JP3381694B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3381694B2 JP36749199A JP36749199A JP3381694B2 JP 3381694 B2 JP3381694 B2 JP 3381694B2 JP 36749199 A JP36749199 A JP 36749199A JP 36749199 A JP36749199 A JP 36749199A JP 3381694 B2 JP3381694 B2 JP 3381694B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、リセス構造のFETに用いて
好適な半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device suitable for use in a FET having a recess structure and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガリウム砒素(GaAs)等の化合物半
導体を用いたMESFET(Metal-Semiconductor Fiel
d Effect Transistor)は低雑音、高周波用FETとし
て用いられている。この種のデバイスは、ソース/ゲー
ト間の寄生抵抗を低減する目的で形成されるn+GaA
s層とゲート電極とが離間して設けられ、いわゆるリセ
ス構造を形成している。
2. Description of the Related Art MESFET (Metal-Semiconductor Fiel) using a compound semiconductor such as gallium arsenide (GaAs)
d Effect Transistor) is used as a low noise, high frequency FET. This type of device is an n + GaA formed for the purpose of reducing the parasitic resistance between the source and the gate.
The s layer and the gate electrode are provided separately from each other to form a so-called recess structure.

【0003】従来のリセス構造のFETについて、図6
及び図7を参照して説明する。図6は、2段リセス構造
のFETで、クエン酸を利用した異方性エッチングで2
段リセスを形成し、その後ゲート電極を埋め込んでいる
ものであり、図7は、特開平9−232336号公報に
記載された発明で、表面空乏層の影響を避けるために、
ゲート電極を埋め込む構造にしているものである。
A conventional recess structure FET is shown in FIG.
And FIG. 7 will be described. FIG. 6 shows a two-step recess structure FET, which is formed by anisotropic etching using citric acid.
A stepped recess is formed and then a gate electrode is buried therein. FIG. 7 shows the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-232336, in order to avoid the influence of a surface depletion layer.
The structure is such that the gate electrode is embedded.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のリセ
ス構造のFETには以下に示す問題がある。まず、図6
に示す従来例では、クエン酸を用いたエッチングでオー
バーエッチングすることによってリセス構造を形成して
いるため、リセス構造が逆テーパ形状となり、ゲート電
極9の横のゲート形成面(GaAs基板表面)が露出して
しまう。この部分では、表面空乏層がチャネルに広がる
ので、ゲート−ソース間、ゲート−ドレイン間の電流経
路の実効的な断面積が表面空乏層により狭窄され、オン
抵抗が増大してしまうという問題がある。
The conventional FET having such a recess structure has the following problems. First, FIG.
In the conventional example shown in (1), since the recess structure is formed by overetching with citric acid, the recess structure has an inverse taper shape, and the gate formation surface (GaAs substrate surface) next to the gate electrode 9 is formed. Exposed. In this portion, the surface depletion layer spreads to the channel, so that there is a problem that the effective cross-sectional area of the current path between the gate and the source and between the gate and the drain is confined by the surface depletion layer and the on-resistance increases. .

【0005】また、図7に示す従来例では、埋め込んだ
ゲート電極9の両側にGaAs層があり、ゲート電極9
を深く埋め込んでいるためにオン抵抗の低減を実現する
ことは出来るが、比誘電率の大きなGaAs層がゲート
電極9の横にあるためにゲート容量が大きくなってしま
うという問題がある。
Further, in the conventional example shown in FIG. 7, there are GaAs layers on both sides of the buried gate electrode 9 and
Although it is possible to reduce the on-state resistance because the gate electrode 9 is buried deeply, there is a problem that the GaAs layer having a large relative permittivity is located next to the gate electrode 9 and the gate capacitance becomes large.

【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、表面空乏層によりオン
抵抗が増大することなく、また、ゲート容量の増大を招
くことのない半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to provide a semiconductor device in which the surface depletion layer does not increase the on-resistance and does not increase the gate capacitance. And to provide a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1の視点において、GaAs基板上に
所定の開口部を有するゲートリセス埋込層が少なくとも
形成され、該ゲートリセス埋込層の前記開口部に、ゲー
ト電極が形成されるリセス構造の半導体装置において、
前記ゲートリセス埋込層の前記開口部側壁の断面が、該
ゲートリセス埋込層の底部及び表層部において前記開口
部の中心に向かってせり出す凹面形状をなし、前記ゲー
トリセス埋込層の前記開口部から露出するゲートリセス
部の底面全面を覆うようにするとともに、前記ゲート電
極側面の一部において前記ゲートリセス埋込層との間に
隙間を形成するように、前記ゲート電極が配設されてい
るものである。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, at least a gate recess embedding layer having a predetermined opening is formed on a GaAs substrate, and the gate recess embedding layer is formed. In the semiconductor device having a recess structure in which a gate electrode is formed in the opening of the layer,
The gate recess cross-section of the opening side wall of the buried layer, forms a concave shape pushed out toward the center of the opening at the bottom and the surface layer portion of the gate recess buried layer, said gate
Gate recess exposed from the opening of the recess buried layer
The gate electrode is arranged so as to cover the entire bottom surface of the portion and to form a gap between the gate recess burying layer and a part of the side surface of the gate electrode.

【0008】本発明は、第2の視点において、GaAs
基板上に、少なくとも第1のAlGaAsストッパ層と
該第1のAlGaAsストッパ層よりもAl組成比の小
さい第2のAlGaAsストッパ層とゲートリセス埋込
層とがこの順に積層され、前記ゲートリセス埋込層と前
記第2のAlGaAsストッパ層とに設けた所定の開口
部に、ゲート電極が形成されるリセス構造の半導体装置
であって、前記ゲートリセス埋込層の前記開口部側壁の
断面が、該ゲートリセス埋込層の底部及び表層部におい
て前記開口部の中心に向かってせり出す凹面形状をな
し、前記ゲートリセス埋込層と前記第2のAlGaAs
ストッパ層の前記開口部から露出するゲートリセス部の
底面全面を覆うようにするとともに、前記ゲート電極側
面の一部において前記ゲートリセス埋込層との間に隙間
を形成するように、前記ゲート電極が配設されているも
のである。
The present invention, in a second aspect, comprises GaAs
At least a first AlGaAs stopper layer, a second AlGaAs stopper layer having an Al composition ratio smaller than that of the first AlGaAs stopper layer, and a gate recess burying layer are laminated in this order on the substrate, and the gate recess burying layer is formed. A semiconductor device having a recess structure, in which a gate electrode is formed in a predetermined opening provided in the second AlGaAs stopper layer, wherein a cross section of a side wall of the opening of the gate recess filling layer is the gate recess filling. The bottom and surface layers of the layer have a concave shape protruding toward the center of the opening, and the gate recess embedded layer and the second AlGaAs are formed.
Of the gate recess portion exposed from the opening of the stopper layer
The gate electrode is arranged so as to cover the entire bottom surface and to form a gap between the gate recess burying layer and a part of the side surface of the gate electrode.

【0009】本発明は、第3の視点において、半導体装
置の製造方法を提供する。該方法は、(a)GaAs基
板上に、少なくともチャネル層と埋込層エッチング用A
lGaAsストッパ層とゲートリセス埋込層とキャップ
層エッチング用AlGaAsストッパ層とn+GaAs
キャップ層とをこの順に積層する工程と、(b)前記キ
ャップ層エッチング用AlGaAsストッパ層をエッチ
ングストッパとして、前記n+GaAsキャップ層に所
定の開口部を形成し、一段目のリセス部を形成する工程
と、(c)前記n+GaAsキャップ層の前記開口部の
内側に、前記埋込層エッチング用AlGaAsストッパ
層をエッチングストッパとして、前記ゲートリセス埋込
層に所定の開口部を形成し、2段目のリセス部を形成す
る工程と、(d)前記ゲートリセス埋込層の前記開口部
に、ゲート電極を形成する工程と、(e)前記n+Ga
Asキャップ層の上層にソース/ドレイン電極を形成す
る工程と、を少なくとも有するリセス構造の半導体装置
の製造方法であって、前記(c)工程の前記ゲートリセ
ス埋込層に開口部を形成するに際し、クエン酸を含むエ
ッチング液を用いて、前記開口部側面の断面形状が凹面
となる所定の条件でエッチングを行い、前記(d)工程
の前記ゲート電極形成に際し、前記ゲートリセス埋込層
の前記開口部から露出するゲートリセス部の底面全面を
覆うようにするとともに、前記ゲート電極側面の一部に
おいて前記ゲートリセス埋込層との間に隙間を形成する
ように、前記ゲート電極を配設するものである。
According to a third aspect, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device. The method comprises: (a) A for etching at least a channel layer and a buried layer on a GaAs substrate.
lGaAs stopper layer, gate recess buried layer, cap layer etching AlGaAs stopper layer, and n + GaAs
A step of laminating a cap layer in this order, and (b) using the AlGaAs stopper layer for etching the cap layer as an etching stopper, forming a predetermined opening in the n + GaAs cap layer to form a first-stage recess portion. And (c) a predetermined opening is formed in the gate recess buried layer inside the opening of the n + GaAs cap layer using the AlGaAs stopper layer for etching the buried layer as an etching stopper to form two steps. A step of forming an eye recess portion, (d) a step of forming a gate electrode in the opening of the gate recess burying layer, and (e) a step of forming the n + Ga.
A method of manufacturing a semiconductor device having a recess structure, which comprises at least a step of forming a source / drain electrode on an upper layer of an As cap layer, the method comprising: forming an opening in the gate recess embedded layer in the step (c). Etching is performed using an etching solution containing citric acid under predetermined conditions such that the cross-sectional shape of the side surface of the opening is a concave surface, and when forming the gate electrode in the step (d), the gate recess embedded layer is formed.
The entire bottom surface of the gate recess exposed from the opening
The gate electrode is disposed so as to cover the gate electrode and to form a gap between the gate recess and the buried layer in a part of the side surface of the gate electrode.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に係るリセス構造のFET
は、その好ましい一実施の形態において、GaAs基板
上に形成されたゲートリセス埋込層(図1の14)に開
口を形成するに際し、開口側面の断面形状が、ゲートリ
セス埋込層の底部及び表層部において開口部の中心に向
かってせり出す”く”の字型の形状をなし、ゲートリセ
ス埋込層の開口部から露出するゲートリセス部の底面全
面を覆うようにするとともに、ゲート電極(図1の9)
の側面においてゲートリセス埋込層との間に隙間(図1
の10)を形成するように、ゲート電極を配設すること
により、オン抵抗を低減し、かつ、ゲート容量の増大を
防ぐ。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Recessed structure FET according to the present invention
In a preferred embodiment thereof, when forming an opening in a gate recess embedding layer (14 in FIG. 1) formed on a GaAs substrate, the cross-sectional shape of the side surface of the opening is such that the bottom and surface layer portions of the gate recess embedding layer are At the center of the opening, the shape of the V- shaped
The bottom surface of the gate recess exposed from the opening in the buried layer.
The gate electrode (9 in FIG. 1) while covering the surface
On the side surface of the gate recess embedded layer (Fig. 1
By disposing the gate electrode so as to form No. 10), the on-resistance is reduced and the increase of the gate capacitance is prevented.

【0011】[0011]

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to describe the embodiment of the present invention described above in more detail, an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】[実施例1]本発明の第1の実施例に係る
リセス構造のFETについて、図1乃至図3を参照して
説明する。図1は、第1の実施例に係るリセス構造のF
ETの構造を模式的に示す断面図であり、図2及び図3
は、その製造工程を示す工程断面図である。なお、図2
及び図3は、一連の製造工程を示すものであり、作図の
都合上、分図したものである。
[Embodiment 1] An FET having a recess structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 shows the F of the recess structure according to the first embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of ET, and FIG.
FIG. 7A is a process sectional view showing the manufacturing process. Note that FIG.
3 and FIG. 3 show a series of manufacturing steps, which are divided for convenience of drawing.

【0013】まず、FETのオン抵抗と高周波特性につ
いて説明する。FETのオン抵抗を構成する成分のう
ち、ゲート直下及びオーミック電極直下以外の部分を考
えた場合、オン抵抗が増大する要因として表面空乏層の
影響があげられる。ゲート−ソース間及びゲート−ドレ
イン間では半導体表面が露出するが、この場合、半導体
表面のポテンシャルが真空準位にまで持ち上がるため、
表面から深さが100〜300nm程度の範囲でキャリ
アの空乏化がおきる。この空乏化がおきると、その領域
に電流を流れなくなるため、ソース−ドレイン間の電流
経路の断面積が小さくなる。
First, the ON resistance and high frequency characteristics of the FET will be described. Considering the parts other than directly under the gate and under the ohmic electrode among the components constituting the on-resistance of the FET, the influence of the surface depletion layer can be cited as a factor that increases the on-resistance. The semiconductor surface is exposed between the gate and the source and between the gate and the drain, but in this case, since the potential of the semiconductor surface rises to the vacuum level,
Carrier depletion occurs within a depth range of about 100 to 300 nm from the surface. When this depletion occurs, no current flows in that region, so the cross-sectional area of the current path between the source and drain becomes smaller.

【0014】従って、オン抵抗の低減を考えた場合、こ
の表面空乏層の影響を受けないようなFET構造にする
ことがオン抵抗低減の一手段であり、つまり、ゲートを
深く埋め込み、FETのチャネルを表面空乏層の影響が
及ばない深さにすることが重要である。
Therefore, considering the reduction of the on-resistance, it is one means of reducing the on-resistance that the FET structure is not affected by the surface depletion layer. That is, the gate is deeply buried and the channel of the FET is reduced. It is important to have a depth that is not affected by the surface depletion layer.

【0015】一方、FETの高周波特性(例えば、FE
Tを増幅器として使用したときの遮断周波数や、FET
をスイッチとして使用したときの通過損失の周波数特性
など)にはゲート容量が影響するので、ゲート容量は小
さくすることが重要である。ここで、FETのゲート容
量のうち、電極などに起因する寄生容量成分以外のFE
T真性部に起因する容量をゲート電極と空乏化していな
いチャネル層とで形成するコンデンサの容量と考えた場
合、オン抵抗低減のためにゲートを埋め込むことはFE
T真性部でのゲート電極の表面積を増やすことになり、
その結果、ゲート容量が増加してしまう。
On the other hand, the high frequency characteristics of the FET (for example, FE
Cutoff frequency when T is used as an amplifier, FET
It is important to reduce the gate capacitance, because the gate capacitance affects the frequency characteristics of the pass loss when is used as a switch. Here, in the gate capacitance of the FET, the FE other than the parasitic capacitance component due to the electrode or the like is used.
Considering the capacitance due to the T intrinsic portion as the capacitance of the capacitor formed by the gate electrode and the channel layer that is not depleted, embedding the gate to reduce the on-resistance is FE.
The surface area of the gate electrode in the T intrinsic part is increased,
As a result, the gate capacitance increases.

【0016】また、ゲート容量をゲート電極とチャネル
層とで形成するコンデンサの容量と考えた場合、その容
量を低減するには、ゲート電極面積を小さくするか、ゲ
ート電極とチャネルの距離を大きくするか、ゲート電極
とチャネル層の間の比誘電率を下げればよい。しかしな
がらゲート電極の面積を小さくするために、ゲート長が
短くなり、また、ゲート電極とチャネル層との距離を大
きくすることは、FETのピンチオフ性やしきい値電圧
などのDC特性に大きな影響を与えるため、ゲート容量
低減目的のためだけに容易に変更することはできない。
従って、ゲート容量低減には、ゲート電極とチャネル層
の間の比誘電率を下げる手法が最も有効である。
When considering the gate capacitance as the capacitance of the capacitor formed by the gate electrode and the channel layer, the gate electrode area is reduced or the distance between the gate electrode and the channel is increased in order to reduce the capacitance. Alternatively, the relative dielectric constant between the gate electrode and the channel layer may be lowered. However, in order to reduce the area of the gate electrode, the gate length is shortened, and increasing the distance between the gate electrode and the channel layer has a great influence on the DC characteristics such as the pinch-off property of the FET and the threshold voltage. Therefore, it cannot be easily changed only for the purpose of reducing the gate capacitance.
Therefore, the method of lowering the relative dielectric constant between the gate electrode and the channel layer is most effective for reducing the gate capacitance.

【0017】ここで、GaAsの比誘電率は13程度で
あり、これを比誘電率が1の真空(空気)にする事で、
ゲート容量の大きな低減が見込める。ゲート電極底部
は、GaAs基板上に形成されているので、ここのGa
Asを真空に置き換えることは出来ないが、ゲート電極
側面を真空にすることは可能である。つまり、ゲート電
極側面のGaAsを除去することによって、FETの他
の特性を大きく変えることなくゲート容量の低減を図る
ことが可能となる。
Here, the relative permittivity of GaAs is about 13, and by making this into a vacuum (air) having a relative permittivity of 1,
A large reduction in gate capacitance can be expected. Since the bottom of the gate electrode is formed on the GaAs substrate, the Ga
Although As cannot be replaced with a vacuum, it is possible to create a vacuum on the side surface of the gate electrode. That is, by removing GaAs on the side surface of the gate electrode, it is possible to reduce the gate capacitance without significantly changing other characteristics of the FET.

【0018】その具体的な手法としては、埋込ゲート構
造のFETのゲートリセス形成に際して、クエン酸を利
用した選択エッチングを採用し、リセス形成後にスパッ
タや蒸着などでゲート電極を形成する。このように、低
温のクエン酸を使用し、エッチング時間を制御すること
で、ゲートリセス側面のエッチング形状は”く”の字型
となり、ここに空隙を形成することができ、“く”の字
型とすることで、ゲートリセス部底面にはサイドエッチ
ングは進行しないため、ゲート電極の横にゲート形成面
のGaAs基板が露出することなく、ゲート電極をゲー
ト形成面全面に形成する事ができる。
As a specific method thereof, selective etching using citric acid is adopted when forming a gate recess of an FET having a buried gate structure, and a gate electrode is formed by sputtering or vapor deposition after the recess is formed. In this way, by using low-temperature citric acid and controlling the etching time, the etching shape on the side surface of the gate recess becomes a V-shape, and voids can be formed here, and a V-shape can be formed. By doing so, since the side etching does not proceed to the bottom surface of the gate recess portion, the gate electrode can be formed on the entire gate formation surface without exposing the GaAs substrate on the gate formation surface beside the gate electrode.

【0019】上記したクエン酸を利用した選択エッチン
グで形成したFETの構造について、図1を参照して説
明する。まず、図1に示すように、半絶縁性GaAs基
板1上には、バッファ層2、チャネル層3、AlGaA
sストッパ層4、ゲートリセス埋込層14、AlGaA
sストッパ層5及びn+GaAsキャップ層6が順次成
膜され、AlGaAsストッパ層5及びn+GaAsキ
ャップ層6が所定の形状に加工されて一段目リセス部1
3が形成されている。
The structure of the FET formed by the above selective etching using citric acid will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1, on the semi-insulating GaAs substrate 1, a buffer layer 2, a channel layer 3, and AlGaA are formed.
s stopper layer 4, gate recess burying layer 14, AlGaA
The s stopper layer 5 and the n + GaAs cap layer 6 are sequentially formed, and the AlGaAs stopper layer 5 and the n + GaAs cap layer 6 are processed into a predetermined shape to form the first-stage recess portion 1
3 is formed.

【0020】また、ゲートリセス埋込層14はクエン酸
を用いて選択的にエッチングされ、ゲートリセス部が形
成されている。このクエン酸を利用した選択エッチング
は、クエン酸と過酸化水素水と水の混合液を5℃程度に
冷却したものをエッチャントとして行われ、このエッチ
ャントを用いて(100)GaAs基板をエッチングす
ると、そのエッチング部の側面形状は(111)面で形
成される“く”の字型となる。
The gate recess burying layer 14 is selectively etched using citric acid to form a gate recess portion. This selective etching using citric acid is performed by using a mixture of citric acid, hydrogen peroxide solution and water cooled to about 5 ° C. as an etchant. When the etchant is used to etch a (100) GaAs substrate, The side surface of the etched portion has a V-shape formed by the (111) plane.

【0021】また、このエッチャントのGaAsとAl
0.7Ga0.3Asに対するエッチング速度比は1:20以
上もあるので、AlGaAs層4を所望の深さに配置し
たGaAs基板1ではAlGaAs層4がエッチングス
トッパ層として作用する。この場合、オーバーエッチン
グをしないときはエッチング部の側面は“く”の字型の
ままであるが、長時間オーバーエッチングを行うと、側
面の形状は(111)面で作られる逆テーパ型となる。
Further, GaAs and Al of this etchant
Since the etching rate ratio to 0.7 Ga 0.3 As is 1:20 or more, the AlGaAs layer 4 acts as an etching stopper layer in the GaAs substrate 1 in which the AlGaAs layer 4 is arranged at a desired depth. In this case, the side surface of the etched portion remains in a V shape when overetching is not performed, but when overetching is performed for a long time, the shape of the side surface becomes an inverse taper shape formed by the (111) plane. .

【0022】つまり、図1に示すように、ゲートを埋め
込みたい深さにAlGaAs層4を設けておき、オーバ
ーエッチングとならないような所定のエッチング時間
で、前述のエッチャントを用いてGaAs基板1のエッ
チングを行うことで、ゲートリセス部側面の形状は、図
1に示すように(111)面で囲まれた“く”の字型と
なる。この際、オーバーエッチングすると、ゲートリセ
ス部側面が逆テーパ型になり、エッチング部底面が広が
ってしまうため、エッチング時間を制御する必要があ
る。
That is, as shown in FIG. 1, the AlGaAs layer 4 is provided to the depth at which the gate is to be buried, and the GaAs substrate 1 is etched using the above-described etchant for a predetermined etching time that does not result in overetching. As a result, the shape of the side surface of the gate recess portion becomes a V shape surrounded by the (111) plane as shown in FIG. At this time, if over-etching is performed, the side surface of the gate recess portion becomes an inverse taper type, and the bottom surface of the etching portion expands, so it is necessary to control the etching time.

【0023】なお、ゲートリセス部12の形成はクエン
酸によるエッチングに限る必要はなく、ゲートリセス部
底面が広がることなく、側面にのみサイドエッチングが
進行するようなエッチングであればよい。また、ゲート
リセス部12の深さは、表面空乏層の影響がチャネル層
3に及ばない程度以上の深さが適当であり、不純物濃度
などによりその最適値は異なるが、本実施例では、10
0〜300nm程度としている。
The formation of the gate recess portion 12 does not have to be limited to etching with citric acid, and may be any etching so that the side surface of the gate recess portion does not spread and side etching proceeds only on the side surface. Further, the depth of the gate recess portion 12 is appropriately set to a depth at which the influence of the surface depletion layer does not reach the channel layer 3, and its optimum value varies depending on the impurity concentration and the like.
It is set to about 0 to 300 nm.

【0024】そして、ゲートリセス部には、TiAlや
WSiなどのゲート電極が蒸着法やスパッタ法などで形
成されている。なお、ゲート電極9はゲートリセス部1
2の底面全面を覆うようにする。
Then, a gate electrode such as TiAl or WSi is formed in the gate recess portion by a vapor deposition method or a sputtering method. The gate electrode 9 is the gate recess portion 1
Make sure to cover the entire bottom surface of 2.

【0025】ここで、ゲートリセス12形成時にエッチ
ング部底面が広がらないように注意するのは、底面が広
がってしまうとゲート電極を形成するときにゲートリセ
ス部12底面全面をゲート電極で覆うことが難しくなる
からであり、ゲートリセス部12底面にメタルで覆われ
ていない部分があると、表面空乏層の影響を避けるため
にゲート9を埋め込んでも、ゲート横のGaAs表面が
むきだしになっている部分では表面空乏層がチャネルへ
広がってしまい、ゲートを埋め込む効果が無くなってし
まうからである。
Here, it should be noted that the bottom surface of the etched portion does not spread when the gate recess 12 is formed. If the bottom surface spreads, it becomes difficult to cover the entire bottom surface of the gate recess portion 12 with the gate electrode when forming the gate electrode. Therefore, if there is a portion of the bottom surface of the gate recess 12 that is not covered with metal, even if the gate 9 is buried to avoid the influence of the surface depletion layer, the surface depletion occurs in the exposed portion of the GaAs surface beside the gate. This is because the layer spreads to the channel and the effect of filling the gate is lost.

【0026】次に、図2及び図3を参照して、本実施例
のFETの製造方法について説明する。なお、第1の実
施例はGaAs基板上にMESFETを形成する技術に
関するものである。
Next, a method of manufacturing the FET of this embodiment will be described with reference to FIGS. The first embodiment relates to a technique of forming MESFET on a GaAs substrate.

【0027】まず、図2(a)に示すように、半絶縁性
GaAs基板1上に、バッファ層2、チャネル層3、A
lGaAsストッパ層4、ゲートリセス埋込層14、A
lGaAsストッパ層5及びn+GaAsキャップ層6
を公知の技術を用いて順次成膜する。その後、フォトレ
ジストなどを利用したパターンニング技術及びエッチン
グ技術で、AlGaAsストッパ層5及びn+GaAs
キャップ層6を所定の形状に加工し、一段目リセス部1
3を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a buffer layer 2, a channel layer 3 and an A layer are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
lGaAs stopper layer 4, gate recess burying layer 14, A
lGaAs stopper layer 5 and n + GaAs cap layer 6
Are sequentially formed using a known technique. After that, the AlGaAs stopper layer 5 and the n + GaAs are formed by a patterning technique and an etching technique using a photoresist or the like.
The cap layer 6 is processed into a predetermined shape, and the first-stage recess portion 1
3 is formed.

【0028】ここで、一段目リセス部13を掘り込みた
い所望の深さに、AlGaAs層5を配置しておくこと
によって、SF6+BCl3ガスなどを使った選択ドライ
エッチング技術を利用することができ、このときエッチ
ングはAlGaAs層5で停止する。このAlGaAs
層5のAlの組成比としては0.2程度が好ましいが、
選択エッチングのストッパ層となりうる組成比であれば
よい。また、エッチングガスとしてはSF6+BCl3
スに限定されるものではなく、同様にエッチングできる
ものであればよい。更に、選択エッチングに限らず、一
段目リセス部13を形成することができる手法であれば
よい。
The selective dry etching technique using SF 6 + BCl 3 gas or the like can be used by arranging the AlGaAs layer 5 at a desired depth where the first-step recess 13 is to be dug. Yes, at this time, etching stops at the AlGaAs layer 5. This AlGaAs
The Al composition ratio of the layer 5 is preferably about 0.2,
Any composition ratio that can serve as a stopper layer for selective etching may be used. Further, the etching gas is not limited to the SF 6 + BCl 3 gas, and any etching gas can be used. Further, the method is not limited to the selective etching, and any method capable of forming the first-stage recess portion 13 may be used.

【0029】次に、図2(b)に示すように、ゲートリ
セス部12の開口幅にあわせてフォトレジスト11のパ
ターンニングを行い、その後、クエン酸を利用した選択
異方性エッチングを行う。ここで、エッチング液として
は、クエン酸と過酸化水素水と水の混合液を用い、5℃
程度に冷却しておく。この液をエッチャントとしてエッ
チングを行うと、エッチングは結晶方位を反映した異方
性エッチングとなり、エッチング部の側面形状は(11
1)面で形成される“く”の字型となる。
Next, as shown in FIG. 2B, the photoresist 11 is patterned according to the opening width of the gate recess portion 12, and thereafter, selective anisotropic etching using citric acid is performed. Here, a mixed solution of citric acid, hydrogen peroxide and water is used as an etching solution at 5 ° C.
Cool down to a certain degree. When etching is performed using this solution as an etchant, the etching is anisotropic etching that reflects the crystal orientation, and the side surface shape of the etched portion is (11
1) It becomes a V shape formed by the surface.

【0030】また、ゲートリセス部12を掘り込みたい
所望の深さにAlGaAs層4を配置しておくことによ
って、エッチングをAlGaAs層4で停止させること
ができる。このAlGaAs層4のAlの組成比は0.
7程度が好ましいが、このエッチャントによる選択エッ
チングのストッパとなりうる組成比であれば0.7に限
定されるものではなく、また、長時間のオーバーエッチ
ングを行うとゲートリセス側面の形状が(111)面で
作られる逆テーパ型となってしまうので、オーバーエッ
チングは行わないようにする必要がある。
Further, by arranging the AlGaAs layer 4 at a desired depth where the gate recess portion 12 is desired to be dug, the etching can be stopped at the AlGaAs layer 4. The Al composition ratio of the AlGaAs layer 4 is 0.
About 7 is preferable, but the composition ratio is not limited to 0.7 as long as it is a composition ratio that can serve as a stopper for the selective etching by the etchant, and the shape of the side surface of the gate recess is (111) plane when overetching is performed for a long time. Since it will be an inverse taper type manufactured by, it is necessary to avoid overetching.

【0031】なお、ゲートリセス12の形成に際して必
要な点は、フォトレジスト11の開口寸法に対して、ゲ
ートリセス部12の底部がこの開口寸法よりも広がるこ
となく、かつ、サイドエッチングがされることであり、
この条件を満たす手法であればクエン酸を用いたエッチ
ャントに限る必要はなく、また側面形状も“く”の字型
になる必要もない。
Incidentally, what is necessary in forming the gate recess 12 is that the bottom of the gate recess 12 does not expand beyond the opening size of the photoresist 11 and side etching is performed. ,
If it is a method that satisfies this condition, it is not necessary to limit it to an etchant using citric acid, and it is not necessary for the side surface shape to be a V shape.

【0032】その後、図3(c)に示すように、ゲート
リセス部12形成後、TiなどのGaAsとショットキ
接合を形成することのできる金属を蒸着やスパッタ法等
により形成し、ゲート電極部以外の金属をフォトレジス
トと共にリフトオフ法により除去する。その後、図3
(d)に示すように、ソース電極7及びドレイン電極8
を形成してFETが完成する。
After that, as shown in FIG. 3C, after forming the gate recess portion 12, a metal capable of forming a Schottky junction with GaAs, such as Ti, is formed by vapor deposition or a sputtering method, and the metal other than the gate electrode portion is formed. The metal is removed together with the photoresist by the lift-off method. After that, FIG.
As shown in (d), the source electrode 7 and the drain electrode 8
To complete the FET.

【0033】このように、本実施例のFETでは、ゲー
トリセス部12の形成に際して、クエン酸を含有するエ
ッチング液を用いて所定の条件でエッチングすることに
よって、ゲート電極9の側面にのみ空隙10ができるた
め、表面空乏層によりオン抵抗が増大することなくゲー
ト容量を低減することができる。
As described above, in the FET of this embodiment, when the gate recess portion 12 is formed, etching is performed under a predetermined condition using an etching solution containing citric acid, so that the void 10 is formed only on the side surface of the gate electrode 9. Therefore, the gate capacitance can be reduced without increasing the on-resistance due to the surface depletion layer.

【0034】なお、本実施例では、GaAs基板上のM
ESFETについて記述したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、基板材料として他の半導体材
料を用いることもでき、また、素子構造としてMESF
ETのみならずHEMTなど他の構造のFETにも適用
することができる。
In this embodiment, M on the GaAs substrate is used.
Although the ESFET has been described, the present invention is not limited to the above embodiments, other semiconductor materials can be used as the substrate material, and the MESF can be used as the element structure.
It can be applied not only to ET but also to FETs of other structures such as HEMT.

【0035】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
に係るFETについて、図4及び図5を参照して説明す
る。図4及び図5は、本発明の第2の実施例に係るFE
Tの製造方法を模式的に示した工程断面図であり、作図
の都合上、分図したものである。なお、本実施例と前記
した第1の実施例との相違点は、本実施例では、クエン
酸エッチングの後、更にエッチングを施し、ゲート容量
の一層の低減を図ったものであり、他の部分の構造、製
造方法等については、前記した第1の実施例と同様であ
る。
[Second Embodiment] Next, an FET according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5 show an FE according to the second embodiment of the present invention.
It is a process cross-sectional view schematically showing a manufacturing method of T, and is a diagram for convenience of drawing. The difference between this embodiment and the first embodiment described above is that in this embodiment, after the citric acid etching, further etching is performed to further reduce the gate capacitance. The structure of the part, the manufacturing method and the like are the same as those in the first embodiment.

【0036】まず、図4(a)に示すように、半絶縁性
GaAs基板1上に、バッファ層2、チャネル層3、A
lGaAsストッパ層4、ゲートリセス埋込層14、A
lGaAsストッパ層4、AlGaAsストッパ層15
及びn+GaAsキャップ層6を公知の技術を用いて順
次成膜する。その後、フォトレジストなどを利用したパ
ターンニング技術及びエッチング技術で、AlGaAs
ストッパ層5及びn+GaAsキャップ層6を所定の形
状に加工し、一段目リセス部13を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, on the semi-insulating GaAs substrate 1, a buffer layer 2, a channel layer 3 and an A layer are formed.
lGaAs stopper layer 4, gate recess burying layer 14, A
lGaAs stopper layer 4 and AlGaAs stopper layer 15
And n + GaAs cap layer 6 are sequentially formed by using a known technique. After that, the patterning technology and etching technology using photoresist etc.
The stopper layer 5 and the n + GaAs cap layer 6 are processed into a predetermined shape to form the first-stage recess portion 13.

【0037】ここで、一段目リセス部13を掘り込みた
い所望の深さに、AlGaAs層5を配置しておくこと
によって、SF6+BCl3ガスなどを使った選択ドライ
エッチング技術を利用することができ、このときエッチ
ングはAlGaAs層5で停止する。なお、AlGaA
s層5のAlの組成比やエッチングガスとして他の条件
でもよいのは前記した第1の実施例と同様である。
The selective dry etching technique using SF 6 + BCl 3 gas or the like can be used by arranging the AlGaAs layer 5 at a desired depth where the first-step recess 13 is to be dug. Yes, at this time, etching stops at the AlGaAs layer 5. In addition, AlGaA
Similar to the first embodiment, the Al composition ratio of the s layer 5 and the etching gas may have other conditions.

【0038】次に、図4(b)に示すように、ゲートリ
セス12の開口幅にあわせてフォトレジスト11のパタ
ーンニングを行い、クエン酸を利用した選択異方性エッ
チングを行う。エッチング液として前記した第1の実施
例と同様に、クエン酸と過酸化水素水と水の混合液を5
℃程度に冷却したものを用いると、エッチングは結晶方
位を反映した異方性エッチングとなり、エッチング部の
側面形状は(111)面で形成される“く”の字型とな
る。
Next, as shown in FIG. 4B, the photoresist 11 is patterned according to the opening width of the gate recess 12, and selective anisotropic etching using citric acid is performed. As the etching liquid, a mixed liquid of citric acid, hydrogen peroxide water and water was added in the same manner as in the first embodiment.
When the one cooled to about 0 ° C. is used, the etching is anisotropic etching that reflects the crystal orientation, and the side surface shape of the etched portion is a V-shape formed by the (111) plane.

【0039】また、ゲートリセス12を掘り込みたい所
望の深さにAlGaAs層4を配置しておくことで、エ
ッチングをAlGaAs層4で停止させることができ
る。この際、AlGaAs層15のAlの組成比を0.
2としておくと、AlGaAs層15はクエン酸エッチ
ングのストッパ層となり得ないので、クエン酸にてエッ
チングされる。
Further, by disposing the AlGaAs layer 4 at a desired depth where the gate recess 12 is desired to be dug, the etching can be stopped at the AlGaAs layer 4. At this time, the Al composition ratio of the AlGaAs layer 15 is set to 0.
If it is set to 2, the AlGaAs layer 15 cannot be a stopper layer for citric acid etching, and is therefore etched with citric acid.

【0040】なお、AlGaAs層4のAlの組成比は
0.7程度が好ましいが、このエッチャントでの選択エ
ッチングのストッパとなりうる組成比であれば0.7に
限定されるものではなく、また、長時間のオーバーエッ
チングを行うとゲートリセス側面の形状が(111)面
で作られる逆テーパ型となってしまうのは前記した第1
の実施例と同様である。
The Al composition ratio of the AlGaAs layer 4 is preferably about 0.7, but the composition ratio is not limited to 0.7 as long as it can serve as a stopper for selective etching with this etchant. If overetching is performed for a long time, the shape of the side surface of the gate recess becomes an inverse taper type formed by the (111) plane as described above.
It is similar to the embodiment of.

【0041】ここで本実施例では、図4(c)に示すよ
うに、SF6+BCl3ガスなどを使った選択ドライエッ
チングを利用してサイドエッチングを施すことを特徴と
している。すなわち、SF6+BCl3ガスなどを使った
選択ドライエッチングではAlGaAsのAlの組成比
が0.2以上でストッパ層となり得るので、AlGaA
s層4、AlGaAs層15共にエッチングされず、サ
イドエッチングはゲート埋込GaAs層16のみに対し
て行われる。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 4C, side etching is performed by using selective dry etching using SF 6 + BCl 3 gas or the like. That is, since selective dry etching using SF 6 + BCl 3 gas or the like can serve as a stopper layer when the Al composition ratio of AlGaAs is 0.2 or more, AlGaA
Neither the s layer 4 nor the AlGaAs layer 15 is etched, and the side etching is performed only on the gate-embedded GaAs layer 16.

【0042】次に、図5(d)に示すように、ゲートリ
セス12形成後、TiなどのGaAsとショットキ接合
を形成することのできる金属を蒸着やスパッタ法等によ
って形成し、ゲート電極部以外の金属をフォトレジスト
と共にリフトオフ法により除去し、その後ソース電極
7、ドレイン電極8を形成して図5(e)に示すFET
が完成する。
Next, as shown in FIG. 5D, after forming the gate recess 12, a metal capable of forming a Schottky junction with GaAs, such as Ti, is formed by vapor deposition, sputtering, or the like, and a portion other than the gate electrode portion is formed. The metal shown in FIG. 5E is formed by removing the metal together with the photoresist by the lift-off method, and then forming the source electrode 7 and the drain electrode 8.
Is completed.

【0043】なお、本実施例でもGaAs基板上のME
SFETについて記述したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、基板材料として他の半導体材料
を用い、また、HEMTなど他の構造のFETにも適用
することができる。
In this embodiment, the ME on the GaAs substrate is also used.
Although the SFET has been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other semiconductor materials are used as the substrate material, and the present invention can be applied to FETs having other structures such as HEMT.

【0044】このように、ゲートを埋込構造にすること
で、ゲート−ソース間およびゲート−ドレイン間で表面
空乏層の影響がチャネルに及ばず、電流経路が表面空乏
層により狭窄されないため、FETのオン抵抗を低減す
ることができ、かつ、ゲート埋込部横の空隙10の比誘
電率が1となるために、ゲート埋込部横に空隙のない構
造と比較してゲート容量を小さくすることができる。
By thus forming the gate in the buried structure, the influence of the surface depletion layer does not affect the channel between the gate and the source and between the gate and the drain, and the current path is not confined by the surface depletion layer. ON resistance can be reduced, and since the relative permittivity of the void 10 beside the gate buried portion is 1, the gate capacitance can be made smaller than that of the structure having no void beside the gate buried portion. be able to.

【0045】更に、前記した第1の実施例と比較して、
工程は多少複雑になるものの、ゲート電極横の空隙を広
くすることができるため、ゲート容量の低減をより一層
図ることができる。
Further, in comparison with the above-mentioned first embodiment,
Although the process becomes a little complicated, the gap beside the gate electrode can be widened, so that the gate capacitance can be further reduced.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、FETのオン抵抗を低減することができ、かつ、
ゲート容量を小さくすることができるという効果を奏す
る。
As described above, according to the structure of the present invention, the on-resistance of the FET can be reduced, and
This has the effect of reducing the gate capacitance.

【0047】その理由は、ゲートを埋込構造にすること
で、ゲート−ソース間およびゲート−ドレイン間で表面
空乏層の影響がチャネルに及ばず、電流経路が表面空乏
層により狭窄されないからであり、また、ゲート埋込部
横の空隙の比誘電率が1となる為に、ゲート埋込部横に
空隙のない構造と比較してゲート容量を小さくすること
ができるからである。
The reason is that the buried structure of the gate prevents the influence of the surface depletion layer from affecting the channel between the gate and the source and between the gate and the drain, and the current path is not confined by the surface depletion layer. Also, since the relative permittivity of the air gap beside the gate embedding portion is 1, the gate capacitance can be made smaller than that of the structure having no air gap beside the gate embedding portion.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係るリセス構造のFE
Tの構造を模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is an FE having a recess structure according to a first embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure of T typically.

【図2】本発明の第1の実施例に係るリセス構造のFE
Tの製造方法を工程順に示す工程断面図である。
FIG. 2 is an FE having a recess structure according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing T in the order of processes.

【図3】本発明の第1の実施例に係るリセス構造のFE
Tの製造方法を工程順に示す工程断面図である。
FIG. 3 is an FE having a recess structure according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing T in the order of processes.

【図4】本発明の第2の実施例に係るリセス構造のFE
Tの製造方法を工程順に示す工程断面図である。
FIG. 4 is an FE having a recess structure according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing T in the order of processes.

【図5】本発明の第2の実施例に係るリセス構造のFE
Tの製造方法を工程順に示す工程断面図である。
FIG. 5 is an FE having a recess structure according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing T in the order of processes.

【図6】従来のリセス構造のFETの構造を模式的に示
す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional FET having a recess structure.

【図7】従来のリセス構造のFETの構造を模式的に示
す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional FET having a recess structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板 2 バッファ層 3 チャネル層 4 AlGaAsストッパ層 5 AlGaAsストッパ層 6 n+GaAsキャップ層 7 ソース電極 8 ドレイン電極 9 ゲート電極 10 ゲート埋込部横の空隙 11 フォトレジスト 12 ゲートリセス部 13 一段目リセス部 14 ゲートリセス埋込層 15 AlGaAsストッパ層 16 ゲートリセス埋込GaAs層 17 緩和層 18 ゲートコンタクト層 19 スペーサ層 20 低濃度領域1 Semi-Insulating GaAs Substrate 2 Buffer Layer 3 Channel Layer 4 AlGaAs Stopper Layer 5 AlGaAs Stopper Layer 6 n + GaAs Cap Layer 7 Source Electrode 8 Drain Electrode 9 Gate Electrode 10 Gate Electrode 10 Side Gap 11 Photoresist 12 Gate Recess 13 First stage recess 14 Gate recess burying layer 15 AlGaAs stopper layer 16 Gate recess burying GaAs layer 17 Relaxation layer 18 Gate contact layer 19 Spacer layer 20 Low concentration region

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/338 H01L 21/3065 H01L 21/308 H01L 29/812 Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/338 H01L 21/3065 H01L 21/308 H01L 29/812

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】GaAs基板上に所定の開口部を有するゲ
ートリセス埋込層が少なくとも形成され、該ゲートリセ
ス埋込層の前記開口部に、ゲート電極が形成されるリセ
ス構造の半導体装置において、 前記ゲートリセス埋込層の前記開口部側壁の断面が、該
ゲートリセス埋込層の底部及び表層部において前記開口
部の中心に向かってせり出す凹面形状をなし、前記ゲートリセス埋込層の前記開口部から露出するゲー
トリセス部の底面全面を覆うようにするとともに 、前記
ゲート電極側面の一部において前記ゲートリセス埋込層
との間に隙間を形成するように、前記ゲート電極が配設
されている、ことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a recess structure in which at least a gate recess buried layer having a predetermined opening is formed on a GaAs substrate, and a gate electrode is formed in the opening of the gate recess buried layer. A cross section of the side wall of the opening of the buried layer has a concave shape protruding toward the center of the opening at the bottom and surface layers of the gate recess buried layer, and is exposed from the opening of the gate recess buried layer.
The gate electrode is arranged so as to cover the entire bottom surface of the recess portion and to form a gap between the gate recess embedded layer and a part of the side surface of the gate electrode. Semiconductor device.
【請求項2】GaAs基板上に、少なくとも第1のAl
GaAsストッパ層と該第1のAlGaAsストッパ層
よりもAl組成比の小さい第2のAlGaAsストッパ
層とゲートリセス埋込層とがこの順に積層され、前記ゲ
ートリセス埋込層と前記第2のAlGaAsストッパ層
とに設けた所定の開口部に、ゲート電極が形成されるリ
セス構造の半導体装置であって、 前記ゲートリセス埋込層の前記開口部側壁の断面が、該
ゲートリセス埋込層の底部及び表層部において前記開口
部の中心に向かってせり出す凹面形状をなし、前記ゲートリセス埋込層と前記第2のAlGaAsスト
ッパ層の前記開口部から露出するゲートリセス部の底面
全面を覆うようにするとともに 、前記ゲート電極側面の
一部において前記ゲートリセス埋込層との間に隙間を形
成するように、前記ゲート電極が配設されている、こと
を特徴とする半導体装置。
2. At least a first Al layer on a GaAs substrate.
A GaAs stopper layer, a second AlGaAs stopper layer having an Al composition ratio smaller than that of the first AlGaAs stopper layer, and a gate recess buried layer are stacked in this order, and the gate recess buried layer and the second AlGaAs stopper layer are stacked. A semiconductor device having a recess structure in which a gate electrode is formed in a predetermined opening provided in the gate recess buried layer, wherein a cross section of the opening sidewall of the gate recess buried layer is the bottom portion and the surface layer portion of the gate recess buried layer. It has a concave shape protruding toward the center of the opening, and has the gate recess buried layer and the second AlGaAs strike layer.
Bottom surface of the gate recess exposed from the opening of the upper layer
A semiconductor device, wherein the gate electrode is provided so as to cover the entire surface and to form a gap between the gate recess burying layer and a part of a side surface of the gate electrode.
【請求項3】前記第1のAlGaAsストッパ層のAl
組成比が0.7に設定され、前記第2のAlGaAsス
トッパ層のAl組成比が0.2に設定されている、こと
を特徴とする請求項2記載の半導体装置。
3. The Al of the first AlGaAs stopper layer
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the composition ratio is set to 0.7 and the Al composition ratio of the second AlGaAs stopper layer is set to 0.2 .
【請求項4】前記ゲートリセス埋込層の前記開口部側面
が、くの字型の凹面形状をなすことを特徴とする請求項
1乃至3のいずれか一に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a side surface of the opening of the gate recess burying layer has a V-shaped concave surface shape.
【請求項5】前記ゲートリセス埋込層の前記開口部が、
クエン酸を含むエッチング液によって形成された開口部
であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に
記載の半導体装置。
5. The opening of the gate recess burying layer comprises:
The semiconductor device according to claim 1, wherein the opening is formed by an etching solution containing citric acid.
【請求項6】前記半導体装置が、MESFET又はHE
MTであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
一に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device is a MESFET or HE.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is MT.
【請求項7】(a)GaAs基板上に、少なくともチャ
ネル層と埋込層エッチング用AlGaAsストッパ層と
ゲートリセス埋込層とキャップ層エッチング用AlGa
Asストッパ層とn+GaAsキャップ層とをこの順に
積層する工程と、 (b)前記キャップ層エッチング用AlGaAsストッ
パ層をエッチングストッパとして、前記n+GaAsキ
ャップ層に所定の開口部を形成し、一段目のリセス部を
形成する工程と、 (c)前記n+GaAsキャップ層の前記開口部の内側
に、前記埋込層エッチング用AlGaAsストッパ層を
エッチングストッパとして、前記ゲートリセス埋込層に
所定の開口部を形成し、2段目のリセス部を形成する工
程と、 (d)前記ゲートリセス埋込層の前記開口部に、ゲート
電極を形成する工程と、 (e)前記n+GaAsキャップ層の上層にソース/ド
レイン電極を形成する工程と、を少なくとも有するリセ
ス構造の半導体装置の製造方法であって、 前記(c)工程の前記ゲートリセス埋込層に開口部を形
成するに際し、クエン酸を含むエッチング液を用いて、
前記開口部側面の断面形状が凹面となる所定の条件でエ
ッチングを行い、 前記(d)工程の前記ゲート電極形成に際し、前記ゲー
トリセス埋込層の前記開口部から露出するゲートリセス
部の底面全面を覆うようにするとともに、前記ゲート電
極側面の一部において前記ゲートリセス埋込層との間に
隙間を形成するように、前記ゲート電極を配設する、こ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. (a) At least a channel layer, a buried layer etching AlGaAs stopper layer, a gate recess buried layer, and a cap layer etching AlGa on a GaAs substrate.
A step of stacking an As stopper layer and an n + GaAs cap layer in this order, and (b) forming a predetermined opening in the n + GaAs cap layer using the AlGaAs stopper layer for etching the cap layer as an etching stopper, A step of forming an eye recess portion, and (c) a predetermined opening is formed in the gate recess embedded layer inside the opening portion of the n + GaAs cap layer using the embedded layer etching AlGaAs stopper layer as an etching stopper. And forming a second recess portion, (d) forming a gate electrode in the opening of the gate recess buried layer, and (e) an upper layer of the n + GaAs cap layer. And a step of forming source / drain electrodes on the substrate, the method comprising the steps of: (c) When forming an opening in the gate recess buried layer, using an etching liquid containing citric acid,
Etched at a predetermined condition sectional shape of the opening portion side becomes a concave surface, upon the gate electrode forming step (d), the gate
Gate recess exposed from the opening of the recess buried layer
The semiconductor device is characterized in that the gate electrode is arranged so as to cover the entire bottom surface of the portion and form a gap with the gate recess burying layer in a part of the side surface of the gate electrode. Manufacturing method.
【請求項8】(a)GaAs基板上に、少なくともチャ
ネル層と埋込層エッチング用の第1のAlGaAsスト
ッパ層と該第1のAlGaAsストッパ層よりもAl組
成比の小さい第2のAlGaAsストッパ層とゲートリ
セス埋込層とキャップ層エッチング用AlGaAsスト
ッパ層とn+GaAsキャップ層とをこの順に積層する
工程と、 (b)前記キャップ層エッチング用AlGaAsストッ
パ層をエッチングストッパとして、前記n+GaAsキ
ャップ層に所定の開口部を形成し、一段目のリセス部を
形成する工程と、 (c)前記n+GaAsキャップ層の前記開口部の内側
に、前記第1のAlGaAsストッパ層をエッチングス
トッパとして、前記ゲートリセス埋込層及び前記第2の
AlGaAsストッパ層に所定の開口部を形成し、2段
目のリセス部を形成する工程と、 (d)前記ゲートリセス埋込層及び前記第2のAlGa
Asストッパ層の前記開口部に、ゲート電極を形成する
工程と、 (e)前記n+GaAsキャップ層の上層にソース/ド
レイン電極を形成する工程と、を少なくとも有するリセ
ス構造の半導体装置の製造方法であって、 前記(c)工程の前記ゲートリセス埋込層及び前記第2
のAlGaAsストッパ層に開口部を形成するに際し、
クエン酸を含むエッチング液を用いて、前記ゲートリセ
ス埋込層の前記開口部側面の断面形状が凹面となる所定
の条件でエッチングを行った後、SF6+BCl3ガスを
用いたドライエッチングにより、前記ゲートリセス埋込
層のみを選択的にエッチングし、 前記(d)工程の前記ゲート電極形成に際し、前記ゲー
トリセス埋込層と前記第2のAlGaAsストッパ層の
前記開口部から露出するゲートリセス部の底面全面を覆
うようにするとともに、前記ゲート電極の側面の一部に
おいて前記ゲートリセス埋込層との間に隙間を形成す
る、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. (a) A first AlGaAs stopper layer for etching at least a channel layer and a buried layer on a GaAs substrate, and a second AlGaAs stopper layer having an Al composition ratio smaller than that of the first AlGaAs stopper layer. A step of laminating a gate recess burying layer, a cap layer etching AlGaAs stopper layer, and an n + GaAs cap layer in this order; and (b) the n + GaAs cap layer using the cap layer etching AlGaAs stopper layer as an etching stopper. A step of forming a predetermined opening in the first recess, and (c) forming the first AlGaAs stopper layer as an etching stopper inside the opening of the n + GaAs cap layer. A predetermined opening is formed in the gate recess buried layer and the second AlGaAs stopper layer. And a step of forming a recessed portion of the second stage, (d) the gate recess buried layer and said second AlGa
Method of manufacturing a semiconductor device having a recess structure, which comprises at least a step of forming a gate electrode in the opening of the As stopper layer, and (e) a step of forming source / drain electrodes in an upper layer of the n + GaAs cap layer. And the gate recess burying layer and the second layer in the step (c).
When forming an opening in the AlGaAs stopper layer of
Etching is performed using an etching solution containing citric acid under predetermined conditions such that the cross-sectional shape of the side surface of the opening of the gate recess embedding layer is concave, and then dry etching using SF 6 + BCl 3 gas is performed to selectively etching the gate recess buried layer only, upon the gate electrode forming step (d), the gate
Of the recessed buried layer and the second AlGaAs stopper layer.
Cover the entire bottom surface of the gate recess exposed from the opening.
As well as to Migihitsuji, a gap is formed between the gate recess buried layer in some aspects of the gate electrode, a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that.
【請求項9】前記第1のAlGaAsストッパ層のAl
組成比が0.7に設定され、前記第2のAlGaAsス
トッパ層のAl組成比が0.2に設定されている、こと
を特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。
9. The Al of the first AlGaAs stopper layer
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the composition ratio is set to 0.7 and the Al composition ratio of the second AlGaAs stopper layer is set to 0.2 .
【請求項10】前記ゲートリセス埋込層の前記開口部側
面が、くの字型の凹面形状をなすことを特徴とする請求
項7乃至9のいずれか一に記載の半導体装置の製造方
法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a side surface of the opening of the gate recess burying layer has a V-shaped concave surface shape.
【請求項11】前記半導体装置が、MESFET又はH
EMTであることを特徴とする請求項7乃至10のいず
れか一に記載の半導体装置の製造方法。
11. The semiconductor device is a MESFET or H
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the method is an EMT.
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