protective layer 23 are formed by combining the element of the material forming the gate electrode 31 with the semi-insulating protective layer 23 when relatively high heat is applied to the semiconductor circuit device. If the gate electrode 31 is made of a material using an element that does not easily react with the element of the material constituting the material, that is, the gate electrode 31 is made of a material made of, for example, WSiN as described above. And the semi-insulating protective layer 23 is made of GaAs as described above.
When the semiconductor circuit device is made of a material consisting of
When the semi-insulating protective layer 23 is made of a material made of, for example, GaAs as described above, for example, at 800 ° C. or more, the gate electrode 31 is turned on. It is possible to effectively avoid that the constituent material (for example, WSiN) and the constituent material (for example, GaAs) of the semi-insulating protective layer 23 react with each other. The semi-insulating protective layer 23
Of the semi-insulating protective layer 23 is made of, for example, GaAs, so long as the effect of increasing the operation margin as a binary logic circuit element is not lost. In this case, as shown in FIG.
If the semiconductor circuit device has a thickness of 0A, relatively high heat (such as 800 ° C. or more as described above) is applied to the semiconductor circuit device.
And the gate electrode 31 is made of WSiN which easily reacts with In in the semi-insulating barrier layer,
Elements constituting the material (WSiN) of the gate electrode 31, particularly W and the material (InGa) of the semi-insulating barrier layer 22
It is possible to effectively prevent the elements constituting P), particularly In, from reacting with each other.

【0061】このことは、上述したように、半絶縁性バ
リア層22がInGaPから構成されているのに対し、
ゲート電極31が、WSiNでなる材料で構成され、半
絶縁性保護層23がGaAsでなる材料で構成されてい
る場合において、この半導体回路装置に、800℃の温
度での熱を10分間与えて後、半絶縁性保護層23の厚
さに対するゲート電極31側からn型半導体領域29側
をみたショットキ接合30による、電子に対するバリア
の高さを測定したところ、図29に示す結果が得られた
ことからも明らかであろう。
This is because the semi-insulating barrier layer 22 is made of InGaP as described above,
When the gate electrode 31 is made of a material made of WSiN and the semi-insulating protective layer 23 is made of a material made of GaAs, heat is applied to this semiconductor circuit device at a temperature of 800 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the height of the barrier against electrons by the Schottky junction 30 as viewed from the gate electrode 31 side to the n-type semiconductor region 29 side with respect to the thickness of the semi-insulating protective layer 23 was measured, and the result shown in FIG. 29 was obtained. It will be clear from this.

【0062】(実施例2)次に、図30〜図40を参照
して本発明の第2の実施例を説明する。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0063】この第2の実施例に示す半導体回路装置の
製法は、次に述べる順次の工程をとって、互に異なる特
性を有する第1および第2のトランジスタを有する半導
体回路装置を製造する。
In the manufacturing method of the semiconductor circuit device shown in the second embodiment, a semiconductor circuit device having first and second transistors having mutually different characteristics is manufactured by the following sequential steps.

【0064】まず、前記実施例1の場合と同様に、同様
の半絶縁性半導体基板21を用意する(図30)。
First, a semi-insulating semiconductor substrate 21 similar to that of the first embodiment is prepared (FIG. 30).

【0065】そして、その半絶縁性半導体基板21上
に、第2のIII−V族化合物半導体(例えばGaA
s)からなる半絶縁性半導体層40および半絶縁性バリ
ア層(InGaP層)22と、半絶縁性バリア層22を
構成しているInGaPに比し狭いエネルギバンドギャ
ップを有し且つ例えば100Aの厚さを有する半導体
(例えばGaAs)でなる半絶縁性保護層23とをそれ
らの順に、エピタキシャル成長法によって形成する。そ
の結果、半絶縁性半導体基板21上に半絶縁性半導体層
40と半絶縁性バリア層22と半絶縁性保護層23とが
それらの順に積層されている構成を有する半導体基板2
4を得る(図31)。
Then, a second III-V compound semiconductor (for example, GaAs) is formed on the semi-insulating semiconductor substrate 21.
s), a semi-insulating semiconductor layer 40 and a semi-insulating barrier layer (InGaP layer) 22 having an energy band gap narrower than that of InGaP forming the semi-insulating barrier layer 22, and having a thickness of, for example, 100 A. And a semi-insulating protective layer 23 made of a semiconductor having a thickness of, for example, GaAs. As a result, the semiconductor substrate 2 has a configuration in which the semi-insulating semiconductor layer 40, the semi-insulating barrier layer 22, and the semi-insulating protective layer 23 are stacked on the semi-insulating semiconductor substrate 21 in that order.
4 (FIG. 31).

【0066】次に、半導体基板24上に、所要の第1の
パターンを有する第1のマスク層25Aを、それ自体は
公知の種々の方法によって形成する(図32)。
Next, a first mask layer 25A having a required first pattern is formed on the semiconductor substrate 24 by various methods known per se (FIG. 32).

【0067】次に、半導体基板24に対し、第1のマス
ク層25Aによってマスクされている状態で、半絶縁性
バリア層22側から、n型不純物としての例えばSiの
イオン26Aを、例えば25keVの加速エネルギー、
例えば1.5×1013/cm2 の注入量で、注入処理す
ることによって、半導体基板24内に、半絶縁性半導体
層40の半絶縁性バリア層22側から半絶縁性半導体基
板21側に所要の深さだけとった領域において、第1の
n型不純物イオン注入領域27Aを形成する(図3
3)。
Next, while the semiconductor substrate 24 is masked by the first mask layer 25A, from the semi-insulating barrier layer 22 side, for example, Si ions 26A as n-type impurities are applied at 25 keV, for example. Acceleration energy,
For example, by performing an implantation process at an implantation amount of 1.5 × 10 13 / cm 2 , the semi-insulating semiconductor layer 40 is shifted from the semi-insulating barrier layer 22 side to the semi-insulating semiconductor substrate 21 side in the semiconductor substrate 24. A first n-type impurity ion implanted region 27A is formed in a region having a required depth.
3).

【0068】次に、半導体基板24上から、第1のマス
ク層25Aを、それ自体は公知の種々の方法によって除
去する(図34)。
Next, the first mask layer 25A is removed from the semiconductor substrate 24 by various methods known per se (FIG. 34).

【0069】次に、半導体基板24上に、第1のn型不
純物イオン注入領域27A上とは異なる位置において、
所要の第2のパターンを有する第2のマスク層25B
を、それ自体は公知の種々の方法によって形成する(図
35)。
Next, on the semiconductor substrate 24, at a position different from the position on the first n-type impurity ion implanted region 27A,
Second mask layer 25B having required second pattern
Is formed by various methods known per se (FIG. 35).

【0070】次に、半導体基板24に対し、第2のマス
ク層25Bによってマスクされている状態で、半絶縁性
バリア層22側から、n型不純物としての例えばSiの
イオン26Bを、上述したイオン26Aに比し高い、例
えば30keVの加速エネルギー、上述したイオン26
Aと同じ例えば1.5×1013/cm2 の注入量で、注
入処理することによって、半導体基板24内に、半絶縁
性半導体層40の半絶縁性バリア層22側から半絶縁性
半導体基板21側に第1のn型不純物イオン注入領域2
7Aに比し深い所要の深さだけとった領域において、第
2のn型不純物イオン注入領域27Bを形成する(図3
6)。
Next, while the semiconductor substrate 24 is masked by the second mask layer 25B, for example, Si ions 26B as n-type impurities are applied from the semi-insulating barrier layer 22 side to the above-described ions. Acceleration energy of, for example, 30 keV higher than that of the ion 26
By performing an implantation process at the same implantation amount of 1.5 × 10 13 / cm 2 as in A, the semi-insulating semiconductor substrate is placed in the semiconductor substrate 24 from the semi-insulating barrier layer 22 side of the semi-insulating semiconductor layer 40. A first n-type impurity ion implanted region 2
A second n-type impurity ion implanted region 27B is formed in a region having a required depth deeper than that of FIG. 7A (FIG. 3).
6).

【0071】次に、半導体基板24上から、第2のマス
ク層25Bを、それ自体は公知の種々の方法によって除
去する(図37)。
Next, the second mask layer 25B is removed from the semiconductor substrate 24 by various methods known per se (FIG. 37).

【0072】次に、半導体基板24上に、例えばSiN
でなり且つ例えば1500Aの厚さを有する熱処理保護
層28を、それ自体は公知の種々の方法によって形成す
る(図38)。
Next, on the semiconductor substrate 24, for example, SiN
The heat treatment protection layer 28 having a thickness of, for example, 1500 A is formed by various methods known per se (FIG. 38).

【0073】次に、半導体基板24に対する、例えば8
00℃の温度での例えば10分間加熱するという熱処理
によって、第1および第2のn型不純物イオン注入領域
27Aおよび27Bを活性化し、よって、半導体基板2
4内に、半絶縁性半導体層40の半絶縁性バリア層22
側から半絶縁性半導体基板21側に所要の深さだけとっ
た領域において、第1のn型不純物イオン注入領域27
Aから第1の動作層用n型半導体領域29Aを形成する
とともに、第2のn型不純物イオン注入領域27Bから
第2の動作層用n型半導体領域29Bを形成する(図3
9)。
Next, for example, 8
The first and second n-type impurity ion implanted regions 27A and 27B are activated by a heat treatment of heating at a temperature of 00 ° C., for example, for 10 minutes.
4, the semi-insulating barrier layer 22 of the semi-insulating semiconductor layer 40
A first n-type impurity ion implanted region 27 is formed in a region having a required depth from the side to the semi-insulating semiconductor substrate 21 side.
A forms the first n-type semiconductor region for operation layer 29A from A, and forms the second n-type semiconductor region for operation layer 29B from the second n-type impurity ion implanted region 27B (FIG. 3).
9).

【0074】次に、半導体基板24上から、熱処理保護
層28を除去して後、半導体基板24上に、半絶縁性保
護層23と第1および第2の動作層用n型半導体領域2
9Aおよび29B上においてそれぞれ第1および第2の
ショットキ接合30Aおよび30Bを形成するようにそ
れぞれ連結している例えばWSiNでなる第1および第
2のゲート電極層31Aおよび31Bと、第1の動作層
用n型半導体領域29Aと第1のゲート電極31Aを挟
んだ両位置において半絶縁性の保護層23およびバリア
層22を通じてオーミックにそれぞれ連結している第1
のソース電極32Aおよび第1のドレイン電極33A
と、第2の動作層用n型半導体領域29Bと第2のゲー
ト電極31Bを挟んだ両位置において半絶縁性の保護層
23およびバリア層22を通じてオーミックにそれぞれ
連結している第2のソース電極32Bおよび第2のドレ
イン電極33Bとを、それ自体は公知の種々の方法によ
って形成する(図40)。なお図40において、34
は、ゲート電極31A,31B、ソース電極32A,3
2Bおよびドレイン電極33A,33Bを形成するに際
して、半導体基板24上に形成された絶縁材でなる保護
層である。また、前記ソース電極32A,32Bおよび
ドレイン電極33A,33Bのオーミック接合は、電極
金属を堆積した後に、比較的低温(350〜400℃)
で熱処理し、電極金属を半導体中に拡散させることによ
り実現している。前記拡散部は合金化し、その結果、ソ
ース電極32,32Bとドレイン電極33A,33B
は、n型半導体領域29A,29Bとオーミックに接続
することになる。
Next, after removing the heat treatment protection layer 28 from the semiconductor substrate 24, the semi-insulating protection layer 23 and the first and second n-type semiconductor regions 2 for the operation layer are formed on the semiconductor substrate 24.
First and second gate electrode layers 31A and 31B made of, for example, WSiN connected to form first and second Schottky junctions 30A and 30B respectively on 9A and 29B, and a first operating layer At the two positions sandwiching the n-type semiconductor region for use 29A and the first gate electrode 31A, ohmic connections are respectively made through the semi-insulating protective layer 23 and the barrier layer 22.
Source electrode 32A and first drain electrode 33A
And a second source electrode ohmically connected through a semi-insulating protective layer 23 and a barrier layer 22 at both positions across the second operating layer n-type semiconductor region 29B and the second gate electrode 31B. 32B and the second drain electrode 33B are formed by various methods known per se (FIG. 40). In FIG. 40, 34
Are the gate electrodes 31A and 31B and the source electrodes 32A and 3
When forming the 2B and the drain electrodes 33A, 33B, it is a protective layer made of an insulating material formed on the semiconductor substrate 24. The ohmic junction between the source electrodes 32A and 32B and the drain electrodes 33A and 33B is formed at a relatively low temperature (350 to 400 ° C.) after the electrode metal is deposited.
This is realized by heat-treating the metal and diffusing the electrode metal into the semiconductor. The diffusion portion is alloyed, so that the source electrodes 32, 32B and the drain electrodes 33A, 33B
Is ohmically connected to the n-type semiconductor regions 29A and 29B.

【0075】以上が本発明の第2の実施例である。The above is the second embodiment of the present invention.

【0076】本第2の実施例で得られる半導体回路装置
(図40)は、第1の動作層用n型半導体領域29Aと
第1のゲート電極31Aと第1のソース電極32Aと第
1のドレイン電極33Aとを含んで構成された第1のト
ランジスタMAと、第2の動作層用n型半導体領域29
Bと第2のゲート電極31Bと第2のソース電極32B
と第2のドレイン電極33Bとを含んで構成された、前
記第1のトランジスタMAとは異なる特性を有する第2
のトランジスタMBとを有することは明らかである。従
って、本第2の実施例に示す製造方法によれば、半導体
集積回路装置を、互に異なる特性を有する第1および第
2のトランジスタMAおよびMBを有するものとして、
容易に製造することができる。
The semiconductor circuit device (FIG. 40) obtained in the second embodiment includes an n-type semiconductor region 29A for a first operation layer, a first gate electrode 31A, a first source electrode 32A, and a first source electrode 32A. A first transistor MA including a drain electrode 33A and a second operating layer n-type semiconductor region 29;
B, second gate electrode 31B, and second source electrode 32B
And a second drain electrode 33B having characteristics different from those of the first transistor MA.
It is evident that the transistor MB of FIG. Therefore, according to the manufacturing method shown in the second embodiment, the semiconductor integrated circuit device includes the first and second transistors MA and MB having mutually different characteristics.
It can be easily manufactured.

【0077】また、本第2の実施例に示した製造方法に
よって製造される半導体回路装置において、第1および
第2のトランジスタMAおよびMBは、第1および第2
の動作層用n型半導体領域29Aおよび29Bが、半絶
縁性半導体基板21上に形成された半絶縁性半導体層4
0内に形成されている、という構成を有する。そして、
この場合、半絶縁性半導体層40は、望ましくない不純
物を半絶縁性半導体基板21に比し格段的に少ない量し
か含んでいないものとして、容易に形成することがで
き、また半絶縁性半導体層40は、半絶縁性半導体基板
21とは異なる材料で形成することができる。従って本
方法によれば、半導体集積回路装置を、第1および第2
のトランジスタMAおよびMBが、半絶縁性半導体基板
本体1内に第1および第2の動作層用半導体領域29A
および29Bを形成するとした場合とは異なる特性を有
し、しかもその特性が優れている、というものとして、
容易に形成することができる。
In the semiconductor circuit device manufactured by the manufacturing method shown in the second embodiment, the first and second transistors MA and MB include the first and second transistors MA and MB.
The operation-layer n-type semiconductor regions 29A and 29B are formed on a semi-insulating semiconductor layer 4 formed on a semi-insulating semiconductor substrate 21.
0. And
In this case, the semi-insulating semiconductor layer 40 can be easily formed on the assumption that the semi-insulating semiconductor layer 40 contains much less undesirable impurities than the semi-insulating semiconductor substrate 21. 40 can be formed of a material different from the semi-insulating semiconductor substrate 21. Therefore, according to the present method, the semiconductor integrated circuit device is divided into the first and second semiconductor integrated circuit devices.
Transistors MA and MB are provided in semiconductor body 29 for the first and second operation layers in semi-insulating semiconductor substrate body 1.
And 29B have characteristics different from those in the case where they are formed, and the characteristics are excellent.
It can be easily formed.

【0078】また、本方法によって得られる半導体回路
装置において、第1および第2のトランジスタMAおよ
びMBは、第1および第2の動作層用n型半導体領域2
9Aおよび29Bが、半導体基板24の表面を形成して
おらず、第1および第2の動作層用n型半導体領域29
Aおよび29Bのそれぞれと半導体基板24の表面との
間には、半絶縁性バリア層22が介在されている、とい
う構成を有する。このため、半導体基板24の表面上
に、欠陥層が、半導体回路装置の製造時に形成されてい
たり、半導体回路装置の製造後に形成されたりしても、
第1および第2の動作層用n型半導体領域29Aおよび
29Bのそれぞれと欠陥層との間に、第1および第2の
動作層用n型半導体領域29Aおよび29Bの電子が欠
陥層に向うのに対してバリアになる層が介在している。
よって、第1および第2の動作層用n型半導体領域29
Aおよび29Bの電子が半導体基板24の表面上の欠陥
層に到達し難く、従って、第1および第2のトランジス
タMAおよびMBの動作時に、それらに、欠陥層による
雑音が発生する、ということを有効に回避し得る。
In the semiconductor circuit device obtained by this method, the first and second transistors MA and MB are the first and second n-type semiconductor regions 2 for operating layers.
9A and 29B do not form the surface of the semiconductor substrate 24, and the first and second n-type semiconductor regions 29 for operation layers
A semi-insulating barrier layer 22 is interposed between each of A and 29B and the surface of the semiconductor substrate 24. For this reason, even if a defect layer is formed on the surface of the semiconductor substrate 24 at the time of manufacturing the semiconductor circuit device or formed after the semiconductor circuit device is manufactured,
Between each of the first and second n-type semiconductor regions for operation layer 29A and 29B and the defect layer, electrons of the first and second n-type semiconductor regions for operation layer 29A and 29B are directed to the defect layer. A layer that acts as a barrier is interposed.
Therefore, the first and second n-type semiconductor regions 29 for the operation layer
The fact that the electrons of A and 29B are unlikely to reach the defect layer on the surface of the semiconductor substrate 24, so that when the first and second transistors MA and MB operate, they generate noise due to the defect layer. Can be effectively avoided.

【0079】さらに、本装置において、第1および第2
のトランジスタMAおよびMBは、半導体基板24上
に、第1および第2のゲート電極31Aおよび31B
が、半絶縁性保護層23にそれぞれそれらとの間で第1
および第2のショットキ接合30Aおよび30Bを形成
するように連結して形成されている、という構成を有す
る。従って、第1および第2のゲート電極31Aおよび
31Bのそれぞれと半絶縁性保護層23との間のショッ
トキ接合30Aおよび30Bが、第1および第2のゲー
ト電極31Aおよび31B側から第1および第2の動作
層用n型半導体領域29Aおよび29B側をそれぞれみ
た電子に対するバリアを形成している。しかし、電子に
対する半絶縁性バリア層22が存在するため、第1およ
び第2のゲート電極31Aおよび31B側から第1およ
び第2の動作層用n型半導体領域29Aおよび29B側
をそれぞれみたショットキ接合30Aおよび30Bによ
るバリアの高さが、半絶縁性バリア層22を有しない場
合に比し高くなる、という構成を有する。このため、第
1および第2のトランジスタMAおよびMBを、2値論
理回路素子(オン・オフ素子)として使用するとき、論
理振幅を半絶縁性バリア層22を有しない場合に比し大
きくすることができ、従って、2値論理回路素子として
の動作余裕度を高めることができる。
Further, in the present apparatus, the first and second
Transistors MA and MB are provided on semiconductor substrate 24 with first and second gate electrodes 31A and 31B.
Is formed on the semi-insulating protective layer 23 between them.
And the second Schottky junctions 30A and 30B are formed so as to be connected to each other. Therefore, the Schottky junctions 30A and 30B between the first and second gate electrodes 31A and 31B and the semi-insulating protective layer 23 are respectively connected to the first and second gate electrodes 31A and 31B from the first and second gate electrodes 31A and 31B. A barrier for electrons is formed when the n-type semiconductor regions 29A and 29B for the operation layer 2 are viewed. However, since the semi-insulating barrier layer 22 for electrons is present, a Schottky junction is seen from the first and second gate electrodes 31A and 31B to the first and second n-type semiconductor regions for operation layer 29A and 29B, respectively. The configuration is such that the height of the barrier by 30A and 30B is higher than when the semi-insulating barrier layer 22 is not provided. Therefore, when the first and second transistors MA and MB are used as binary logic circuit elements (ON / OFF elements), the logic amplitude is increased as compared with the case where the semi-insulating barrier layer 22 is not provided. Therefore, the operation margin as a binary logic circuit element can be increased.

【0080】また、この第2の実施例に示した半導体回
路装置において、第1および第2のトランジスタMAお
よびMBは、第1および第2のゲート電極31Aおよび
31Bがそれぞれ第1および第2のショットキ接合30
Aおよび30Bを形成するように連結している半絶縁性
保護層23を有している、という構成を有する。このた
め、第1および第2のゲート電極31Aおよび31Bの
それぞれと半絶縁性保護層23とを、第1および第2の
トランジスタMAおよびMBに比較的高い熱が与えられ
た場合に、第1および第2のゲート電極31Aおよび3
1Bを構成している材料の元素と半絶縁性保護層23を
構成している材料の元素との間で互に反応し易い、とい
うことにならない元素を用いた材料で構成しておけば、
ショットキ接合を損なうことを回避できる。すなわち、
第1および第2のゲート電極31Aおよび31Bを上述
したように例えばWSiNでなる材料で構成し、また半
絶縁性保護層23を上述したように例えばGaAsでな
る材料で構成しておけば、第1および第2のトランジス
タMAおよびMBに例えば800℃以上というような比
較的高い熱が与えられた場合に、第1および第2のゲー
ト電極31Aおよび31Bを構成している材料(例えば
WSiN)の元素と半絶縁性保護層23を構成している
材料(例えばGaAs)の元素が互に反応することを有
効に回避することができる。また、半絶縁性保護層23
の厚さを、上述した2値論理回路素子としての動作余裕
度を高めることができる効果が失われない範囲で、厚く
しておけば、すなわち、半絶縁性保護層23が、例えば
GaAsでなる場合、例えば50〜250Aの厚さを有
していれば、第1および第2のゲート電極31Aおよび
31Bと半絶縁性バリア層22との間に生じる同様の問
題も避けることができる。すなわち、InGaP半絶縁
性バリア層22に対して反応しやすいWSiNなどの材
料で第1および第2のゲート電極31Aおよび31Bが
構成され、しかも第1および第2のトランジスタMAお
よびMBに例えば800℃以上の比較的高い熱が与えら
れても、第1および第2のゲート電極31Aおよび31
Bの材料を構成している元素、とくにWと半絶縁性バリ
ア層22の材料を構成している元素、とくにInとが互
に反応することを有効に回避し、ショットキ接合が劣化
するのを防止できる。
Further, in the semiconductor circuit device shown in the second embodiment, the first and second transistors MA and MB have the first and second gate electrodes 31A and 31B respectively having the first and second gate electrodes 31A and 31B. Schottky joint 30
A and a semi-insulating protective layer 23 connected to form 30B. Therefore, each of the first and second gate electrodes 31A and 31B and the semi-insulating protective layer 23 are connected to the first and second transistors MA and MB when relatively high heat is applied. And second gate electrodes 31A and 31A
1B and the material of the material forming the semi-insulating protective layer 23, the material of the material forming the semi-insulating protective layer 23 is not easily reacted with each other.
Damage to Schottky junction can be avoided. That is,
If the first and second gate electrodes 31A and 31B are made of a material made of, for example, WSiN as described above, and the semi-insulating protective layer 23 is made of a material made of, for example, GaAs as described above, When relatively high heat such as 800 ° C. or more is applied to the first and second transistors MA and MB, the material (eg, WSiN) forming the first and second gate electrodes 31A and 31B is changed. It is possible to effectively avoid that the element and the element of the material (for example, GaAs) constituting the semi-insulating protective layer 23 react with each other. The semi-insulating protective layer 23
Of the semi-insulating protective layer 23 is made of, for example, GaAs, so long as the effect of increasing the operation margin as a binary logic circuit element is not lost. In this case, if it has a thickness of, for example, 50 to 250 A, a similar problem occurring between the first and second gate electrodes 31A and 31B and the semi-insulating barrier layer 22 can be avoided. That is, the first and second gate electrodes 31A and 31B are made of a material such as WSiN that easily reacts with the InGaP semi-insulating barrier layer 22, and the first and second transistors MA and MB are, for example, 800 ° C. Even if the above relatively high heat is applied, the first and second gate electrodes 31A and 31A
The element constituting the material of B, in particular, W and the element constituting the material of the semi-insulating barrier layer 22, are effectively prevented from mutually reacting with each other, thereby preventing the Schottky junction from deteriorating. Can be prevented.

【0081】従って、この第2の実施例に示す本発明に
よる半導体回路装置の製法によれば、半導体回路装置
を、第1および第2のトランジスタMAおよびMBが、
それに比較的高い熱が与えられても、所期の特性で動作
するものとして、容易に製造することができる。
Therefore, according to the method of manufacturing the semiconductor circuit device according to the present invention shown in the second embodiment, the semiconductor circuit device is formed by the first and second transistors MA and MB.
Even if it is given relatively high heat, it can be easily manufactured as operating with the desired characteristics.

【0082】(実施例3)次に、図41〜図51を伴っ
て本発明による半導体回路装置の製法の第3の実施例を
述べよう。
(Embodiment 3) Next, a third embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0083】図41〜図51において、前記実施例1,
2にて図示した構成と同一部分には同一符号を付し、詳
細照明を省略する。
In FIG. 41 to FIG.
The same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed illumination is omitted.

【0084】図41〜図51に示す本発明による半導体
回路装置の製法は、次に述べる順次の工程をとる。
The method of manufacturing the semiconductor circuit device according to the present invention shown in FIGS. 41 to 51 includes the following sequential steps.

【0085】すなわち、前記実施例1,2に示した半導
体集積回路装置の製法の場合と同様に、同様の半絶縁性
半導体基板本体21を用意する(図41)。
That is, the same semi-insulating semiconductor substrate body 21 is prepared as in the case of the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device shown in the first and second embodiments (FIG. 41).

【0086】そして、その半絶縁性半導体基板本体21
上に、前記実施例1,2に示した半導体回路装置の製法
の場合に準じて、前記実施例1,2に示した半導体回路
装置の製法の場合と同様の半絶縁性半導体層40および
半絶縁性バリア層22と、半絶縁性バリア層22を構成
しているInGaPに比し狭いエネルギバンドギャップ
を有し且つ例えば100Aの厚さを有する半導体として
の例えばGaAsでなる半絶縁性保護層23とをそれら
の順に、エピタキシャル成長法によって形成する。よっ
て、半絶縁性半導体基板本体21上に半絶縁性半導体層
40と半絶縁性バリア層22と半絶縁性保護層23とが
それらの順に積層されている構成を有する半導体基板2
4を得る(図42)。
Then, the semi-insulating semiconductor substrate main body 21
Above, the semi-insulating semiconductor layer 40 and the semi-insulating semiconductor layer 40 similar to the case of the method of manufacturing the semiconductor circuit device shown in the first and second embodiments are applied in accordance with the method of manufacturing the semiconductor circuit device shown in the first and second embodiments. An insulating barrier layer 22 and a semi-insulating protective layer 23 made of, for example, GaAs as a semiconductor having a narrow energy band gap compared to InGaP forming the semi-insulating barrier layer 22 and having a thickness of, for example, 100 A. Are formed in that order by the epitaxial growth method. Therefore, the semiconductor substrate 2 having a configuration in which the semi-insulating semiconductor layer 40, the semi-insulating barrier layer 22, and the semi-insulating protective layer 23 are laminated on the semi-insulating semiconductor substrate body 21 in that order.
4 (FIG. 42).

【0087】次に、半導体基板24上に、前記実施例
1,2に示した半導体集積回路装置の製法の場合と同様
に、第1のマスク層25を形成する(図43)。
Next, a first mask layer 25 is formed on the semiconductor substrate 24 in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device shown in the first and second embodiments (FIG. 43).

【0088】次に、半導体基板24に対し、前述の製造
方法と同様に、第1のマスク層25によってマスクされ
ている状態で、n型不純物のイオン26を、注入処理す
ることによって、半導体基板24内に、第1のn型不純
物イオン注入領域27を形成する(図44)。
Next, ions of the n-type impurity 26 are implanted into the semiconductor substrate 24 while being masked by the first mask layer 25 in the same manner as in the above-described manufacturing method. 24, a first n-type impurity ion implanted region 27 is formed (FIG. 44).

【0089】次に、半導体基板24上から、第1のマス
ク層25を除去する(図45)。
Next, the first mask layer 25 is removed from the semiconductor substrate 24 (FIG. 45).

【0090】次に、半導体基板24上に、第2のマスク
層25′を形成する(図46)。
Next, a second mask layer 25 'is formed on the semiconductor substrate 24 (FIG. 46).

【0091】次に、半導体基板24に対し、第2のマス
ク層25′によってマスクされている状態で、n型不純
物のイオン26′を注入処理することによって、半導体
基板24内に、第2および第3のn型不純物イオン注入
領域27Sおよび27Dを形成する(図47)。
Next, while the semiconductor substrate 24 is masked by the second mask layer 25 ′, an ion 26 ′ of an n-type impurity is implanted into the semiconductor substrate 24 so that the second and second ions are implanted into the semiconductor substrate 24. Third n-type impurity ion implanted regions 27S and 27D are formed (FIG. 47).

【0092】次に、半導体基板24上から、第2のマス
ク層25′を除去する(図48)。
Next, the second mask layer 25 'is removed from above the semiconductor substrate 24 (FIG. 48).

【0093】次に、半導体基板24上に、熱処理保護層
28を形成する(図49)。
Next, a heat treatment protection layer 28 is formed on the semiconductor substrate 24 (FIG. 49).

【0094】次に、半導体基板24に対する熱処理によ
って、半導体基板24内に動作層用n型半導体領域2
9,ソース電極用n型半導体領域29Sおよびドレイン
電極用n型半導体領域29Dを形成する(図50)。
Next, the heat treatment of the semiconductor substrate 24 causes the n-type semiconductor region 2 for the operation layer to be formed in the semiconductor substrate 24.
9. An n-type semiconductor region 29S for the source electrode and an n-type semiconductor region 29D for the drain electrode are formed (FIG. 50).

【0095】次に、半導体基板24上から熱処理保護層
28を除去して後、半導体基板24上に半絶縁性保護層
23と動作層用n型半導体領域29上においてショット
キ接合30を形成するように連結しているWSiNでな
るゲート電極層31と、ソース電極用n型半導体領域2
9Sおよびドレイン電極用n型半導体領域29Dと半絶
縁性保護層23および半絶縁性バリア層22を通じてオ
ーミックにそれぞれ連結しているソース電極32および
ドレイン電極33を形成する(図51)。なお図51に
おいて、34は、ゲート電極31,ソース電極32およ
びドレイン電極33を形成するに際して、半導体基板2
4上に形成された絶縁材でなる保護層である。また、前
記ソース電極32およびドレイン電極33のオーミック
接合は、電極金属を堆積した後に、比較的低温(350
〜400℃)で熱処理し、電極金属を半導体中に拡散さ
せることにより実現している。前記拡散部は合金化し、
その結果、ソース電極31とドレイン電極33は、n型
半導体領域29S,29Dとオーミックに接続すること
になる。
Next, after removing the heat treatment protective layer 28 from the semiconductor substrate 24, a Schottky junction 30 is formed on the semi-insulating protective layer 23 and the n-type semiconductor region 29 for the operating layer on the semiconductor substrate 24. A gate electrode layer 31 made of WSiN and an n-type semiconductor region 2 for a source electrode
A source electrode 32 and a drain electrode 33 that are ohmically connected to the 9S and the n-type semiconductor region 29D for the drain electrode through the semi-insulating protective layer 23 and the semi-insulating barrier layer 22, respectively, are formed (FIG. 51). In FIG. 51, when forming the gate electrode 31, the source electrode 32 and the drain electrode 33, the semiconductor substrate 2
4 is a protective layer made of an insulating material formed on The ohmic junction between the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed at a relatively low temperature (350
(.About.400 ° C.) to diffuse the electrode metal into the semiconductor. The diffusion section is alloyed,
As a result, the source electrode 31 and the drain electrode 33 are in ohmic connection with the n-type semiconductor regions 29S and 29D.

【0096】以上が、本発明による半導体集積回路装置
の製法の第3の実施例である。この第3の実施例によっ
ても、前記第1および第2の実施例で得られたと同様の
作用効果を有することは明らかである。
The above is the third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. It is apparent that the third embodiment has the same operation and effect as those obtained in the first and second embodiments.

【0097】(実施例4)本発明の第4の実施例を図5
2〜図62を参照して説明する。これらの図中、前記実
施例1〜3で説明した構成要素と同一の要素には同一符
号を付して説明を簡略化する。
(Embodiment 4) FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same components as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified.

【0098】まず、半絶縁性半導体基板21としてGa
As基板を用意する(図52)。
First, as the semi-insulating semiconductor substrate 21, Ga
An As substrate is prepared (FIG. 52).

【0099】次に、この基板21上に、例えば、MOC
VD法により1000オングストロームのGaAs半絶
縁性半導体層40をエピタキシャル成長させる(図5
3)。
Next, on this substrate 21, for example, MOC
The GaAs semi-insulating semiconductor layer 40 of 1000 Å is epitaxially grown by the VD method (FIG. 5).
3).

【0100】この半導体層40上に、例えば、MOCV
D法により100オングストロームのInGaP半絶縁
性バリア層22をエピタキシャル成長させる(図5
4)。
On this semiconductor layer 40, for example, MOCV
A 100 Å InGaP semi-insulating barrier layer 22 is epitaxially grown by the D method (FIG. 5).
4).

【0101】このバリア層22上に、例えば、MOCV
D法により75オングストロームの半絶縁性保護層23
を成長させる。この保護層23は、Inを含まない半導
体結晶から構成することが重要である。本例では、Ga
Asを用いる(図55)。
On this barrier layer 22, for example, MOCV
75 Å semi-insulating protective layer 23 by D method
Grow. It is important that the protective layer 23 be made of a semiconductor crystal containing no In. In this example, Ga
As is used (FIG. 55).

【0102】こうして準備した基板24上にパターン化
したマスク層(フォトレジスト)25Aを形成する。こ
のマスク層25Aをマスクにしてn型不純物イオン26
Aとして例えばSiのイオンを、例えば、加速エネルギ
ー30keV、面積密度2.5×1012/cm2 の条件
で、イオン注入し、イオン注入領域27Aを形成する
(図56)。
On the substrate 24 thus prepared, a patterned mask layer (photoresist) 25A is formed. Using this mask layer 25A as a mask, n-type impurity ions 26 are formed.
As A, for example, Si ions are implanted under the conditions of, for example, an acceleration energy of 30 keV and an area density of 2.5 × 10 12 / cm 2 to form an ion implantation region 27A (FIG. 56).

【0103】前記マスク層25Aを除去した後、基板2
4上にパターン化したマスク層25Bを形成する。この
マスク層25Bをマスクにしてn型不純物イオン26B
として例えばSiのイオンを、例えば、加速エネルギー
40keV、面積密度4×1012/cm2 の条件で、イ
オン注入し、イオン注入領域27Bを形成する(図5
7)。
After removing the mask layer 25A, the substrate 2
4, a patterned mask layer 25B is formed. Using this mask layer 25B as a mask, n-type impurity ions 26B
As an example, ions of Si are implanted under the conditions of, for example, an acceleration energy of 40 keV and an area density of 4 × 10 12 / cm 2 to form an ion implantation region 27B (FIG. 5).
7).

【0104】前記マスク層25Bを除去した後、イオン
注入領域27A,27B上に耐熱金属であるWSiNを
用いてゲート電極31A,31Bを形成し、ショットキ
接合を構成する(図58)。
After removing the mask layer 25B, gate electrodes 31A and 31B are formed on the ion-implanted regions 27A and 27B by using WSiN which is a heat-resistant metal to form a Schottky junction (FIG. 58).

【0105】次に、パターン化したマスク層25Cを形
成し、これとゲート電極31A,31Bとをマスクにし
てn型不純物イオン26Cとして例えばSiのイオン
を、例えば、加速エネルギー80keV、面積密度5×
1013/cm2 の条件で、イオン注入し、イオン注入領
域27Cを形成する。すなわち、前記ゲート電極31
A,31Bの両脇に自己整合的にイオン注入領域27C
を形成する(図59)。
Next, a patterned mask layer 25C is formed, and using this and the gate electrodes 31A and 31B as a mask, for example, Si ions as n-type impurity ions 26C, for example, at an acceleration energy of 80 keV and an area density of 5 ×
Ion implantation is performed under the condition of 10 13 / cm 2 to form an ion implantation region 27C. That is, the gate electrode 31
Ion implantation regions 27C on both sides of A and 31B in a self-aligned manner.
Is formed (FIG. 59).

【0106】前記マスク層25Cを除去した後、熱処理
保護膜28として1000オングストロームのSiO2
膜を堆積させる。そして、注入イオンを活性化するため
に、例えば、950℃で1秒間基板を加熱する(図6
0)。
After removing the mask layer 25C, 1000 Å of SiO 2 is used as the heat treatment protection film 28.
Deposit the film. Then, in order to activate the implanted ions, the substrate is heated at, for example, 950 ° C. for 1 second (FIG. 6).
0).

【0107】この後、熱処理保護膜28のゲート電極3
1A,31Bのそれぞれの両脇部分を開口し、ソース電
極32A,32Bおよびドレイン電極33A,33Bを
形成する。これらの電極は、保護層23,バリア層22
を介して活性化されたn型イオン注入領域27Cとオー
ミック接合する。なお、ここで、熱処理保護膜28とし
てWSiNなどの導電性膜を用いた場合は、まず、この
導電性膜を除去する。その後に、SiO2 などの絶縁性
膜を堆積し、この膜を熱処理保護膜28と見なしてその
後の工程を進める(図61)。
Thereafter, the gate electrode 3 of the heat treatment protection film 28 is formed.
Both sides of each of 1A and 31B are opened to form source electrodes 32A and 32B and drain electrodes 33A and 33B. These electrodes are formed of a protective layer 23, a barrier layer 22
And ohmic junction with the activated n-type ion implantation region 27C. Here, in the case where a conductive film such as WSiN is used as the heat treatment protection film 28, first, the conductive film is removed. Thereafter, an insulating film such as SiO 2 is deposited, and this film is regarded as a heat treatment protection film 28, and the subsequent steps are performed (FIG. 61).

【0108】最後に、熱処理保護膜28のゲート電極3
1A,31Bのある部分も開口する。そして、各電極に
配線金属50を接続して、半導体装置を得る(図6
2)。
Finally, the gate electrode 3 of the heat treatment protection film 28 is formed.
A certain portion of 1A and 31B is also opened. Then, a wiring metal 50 is connected to each electrode to obtain a semiconductor device (FIG. 6).
2).

【0109】なお、ソース電極32A,32B、およ
び、ドレイン電極33A,33Bのオーミック接合は、
電極金属を堆積した後に、比較的低温(350〜400
℃)で熱処理し電極金属を半導体中に拡散させることに
より実現している。前記拡散部は合金化し、その結果、
ソース電極32A,32Bとドレイン電極33A,33
Bは活性化されたn型イオン注入領域27Cとオーミッ
クに接触することになる。
The ohmic junction between the source electrodes 32A and 32B and the drain electrodes 33A and 33B is
After depositing the electrode metal, a relatively low temperature (350-400
C.) to diffuse the electrode metal into the semiconductor. The diffusion section alloys, so that
Source electrodes 32A and 32B and drain electrodes 33A and 33
B comes into ohmic contact with the activated n-type ion implantation region 27C.

【0110】以上が本発明の第4の実施例である。この
実施例においても、前記各実施例が得たと同様の作用効
果が得られることは明らかである。
The above is the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, it is apparent that the same operation and effect as those of the above embodiments can be obtained.

【0111】本実施例が前記各実施例と異なるところ
は、耐熱性金属からなるゲート電極を、各オーミック電
極下の不純物イオン注入領域を形成するためのマスクと
する点である。これにより本実施例では半導体製造の工
程をより効率化している。また、本実施例では、前記し
たように、ゲート電極を形成した後に、不純物イオン注
入領域を活性化するために熱処理を行うことになってい
る。そのため、前記従来の実施例に比べ、ゲート電極3
1A,31Bと、保護層23、さらには金属と反応しや
すいInGaPバリア層22との反応に対し、より気を
付けなければならない。しかし、前記したように、保護
層23はInを含まない半導体結晶から構成され、充分
な厚みに形成できるので、バリア層22のInとゲート
電極31A,31BのWとが反応してゲート電極のショ
ットキ接合を劣化してしまうという問題は生じない。
This embodiment is different from the above embodiments in that a gate electrode made of a heat-resistant metal is used as a mask for forming an impurity ion implantation region below each ohmic electrode. Thus, in the present embodiment, the efficiency of the semiconductor manufacturing process is further improved. In this embodiment, as described above, after forming the gate electrode, heat treatment is performed to activate the impurity ion implanted region. Therefore, as compared with the conventional example, the gate electrode 3
More attention must be paid to the reaction between 1A, 31B and the protective layer 23, and furthermore to the InGaP barrier layer 22, which easily reacts with metal. However, as described above, the protective layer 23 is made of a semiconductor crystal containing no In and can be formed to a sufficient thickness, so that In of the barrier layer 22 reacts with W of the gate electrodes 31A and 31B to form a gate electrode. The problem of deteriorating the Schottky junction does not occur.

【0112】なお、上記実施例で得られた半導体回路装
置において、閾値電圧VT は、ショットキ電極の内蔵電
位をVbi、電荷をq、誘電率をε、チャネル(27A,
27B)のキャリア濃度をN、チャネル(27A,27
B)の厚みをdとして近似的に以下のように表記でき
る。
[0112] In the semiconductor circuit device obtained in the above embodiment, the threshold voltage V T is the built-in potential V bi of the Schottky electrode, charge q, the dielectric constant epsilon, the channel (27A,
27B), the carrier concentration is N, and the channels (27A, 27
The thickness of B) can be approximately expressed as follows as d.

【0113】[0113]

【数1】VT =Vbi−(q/2ε)*N*d2 従って、イオン注入の条件を変えて27A,27Bのキ
ャリア濃度、厚みを変えることによって、所望の閾値電
圧を実現できる。ただし、閾値電圧は、ソースとドレイ
ン間に電圧を印加してチャネルに電流が流れ始める、あ
るいは、電流が流れなくなるゲート電圧を意味する。
V T = V bi − (q / 2ε) * N * d 2 Therefore, a desired threshold voltage can be realized by changing the ion implantation conditions to change the carrier concentration and thickness of 27A and 27B. Note that the threshold voltage means a gate voltage at which a current starts to flow to a channel by applying a voltage between a source and a drain or a current stops flowing.

【0114】周知のように、電界効果トランジスタは、
ゲート電極(ショットキ電極)の両脇に配置したソース
とドレイン電極(いずれも、オーミック電極)に電圧を
印加し、これによる電流をゲートに電圧を印加してゲー
ト下空乏層の幅を変化させて制御する。素子動作上は、
ソース、ドレインには寄生抵抗が無いことが望ましい。
従って、ソース、ドレイン領域の注入層はキャリア濃度
が高く、厚く、さらに、限りなくゲートに近接している
ことが望ましい。(ゲート領域に接すると、ゲートのリ
ーク電流が増加してしまう)。したがって、本実施例の
図59に示した自己整合型のイオン注入は寄生抵抗低減
には理想的な方法と言える。
As is well known, a field effect transistor is
A voltage is applied to the source and drain electrodes (both are ohmic electrodes) arranged on both sides of the gate electrode (Schottky electrode), and the resulting current is applied to the gate to change the width of the depletion layer under the gate. Control. In terms of element operation,
It is desirable that the source and the drain have no parasitic resistance.
Therefore, it is desirable that the injection layers in the source and drain regions have a high carrier concentration, are thick, and are as close as possible to the gate. (Contact with the gate region increases the leakage current of the gate). Therefore, the self-aligned ion implantation shown in FIG. 59 of this embodiment can be said to be an ideal method for reducing the parasitic resistance.

【0115】(実施例5)本実施例5は、前記実施例4
において、半絶縁性半導体基板21上に半絶縁性エピタ
キシャル層40を形成した後、マスク層を形成すること
により、先にイオン注入層27A,27Bを形成してし
まう方法である。その後は、前記実施例3,4に準じて
残りの各層を形成すれば良い。すなわち、その基本構成
を示せば、第1のIII −V族化合物半導体からなる半絶
縁性半導体基板上にパターン化した第1のマスク層を形
成し、これをマスクにして基板内にn型不純物イオンを
注入し、第1の不純物イオン注入領域を形成する工程
と、前記第1のマスク層を除去した後、前記基板上に、
前記第1のIII −V族化合物半導体に比べて広いエネル
ギーバンドギャップを有するInGaPからなる半絶縁
性バリア層を形成する工程と、前記InGaPに比べて
狭いエネルギーバンドギャップを有し、構成要素として
Inを含まない半導体からなる半絶縁性保護層を形成す
る工程と、前記イオン注入領域上の保護層の上に耐熱性
金属からなるゲート電極を形成する工程と、前記保護層
上に前記第1のマスク層とは異なるパターンの第2のマ
スク層を形成し、この第2のマスク層と前記ゲート電極
とをマスクにして、前記保護層側からn型不純物イオン
を注入し、第2の不純物イオン注入領域を形成する工程
と、前記第2のマスク層を除去した後、前記保護層上に
熱処理保護膜を堆積し、基板を加熱して前記不純物イオ
ン注入領域を活性化してn型半導体領域とする工程と、
前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を
設け、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
を有する方法である。
(Embodiment 5) Embodiment 5 is different from Embodiment 4 described above.
In this method, after the semi-insulating epitaxial layer 40 is formed on the semi-insulating semiconductor substrate 21, a mask layer is formed, whereby the ion-implanted layers 27A and 27B are formed first. After that, the remaining layers may be formed according to the third and fourth embodiments. That is, if the basic structure is shown, a patterned first mask layer is formed on a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V compound semiconductor, and this is used as a mask to form an n-type impurity in the substrate. Implanting ions to form a first impurity ion implanted region, and removing the first mask layer;
Forming a semi-insulating barrier layer made of InGaP having a wider energy band gap than the first group III-V compound semiconductor; Forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor containing no, a step of forming a gate electrode made of a heat-resistant metal on the protective layer on the ion-implanted region, and a step of forming the first electrode on the protective layer. Forming a second mask layer having a pattern different from that of the mask layer, using the second mask layer and the gate electrode as a mask, implanting n-type impurity ions from the protective layer side; Forming an implanted region and, after removing the second mask layer, depositing a heat-treated protective film on the protective layer and heating the substrate to activate the impurity ion implanted region Forming an n-type semiconductor region;
Providing openings on both sides of the gate electrode of the heat treatment protective film, forming a source electrode and a drain electrode,
It is a method having.

【0116】前記した実施例2,4においては、特性の
異なる2つのトランジスタを一つの基板上に製造できる
ことを示した。このように複数のトランジスタを一つの
基板上に容易に形成できることが、本発明の特徴の一つ
である。このような半導体回路装置の具体的回路例を以
下に示す。
In Examples 2 and 4 described above, it was shown that two transistors having different characteristics can be manufactured on one substrate. One of the features of the present invention is that a plurality of transistors can be easily formed over one substrate as described above. A specific circuit example of such a semiconductor circuit device will be described below.

【0117】ゲート電圧0V(Low Level)時
に電流の流れないFETをエンハンスメント型FET
(E−FET)、電流の流れるFETをディプリーショ
ン型FET(D−FET)と呼ぶ。この2種類のFET
を図63のように組み合わせるとインバータを実現でき
る。すなわち、InにLow Levelの電圧(通常
0V)が印加されると、E−FETには電流が流れない
ので、Outの電圧はHigh Level(ほぼ
DD)となり、逆にInにHigh Levelの電圧
が印加されると、E−FETに電流が流れて、Outの
電圧はLow Level(ほぼ0V)となる。
An FET in which no current flows when the gate voltage is 0 V (Low Level) is an enhancement type FET
(E-FET) and an FET through which current flows are called a depletion-mode FET (D-FET). These two types of FETs
Are combined as shown in FIG. 63 to realize an inverter. That is, when a Low Level voltage (normally 0 V) is applied to In, no current flows through the E-FET, so the Out voltage becomes High Level (almost V DD ), and conversely, a High Level voltage is applied to In. Is applied, a current flows through the E-FET, and the voltage of Out becomes Low Level (almost 0 V).

【0118】図63のE−FET部分を複数個並列接続
すると、E−FETへの入力電圧すべてがLow Le
velの時にのみ出力電圧がHigh Levelとな
り、その他の場合はLow LevelとなるNOR回
路を実現できる。図64には3入力NOR回路を示して
いる。
When a plurality of E-FET portions in FIG. 63 are connected in parallel, all the input voltages to the E-FET are Low Le.
A NOR circuit in which the output voltage becomes High Level only at the time of the level, and otherwise becomes the Low Level. FIG. 64 shows a three-input NOR circuit.

【0119】インバータとNOR回路を図65に示すよ
うに接続すると、AND回路を実現できる。
When an inverter and a NOR circuit are connected as shown in FIG. 65, an AND circuit can be realized.

【0120】すなわち、閾値電圧の異なる2つのFET
を組み合わせることにより、すべての論理回路を実現で
きることになる。
That is, two FETs having different threshold voltages
, All logic circuits can be realized.

【0121】[0121]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、基板内
に不純物イオン注入領域が形成され、この不純物注入領
域上にショットキ接合型のゲート電極が形成されるとと
もに、このゲート電極の両脇にソース電極とドレイン電
極が形成されている半導体回路装置において、基板と電
極との間にInGaPバリア層を形成し、さらにInG
aPバリア層と電極との間にInを構成要素に含まない
半導体からなる保護層を形成し、ゲート電極を耐熱性金
属から形成したことを特徴としている。したがって、本
発明によれば、動作層が基板の材質特性の影響を受ける
ことがなく、また、装置の製造時または製造後に熱を受
けても、ゲート電極のショットキ接合特性が劣化するこ
とがない。このように、本発明によれば、その製造工程
を複雑にすることなく、装置の特性を大幅に高めること
ができる。
As described above, according to the present invention, an impurity ion implanted region is formed in a substrate, a Schottky junction type gate electrode is formed on the impurity implanted region, and both sides of the gate electrode are formed. In a semiconductor circuit device having a source electrode and a drain electrode formed thereon, an InGaP barrier layer is formed between the substrate and the electrode;
The semiconductor device is characterized in that a protective layer made of a semiconductor not containing In as a component is formed between the aP barrier layer and the electrode, and the gate electrode is made of a heat-resistant metal. Therefore, according to the present invention, the operating layer is not affected by the material properties of the substrate, and the Schottky junction characteristics of the gate electrode are not deteriorated even when receiving heat during or after the manufacture of the device. . As described above, according to the present invention, the characteristics of the device can be significantly improved without complicating the manufacturing process.

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

【図1】従来の半導体回路の基本的構造を示す斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view showing a basic structure of a conventional semiconductor circuit.

【図2】従来の半導体回路装置(素子が二つ)の製造方
法の一例を示す工程図である。
FIG. 2 is a process diagram showing an example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (two elements).

【図3】従来の半導体回路装置(素子が二つ)の製造方
法の一例を示す工程図である。
FIG. 3 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (two elements).

【図4】従来の半導体回路装置(素子が二つ)の製造方
法の一例を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (two elements).

【図5】従来の半導体回路装置(素子が二つ)の製造方
法の一例を示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor circuit device (two elements).

【図6】従来の半導体回路装置(素子が二つ)の製造方
法の一例を示す工程図である。
FIG. 6 is a process chart showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor circuit device (two elements).

【図7】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造方
法の他の例を示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図8】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造方
法の他の例を示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図9】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造方
法の他の例を示す工程図である。
FIG. 9 is a process chart showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図10】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法の他の例を示す工程図である。
FIG. 10 is a process chart showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図11】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法の他の例を示す工程図である。
FIG. 11 is a process diagram showing another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図12】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法のさらに別の例を示す工程図である。
FIG. 12 is a process chart showing still another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図13】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法のさらに別の例を示す工程図である。
FIG. 13 is a process chart showing still another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図14】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法のさらに別の例を示す工程図である。
FIG. 14 is a process chart showing still another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図15】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法のさらに別の例を示す工程図である。
FIG. 15 is a process chart showing still another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図16】従来の半導体回路装置(素子が一つ)の製造
方法のさらに別の例を示す工程図である。
FIG. 16 is a process chart showing still another example of a method for manufacturing a conventional semiconductor circuit device (one element).

【図17】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 17 is a sectional view of the device in sequential steps for describing the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 18 is a sectional view of the device in sequential steps for explaining the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first example of the present invention.

【図19】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 19 is a sectional view of the device in sequential steps for describing the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 20 is a sectional view of the device in sequential steps for explaining the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 21 is a sectional view of the device in sequential steps for describing the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 22 is a sectional view of the device in sequential steps for explaining the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 23 is a sectional view of the device in sequential steps for explaining the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第1の実施例の半導体回路装置の製
造方法を説明する順次の工程における装置の断面図であ
る。
FIG. 24 is a sectional view of the device in sequential steps for explaining the method for manufacturing the semiconductor circuit device of the first embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第1の実施例に示した半導体回路装
置の製造方法によって製造される該装置の説明に供す
る、各部の伝導帯底のエネルギとともに示す略線的断面
図である。
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing energy of a conduction band bottom of each part for explanation of a semiconductor circuit device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor circuit device shown in the first embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第1の実施例に示した半導体回路装
置の説明に供する、半導体基板についての波長に対する
フォトルミネセンス発光強度の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between photoluminescence emission intensity and wavelength for a semiconductor substrate, for explaining the semiconductor circuit device shown in the first embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第1の実施例に示した半導体回路装
置の説明に供する、比較的高い熱を与えた後の半導体基
板についての、波長に対するフォトルミネセンス発光強
度の関係を示すグラフである。
FIG. 27 is a graph showing the relationship between the wavelength and the photoluminescence emission intensity of the semiconductor substrate to which relatively high heat has been applied, for explaining the semiconductor circuit device shown in the first embodiment of the present invention. is there.

【図28】本発明の第1の実施例に示した半導体回路装
置の説明に供する、半導体基板についての、半絶縁性バ
リア層の厚さに対するフォトルミネセンス発光強度の関
係を示すグラフである。
FIG. 28 is a graph showing the relationship between the thickness of a semi-insulating barrier layer and the photoluminescence emission intensity of a semiconductor substrate for explaining the semiconductor circuit device shown in the first embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第1の実施例に示した半導体回路装
置の説明に供する、比較的高い熱を与えた後の、半絶縁
性保護層の厚さに対する、ゲート電極側からn型半導体
領域側をみたショットキ接合による、電子に対するバリ
アの高さを示すグラフである。
FIG. 29 is an n-type semiconductor from the gate electrode side with respect to the thickness of the semi-insulating protective layer after applying relatively high heat, which is used for describing the semiconductor circuit device shown in the first embodiment of the present invention. 4 is a graph showing a height of a barrier against electrons by a Schottky junction viewed from a region side.

【図30】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view of the device in sequential steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図31】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 31 is a sectional view of the device in sequential steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図32】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view of the device in sequential steps for describing a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図33】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 33 is a sectional view of the device in successive steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図34】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 34 is a sectional view of the device in successive steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図35】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 35 is a sectional view of the device in successive steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図36】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 36 is a sectional view of the device in successive steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図37】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 37 is a sectional view of the device in sequential steps for describing a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図38】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 38 is a cross-sectional view of the device in a sequential step for describing a second embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図39】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 39 is a cross-sectional view of the device in a sequential step for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図40】本発明による半導体回路装置の製法の第2の
実施例の説明に供する、順次の工程における装置の断面
図である。
FIG. 40 is a sectional view of the device in successive steps for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図41】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 41 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図42】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 42 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図43】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 43 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図44】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 44 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図45】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 45 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図46】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 46 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention.

【図47】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 47 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図48】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 48 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図49】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 49 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図50】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 50 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method for manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図51】本発明による半導体回路装置の製法の第3の
実施例の説明に供する、順次の工程における概略的断面
図である。
FIG. 51 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a third embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図52】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 52 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図53】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 53 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図54】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 54 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図55】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 55 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図56】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 56 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図57】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 57 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図58】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 58 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図59】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 59 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図60】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 60 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of a method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図61】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 61 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図62】本発明による半導体回路装置の製法の第4の
実施例の説明に供する、順次の工程における略線的断面
図である。
FIG. 62 is a schematic cross-sectional view in a sequential step for explaining a fourth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor circuit device according to the present invention;

【図63】本発明によって得られる半導体回路装置の一
具体例を示す回路図である。
FIG. 63 is a circuit diagram showing a specific example of a semiconductor circuit device obtained by the present invention.

【図64】本発明によって得られる半導体回路装置の他
の具体例を示す回路図である。
FIG. 64 is a circuit diagram showing another specific example of the semiconductor circuit device obtained by the present invention.

【図65】本発明によって得られる半導体回路装置のさ
らに他の具体例を示す回路概念図である。
FIG. 65 is a circuit conceptual diagram showing still another specific example of the semiconductor circuit device obtained by the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 半絶縁性半導体基板本体 22 半絶縁性バリア層 23 半絶縁性保護層 24 半導体基板 25,25A,25B,25′ マスク層 26,26A,26B,26′ 不純物イオン 27,27A,27B,27C,27D,27S n型
不純物イオン注入領域 28 熱処理保護層 29,29A,29B n型半導体領域 29D ドレイン電極用n型半導体領域 29S ソース電極用n型半導体領域 30,30A,30B ショットキ接合 31,31A,31B ゲート電極 32,32A,32B ソース電極 33,33A,33B ドレイン電極 34 保護層 35 欠陥層 36 電子 40 半絶縁性半導体層 50 配線金属
Reference Signs List 21 semi-insulating semiconductor substrate main body 22 semi-insulating barrier layer 23 semi-insulating protective layer 24 semiconductor substrate 25, 25A, 25B, 25 'mask layer 26, 26A, 26B, 26' impurity ion 27, 27A, 27B, 27C, 27D, 27S n-type impurity ion implanted region 28 heat treatment protection layer 29, 29A, 29B n-type semiconductor region 29D n-type semiconductor region for drain electrode 29S n-type semiconductor region for source electrode 30, 30A, 30B Schottky junction 31, 31A, 31B Gate electrode 32, 32A, 32B Source electrode 33, 33A, 33B Drain electrode 34 Protective layer 35 Defect layer 36 Electron 40 Semi-insulating semiconductor layer 50 Wiring metal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 和義 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 徳光 雅美 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 西村 一巳 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 山根 康朗 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−205471(JP,A) 特開 平4−216636(JP,A) 特開 平5−235053(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告,Vo l.93,No.417(1994年1月21日発 行)p.9−16 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 29/812 H01L 29/872 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuyoshi Asai 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Masami Tokumitsu 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Nippon Telegraph and Telephone Co., Ltd. (72) Kazumi Nishimura 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Yasuhiro Yamane 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo (56) References JP-A-1-205471 (JP, A) JP-A-4-216636 (JP, A) JP-A-5-235053 (JP, A) IEICE Technical Report, Vo l. 93, No. 417 (issued on January 21, 1994) p. 9-16 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 29/812 H01L 29/872 JICST file (JOIS)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1のIII −V族化合物半導体からなる
半絶縁性半導体基板と、 該第1のIII −V族化合物半導体に比べて広いエネルギ
ーバンドギャップを有するInGaPからなり、前記半
絶縁性半導体基板上に形成されている半絶縁性バリア層
と、 前記バリア層に接する前記半導体基板内の上部に形成さ
れており、前記半導体基板を母体としてn型不純物イオ
ンが拡散されているn型半導体領域と、 前記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップ
を有するとともに、構成要素としてInを含まない半導
体からなり、前記バリア層上に形成されている半絶縁性
保護層と、 前記n型半導体領域上の前記保護層上に形成され、該保
護層とショットキ接合する耐熱性金属製のゲート電極
と、 前記n型半導体領域上の前記保護層上の前記ゲート電極
を挟む両位置にそれぞれ形成され、前記保護層、前記バ
リア層を介して前記n型半導体領域とオーミックに連結
するソース電極およびドレイン電極と、 を有することを特徴とする半導体回路装置。
1. A semi-insulating semiconductor substrate comprising a first III-V compound semiconductor; and InGaP having a wider energy band gap than the first III-V compound semiconductor. A semi-insulating barrier layer formed on a semiconductor substrate; and an n-type semiconductor formed on an upper portion of the semiconductor substrate in contact with the barrier layer, wherein n-type impurity ions are diffused using the semiconductor substrate as a base. A semi-insulating protective layer formed of a semiconductor having an energy band gap narrower than that of the InGaP and not containing In as a component, and formed on the barrier layer; A gate electrode made of a heat-resistant metal formed on the protection layer and making a Schottky junction with the protection layer; and a gate electrode on the protection layer on the n-type semiconductor region. Respectively formed on two positions sandwiching the gate electrode, the semiconductor circuit device, characterized in that it comprises the protective layer, and a source electrode and a drain electrode connected to the n-type semiconductor region and the ohmic through the barrier layer.
【請求項2】 第1のIII −V族化合物半導体からなる
半絶縁性半導体基板上に、前記第1のIII −V族化合物
半導体に比べて広いエネルギーバンドギャップを有する
InGaPからなる半絶縁性バリア層を形成する工程
と、 前記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップ
を有し、構成要素としてInを含まない半導体からなる
半絶縁性保護層を形成する工程と、 前記保護層上にパターン化したマスク層を形成し、これ
をマスクにして基板内にn型不純物イオンを注入し、n
型不純物イオン注入領域を形成する工程と、 前記マスク層を除去した後、前記保護層上に熱処理保護
膜を堆積し、基板を加熱して前記各不純物イオン注入領
域を活性化してn型半導体領域とする工程と、 前記熱処理保護膜の前記n型半導体領域上の位置に開口
を設け、耐熱性金属からなるゲート電極を形成する工程
と、 前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を
設け、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体回路装置の製造方法。
2. A semi-insulating barrier made of InGaP having a wider energy band gap than a first III-V compound semiconductor on a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V compound semiconductor. A step of forming a layer; a step of forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor having no energy band gap as compared with the InGaP and containing no In as a component; and a mask patterned on the protective layer. A layer is formed, and using this as a mask, n-type impurity ions are implanted into the substrate, and n
Forming a type impurity ion implanted region; removing the mask layer; depositing a heat-treated protective film on the protective layer; heating the substrate to activate each of the impurity ion implanted regions; Forming an opening at a position on the n-type semiconductor region of the heat treatment protection film to form a gate electrode made of a heat-resistant metal; and forming an opening at both sides of the gate electrode of the heat treatment protection film. Forming a source electrode and a drain electrode, and a method of manufacturing a semiconductor circuit device.
【請求項3】 第1のIII −V族化合物半導体からなる
半絶縁性半導体基板上にパターン化した第1のマスク層
を形成し、これをマスクにして基板内にn型不純物イオ
ンを注入し、第1の不純物イオン注入領域を形成する工
程と、 前記第1のマスク層を除去した後、前記半絶縁性半導体
基板上に前記第1のマスク層とは異なるパターンの第2
のマスク層を形成し、これをマスクにして、n型不純物
イオンを注入し、第2の不純物イオン注入領域を形成す
る工程と、 前記第2のマスク層を除去した後、前記基板上に、前記
第1のIII −V族化合物半導体に比べて広いエネルギー
バンドギャップを有するInGaPからなる半絶縁性バ
リア層を形成する工程と、 前記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップ
を有し、構成要素としてInを含まない半導体からなる
半絶縁性保護層を形成する工程と、 前記保護層上に熱処理保護膜を堆積し、基板を加熱して
前記各不純物イオン注入領域を活性化してn型半導体領
域とする工程と、 前記熱処理保護膜の前記n型半導体領域上の位置に開口
を設け、耐熱性金属からなるゲート電極を形成する工程
と、 前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を
設け、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体回路装置の製造方法。
3. A patterned first mask layer is formed on a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V group compound semiconductor, and n-type impurity ions are implanted into the substrate using the first mask layer as a mask. Forming a first impurity ion-implanted region; and, after removing the first mask layer, forming a second pattern having a different pattern from the first mask layer on the semi-insulating semiconductor substrate.
Forming a second impurity ion-implanted region by implanting n-type impurity ions using the mask layer as a mask; and removing the second mask layer. Forming a semi-insulating barrier layer made of InGaP having a wider energy band gap than the first group III-V compound semiconductor; having a narrow energy band gap compared to the InGaP; Forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor containing no, a heat treatment protective film is deposited on the protective layer, and the substrate is heated to activate each of the impurity ion implanted regions to form an n-type semiconductor region. Forming an opening at a position on the n-type semiconductor region of the heat treatment protection film to form a gate electrode made of a heat-resistant metal; and forming the gate of the heat treatment protection film. An opening provided on both sides the position of the pole, a method of manufacturing a semiconductor circuit device characterized by having the steps of forming a source electrode and a drain electrode.
【請求項4】 第1のIII −V族化合物半導体からなる
半絶縁性半導体基板上に、該第1のIII −V族化合物半
導体に比べて広いエネルギーバンドギャップを有するI
nGaPからなる半絶縁性バリア層を形成する工程と、 前記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップ
を有し、構成要素としてInを含まない半導体からなる
半絶縁性保護層を形成する工程と、 前記保護層上に所要のパターンを有する第1のマスク層
を形成し、この第1のマスク層をマスクにして前記保護
層側からn側不純物イオンを注入して第1の不純物イオ
ン注入領域を形成する工程と、 前記マスク層を除去した後、前記イオン注入領域上の保
護層の上に耐熱性金属からなるゲート電極を形成する工
程と、 前記保護層上に前記第1のマスク層とは異なるパターン
の第2のマスク層を形成し、この第2のマスク層と前記
ゲート電極とをマスクにして、前記保護層側からn型不
純物イオンを注入し、第2の不純物イオン注入領域を形
成する工程と、 前記第2のマスク層を除去した後、前記保護層上に熱処
理保護膜を堆積し、基板を加熱して前記各不純物イオン
注入領域を活性化してn型半導体領域とする工程と、 前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を
設け、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体回路装置の製造方法。
4. A semiconductor device comprising a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V compound semiconductor and having a wider energy band gap than the first III-V compound semiconductor.
forming a semi-insulating barrier layer made of nGaP, forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor that does not contain In as a component and has a narrow energy band gap as compared with the InGaP; A first mask layer having a required pattern is formed on the layer, and n-side impurity ions are implanted from the protective layer side using the first mask layer as a mask to form a first impurity ion implanted region. Forming a gate electrode made of a heat-resistant metal on the protective layer on the ion-implanted region after removing the mask layer; and forming a pattern different from the first mask layer on the protective layer. Forming a second mask layer, and using the second mask layer and the gate electrode as masks, implanting n-type impurity ions from the protective layer side to form a second impurity ion implanted region. Forming, after removing the second mask layer, depositing a heat-treated protective film on the protective layer, heating the substrate to activate each of the impurity ion-implanted regions to form n-type semiconductor regions. And forming a source electrode and a drain electrode on both sides of the gate electrode in the heat treatment protective film, and forming a source electrode and a drain electrode.
【請求項5】 第1のIII −V族化合物半導体からなる
半絶縁性半導体基板上にパターン化した第1のマスク層
を形成し、これをマスクにして基板内にn型不純物イオ
ンを注入し、第1の不純物イオン注入領域を形成する工
程と、 前記第1のマスク層を除去した後、前記基板上に、前記
第1のIII −V族化合物半導体に比べて広いエネルギー
バンドギャップを有するInGaPからなる半絶縁性バ
リア層を形成する工程と、 前記InGaPに比べて狭いエネルギーバンドギャップ
を有し、構成要素としてInを含まない半導体からなる
半絶縁性保護層を形成する工程と、 前記イオン注入領域上の保護層の上に耐熱性金属からな
るゲート電極を形成する工程と、 前記保護層上に前記第1のマスク層とは異なるパターン
の第2のマスク層を形成し、この第2のマスク層と前記
ゲート電極とをマスクにして、前記保護層側からn型不
純物イオンを注入し、第2の不純物イオン注入領域を形
成する工程と、 前記第2のマスク層を除去した後、前記保護層上に熱処
理保護膜を堆積し、基板を加熱して前記不純物イオン注
入領域を活性化してn型半導体領域とする工程と、 前記熱処理保護膜の前記ゲート電極の両脇位置に開口を
設け、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体回路装置の製造方法。
5. A patterned first mask layer is formed on a semi-insulating semiconductor substrate made of a first III-V group compound semiconductor, and n-type impurity ions are implanted into the substrate using the first mask layer as a mask. Forming a first impurity ion-implanted region; and removing the first mask layer, forming an InGaP having a wider energy band gap on the substrate than the first III-V compound semiconductor. Forming a semi-insulating barrier layer made of a semiconductor, having a narrower energy band gap than InGaP, and forming a semi-insulating protective layer made of a semiconductor not containing In as a component; Forming a gate electrode made of a heat-resistant metal on the protective layer on the region; forming a second mask layer having a different pattern from the first mask layer on the protective layer; Using the second mask layer and the gate electrode as a mask, implanting n-type impurity ions from the protective layer side to form a second impurity ion implanted region; and removing the second mask layer Depositing a heat-treated protective film on the protective layer, heating the substrate to activate the impurity ion-implanted region to form an n-type semiconductor region, and a position on both sides of the gate electrode of the heat-treated protective film. Forming a source electrode and a drain electrode in the opening, and a method for manufacturing a semiconductor circuit device.
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電子情報通信学会技術研究報告,Vol.93,No.417(1994年1月21日発行)p.9−16

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