JP3319486B2 - Heterojunction semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Heterojunction semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置とその製造
技術に関し、特にヘテロ接合化合物半導体積層を有する
半導体装置とその製造技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a semiconductor device having a heterojunction compound semiconductor lamination and a manufacturing technique thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】化合物半導体装置には、ヘテロ接合化合
物半導体積層を有するものが多数ある。たとえば、電界
効果型トランジスタ(FET)の1種であるヘテロ接合
FET(HFET)(高電子移動度トランジスタ(HE
MT)を含む)は、2次元電子(正孔)ガスの走行チャ
ネルとなる比較的狭いバンドギャップの化合物半導体層
(キャリア走行層)と比較的広いバンドギャップの化合
物半導体バリア層(HEMTの場合は不純物をドープさ
れたキャリア供給層)とがヘテロ接合を形成する。2. Description of the Related Art There are many compound semiconductor devices having a heterojunction compound semiconductor stack. For example, a heterojunction FET (HFET) which is a kind of a field effect transistor (FET) (a high electron mobility transistor (HE
MT)), a compound semiconductor layer having a relatively narrow band gap (carrier traveling layer) serving as a traveling channel for a two-dimensional electron (hole) gas and a compound semiconductor barrier layer having a relatively wide band gap (in the case of HEMT, An impurity-doped carrier supply layer) forms a heterojunction.
【0003】バリア層と接合するキャリア走行層界面に
は狭いポテンシャルの谷が形成され、2次元電子ガスの
走行チャネルを提供する。バリア層をn型にドープし、
キャリア走行層をノンドープまたは低不純物濃度とした
場合が高電子移動度トランジスタ(HEMT)である。[0003] A narrow potential valley is formed at the interface of the carrier traveling layer and the barrier layer to provide a traveling channel for a two-dimensional electron gas. Doping the barrier layer to n-type,
When the carrier transit layer is non-doped or has a low impurity concentration, a high electron mobility transistor (HEMT) is obtained.
【0004】バリア層はドープしなくても2次元電子ガ
スの走行チャネルは形成され、たとえばソース電極から
キャリアを供給すれば電流が流れる。キャリア走行層の
不純物濃度は低いほど高移動度が可能となるが、キャリ
ア走行層をドープしてもよい。キャリアとして正孔を用
いてもよい。これらの変形を含めたHEMT的トランジ
スタがHFETである。[0004] Even if the barrier layer is not doped, a traveling channel for a two-dimensional electron gas is formed. For example, a current flows when carriers are supplied from a source electrode. The lower the impurity concentration of the carrier transit layer, the higher the mobility becomes possible, but the carrier transit layer may be doped. Holes may be used as carriers. A HEMT-like transistor including these modifications is an HFET.
【0005】低消費電力化に有利な相補型HFET(H
EMT)回路を構成する時は、通常nチャネル用のキャ
リア走行チャネル/バリア層とpチャネル用のキャリア
走行チャネル/バリア層とを積層している。[0005] Complementary HFETs (H
When configuring an EMT) circuit, a carrier traveling channel / barrier layer for the n-channel and a carrier traveling channel / barrier layer for the p-channel are usually laminated.
【0006】下側に配置された半導体層を用いてトラン
ジスタを形成するには、上側に配置された半導体層をエ
ッチングで除去している。特に集積回路装置を量産する
時には、半導体素子の特性を揃えるためエッチング量を
正確に制御する必要がある。[0006] In order to form a transistor using a semiconductor layer disposed on the lower side, the semiconductor layer disposed on the upper side is removed by etching. In particular, when mass-producing integrated circuit devices, it is necessary to accurately control the amount of etching to make the characteristics of the semiconductor elements uniform.
【0007】図8(A)〜(C)に、従来技術による相
補型HFETの製造方法の例を示す。なお、このHFE
TはいわゆるHEMTである。図8(A)に示すよう
に、半絶縁性GaAsウエハ81の上に有機金属気相成
長法(MOCVD)により、i型GaAs層82、p型
AlGaAs層83、i型GaAs層84、n型AlG
aAs層85、i型GaAs層86をこの順序で積層す
る。FIGS. 8A to 8C show an example of a method for manufacturing a complementary HFET according to the prior art. Note that this HFE
T is a so-called HEMT. As shown in FIG. 8A, an i-type GaAs layer 82, a p-type AlGaAs layer 83, an i-type GaAs layer 84, an n-type GaAs layer 82 are formed on a semi-insulating GaAs wafer 81 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). AlG
The aAs layer 85 and the i-type GaAs layer 86 are stacked in this order.
【0008】図8(B)に示すように、p型HFETを
形成する領域に開口を有するレジストマスク89をウエ
ハ表面上に形成し、H2 O2 +HF水溶液をエッチャン
トとして、i型GaAs層86、n型AlGaAs層8
5およびi型GaAs層84の一部をエッチングし、所
定厚さのi型GaAs層84aが残るようにする。その
後、レジストマスク89は除去する。As shown in FIG. 8B, a resist mask 89 having an opening in a region for forming a p-type HFET is formed on the wafer surface, and an i-type GaAs layer 86 is formed by using an aqueous solution of H 2 O 2 + HF as an etchant. , N-type AlGaAs layer 8
5 and a part of the i-type GaAs layer 84 are etched so that the i-type GaAs layer 84a of a predetermined thickness remains. After that, the resist mask 89 is removed.
【0009】図8(C)に示すように、ウエハ表面にW
Si層を成膜し、レジストマスク等を利用してパターニ
ングすることにより、n型HFET用のゲート電極Gn
およびp型HFET用のゲート電極Gpを作成する。[0009] As shown in FIG.
By forming a Si layer and patterning using a resist mask or the like, a gate electrode Gn for an n-type HFET is formed.
Then, a gate electrode Gp for a p-type HFET is formed.
【0010】次に、p型HFETのオーミック電極形成
領域を露出するレジストマスクを形成し、開口からBe
およびFをイオン注入する。なお、p型不純物としてB
eの代わりにMg等を用いてもよい。また、不純物の活
性化率を増大させるFは省略してもよい。Next, a resist mask for exposing the ohmic electrode formation region of the p-type HFET is formed, and Be
And F are ion-implanted. In addition, B as a p-type impurity
Mg or the like may be used instead of e. Further, F that increases the activation rate of impurities may be omitted.
【0011】次に、n型HFETのオーミック電極形成
領域を露出するレジストマスクを形成し、Siをイオン
注入する。これらp型、n型不純物のイオン注入後、ウ
エハを加熱して活性化アニールを行なう。このアニール
により、Si注入領域はn+ 型領域87となり、Be、
F注入領域はp+ 型領域88となる。Next, a resist mask for exposing the ohmic electrode formation region of the n-type HFET is formed, and Si ions are implanted. After ion implantation of these p-type and n-type impurities, the wafer is heated to perform activation annealing. By this annealing, the Si implantation region becomes the n + type region 87, and Be,
The F implantation region becomes the p + type region 88.
【0012】次に、n型HFETおよびp型HFETを
それぞれ分離する形状の開口を有するレジストマスクを
形成し、酸素イオンをイオン注入し、分離領域91を形
成する。Next, a resist mask having an opening having a shape for separating the n-type HFET and the p-type HFET is formed, and oxygen ions are implanted to form an isolation region 91.
【0013】その後、p型HFET、n型HFETに対
して、それぞれオーミック電極形成領域に開口を有する
レジストマスクを形成し、オーミック電極材料を蒸着
し、リフトオフ後、アロイイングすることにより、ソー
ス/ドレイン電極S/Dを形成する。n型HFETのソ
ース/ドレイン電極S/Dnとしては、AuGe層、N
i層、Au層の積層を用い、p型HFETのソース/ド
レイン電極S/Dpとしては、Au層、Zn層、Au層
の積層を用いる。その後、n型HFETおよびp型HF
ETの各電極に配線を接続する。Thereafter, a resist mask having an opening in an ohmic electrode forming region is formed for each of the p-type HFET and the n-type HFET, an ohmic electrode material is deposited, lift-off is performed, and alloying is performed. Form S / D. As the source / drain electrodes S / Dn of the n-type HFET, an AuGe layer, N
A stacked layer of an i layer and an Au layer is used, and a stacked layer of an Au layer, a Zn layer, and an Au layer is used as a source / drain electrode S / Dp of a p-type HFET. Thereafter, the n-type HFET and the p-type HF
Wiring is connected to each electrode of ET.
【0014】p型HFETのチャネルを形成するi型G
aAs層82は、ゲート電極Gpとp型AlGaAs層
83および残ったi型GaAs層84aによって隔てら
れている。したがって、p型HFETの閾値電圧は、残
ったi型GaAs層84aの厚さによって変化する。p
型HFETの特性を揃えるためには、i型GaAs層8
4のエッチング量を精密に制御することが必要である。An i-type G forming a channel of a p-type HFET
The aAs layer 82 is separated from the gate electrode Gp by the p-type AlGaAs layer 83 and the remaining i-type GaAs layer 84a. Therefore, the threshold voltage of the p-type HFET changes depending on the thickness of the remaining i-type GaAs layer 84a. p
In order to make the characteristics of the type HFET uniform, the i-type GaAs layer 8
It is necessary to precisely control the etching amount of No. 4.
【0015】なお、p型HFETを形成する領域を等方
的なウエットエッチングによって露出するため、その周
辺には斜面が表出する。この斜面領域は、デバイス領域
として用いることは困難である。Since the region where the p-type HFET is to be formed is exposed by isotropic wet etching, a slope appears around the region. This slope area is difficult to use as a device area.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】2種類以上の化合物半
導体層が積層したヘテロ接合構造を効率良く、かつ正確
にエッチングすることは容易ではない。It is not easy to efficiently and accurately etch a heterojunction structure in which two or more compound semiconductor layers are stacked.
【0017】本発明の目的は、製造が容易で特性を制御
し易いヘテロ接合半導体装置を提供することである。本
発明の他の目的は、ヘテロ積層構造を効率良く、かつ正
確にエッチングすることのできるエッチ工程を含むヘテ
ロ接合電界効果型トランジスタの製造方法を提供するこ
とである。An object of the present invention is to provide a heterojunction semiconductor device which is easy to manufacture and whose characteristics are easy to control. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a heterojunction field effect transistor including an etching step capable of efficiently and accurately etching a hetero-stacked structure.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明のヘテロ接合半導
体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成さ
れ、組成中にAlを含まない第1の化合物半導体層と、
前記第1の化合物半導体層上に形成され、組成中にAl
を含む第2の化合物半導体層と、前記第2の化合物半導
体層上の一部分上にのみ形成され、組成中にAlを含ま
ない第3の化合物半導体層と、前記第3の化合物半導体
層上に形成され、組成中にAlを含む第4の化合物半導
体層と、前記第2の化合物半導体層上に形成され、第1
の電界効果型トランジスタの端子を構成する第1組の電
極と、前記第4の化合物半導体層上に形成され、第2の
電界効果型トランジスタの端子を構成する第2組の電極
とを有し、さらに前記第2の化合物半導体層と第3の化
合物半導体層との間に、前記第2の化合物半導体層の上
に形成され、組成中にAlを含まない第5の化合物半導
体層と、前記第5の化合物半導体層上に形成され、組成
中にAlを含む第6の化合物半導体層とを有する。A heterojunction semiconductor device according to the present invention comprises: a semiconductor substrate; a first compound semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and containing no Al in the composition;
Al is formed on the first compound semiconductor layer and has a composition of Al.
And a third compound semiconductor layer formed only on a portion of the second compound semiconductor layer and containing no Al in the composition, and a third compound semiconductor layer containing no Al in the composition. A fourth compound semiconductor layer formed and containing Al in the composition; and a first compound semiconductor layer formed on the second compound semiconductor layer.
And a second set of electrodes formed on the fourth compound semiconductor layer and forming a terminal of the second field effect transistor. A fifth compound semiconductor layer formed on the second compound semiconductor layer between the second compound semiconductor layer and the third compound semiconductor layer and containing no Al in the composition; A sixth compound semiconductor layer formed on the fifth compound semiconductor layer and containing Al in the composition.
【0019】本発明のヘテロ接合電界効果型トランジス
タの製造方法は、半導体基板と、前記半導体基板上に形
成され、組成中にAlを含まない第1の化合物半導体層
と、前記第1の化合物半導体層上に形成され、組成中に
Alを含む第2の化合物半導体層と、前記第2の化合物
半導体層上に形成され、組成中にAlを含まない第3の
化合物半導体層と、前記第3の化合物半導体層上に形成
され、組成中にAlを含む第4の化合物半導体層とを含
む半導体積層の第4の化合物半導体層と第3の化合物半
導体層の一部とをClまたはBrを含み、Fを含まない
エッチングガスでエッチする第1エッチ工程と、前記第
1エッチ工程に続いて前記第3の化合物半導体層の残り
をFとClまたはFとBrを含むエッチングガスでエッ
チする第2エッチ工程とを含み、前記半導体積層がさら
に前記第2の化合物半導体層と第3の化合物半導体層と
の間に、前記第2の化合物半導体層上に形成され、組成
中にAlを含まない第5の化合物半導体層と、前記第5
の化合物半導体層上に形成され、組成中にAlを含む第
6の化合物半導体層とを含み、前記第2エッチ工程が前
記第6の化合物半導体層表面で自動停止する。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a heterojunction field effect transistor, comprising: a semiconductor substrate; a first compound semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and containing no Al in a composition; A second compound semiconductor layer formed on the layer and containing Al in the composition; a third compound semiconductor layer formed on the second compound semiconductor layer and containing no Al in the composition; A part of the third compound semiconductor layer and a fourth compound semiconductor layer of a semiconductor stack including a fourth compound semiconductor layer formed on the compound semiconductor layer and containing Al in the composition, containing Cl or Br. , A first etching step of etching with an etching gas not containing F, and a second etching step of etching the remainder of the third compound semiconductor layer with an etching gas containing F and Cl or F and Br subsequent to the first etching step. Etch Wherein the semiconductor stack is further formed on the second compound semiconductor layer between the second compound semiconductor layer and the third compound semiconductor layer, and the fifth semiconductor layer does not contain Al in the composition. The compound semiconductor layer of
And a sixth compound semiconductor layer containing Al in the composition, wherein the second etching step automatically stops at the surface of the sixth compound semiconductor layer.
【0020】[0020]
【作用】Alを含む化合物半導体層と、Alを含まない
化合物半導体層とが積層されている場合、エッチングガ
スにFを添加することにより、Alを含む化合物半導体
層をエッチストップ層として利用することができる。A
lを含む化合物半導体層は、Fを含むエッチングガスを
用いたドライエッチングによって実質的にエッチされな
いようにすることができるため、正確なエッチングを行
なうことができる。When a compound semiconductor layer containing Al and a compound semiconductor layer not containing Al are stacked, the compound semiconductor layer containing Al is used as an etch stop layer by adding F to an etching gas. Can be. A
Since the compound semiconductor layer containing 1 can be substantially prevented from being etched by dry etching using an etching gas containing F, accurate etching can be performed.
【0021】エッチングを正確に制御することが可能な
ため、製造されるヘテロ接合半導体装置の特性が正確に
制御できる。Since the etching can be controlled accurately, the characteristics of the manufactured heterojunction semiconductor device can be controlled accurately.
【0022】[0022]
【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1(A)は、エッチング装置の構成例を示す。主
エッチングガス源1は、たとえばSiCl4 ガスを含
み、電磁バルブ2aを介して気密チャンバ8の主エッチ
ングガス供給口4aに接続されている。また、添加ガス
源3は、たとえばSF 6 ガスを収容し、電磁バルブ2b
を介して気密チャンバ8の添加ガス供給口4bに接続さ
れている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
You. FIG. 1A shows a configuration example of an etching apparatus. main
The etching gas source 1 is, for example, SiClFourIncluding gas
The main etch of the airtight chamber 8 via the electromagnetic valve 2a.
Connected to the blowing gas supply port 4a. Additive gas
Source 3 is, for example, SF 6The gas is stored in the solenoid valve 2b.
Connected to the additive gas supply port 4b of the hermetic chamber 8
Have been.
【0023】電磁バルブ2a、2bは、制御回路5から
の制御線6a、6bを介して供給される制御信号によっ
てその開閉の程度が制御される。気密チャンバ8内に
は、平行平板電極13a、13bが配置されている。The degree of opening and closing of the electromagnetic valves 2a, 2b is controlled by control signals supplied via control lines 6a, 6b from the control circuit 5. In the airtight chamber 8, parallel plate electrodes 13a and 13b are arranged.
【0024】下側に配置された電極13bは、接地電位
に接続され、その上に加工対象物であるウエハ11を載
置することができる。上側に配置された電極13aは、
高周波電力源14に接続されている。気密チャンバ8
は、排気装置9に接続され、その内部を所望の真空度に
排気することができる。The lower electrode 13b is connected to the ground potential, on which the wafer 11 to be processed can be mounted. The electrode 13a arranged on the upper side
It is connected to a high frequency power source 14. Airtight chamber 8
Is connected to the exhaust device 9, and the inside thereof can be exhausted to a desired degree of vacuum.
【0025】気密チャンバ8内を排気し、主エッチング
ガス供給口4aからエッチングガスを所定圧力供給し、
対向電極13a、13b間に高周波電力を供給すると、
エッチングガスのプラズマが発生する。The inside of the airtight chamber 8 is evacuated, and an etching gas is supplied at a predetermined pressure from the main etching gas supply port 4a.
When high-frequency power is supplied between the opposed electrodes 13a and 13b,
An etching gas plasma is generated.
【0026】このプラズマからの発光を受光できる気密
チャンバ8の位置に窓15が設けられている。窓15に
は光ファイバ16が接続され、入射したプラズマ発光か
らの光を導出することができる。光ファイバ16は分光
器17に接続され、プラズマ発光を分光することができ
る。A window 15 is provided at a position of the airtight chamber 8 where light emitted from the plasma can be received. An optical fiber 16 is connected to the window 15 so that light from the incident plasma emission can be led out. The optical fiber 16 is connected to a spectroscope 17 and can separate plasma emission.
【0027】分光器17によって分光された単色光は、
高電子増倍管等の光ディテクタを含む検出回路18に供
給され、検出信号を発生する。検出回路18の検出信号
は、信号線21を介して制御回路5に供給される。制御
回路5にはエッチング開始信号、エッチング終了信号等
の他の信号も供給される。The monochromatic light separated by the spectroscope 17 is
It is supplied to a detection circuit 18 including a photodetector such as a high electron multiplier, and generates a detection signal. The detection signal of the detection circuit 18 is supplied to the control circuit 5 via the signal line 21. Other signals such as an etching start signal and an etching end signal are also supplied to the control circuit 5.
【0028】エッチング対象であるウエハ11が、Ga
As層とAlGaAs層の交互積層を含み、主エッチン
グガスがSiCl4 であり、添加ガスがSF6 である場
合を以下に説明する。The wafer 11 to be etched is Ga
The case where the main etching gas is SiCl 4 and the additive gas is SF 6 , including the alternate lamination of the As layer and the AlGaAs layer, will be described below.
【0029】図1(B)は、SiCl4 ガスにSF6 ガ
スを添加した時のGaAsに対するエッチング速度とA
lGaAsに対するエッチング速度とを示すグラフであ
る。図中横軸にはSiCl4 ガスとSF6 ガスとの合計
流量に対するSF6 ガスの流量(添加量)をV%で示
し、縦軸はエッチング速度をÅ/分で示す。FIG. 1B is a graph showing the relationship between the etching rate for GaAs and A when SF 6 gas is added to SiCl 4 gas.
4 is a graph showing an etching rate for 1GaAs. In the figure, the horizontal axis indicates the flow rate (addition amount) of the SF 6 gas with respect to the total flow rate of the SiCl 4 gas and the SF 6 gas in V%, and the vertical axis indicates the etching rate in Å / min.
【0030】SF6 ガスを全く添加せず、SiCl4 ガ
スのみでエッチングを行なう場合、GaAsに対するエ
ッチング速度とAlGaAsに対するエッチング速度は
ほぼ等しい。SiCl4 ガスにSF6 ガスを添加する
と、GaAsに対するエッチング速度は緩やかに増大す
るのに対し、AlGaAsに対するエッチング速度は急
激に低下する。When etching is performed using only SiCl 4 gas without adding any SF 6 gas, the etching rate for GaAs is almost equal to the etching rate for AlGaAs. When SF 6 gas is added to SiCl 4 gas, the etching rate for GaAs increases slowly, whereas the etching rate for AlGaAs decreases sharply.
【0031】SF6 ガスを約20%程度添加すると、A
lGaAsに対するエッチング速度は、GaAsに対す
るエッチング速度の1/80以下となり、SF6 ガスを
30%以上添加すると、AlGaAsに対するエッチン
グ速度はGaAsに対するエッチング速度の約1/10
0以下となる。このように、エッチング速度に約二桁の
差がある場合には、エッチング速度の遅い層はほとんど
エッチングされないと見なすことができる。この状態を
実質的にエッチされない状態と呼ぶ。When about 20% of SF 6 gas is added, A
The etching rate for 1GaAs is 1/80 or less of the etching rate for GaAs, and when 30% or more of SF 6 gas is added, the etching rate for AlGaAs is about 1/10 of the etching rate for GaAs.
0 or less. As described above, when there is a difference of about two digits in the etching rate, it can be considered that the layer having a low etching rate is hardly etched. This state is called a substantially non-etched state.
【0032】主エッチングガス源1からSiCl4 ガス
を気密チャンバ8内に供給し、高周波電力源14から高
周波電力を対向電極間に供給すると、気密チャンバ8内
でプラズマが発生し、ウエハ11の表面がGaAsであ
ってもAlGaAsであってもエッチングはほぼ等速的
に進行する。SiCl4 ガスにSF6 ガスを所定量以上
添加すると、AlGaAsは実質的にエッチされなくな
る。When SiCl 4 gas is supplied from the main etching gas source 1 into the hermetic chamber 8 and high-frequency power is supplied between the counter electrodes from the high-frequency power source 14, plasma is generated inside the hermetic chamber 8 and the surface of the wafer 11 is generated. Etching proceeds at a substantially constant speed whether or not is GaAs or AlGaAs. The addition of more than a predetermined amount of SF 6 gas to the SiCl 4 gas, AlGaAs will not be substantially etched.
【0033】図2(A)は、図1(A)に示すエッチン
グ装置を用いて効率的にかつ高精度にエッチングを行な
うことのできるヘテロ積層構造の構成例を示す。基板2
2の上に、GaAs層LとAlGaAs層Kの組がn組
積層され、その上に開口を有するレジストマスク24が
形成されている。このような基板22を、図1(A)に
示すエッチング装置の下方電極13b上に載置し、開口
部に露出したGaAs/AlGaAs積層をエッチング
する。FIG. 2A shows an example of the structure of a hetero-stacked structure in which etching can be efficiently and accurately performed using the etching apparatus shown in FIG. Substrate 2
On n, n sets of a GaAs layer L and an AlGaAs layer K are stacked, and a resist mask 24 having an opening is formed thereon. Such a substrate 22 is placed on the lower electrode 13b of the etching apparatus shown in FIG. 1A, and the GaAs / AlGaAs stack exposed at the opening is etched.
【0034】図2(B)は、図2(A)に示す基板を図
1(A)に示すエッチング装置の平板電極13b上に装
架し、主エッチングガスであるSiCl4 ガスを供給し
てエッチングを行なった時に、検出回路18が供給する
検出信号を示す概略図である。分光器17は、Al−C
l結合の発光ピーク波長である261nmに設定され、
検出回路18は261nmの波長の光を検出する。FIG. 2B shows a state in which the substrate shown in FIG. 2A is mounted on the flat electrode 13b of the etching apparatus shown in FIG. 1A, and a main etching gas of SiCl 4 is supplied. FIG. 3 is a schematic diagram showing a detection signal supplied by a detection circuit 18 when etching is performed. The spectroscope 17 is made of Al-C
is set to 261 nm, which is the emission peak wavelength of 1-bond,
The detection circuit 18 detects light having a wavelength of 261 nm.
【0035】最上層であるGaAs層L1をエッチング
している間、組成中にAlがなく、Al−Cl結合の発
光ピークは発生しないため、検出回路の検出信号はロー
レベルである。次のAlGaAs層K1のエッチングが
始まると、Al−Cl結合の発光が始まり、検出回路1
8の検出信号はハイレベルに変化する。AlGaAs層
K1のエッチングが終わると、Al−Cl結合の発光ピ
ークは消滅し、検出信号はローレベルに変化する。While the uppermost GaAs layer L1 is being etched, there is no Al in the composition and no emission peak of the Al-Cl bond occurs, so that the detection signal of the detection circuit is at a low level. When the etching of the next AlGaAs layer K1 starts, the light emission of the Al—Cl bond starts and the detection circuit 1
The detection signal 8 changes to high level. When the etching of the AlGaAs layer K1 ends, the emission peak of the Al—Cl bond disappears, and the detection signal changes to a low level.
【0036】第2組のGaAs層L2がエッチングされ
ている間、Al−Cl結合の発光ピークは発生せず、検
出信号はローレベルに保たれる。第2組のAlGaAs
層K2のエッチングが始まると、Al−Cl結合の発光
強度は再びハイレベルに変化する。While the second set of GaAs layers L2 is being etched, no emission peak of Al-Cl bond is generated, and the detection signal is kept at a low level. Second set of AlGaAs
When the etching of the layer K2 starts, the emission intensity of the Al-Cl bond changes to the high level again.
【0037】このように、GaAs層がエッチングされ
ている間、Al−Cl結合の発光は生じず、AlGaA
s層がエッチングされると、Al−Cl結合の発光が発
生し、検出信号はハイレベルに変化する。このようにし
て、検出回路の検出信号をモニタすることにより、どの
層を現在エッチングしているかを知ることができる。As described above, while the GaAs layer is being etched, light emission of Al—Cl bond does not occur, and AlGaAs is not etched.
When the s layer is etched, light emission of an Al-Cl bond occurs, and the detection signal changes to a high level. In this manner, by monitoring the detection signal of the detection circuit, it is possible to know which layer is currently being etched.
【0038】第i組目のAlGaAs層Kiの表面でエ
ッチングを停止しようとする場合には、i−1番目のA
l−Cl結合発光ピークが消滅した後に、添加ガスであ
るSF6 ガスを所定量添加する。エッチングガスにSF
6 が添加されると、i組目のGaAs層Liはエッチさ
れるが、ウエハ表面にAlGaAs層が露出したときに
はAlの弗素化合物が形成され、エッチング速度は急激
に低下し、実質的にエッチされない状態となる。When the etching is to be stopped at the surface of the i-th set of AlGaAs layer Ki, the (i-1) -th
After the luminescence peak of the l-Cl bond disappears, a predetermined amount of SF 6 gas as an additional gas is added. SF for etching gas
When 6 is added, the i-th GaAs layer Li is etched, but when the AlGaAs layer is exposed on the wafer surface, a fluorine compound of Al is formed, the etching rate is rapidly reduced, and substantially no etching is performed. State.
【0039】i組目のGaAs層Liをエッチングする
のに十分な時間SiCl4 +SF6ガスでエッチングを
行なった後、高周波(RIE)電力を切り、エッチング
ガスの供給を停止すれば、i組目のAlGaAs層Ki
表面が露出した状態でエッチングが停止する。After etching with SiCl 4 + SF 6 gas for a time sufficient to etch the i-th GaAs layer Li, the high-frequency (RIE) power is turned off and the supply of the etching gas is stopped. AlGaAs layer Ki
Etching stops with the surface exposed.
【0040】このように、プラズマ発光中の所定発光ピ
ークを検出して現在エッチングされている層がどの層で
あるかをモニタし、GaAs層Lのエッチング中にSF
6 ガスを所定量添加することにより、次のAlGaAs
層表面でエッチングを停止させることができる。As described above, the predetermined emission peak during plasma emission is detected to monitor which layer is currently being etched, and the SF is determined during the etching of the GaAs layer L.
By adding a predetermined amount of 6 gases, the next AlGaAs
Etching can be stopped at the layer surface.
【0041】最後にエッチングすべき層に到達するまで
は、GaAs層とAlGaAs層を共にエッチングでき
るエッチングガスで積層をエッチングすることにより、
効率的にエッチングを進行させることができる。添加ガ
スを添加すると、エッチングは自動的に停止するため、
高精度かつ均一にエッチングを停止させることができ
る。By etching the stack with an etching gas capable of etching both the GaAs layer and the AlGaAs layer until reaching the layer to be etched last,
Etching can proceed efficiently. When the additive gas is added, the etching stops automatically,
Etching can be stopped with high accuracy and uniformity.
【0042】AlGaAs層の上にGaAs層が積層さ
れて1組の単位を構成する場合を説明したが、GaAs
層の上にAlGaAs層が配置されていても同様の制御
が行える。各組のAlGaAs層の組成は同一である必
要はない。The case where the GaAs layer is laminated on the AlGaAs layer to form one set of units has been described.
Similar control can be performed even if an AlGaAs layer is disposed on the layer. The composition of each set of AlGaAs layers need not be the same.
【0043】なお、Alを成分として含む層と、Alを
成分として含まない層の積層をエッチングする場合を説
明したが、このようにエッチング速度を大幅に変化さ
せ、エッチングを自動停止できる層の組み合わせはAl
を含む層とAlを含まない層の組み合わせに限らない。
Inを含む層とInを含まない層に対しても、同様のエ
ッチングガスおよび添加ガスを用いてエッチングを自動
停止させることができる。SiCl4 ガスはInを含む
層もInを含まない層もほぼ同等にエッチングできる
が、SiCl4 にSF6 を所定量以上添加すると、In
を含む層はエッチングされなくなる。Although the case where a layer containing Al as a component and a layer containing no Al as a component are etched is described above, a combination of a layer capable of greatly changing the etching rate and automatically stopping the etching is used. Is Al
It is not limited to a combination of a layer containing Al and a layer not containing Al.
Etching can be automatically stopped for the layer containing In and the layer not containing In using the same etching gas and additive gas. The SiCl 4 gas can etch both the layer containing In and the layer not containing In almost equally, but when SF 6 is added to SiCl 4 by a predetermined amount or more, the InCl
Is not etched.
【0044】したがって、SiCl4 を主エッチングガ
スとし、SF6 を添加ガスとした場合、Inを含む層の
表面でエッチングを自動停止させることができる。この
ような構成の例として、Inを含む層としてInGaA
s層、Inを含まない層としてGaAs層を積層した構
成がある。Therefore, when SiCl 4 is used as the main etching gas and SF 6 is used as the additional gas, the etching can be automatically stopped at the surface of the layer containing In. As an example of such a configuration, as a layer containing In, InGaAs is used.
There is a configuration in which a GaAs layer is stacked as an s layer and a layer not containing In.
【0045】AlまたはInを含むか含まないかによら
ず、エッチングを行なうことのできるガスとしてSiC
l4 を用いたが、この他、CCl4 ガスを用いることも
できる。SiC is used as a gas capable of performing etching regardless of whether Al or In is contained.
was used l 4, In addition, it is also possible to use a CCl 4 gas.
【0046】また、AlまたはInを含む層でエッチン
グを停止させるための添加ガスとしてSF6 ガスを用い
たが、同様の機能を発揮するガスとして、四弗化炭素C
F4、クロロフルオロカーボンCClx Fy 、ハイドロ
クロロフルオロカーボンCH x Cly Fz 、ハイドロフ
ルオロカーボンCHx Fy 、弗素を含むハロンCBr x
Cly Fz のうちの一種または組み合わせを用いること
ができる。Further, the layer containing Al or In
SF as an additive gas for stopping6Using gas
However, as a gas exhibiting the same function, carbon tetrafluoride C
FFour, Chlorofluorocarbon CClxFy, Hydro
Chlorofluorocarbon CH xClyFz, Hydrof
Luorocarbon CHxFyHalon CBr containing fluorine x
ClyFzUse one or a combination of
Can be.
【0047】クロロフルオロカーボンとしては、たとえ
ばCClF3 、CCl2 F2 、CCl3 Fがある。ハイ
ドロクロロフルオロカーボンの例としては、CHClF
2 、CHCl2 F、CH2 ClFがある。ハイドロフル
オロカーボンの例としては、CHF3 、CH3 Fがあ
る。Examples of the chlorofluorocarbon include CClF 3 , CCl 2 F 2 and CCl 3 F. Examples of hydrochlorofluorocarbons include CHClF
2 , CHCl 2 F and CH 2 ClF. Examples of hydrofluorocarbons include CHF 3 and CH 3 F.
【0048】図3(A)、(B)は、このようなエッチ
ングにより効率的かつ高精度にエッチングを行なうこと
のできるヘテロ接合積層構造の他の例を示す。図3
(A)は基板22の上にAlおよびInを含まない層L
Aと、Alまたは/およびInを含む層LBとが交互に
積層された構成を示す。このヘテロ積層構造の上にはレ
ジストマスク24が形成されている。主エッチングガス
のみを用いている間は、AlおよびInを含まない層A
lと、AlまたはInを含む層LBとを共にエッチング
することができる。Alを含む層が含まれている場合に
は、波長261nmで発光強度をモニタすれば、Al−
Cl結合の発光を検出することができる。FIGS. 3A and 3B show another example of a hetero-junction laminated structure capable of performing etching efficiently and with high accuracy by such etching. FIG.
(A) shows a layer L not containing Al and In on a substrate 22.
A shows a configuration in which A and layers LB containing Al and / or In are alternately stacked. A resist mask 24 is formed on the hetero laminated structure. While only the main etching gas is used, the layer A containing no Al and In is used.
1 and the layer LB containing Al or In can be etched together. In the case where a layer containing Al is included, the emission intensity is monitored at a wavelength of 261 nm.
Light emission of Cl bond can be detected.
【0049】また、Inを含む層を用いている場合に
は、451nmの発光強度をモニタすれば、Inの発光
をモニタすることができる。これらの発光ピークの強度
をモニタし、i番目の発光ピークが消滅した後、添加ガ
スを所定量以上添加すると、i+1番目のAlまたはI
nを含む層の表面でエッチングは自動停止する。When a layer containing In is used, the emission of In can be monitored by monitoring the emission intensity at 451 nm. The intensity of these emission peaks is monitored, and after the i-th emission peak has disappeared, if an additional gas is added in a predetermined amount or more, the (i + 1) th Al or I
Etching stops automatically on the surface of the layer containing n.
【0050】なお、ヘテロ接合積層構造は、Alまたは
Inを含む層とAlおよびInを含まない層の2種類の
積層構造に限らない。たとえば、図3(B)に示すよう
に、3種類の層LA、LB、LCが順次積層された構成
の場合、3種類の層の1つがAlまたはInを含む層で
あり、残りがAlおよびInを含まない層である場合
は、同様の制御を行なうことができる。The hetero-junction stacked structure is not limited to the two types of stacked structures of a layer containing Al or In and a layer not containing Al and In. For example, as shown in FIG. 3B, in a structure in which three types of layers LA, LB, and LC are sequentially stacked, one of the three types of layers is a layer containing Al or In, and the other is a layer containing Al or In. When the layer does not contain In, the same control can be performed.
【0051】AlまたはInを含む層は単一層でなくて
もよい。Alを含む層とInを含む層とがAlおよびI
nを含まない層と共に積層されている場合は、分光器1
7で261nmの発光ピークと波長451nmの発光ピ
ークとを交互または同時に検出することもできる。The layer containing Al or In need not be a single layer. The layer containing Al and the layer containing In contain Al and I
When laminated with a layer not containing n, the spectroscope 1
7, the emission peak at 261 nm and the emission peak at 451 nm can be alternately or simultaneously detected.
【0052】エッチャントガスAが組成xの層と組成y
の層を共にエッチでき、ガスBをエッチャントガスAに
添加した時、組成xの層はエッチできるが、組成yの層
はエッチできなくなる場合、上述のエッチング方法を同
様に実施することができる。The etchant gas A is composed of a layer having a composition x and a composition y.
When the gas B is added to the etchant gas A, when the layer having the composition x can be etched but the layer having the composition y cannot be etched, the above-described etching method can be similarly performed.
【0053】図4は、このようなエッチング制御を好適
に適用することのできる相補型HFETの製造方法を示
す。図4(A)に示すように、半絶縁性GaAs基板3
1の上に、分子線エピタキシャル法(MBE)または有
機金属気相成長法(MOCVD)により、厚さ約500
nmのi型GaAs層32、厚さ約20nm、Mg濃度
約2×1018cm-3のp型Al0.3 Ga0.7 As層3
3、厚さ約5nmのi型GaAs層34、厚さ約5nm
のi型AlGaAs層35、厚さ約30nmのi型Ga
As層36、厚さ約30nm、Si濃度約2×1018c
m-3のn型Al0.3 Ga0.7 As層37、厚さ5nmの
i型GaAs層38をこの順序でエピタキシャルに成長
する。FIG. 4 shows a method of manufacturing a complementary HFET to which such etching control can be suitably applied. As shown in FIG. 4A, the semi-insulating GaAs substrate 3
1 on which a thickness of about 500 nm is formed by molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
i-type GaAs layer 32 having a thickness of about 20 nm, a p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 3 having a thickness of about 20 nm and a Mg concentration of about 2 × 10 18 cm −3
3. i-type GaAs layer 34 having a thickness of about 5 nm;
I-type AlGaAs layer 35, i-type Ga with a thickness of about 30 nm
As layer 36, thickness about 30 nm, Si concentration about 2 × 10 18 c
n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer 37 m -3, growing i-type GaAs layer 38 having a thickness of 5nm epitaxially in this order.
【0054】図4(B)に示すように、p型HFETを
形成する部分に開口を有するレジストマスク39を図4
(A)に示すヘテロ接合エピタキシャル積層上に作成す
る。レジストマスク39を作成したウエハを、図1
(A)に示すようなエッチング装置内に装架し、開口部
分のエッチングを行なってi型AlGaAs層35の表
面でエッチングを停止させる。このエッチング制御を、
図5を参照して説明する。As shown in FIG. 4B, a resist mask 39 having an opening at a portion where a p-type HFET is to be formed is formed.
It is formed on the heterojunction epitaxial stack shown in FIG. The wafer on which the resist mask 39 is formed is shown in FIG.
The device is mounted in an etching apparatus as shown in (A), and the opening is etched to stop the etching on the surface of the i-type AlGaAs layer 35. This etching control
This will be described with reference to FIG.
【0055】図5において、最上段には波長261nm
の発光強度のモニタ信号を示す。図5の次段および最下
段には、主エッチングガスSiCl4 ガスの供給状況
と、添加ガスSF6 ガスの供給状況を概略的に示す。S
iCl4 ガスのみが供給され、プラズマが発生すると、
エッチングが開始する。最上層のi型GaAs層38が
エッチングされている間、波長261nmのAl−Cl
結合発光ピークは発生しない。In FIG. 5, the uppermost stage has a wavelength of 261 nm.
5 shows a monitor signal of the light emission intensity of the above. 5 schematically shows the supply state of the main etching gas SiCl 4 gas and the supply state of the additional gas SF 6 gas. S
When only iCl 4 gas is supplied and plasma is generated,
Etching starts. While the uppermost i-type GaAs layer 38 is being etched, Al-Cl having a wavelength of 261 nm is used.
No combined emission peak occurs.
【0056】i型GaAs層38のエッチングが終了
し、次のn型AlGaAs層37がエッチングされ始め
ると、Al−Cl結合の発光が開始する。したがって、
モニタ信号はハイレベルに変化する。When the etching of the i-type GaAs layer 38 is completed and the etching of the next n-type AlGaAs layer 37 is started, light emission of the Al—Cl bond starts. Therefore,
The monitor signal changes to a high level.
【0057】n型AlGaAs層37のエッチングが終
了すると、波長261nmの発光ピークは消滅する。モ
ニタ信号の終了を検出し、添加ガスSF6 の添加を開始
する。エッチングガスが主エッチングガスSiCl4 と
添加ガスSF6 の混合ガスになる。この混合ガスはi型
GaAs層36はエッチングするが、その下に配置され
ているi型AlGaAs層35は実質的にエッチングで
きない。したがって、エッチングはi型AlGaAs層
35が露出した状態で自動停止する。When the etching of the n-type AlGaAs layer 37 is completed, the emission peak at a wavelength of 261 nm disappears. Detecting the end of the monitor signal, to start the addition of the additive gas SF 6. The etching gas becomes a mixed gas of the main etching gas SiCl 4 and the additive gas SF 6 . This mixed gas etches the i-type GaAs layer 36, but cannot substantially etch the i-type AlGaAs layer 35 disposed thereunder. Therefore, the etching is automatically stopped with the i-type AlGaAs layer 35 exposed.
【0058】i型GaAs層36を完全にエッチングで
きる時間エッチングを行ない、その後高周波電力および
主エッチングガス、添加ガスを停止することにより、ウ
エハ表面にはi型AlGaAs層35表面が露出する。The i-type GaAs layer 36 is etched for a time enough to completely etch the i-type GaAs layer 36, and then the high-frequency power, the main etching gas, and the added gas are stopped.
【0059】このようにして、ドライエッチングを自動
停止させ、図4(B)に示す状態を得ることができる。
その後、ホトレジストマスク39は除去する。図4
(C)に示すように、ウエハ表面にWSi層を形成し、
ホトレジストマスク等を用いてパターニングすることに
より、n型HFETのゲート電極Gnとp型HFETの
ゲート電極Gpを形成する。In this manner, the state shown in FIG. 4B can be obtained by automatically stopping the dry etching.
Thereafter, the photoresist mask 39 is removed. FIG.
(C) forming a WSi layer on the wafer surface,
By patterning using a photoresist mask or the like, a gate electrode Gn of an n-type HFET and a gate electrode Gp of a p-type HFET are formed.
【0060】このようにして形成したゲート電極Gn、
Gpおよびホトレジストマスクを用い、n型HFETお
よびp型HFETのソース/ドレイン領域を形成する。
たとえば、Si4 を注入することにより、n型不純物ド
ープ領域41を形成し、BeまたはMgとFイオンを注
入することにより、p型不純物ドープ領域42を形成す
る。Be、Mgはp型不純物であり、Fは不純物の活性
化率を向上させる添加物である。Fは、必ずしも用いな
くてもよい。The gate electrode Gn thus formed,
Using Gp and a photoresist mask, source / drain regions of an n-type HFET and a p-type HFET are formed.
For example, an n-type impurity-doped region 41 is formed by implanting Si 4, and a p-type impurity-doped region 42 is formed by implanting Be or Mg and F ions. Be and Mg are p-type impurities, and F is an additive for improving the activation rate of the impurities. F need not always be used.
【0061】これらのイオン注入領域を形成した後、レ
ジストマスクがあれば除去し、不純物活性化のためのア
ニールを行なう。アニールによって不純物が活性化する
と、n+ 型領域41、p+ 型領域42が形成される。After forming these ion-implanted regions, the resist mask, if any, is removed, and annealing for activating impurities is performed. When the impurities are activated by annealing, an n + type region 41 and ap + type region 42 are formed.
【0062】その後、p型HFET、n型HFETを分
離するため、分離領域を露出するホトレジストマスクを
形成し、酸素イオンを注入することによって酸素イオン
注入分離領域43を形成する。Thereafter, in order to separate the p-type HFET and the n-type HFET, a photoresist mask exposing the separation region is formed, and oxygen ions are implanted to form an oxygen ion implantation separation region 43.
【0063】次に、n型HFETのオーミック電極を形
成する領域を露出するレジストマスクを形成し、n型オ
ーミック電極を形成するためのAuGe層、Ni層、A
u層の積層を蒸着し、リフトオフしてn型HFETのオ
ーミック電極S/Dnを形成する。Next, a resist mask for exposing a region for forming an ohmic electrode of the n-type HFET is formed, and an AuGe layer, a Ni layer, and an A layer for forming an n-type ohmic electrode are formed.
A stack of u layers is deposited and lifted off to form an ohmic electrode S / Dn of an n-type HFET.
【0064】続いて、p型HFETのオーミック電極を
形成する領域を露出するホトレジストマスクを形成し、
p型オーミック電極を形成するためのAu層、Zn層、
Au層を蒸着し、リフトオフすることによりp型HFE
Tのオーミック電極S/Dpを形成する。Subsequently, a photoresist mask exposing a region for forming the ohmic electrode of the p-type HFET is formed.
an Au layer and a Zn layer for forming a p-type ohmic electrode;
By depositing an Au layer and lifting off, p-type HFE
A T ohmic electrode S / Dp is formed.
【0065】その後、n型HFETのソース/ドレイン
電極S/Dnの一方およびp型HFETのソース/ドレ
イン電極S/Dpの一方を配線によって接続し、p型H
FETのゲート電極Gnとp型HFETのゲート電極G
pを配線によって接続する。Thereafter, one of the source / drain electrodes S / Dn of the n-type HFET and one of the source / drain electrodes S / Dp of the p-type HFET are connected by wiring, and the p-type HFET is connected.
Gate electrode Gn of FET and gate electrode G of p-type HFET
p is connected by wiring.
【0066】その他必要な配線を形成すると、相補型H
FET回路が完成する。図4の実施例においては、p型
HFETが下側に配置され、n型HFETが上側に配置
されたが、これらの配置は逆にすることもできる。When other necessary wirings are formed, the complementary H
The FET circuit is completed. In the embodiment of FIG. 4, the p-type HFET is located at the bottom and the n-type HFET is located at the top, but these arrangements can be reversed.
【0067】図6は、下側にn型HFETを配置し、上
側にp型HFETを配置する構成例を示す。半絶縁性G
aAs基板31の上に、i型GaAs層32、n型Al
GaAs層37、i型GaAs層34、i型AlGaA
s層35、i型GaAs層36、p型AlGaAs層3
3、i型GaAs層38を順次エピタキシャルに成長す
る。すなわち、n型AlGaAs層37とp型AlGa
As層33とが図4の構成と比べ、交換された構成を作
成する。FIG. 6 shows a configuration example in which an n-type HFET is arranged on the lower side and a p-type HFET is arranged on the upper side. Semi-insulating G
An i-type GaAs layer 32 and an n-type Al
GaAs layer 37, i-type GaAs layer 34, i-type AlGaAs
s layer 35, i-type GaAs layer 36, p-type AlGaAs layer 3
3. An i-type GaAs layer 38 is sequentially epitaxially grown. That is, the n-type AlGaAs layer 37 and the p-type AlGa
The As layer 33 creates an exchanged configuration as compared with the configuration of FIG.
【0068】図6のヘテロ接合積層構造は、Alを含む
層か含まない層かの点に関しては、図4の構成と同等で
あるため、同等のエッチング処理等を行なうことができ
る。このようにして、上側にp型HFET、下側にn型
HFETを配置した構成を作成することができる。The heterojunction stacked structure in FIG. 6 is the same as the structure in FIG. 4 in terms of a layer containing Al or a layer not containing Al, so that an equivalent etching process or the like can be performed. In this manner, a configuration in which the p-type HFET is arranged on the upper side and the n-type HFET is arranged on the lower side can be created.
【0069】図4、図6の構成においては、エッチング
を自動停止させるためにi型AlGaAs層35を用い
た。このi型AlGaAs層は必ずしも必要ではない。
図7は、相補型HFET回路の他の構成例を示す。半絶
縁性GaAs基板31の上に、i型GaAs層32、i
型AlGaAs層33、i型GaAs層35、n型Al
GaAs層36が積層されている。p型HFETはi型
GaAs層32の上にi型AlGaAs層33を有し、
いわゆるHEMTと異なる構成であるが、ほぼHEMT
同様の動作を行なう。4 and 6, an i-type AlGaAs layer 35 was used to automatically stop the etching. This i-type AlGaAs layer is not always necessary.
FIG. 7 shows another configuration example of the complementary HFET circuit. On a semi-insulating GaAs substrate 31, an i-type GaAs layer 32, i
-Type AlGaAs layer 33, i-type GaAs layer 35, n-type Al
A GaAs layer 36 is stacked. The p-type HFET has an i-type AlGaAs layer 33 on an i-type GaAs layer 32,
Although the configuration is different from the so-called HEMT,
The same operation is performed.
【0070】このヘテロ接合積層構造に対し、図4の実
施例同様のエッチングを行なうと、エッチングはi型A
lGaAs層33表面で停止する。その後、図4同等の
工程を行なうことにより、図7に示す構成を得ることが
できる。When this heterojunction laminated structure is subjected to the same etching as in the embodiment of FIG.
Stop at the surface of the lGaAs layer 33. Thereafter, by performing steps similar to those shown in FIG. 4, the configuration shown in FIG. 7 can be obtained.
【0071】この構成においては、p型HFETの電極
はi型AlGaAs層33表面に直接形成されている。
また、n型HFETにおいては、n型AlGaAs層3
6表面に直接電極が形成されている。この構成において
も、i型GaAs層35のエッチング中にSF6 ガスを
添加することにより、エッチングをi型AlGaAs層
33表面で自動停止させることができる。したがって、
エッチングを効率的かつ高精度に行なうことができる。In this configuration, the electrodes of the p-type HFET are formed directly on the surface of the i-type AlGaAs layer 33.
In the n-type HFET, the n-type AlGaAs layer 3
6 The electrodes are formed directly on the surface. Also in this configuration, the etching can be automatically stopped at the surface of the i-type AlGaAs layer 33 by adding SF 6 gas during the etching of the i-type GaAs layer 35. Therefore,
Etching can be performed efficiently and with high precision.
【0072】以上、相補型HFET回路を形成する場合
を説明しが、本発明はこれらの実施例に制限されるもの
ではない。たとえば、AlまたはInを含む層とAlお
よびInを含まない層を積層したIII−V族化合物半
導体光デバイスの製造にも同様に利用することができ
る。The case where a complementary HFET circuit is formed has been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, the present invention can be similarly used for manufacturing a group III-V compound semiconductor optical device in which a layer containing Al or In and a layer not containing Al and In are stacked.
【0073】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者に自明であろう。It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, and the like can be made.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上説明したように、主エッチングガス
と添加ガスを用いることにより、エッチングを自動停止
させ、効率的かつ高精度のエッチングを行なうとこがで
きる。As described above, by using the main etching gas and the additive gas, the etching can be automatically stopped and efficient and highly accurate etching can be performed.
【0075】相補型電界効果型回路を作成する場合、特
性を揃え、歩留り良く、高性能の回路を作成することが
できる。When a complementary field effect type circuit is manufactured, a high-performance circuit with uniform characteristics, high yield, and high yield can be manufactured.
【図1】本発明の実施例に用いるエッチング装置および
エッチング速度を示す概略ブロック図およびグラフであ
る。FIG. 1 is a schematic block diagram and a graph showing an etching apparatus and an etching rate used in an embodiment of the present invention.
【図2】エッチングするヘテロ接合積層構造の構成例お
よびモニタ信号の信号波形を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a heterojunction laminated structure to be etched and a signal waveform of a monitor signal.
【図3】ヘテロ接合積層構造の他の例を示す概略断面図
である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the hetero junction stacked structure.
【図4】相補型HFET構造の製造方法を説明するため
の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a complementary HFET structure.
【図5】エッチング工程を説明するためのタイミングチ
ャートである。FIG. 5 is a timing chart for explaining an etching step.
【図6】相補型HFET構造の他の構成例を示す概略断
面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing another configuration example of the complementary HFET structure.
【図7】相補型HFET構造の他の構成例を示す概略断
面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view showing another configuration example of the complementary HFET structure.
【図8】従来技術による相補型HFET構造の製造方法
を説明するための概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a complementary HFET structure according to the related art.
1 主エッチングガス源 2 バルブ 3 添加ガス源 4 ガス供給口 5 制御回路 6 制御線 8 気密チャンバ 9 排気装置 11 ウエハ 13 対向電極 14 高周波電源 15 窓 16 光ファイバ 17 分光器 18 検出回路 21 信号線 22 基板 24 レジストマスク 31 半絶縁性GaAs基板 32 i型GaAs層 33 p型(i型)AlGaAs層 34、36、38 i型GaAs層 35 i型AlGaAs層 37 n型AlGaAs層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main etching gas source 2 Valve 3 Additive gas source 4 Gas supply port 5 Control circuit 6 Control line 8 Hermetic chamber 9 Exhaust device 11 Wafer 13 Counter electrode 14 High frequency power supply 15 Window 16 Optical fiber 17 Spectroscope 18 Detection circuit 21 Signal line 22 Substrate 24 Resist mask 31 Semi-insulating GaAs substrate 32 i-type GaAs layer 33 p-type (i-type) AlGaAs layer 34, 36, 38 i-type GaAs layer 35 i-type AlGaAs layer 37 n-type AlGaAs layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−67275(JP,A) 特開 昭64−12581(JP,A) 特開 平5−36972(JP,A) 特開 平6−29573(JP,A) 特開 平4−63425(JP,A) Applied Physics L etters,米国,1987年10月 5 日,Vol.51,No.14,p.1083− 1085 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/095 H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-67275 (JP, A) JP-A-64-12581 (JP, A) JP-A-5-36972 (JP, A) JP-A-6-127 29573 (JP, A) JP-A-4-63425 (JP, A) Applied Physics Letters, U.S.A., October 5, 1987, Vol. 51, No. 14, p. 1083− 1085 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/095 H01L 21/338 H01L 29/778 H01L 29/812 H01L 21/3065
Claims (3)
第1の化合物半導体層と、 前記第1の化合物半導体層上に形成され、組成中にAl
を含む第2の化合物半導体層と、 前記第2の化合物半導体層上の一部分上にのみ形成さ
れ、組成中にAlを含まない第3の化合物半導体層と、 前記第3の化合物半導体層上に形成され、組成中にAl
を含む第4の化合物半導体層と、 前記第2の化合物半導体層上に形成され、第1の電界効
果型トランジスタの端子を構成する第1組の電極と、 前記第4の化合物半導体層上に形成され、第2の電界効
果型トランジスタの端子を構成する第2組の電極とを有
し、さらに前記第2の化合物半導体層と第3の化合物半
導体層との間に、 前記第2の化合物半導体層の上に形成され、組成中にA
lを含まない第5の化合物半導体層と、 前記第5の化合物半導体層上に形成され、組成中にAl
を含む第6の化合物半導体層とを有するヘテロ接合半導
体装置。A first compound semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and not containing Al in the composition; a first compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer and containing Al in the composition;
A third compound semiconductor layer formed only on a portion on the second compound semiconductor layer and containing no Al in the composition; and a second compound semiconductor layer on the third compound semiconductor layer. Formed, and in the composition
A fourth compound semiconductor layer comprising: a first set of electrodes formed on the second compound semiconductor layer and constituting a terminal of a first field-effect transistor; and And a second set of electrodes forming a terminal of a second field-effect transistor, and further comprising a second compound between the second compound semiconductor layer and the third compound semiconductor layer. A is formed on the semiconductor layer, and A
a fifth compound semiconductor layer not containing l, formed on the fifth compound semiconductor layer,
And a sixth compound semiconductor layer including:
され、組成中にAlを含まない第1の化合物半導体層
と、前記第1の化合物半導体層上に形成され、組成中に
Alを含む第2の化合物半導体層と、前記第2の化合物
半導体層上に形成され、組成中にAlを含まない第3の
化合物半導体層と、前記第3の化合物半導体層上に形成
され、組成中にAlを含む第4の化合物半導体層とを含
む半導体積層の第4の化合物半導体層と第3の化合物半
導体層の一部とをClまたはBrを含み、Fを含まない
エッチングガスでエッチする第1エッチ工程と、 前記第1エッチ工程に続いて前記第3の化合物半導体層
の残りをFとClまたはFとBrを含むエッチングガス
でエッチする第2エッチ工程とを含み、前記半導体積層
がさらに前記第2の化合物半導体層と第3の化合物半導
体層との間に、前記第2の化合物半導体層上に形成さ
れ、組成中にAlを含まない第5の化合物半導体層と、
前記第5の化合物半導体層上に形成され、組成中にAl
を含む第6の化合物半導体層とを含み、前記第2エッチ
工程が前記第6の化合物半導体層表面で自動停止するヘ
テロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。2. A semiconductor substrate; a first compound semiconductor layer formed on the semiconductor substrate and containing no Al in the composition; and a first compound semiconductor layer formed on the first compound semiconductor layer and containing Al in the composition. A second compound semiconductor layer, a third compound semiconductor layer formed on the second compound semiconductor layer and containing no Al in the composition, and a third compound semiconductor layer formed on the third compound semiconductor layer and containing A first compound semiconductor layer including a fourth compound semiconductor layer including Al and a part of the third compound semiconductor layer and a part of the third compound semiconductor layer are etched with an etching gas containing F or F containing Cl or Br; An etching step; and, following the first etching step, a second etching step of etching the remainder of the third compound semiconductor layer with an etching gas containing F and Cl or F and Br, wherein the semiconductor lamination further comprises Second compound Between the conductor layer and the third compound semiconductor layer, formed on the second compound semiconductor layer, and the fifth compound semiconductor layer containing no Al in the composition,
The fifth compound semiconductor layer is formed on the fifth compound semiconductor layer.
A heterojunction field effect transistor, wherein the second etching step automatically stops at the surface of the sixth compound semiconductor layer.
ングであり、プラズマ発光のピークをモニタしつつ行な
う請求項2記載のヘテロ接合電界効果型トランジスタの
製造方法。3. The method of manufacturing a hetero-junction field effect transistor according to claim 2, wherein said first etching step is plasma etching, and is performed while monitoring a peak of plasma emission.
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- 1994-03-18 JP JP04887294A patent/JP3319486B2/en not_active Expired - Lifetime
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Applied Physics Letters,米国,1987年10月 5日,Vol.51,No.14,p.1083−1085 |
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