JP3715461B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の製造方法に関し、特にウェットエッチングプロセスに関する。
【0002】
【従来の技術】
GaAsを代表とした化合物半導体はその直接遷移型のバンド構造や高い電子移動度から、LED(Light Emission Diode)を始めとする発光素子やMESFET(Metal-Semiconductor Field Effect Transistor )、HEMT(High Electron Mobility Transistor )やHBT(Hetero-junction Bipolar Transistor)をはじめとする高速動作素子として今日では広く利用されている。これらの素子を作成するのに必要な加工技術としてはリソグラフィ技術やCVD(Chemical Vapor Deposition )等の膜堆積技術などが挙げられるが、その中でもエッチング技術は化合物半導体の素子形成においては重要な位置を占めている。これは、化合物半導体の素子形成の主たる方法が、シリコン系の半導体とは異なり、基板上に必要な層を予め積層した後、不要な部分を削り取ることにより素子を形成するという方法を採っていることに由来している。つまり、化合物半導体の素子形成においては、如何に精度良く必要部分を残し、不必要部分を取り除くかが重要な意味を持っているのである。
【0003】
従来の化合物半導体のエッチング技術としては大きく分けて、エッチングにプラズマを用いるドライエッチング技術と、主として溶液による酸化反応を用いるウェットエッチング技術とがある。
【0004】
ドライエッチング技術は垂直性が高い等加工精度が高く、使用するガス種を工夫することにより選択性を持たせることもでき、有効な手段として広く用いられている。しかし、高いエネルギーを持ったプラズマを用いるため、被エッチング面にはプラズマイオンによるダメージやガス種による汚染が避けられないという欠点がある。そのため、ダメージを回復させるための熱処理やダメージ層を取り除くための工程など別の工程を必要とするといった後処理が必須であるという煩わしさがあった。
【0005】
これに対しウェットエッチング技術は主として酸化反応を利用して半導体層の表面から削り取っていくため、ドライエッチングに見られるようなダメージ層が形成されない、被エッチング面には清浄表面が現れている等、引き続き行われる電極形成工程には適したエッチング方法であるといえる。しかし、そのエッチング形態については面方位による異方性があるものの基本的には等方性のエッチングであり、マスク材料の下部が削り取られていくサイドエッチングの発生は避けられない。そのため、マスクパターンと実際にエッチングによって形成されるパターンとの変換差を予め見込む必要性やサイドエッチング量を制御するためのプロセス管理が必要となっている。
【0006】
さらに、エッチングに対するマスク材料としては、従来パターニングに用いられるレジストやパターニングされたSiO2 膜が用いられているが、マスク材料形成の前処理のわずかな条件の違いにより密着不良が発生し易く、マスクの下部にエッチャントがしみ込む等予期せぬ結果を招くことがある。その意味ではマスク材と半導体層との密着性を十分に確保しておかなくてはならないのであるが、加工後には容易に除去可能でかつ確実に密着するという相反する性質を兼ね備えたマスク材料を見つけ出すことは困難を極めている。その意味では、理想的なマスク材料の発見はウェットエッチング技術において永遠の課題といっても過言ではなかろう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、半導体層に対してダメージ層を形成すること無しに加工することが可能という利点を備えたウェットエッチング技術であるが、その等方的なエッチングによるパターン変換差の発生や、マスク材との密着不良による不具合の発生といった問題があった。
【0008】
本発明の目的は、パターン変換差の原因であるサイドエッチングを抑制し、かつ、密着性に優れたマスク材料を提供するもので、従来のウエットエッチングの欠点を解消した制御性の高いエッチング方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願第1の発明は、半導体層上に所望の形状を有するマスクを形成するマスク形成工程と、前記マスクを用いてウエットエッチングを行うウエットエッチング工程とを有し、前記マスクは、前記半導体層内のカチオン原子になる元素の標準電極電位よりも低い標準電極電位をもつ元素を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法である。
【0010】
本願第2の発明は、前記半導体層と前記マスクがオーミック接触していることを特徴とする本願第1の発明に記載の半導体素子の製造方法である。
本願第3の発明は、前記半導体層がn型Inx Ga1-x As層であり、前記マスクはTiを含むことを特徴とする本願第1の発明に記載の半導体素子の製造方法である。
【0011】
すなわち、本発明は、半導体、特に、化合物半導体のウェットエッチング工程において、化合物半導体を構成するカチオン(陽イオン)原子に対応する元素の標準電極電位よりも低い標準電極電位を持つ元素を含んだ材料をマスク材として、酸化反応を伴う反応によるウェットエッチングを行うことを特徴としている。
【0012】
標準電極電位とは、金属あるいはその化合物をそのイオンを含む溶液中に浸したときの電極電位に相当するもので、標準水素電極の値を原点の0Vとしたものである。定性的にはその金属が電子を放出してイオンになろうとする傾向が強いほど、つまり、酸化されやすいほど標準電極電位の値は小さくなる。これに従うと本発明では、化合物半導体を構成するカチオン原子に対応する元素よりも酸化されやすい元素を含んだ材料をマスク材として利用することを特徴としている。
【0013】
一方、従来の化合物半導体のウエットエッチング工程で広く用いられている酸化反応を利用したエッチングにおいては、通常、カチオン原子のみで構成された面である{111}A面が最もエッチングレートが遅くなることが知られている。その結果、図8に示すように、凹状の溝をエッチングにより形成する場合には溝の側面部は{111}A面3が現れ、順メサ、あるいは、逆メサと呼ばれる形状が形成されることになる。しかし、このような{111}A面であってもエッチングレートが小さいにすぎず、パターン変換差が生じてしまうという状況には変わりない。これに対して、酸化剤の混合比を工夫したり、化合物半導体の酸化物を除去する働きをする酸を有機酸等の弱い酸にすることにより、最も酸化されにくい{111}A面で異方性を出すという報告がなされている。しかし、このような従来例では基本的には酸化物の除去能力を低下させているために、エッチングレートが小さくなる、反応が薬品の混合比に敏感で再現性が乏しい、といった別の問題があった。
【0014】
{111}A面のエッチングレートがなぜ他の結晶面に比べ小さいのかを考えてみると、酸化反応を利用したエッチングであることを前提とすれば、カチオン原子のみで構成された{111}A面が最も酸化されにくい結晶面となっていると考えることができる。しかし、それでもある程度の速度でエッチングされるのはエッチング溶液中に含まれるH2O2等の酸化剤により
Ga → Ga3++3e- (酸化反応) (1)
In → In3++3e- (1)’
22 +2H+ +2e- → 2H2 O (酸化剤の還元反応) (2)
なる反応が生じ、{111}A面を構成しているカチオン原子(この例ではGa原子やIn原子)が酸化され溶け出していくためである(ここではInGaAsのエッチングの場合を想定している)。逆に言えば、この反応を阻害することができれば、{111}A面はエッチングされずに残ることになる。つまり、マスクに対して{111}A面でエッチングが停止するため、サイドエッチングが生じず、パターン変換差を無くすことができる。
【0015】
本発明の特徴である化合物半導体を構成するカチオン原子に対応する元素の標準電極電位よりも低い標準電極電位を持つ元素を含んだ材料をマスク材とする、つまり、{111}A面を構成している材料よりも酸化されやすい元素を含んだ材料をマスク材として利用する場合では、図1に示すように、マスク材が化合物半導体よりも優先的に酸化する状況となる。その結果として、半導体側でエッチングにおいて生じる化学反応のうち酸化反応を抑制するものである。この時、マスク材は先に挙げた化学反応式(2)における電子の供給源として作用し、本来のカチオン原子の電子の供給反応である(1)、(1)’の反応を抑制できるのである。この際、マスク材から化合物半導体への電子の供給が円滑に行われるようにマスク材と化合物半導体とはオーミック接続していることが望ましいことになる。とは言え、マスク材と{111}A面とで形成される局所的な電池により電子の移動が十分におきるような接続であれば完全なオーミック接続である必要はない。この場合、形成される電池の起電力はおおよそ{111}A面を構成している材料とマスク材の標準電極電位の差に対応することから、対応する電位差において十分に電流が流れるような接続状態であれば良いことになる。
【0016】
また、さらにマスク材として酸化しやすい、言い換えれば、反応性に富んだ材料を利用することにより、下地となる化合物半導体との界面では化合物半導体表面に形成されている自然酸化膜とマスク材との間で酸化還元反応が生じ、化学的な結合が生じることになる。このことは、集積回路の形成において配線形成工程ではTiのような還元作用の強い(酸化されやすい)物質を金配線と基板との間に挿入することで密着性の改善を行っている例からも良く知られた現象である。このような化学的な結合が化合物半導体とマスク材との間でも生じるため、化合物半導体とマスク材との密着性は良好となり、ウェットエッチングの際にエッチャントがしみ込むといった密着不良に起因する不良を防ぐことができる。
【0017】
以上のように、化合物半導体を構成するカチオン原子に対応する元素の標準電極電位よりも低い標準電極電位を持つ元素を含んだ材料をマスク材としてウェットエッチングを行うことにより、サイドエッチングの生じない寸法精度の高いエッチングが可能となるばかりでなく、密着不良の問題も生じない再現性の高いウェットエッチングを行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図2は、第1の実施形態に係るウエットエッチングの概略図である。
ここで用いられている化合物半導体の積層構造は半絶縁性GaAs基板上に所望のデバイス構造を積層した後、n+ 型Inx Ga1-x Asエミッタコンタクト層10を100nm積層する。この際のxは0から0.5に徐々に変化させており、下地のGaAs層とので多量の転移が発生するのを抑制するとともに、金属と直接オーミック電極特性をとることが可能となっている。マスク材としてはTiマスク9を用いており、リフトオフ技術を用いて厚さ150nmの膜厚のパターンを形成してある。Tiの標準電極電位は
Ti2++2e- → Ti
の反応で−1.63V、一方、 Inx Ga1-x Asのカチオン原子であるIn及びGaの標準電極電位は
In3++3e- → In
Ga3++3e- → Ga
の反応でそれぞれ−0.3382V、−0.53Vであり、Tiの標準電極電位の方が大幅に低くなっていることがわかる。このような材料の組み合わせに対して、GaAsのエッチング溶液として広く用いられている燐酸、過酸化水素水、純水をそれぞれ3:1:50の割合で混合した溶液を用いてエッチングを施した場合、エッチング部分の端面はマスク材の端部にはじまる{111}A面で構成され、サイドエッチングは全く生じないことがわかる。またさらに、所定の厚さの部分にエッチングストッパー層としてInGaP層等燐酸、過酸化水素水、純水の混合液ではエッチングできない層を挿入することにより、厚さ方向の制御の容易となる。この場合、サイドエッチングが生じないことから、所定の厚さに対して十分に長いエッチングを施しても(例えば、2倍程度)パターンの変換差は生じない上に、確実にウエハ面内で必要な量のエッチングを施すことが可能となり、量産性の向上に有効である。
【0019】
図3は、第2の実施形態に係るウエットエッチングの概略図である。
本実施形態では第1の実施形態と同じ積層構造を持った化合物半導体層に対し、マスク材料としてTiWマスク13を利用している。TiWはスパッタリング法により形成し、光学露光法により形成したレジストパターンをRIE(Reactive Ion Etching)法によりTiW膜に転写することでパターニングを施している。この場合、Ti単体をマスク材とした場合に比べると、Wの存在により幾分反応性に劣る面があるが、それでもTiの存在により、酸化反応はマスク材で優先的に生じ、半導体層のほうでは抑制される効果は発揮される。その結果、サイドエッチングはほとんど生じることなく半導体層をパターニングすることができる。
【0020】
図4は、第3の実施形態に係るウエットエッチングの概略図である。
本実施形態では、上述した実施形態とは異なり半導体層がn型GaAsとなっている。この場合、Tiを直接接続させても、オーミック接続とはならない上に、GaAsの不純物濃度が5×1018cm-3程度の場合には形成されるショットキー接続が半導体層とマスク材間での起電力程度では電流が流れるような状況とはならない為に、半導体層での酸化反応の抑制効果が現れないことになる。そこで、マスク材と半導体層との間をオーミック接続する為に本実施例ではマスク材であるTiの下地にAuGe(5%)層100nm、Ni層1nmを積層した構造となっている。具体的にはAuGe、Ni、Tiを順次蒸着後、リフトオフ法を用いてパターニングを施した後、370℃で1 分間窒素中でアニールすることによって実現することが可能である。このような構造にすることにより、マスク材と半導体層はオーミック接続されると同時に、Tiによる酸化反応の抑制効果が現れサイドエッチングの無い制御性の良いエッチングを実現することができる。また、この例でも明らかなように、マスクを構成している材料全てにTi等の酸化しやすい物質を利用する必要は無く、その最表面に酸化されやすい物質が存在していることが重要である。その意味では4×1019cm-3程度まで高濃度に不純物が導入されたp型GaAsに対し良好なオーミック接続を実現できるPt層とTiを順次積層しても同様な効果が得られる。この場合、350℃程度でアニールすることによりPtとGaAsが反応し、より安定な界面を形成する為、密着の問題も回避できる。
【0021】
図5は、第4の実施形態に係るウエットエッチングの概略図である。
本実施形態は本発明によるエッチング技術をMESFETのゲート電極形成に応用したものである。図ではMo(50nm)、Au(500nm)を順次積層したゲート電極18をリフトオフ法によって形成した後の素子のゲート電極部分の断面図を示してある。本発明の用いられている部分は、ゲート電極形成部のリセス溝部分で、{111}A面で側面部が構成されたV溝21を形成する際に用いている。
【0022】
具体的には、まずGaAs基板に対し、Siをイオン打ち込み及びその後の活性化アニールによってチャネル部、ソース・ドレイン領域を形成し、ソース・ドレイン領域にAuGe(5%)(100nm)、Ni(1nm)、Au(10nm)を順次積層したソース・ドレイン電極19,20を形成する。次に、ゲート電極のリセス溝を形成する部分に開口部を持つように、Tiマスク9を形成するのであるが、その際、Tiは導電層に対してオーミック接続する必要から、先に形成したソース・ドレイン電極と電気的に接続するように形成される。次に、ゲート電極のリフトオフパターンを逆テーパ状の断面形状を形成できるレジストによって形成し、燐酸、過酸化水素水、純水を混合したエッチング溶液によりリセス溝をエッチングする。この際、エッチングはTiマスク端面の{111}A面で停止する為、V溝21を面内均一性、および、再現性良く形成することができる。その後、ゲート電極材料を蒸着、リフトオフし、Tiマスクを希釈した弗酸でエッチング除去すればゲート電極の完成である。この後、寄生抵抗を削減する目的でゲート電極をマスクにしてイオン打ち込みを行い、表面のパッシベーション膜(不図示)の形成をしていく工程が続いてトランジスタの完成となる。
【0023】
このようなV字型のリセス溝にゲート電極を埋め込んだ形状にすることにより、実際のゲート長に比べて電気的には実効的なゲート長が短く見えるようになる。その結果として、遮断周波数が高くなる、雑音指数が向上する等の高周波特性が向上する。
【0024】
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
本実施形態では、本発明のウエットエッチングをヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)の製造方法に適用する場合について説明する。
【0025】
HBTは、その高速性能を引き出すために、最近ますます素子サイズが縮小されている傾向にある。その中でも、エミッタサイズの制御が最も性能に対する影響が大きい。そこで、小さいサイズのエミッタメサを制御性良く形成することが、必須技術となる。
【0026】
ところが、従来のエミッタ形成方法は、1)エミッタメサとエミッタ電極を非自己整合的に形成する方法や、2)W系のエミッタ電極をマスクにエッチングしてエミッタメサを形成する方法が主流であった。1)の方法では、エミッタメサ面積に比べて、エミッタ電極の接触面積が必然的に小さくなり、エミッタサイズが縮小されてきた時に、エミッタ電極の接触抵抗の上昇が問題となる(図9)。2)の方法では、エミッタ電極がエミッタメサ全面に形成されているために、1)の問題は生じないが、電極をマスクにエッチングした際のサイドエッチング量が制御されず、従って、エミッタメササイズの制御が出来ない、という別の問題が生じてしまう(図10)。
【0027】
このように、エミッタメサ全面に形成されており、かつメサエッチングの際にサイドエッチングが入らないエミッタ電極材料は未だかつて得られていない。
本実施形態は、上記の点を鑑みなされたもので、エミッタサイズが縮小された場合に、エミッタ電極接触抵抗を出来る限り犠牲にすることなく、制御性良くエミッタメサを形成することが出来るHBTを提供することを目的とする。 上記課題を解決するために、本実施形態は、エミッタ電極材料として、TiとPtの合金を用いる。イオン化傾向は、Ti>Ga>In>Ptの順番になっている。イオン化エネルギーは、Hのイオン化エネルギーを基準にすると、Ti→Ti3+が−1.63eV、Ga→Ga3+が−0.56eV、In→In3+が−0.34eV、Pt→Pt2+が1.12eVである。まず、Tiのみがエミッタ電極として、エミッタコンタクト層n + 型InGaAs層上に形成されているとする。ここで、エミッタ電極をマスクにして、燐酸/過酸化水素系のエッチャントを用いて、エッチングする場合を考える。
【0028】
このエッチャントでのエッチングは、InGaAsの酸化→溶解(イオン化)という機構で進行する。今、電極のTiの方が、半導体In
GaAsよりもイオン化傾向が強いため、局部電池効果により、Tiがイオン化し、電子をInGaAs側に供給する。その結果、Tiと直接接触している電極直下のInGaAsはエッチングされないことになる。即ち、マスクである電極Tiに対して、InGaAsがサイドエッチングされないことになる。このようにして、マスクであるTiに対して忠実にサイズが等しいエミッタメサが形成できる。ところが、Tiは容易に表面が酸化されてしまうため、そのままエミッタ電極として用いると、そこからの配線引き出しの際、電極との電気的接触不良が発生してしまう。電気的接触を得るためには、Tiを剥離してから、改めてエミッタ電極を非自己整合的に形成するか、さもなければTi上に酸化し難い金属(例えば、PtやAu)を積層しておかなければならない。しかし、後者の場合には、上記のような電子のやり取りは、最上層のPtやAuと半導体とのイオン化傾向の大小によって決まる。この場合、GaやInの方がイオン化傾向が圧倒的に大きいため、GaやInがイオン化し、電子は、イオン化傾向の小さいPtやAuからエッチャントに与えられる、というサイクルが発生する。このようにして、半導体InGaAsのエッチングは促進されるため、いわゆる異常エッチングが発生してしまう。
【0029】
そこで、本実施形態によれば、TiとPtの合金をエミッタ電極として用いる構造を提案している。合金を用いることにより、Tiが半導体層InGaAsとエッチャントとの両方に接触しているため、反応に寄与する電子のやり取りはTiを通じて行われる。しかもメサ形成後の配線引き出しの際にも、Ti表面に酸化膜が形成されていても、Pt部分と電気的接触を取ることができるため、電極引き出しの接触不良を発生させる心配も生じない。このように、メササイズを電極サイズと等しく加工できる点と、メサ形成時のマスクをそのまま電極として用い、更に電極からの引き出し配線の接触不良を生じさせない点を両立させることが出来る。
【0030】
図6は本実施形態に係るInGaP/GaAs系HBTの断面構造図である。31は化合物半導体基板として、半絶縁性GaAs基板、32はn + 型GaAsコレクタコンタクト層、33はn 型GaAsコレクタ層、34は高濃度に炭素ドープされたp + 型GaAsベース層、35はn 型In0.5 Ga0.5 Pエミッタ層、36はn + 型Inx Ga1-x As(x=0→0.5)エミッタコンタクト層であり、これらの層は半絶縁性GaAs基板31上に順次積層される。ここで例えば、n + 型GaAsコレクタコンタクト層32は500 nm 、Si濃度5×1018cm-3、 n型GaAsコレクタ層33は500 nm 、Si濃度1×1016cm-3、p + 型GaAsベース層34は50 nm 、C 濃度5×1019cm-3、n 型In0.5 Ga0.5 Pエミッタ層35は50 nm 、Si濃度5×1017cm-3、n + 型Inx Ga1-x As層36は100 nm 、Si濃度3×1019cm-3とする。
【0031】
エミッタメサを形成するまでの工程は図7に順を追って、断面構造を示してある。まず、エミッタ電極部分を開口するようにフォトレジスト50をパターニングする。次に、TiPt合金51をスパッタ法もしくは電子ビーム蒸着法により真空蒸着する(図7a)。ここでは、電子ビーム蒸着装置を用いて、TiとPtの2ソース同時蒸着により膜を形成した。この工程は、スパッタ法によりTiとPtの2ターゲット同時スパッタにより膜形成を行っても、TiPt合金ターゲットをスパッタすることにより形成しても、またTiPt合金ソースを用いて電子ビーム蒸着により形成しても良い。続いて、リフトオフ法により、エミッタ電極37を形成する(図7b)。エミッタ電極37をマスクとして、エッチングをし、ベース層34を露出する(図7c)。エッチャントとしては、燐酸/過酸化水素/水の混合液を用いている。エッチャントは、酸化剤+酸の系であれば、燐酸/過酸化水素/水の混合液には限らない。この際の断面形状は、マスクであるエミッタ電極に対して、サイドエッチングが入らない形状になり、{111}A面で規定されるメサ形状となっている。
【0032】
この状態で、素子領域を保護するようにフォトレジストをパターニングし、イオン注入を行うことにより、素子領域以外44を高抵抗化する。続いて、全面にSiO2 膜41を200nm堆積する。次にベース電極パターンをフォトレジストで形成し、SiO2 膜41を弗化アンモニウムを用いてエッチングしてから、電極金属を蒸着・リフトオフすることにより、ベース電極38を形成する。更に、フォトレジストによりコレクタ電極パターンを形成し、エッチング・蒸着・リフトオフにより、コレクタ電極39を形成する。次に、素子全面を保護する意味で、プラズマCVD法によりSiNパッシベーション膜42を堆積する。
【0033】
最後にポリイミドやBCB(ベンゾシクロブテン)やオレフィン系樹脂等の樹脂43により、素子全体を平坦化し、電極上にコンタクトホールを開口し、配線40を形成することにより、HBTを作製することができる。
【0034】
本実施形態では、エミッタ電極のイオン化エネルギーの小さい金属としてTi、大きい金属としてPtを用いて説明したが、必ずしもこれに限る訳ではない。Ti、Cr、Alの内1種とPt、Wの内の1種の組み合わせを用いても、同様な効果を得ることが出来る。
以上の方法により、エミッタメササイズを制御性良く形成することが出来、かつエミッタ抵抗を低減できるHBTを提供することが出来る。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、化合物半導体を構成するカチオン原子に対応する元素よりも酸化されやすい元素を含んだ材料をマスク材として、酸化反応を伴う反応によるウェットエッチングを行うことにより、サイドエッチングを抑制できる制御性のよいエッチングを行うことができる。また、反応性に富んだ物質をマスク材に使用することから、半導体層との密着性も高く、エッチング溶液がしみ込むなどのトラブルの無い、再現性の高いエッチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理を説明する説明図。
【図2】 本発明の第1の実施形態に係るウエットエッチングの概略図。
【図3】 本発明の第2の実施形態に係るウエットエッチングの概略図。
【図4】 本発明の第3の実施形態に係るウエットエッチングの概略図。
【図5】 本発明の第4の実施形態に係るウエットエッチングの概略図。
【図6】 本発明の第5の実施形態に係るHBTの断面構造図。
【図7】 本発明の第5の実施形態に係るHBTの製造方法を示す図。
【図8】 従来のウェットエッチングの模式図。
【図9】 従来例1のHBTの断面構造図。
【図10】 従来例2のHBTの断面構造図。
【符号の説明】
1 標準電極電位の低い材料を含むマスク材
2 化合物半導体層
3 {111}A面
4 化合物半導体のエッチング反応
5 酸化剤の反応
6 マスク材の反応
7 エッチングの進行
8 電子の移動
9 Tiマスク
10 n+ 型InGaAs層
11 InGaAs層のエッチング反応
12 Tiの酸化反応
13 TiWマスク
14 TiWのTiの酸化反応
15 AuGe\Ni\Au層
16 n型GaAs層
17 GaAs層のエッチング反応
18 ゲート電極
19 ソース電極
20 ドレイン電極
21 V字型リセス溝
22 ソース領域
23 ドレイン領域
24 チャネル領域
25 GaAs基板
26 レジストマスク
27 サイドエッチング
31,111 半絶縁性GaAs基板
32,112 n+ 型GaAsコレクタコンタクト層
33,113 n型GaAsコレクタ層
34,114 p+ 型GaAsベース層
35,115 n型In0.5 Ga0.5 Pエミッタ層
36,116 n+ 型Inx Ga1-x Asエミッタコンタクト層
37,117 エミッタ電極
38,118 ベース電極
39,119 コレクタ電極
40,120 引き出し配線
41,121 SiO2
42,122 SiN膜
43,123 BCB等の樹脂膜
44,124 イオン注入による高抵抗化領域
50 フォトレジスト
51 TiPt合金
125 エミッタ電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a wet etching process.
[0002]
[Prior art]
Compound semiconductors typified by GaAs are light transition elements such as LEDs (Light Emission Diode), MESFETs (Metal-Semiconductor Field Effect Transistors), HEMTs (High Electron Mobility) due to their direct transition band structure and high electron mobility. Transistors) and HBTs (Hetero-junction Bipolar Transistors) are widely used today as high-speed operating elements. The processing techniques required to create these elements include lithography techniques and film deposition techniques such as CVD (Chemical Vapor Deposition). Among them, the etching technique is an important position in the formation of compound semiconductor elements. is occupying. This is because, unlike silicon-based semiconductors, the main method of forming compound semiconductor elements is to form elements by pre-stacking necessary layers on a substrate and then scraping off unnecessary portions. It comes from that. In other words, in forming a compound semiconductor device, it is important to accurately leave a necessary part and remove an unnecessary part.
[0003]
Conventional compound semiconductor etching techniques are roughly classified into a dry etching technique using plasma for etching and a wet etching technique mainly using an oxidation reaction by a solution.
[0004]
The dry etching technique has high processing accuracy such as high verticality, can be given selectivity by devising the type of gas used, and is widely used as an effective means. However, since plasma having high energy is used, the etched surface has a drawback that damage caused by plasma ions and contamination by gas species cannot be avoided. For this reason, there is a problem that post-processing such as a heat treatment for recovering the damage and a step for removing the damaged layer is necessary.
[0005]
On the other hand, wet etching technology is mainly scraped from the surface of the semiconductor layer using an oxidation reaction, so that a damage layer as seen in dry etching is not formed, a clean surface appears on the etched surface, etc. It can be said that this is an etching method suitable for the subsequent electrode forming step. However, although the etching form has anisotropy depending on the plane orientation, it is basically isotropic etching, and side etching in which the lower part of the mask material is scraped off is unavoidable. Therefore, it is necessary to anticipate a conversion difference between the mask pattern and the pattern actually formed by etching, and process management for controlling the side etching amount is required.
[0006]
Furthermore, as a mask material for etching, resists conventionally used for patterning and patterned SiO 2 2 Although a film is used, an adhesion failure is likely to occur due to a slight difference in conditions of pretreatment for mask material formation, and an unexpected result such as an etchant permeating the lower part of the mask may be caused. In that sense, it is necessary to ensure sufficient adhesion between the mask material and the semiconductor layer, but the mask material that has the conflicting properties of being easily removable and securely adhered after processing. Finding it is extremely difficult. In that sense, it is no exaggeration to say that the discovery of an ideal mask material is an eternal problem in wet etching technology.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it is a wet etching technique that has the advantage that it can be processed without forming a damage layer on the semiconductor layer, but the pattern conversion difference due to the isotropic etching and the mask There was a problem such as the occurrence of defects due to poor adhesion with the material.
[0008]
An object of the present invention is to provide a mask material that suppresses side etching, which is a cause of a pattern conversion difference, and has excellent adhesion, and provides a highly controllable etching method that eliminates the drawbacks of conventional wet etching. It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first invention of the present application includes a mask forming step of forming a mask having a desired shape on a semiconductor layer, and a wet etching step of performing wet etching using the mask, and the mask is formed in the semiconductor layer. A process for producing a semiconductor device comprising an element having a standard electrode potential lower than a standard electrode potential of an element to be a cation atom.
[0010]
A second invention of the present application is the method for manufacturing a semiconductor element according to the first invention of the present application, wherein the semiconductor layer and the mask are in ohmic contact.
In a third invention of the present application, the semiconductor layer is an n-type In x Ga 1-x The method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, wherein the method is an As layer, and the mask contains Ti.
[0011]
That is, the present invention relates to a material containing an element having a standard electrode potential lower than the standard electrode potential of an element corresponding to a cation (cation) atom constituting a semiconductor in a wet etching process of a semiconductor, particularly a compound semiconductor. The mask material is used to perform wet etching by a reaction involving an oxidation reaction.
[0012]
The standard electrode potential corresponds to the electrode potential when a metal or a compound thereof is immersed in a solution containing the ions, and the value of the standard hydrogen electrode is 0 V as the origin. Qualitatively, the more the metal tends to emit electrons and become ions, that is, the easier it is oxidized, the smaller the value of the standard electrode potential. According to this, the present invention is characterized in that a material containing an element that is more easily oxidized than an element corresponding to a cation atom constituting a compound semiconductor is used as a mask material.
[0013]
On the other hand, in etching using an oxidation reaction widely used in conventional wet etching processes of compound semiconductors, the {111} A plane, which is a plane composed only of cation atoms, usually has the slowest etching rate. It has been known. As a result, as shown in FIG. 8, when a concave groove is formed by etching, a {111} A surface 3 appears on the side surface of the groove, and a shape called a forward mesa or reverse mesa is formed. become. However, even in such a {111} A plane, the etching rate is only small, and there is no change in the situation where a pattern conversion difference occurs. On the other hand, by devising the mixing ratio of the oxidizer or by using a weak acid such as an organic acid as the acid that functions to remove the oxide of the compound semiconductor, it is different on the {111} A plane that is most difficult to oxidize. It has been reported that it has a direction. However, in such a conventional example, since the ability to remove oxides is basically reduced, there are other problems such as a low etching rate, a reaction sensitive to the mixing ratio of chemicals and poor reproducibility. there were.
[0014]
Considering why the etching rate of the {111} A plane is smaller than that of other crystal planes, assuming that the etching is performed using an oxidation reaction, {111} A composed only of cation atoms It can be considered that the surface is a crystal surface that is most hardly oxidized. However, it is still etched at a certain rate by an oxidizing agent such as H2O2 contained in the etching solution.
Ga → Ga 3+ + 3e - (Oxidation reaction) (1)
In → In 3+ + 3e - (1) '
H 2 O 2 + 2H + + 2e - → 2H 2 O (Reduction reaction of oxidizing agent) (2)
This is because the cation atoms (Ga atoms and In atoms in this example) constituting the {111} A plane are oxidized and dissolved (here, the case of InGaAs etching is assumed). ). In other words, if this reaction can be inhibited, the {111} A plane remains without being etched. That is, since etching stops on the {111} A plane with respect to the mask, side etching does not occur, and the pattern conversion difference can be eliminated.
[0015]
A material containing an element having a standard electrode potential lower than the standard electrode potential of the element corresponding to the cation atom constituting the compound semiconductor that is a feature of the present invention is used as a mask material, that is, a {111} A plane is formed. In the case where a material containing an element that is more easily oxidized than the material being used is used as the mask material, the mask material is preferentially oxidized over the compound semiconductor as shown in FIG. As a result, an oxidation reaction is suppressed among chemical reactions occurring in etching on the semiconductor side. At this time, since the mask material acts as an electron supply source in the chemical reaction formula (2) mentioned above, the reaction of (1) and (1) ′, which is the original cation atom electron supply reaction, can be suppressed. is there. At this time, it is desirable that the mask material and the compound semiconductor are in ohmic connection so that electrons are smoothly supplied from the mask material to the compound semiconductor. However, a complete ohmic connection is not necessary as long as a local battery formed by the mask material and the {111} A surface allows sufficient electron movement. In this case, since the electromotive force of the formed battery roughly corresponds to the difference between the standard electrode potential of the material constituting the {111} A plane and the mask material, the connection allows sufficient current to flow at the corresponding potential difference. If it is in a state, it will be good.
[0016]
In addition, by using a material that is more easily oxidized as a mask material, in other words, a material rich in reactivity, the mask material and the natural oxide film formed on the surface of the compound semiconductor at the interface with the underlying compound semiconductor are used. A redox reaction occurs between them, and a chemical bond is generated. This is because, in the formation of the integrated circuit, in the wiring formation process, the adhesion is improved by inserting a highly reducing (easily oxidized) substance such as Ti between the gold wiring and the substrate. Is a well-known phenomenon. Since such a chemical bond also occurs between the compound semiconductor and the mask material, the adhesion between the compound semiconductor and the mask material is improved, and defects due to poor adhesion such as etchant permeation during wet etching are prevented. be able to.
[0017]
As described above, by performing wet etching using a material containing an element having a standard electrode potential lower than the standard electrode potential of the element corresponding to the cation atom constituting the compound semiconductor as a mask material, dimensions that do not cause side etching Not only etching with high accuracy is possible, but also wet etching with high reproducibility can be performed without causing the problem of poor adhesion.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a schematic view of wet etching according to the first embodiment.
The laminated structure of the compound semiconductor used here is obtained by laminating a desired device structure on a semi-insulating GaAs substrate, and then n + Type In x Ga 1-x The As emitter contact layer 10 is laminated to 100 nm. In this case, x is gradually changed from 0 to 0.5, so that a large amount of transition can be prevented from occurring with the underlying GaAs layer, and ohmic electrode characteristics can be obtained directly with the metal. Yes. A Ti mask 9 is used as a mask material, and a pattern having a thickness of 150 nm is formed using a lift-off technique. The standard electrode potential of Ti is
Ti 2+ + 2e - → Ti
−1.63V, while In x Ga 1-x The standard electrode potentials of In and Ga, which are As cation atoms, are
In 3+ + 3e - → In
Ga 3+ + 3e - → Ga
In this reaction, they are −0.3382 V and −0.53 V, respectively, and it can be seen that the standard electrode potential of Ti is significantly lower. When such a combination of materials is etched using a solution in which phosphoric acid, hydrogen peroxide solution, and pure water, which are widely used as GaAs etching solutions, are mixed at a ratio of 3: 1: 50, respectively. It can be seen that the end surface of the etched portion is composed of a {111} A surface starting from the end portion of the mask material, and no side etching occurs. Furthermore, by inserting a layer that cannot be etched with a mixed solution of phosphoric acid, hydrogen peroxide water, and pure water, such as an InGaP layer, as an etching stopper layer, a thickness direction can be easily controlled. In this case, since side etching does not occur, even if a sufficiently long etching is performed for a predetermined thickness (for example, about twice), there is no difference in pattern conversion, and it is absolutely necessary within the wafer surface. It is possible to perform a large amount of etching, which is effective for improving mass productivity.
[0019]
FIG. 3 is a schematic view of wet etching according to the second embodiment.
In this embodiment, the TiW mask 13 is used as a mask material for the compound semiconductor layer having the same stacked structure as that of the first embodiment. TiW is formed by a sputtering method, and patterning is performed by transferring a resist pattern formed by an optical exposure method to a TiW film by a RIE (Reactive Ion Etching) method. In this case, compared with the case where Ti alone is used as a mask material, there is a surface that is somewhat inferior in reactivity due to the presence of W. However, due to the presence of Ti, the oxidation reaction occurs preferentially in the mask material, and The effect of being suppressed is exhibited. As a result, the semiconductor layer can be patterned with little side etching.
[0020]
FIG. 4 is a schematic view of wet etching according to the third embodiment.
In this embodiment, unlike the above-described embodiment, the semiconductor layer is n-type GaAs. In this case, even if Ti is directly connected, ohmic connection is not obtained, and the impurity concentration of GaAs is 5 × 10 5. 18 cm -3 In such a case, since the Schottky connection formed does not result in a current flowing at an electromotive force between the semiconductor layer and the mask material, the effect of suppressing the oxidation reaction in the semiconductor layer does not appear. Become. Therefore, in this embodiment, an AuGe (5%) layer of 100 nm and a Ni layer of 1 nm are laminated on a base of Ti which is a mask material in order to make ohmic connection between the mask material and the semiconductor layer. Specifically, it can be realized by sequentially depositing AuGe, Ni, and Ti, performing patterning using a lift-off method, and annealing in nitrogen at 370 ° C. for 1 minute. With such a structure, the mask material and the semiconductor layer are ohmic-connected, and at the same time, an effect of suppressing the oxidation reaction due to Ti appears and etching with good controllability without side etching can be realized. As is clear from this example, it is not necessary to use an easily oxidizable substance such as Ti for all the materials constituting the mask, and it is important that there is an easily oxidized substance on the outermost surface. is there. In that sense 4 × 10 19 cm -3 A similar effect can be obtained by sequentially stacking a Pt layer and Ti that can realize a good ohmic connection to p-type GaAs doped with impurities at a high concentration to the extent. In this case, by annealing at about 350 ° C., Pt and GaAs react to form a more stable interface, so that the problem of adhesion can be avoided.
[0021]
FIG. 5 is a schematic view of wet etching according to the fourth embodiment.
In this embodiment, the etching technique according to the present invention is applied to formation of a gate electrode of MESFET. The figure shows a cross-sectional view of the gate electrode portion of the element after the gate electrode 18 in which Mo (50 nm) and Au (500 nm) are sequentially stacked is formed by the lift-off method. The portion used in the present invention is a recess groove portion of the gate electrode forming portion, and is used when forming the V groove 21 having a side surface portion constituted by a {111} A plane.
[0022]
Specifically, first, Si is ion-implanted into a GaAs substrate, and then a channel portion and a source / drain region are formed by activation annealing, and AuGe (5%) (100 nm), Ni (1 nm) is formed in the source / drain region. ), And source / drain electrodes 19 and 20 in which Au (10 nm) is sequentially stacked. Next, the Ti mask 9 is formed so as to have an opening in the part where the recess groove of the gate electrode is formed. At that time, Ti is formed first because it is necessary to make ohmic contact with the conductive layer. It is formed so as to be electrically connected to the source / drain electrodes. Next, a lift-off pattern of the gate electrode is formed with a resist capable of forming a reverse tapered cross-sectional shape, and the recess groove is etched with an etching solution in which phosphoric acid, hydrogen peroxide solution, and pure water are mixed. At this time, since the etching stops at the {111} A surface of the end face of the Ti mask, the V groove 21 can be formed with in-plane uniformity and reproducibility. Thereafter, the gate electrode material is deposited and lifted off, and the Ti electrode is etched away with diluted hydrofluoric acid to complete the gate electrode. Thereafter, ion implantation is performed using the gate electrode as a mask for the purpose of reducing parasitic resistance, and a process of forming a passivation film (not shown) on the surface is continued, thereby completing the transistor.
[0023]
By making the gate electrode embedded in such a V-shaped recess groove, the effective gate length appears to be shorter than the actual gate length. As a result, high frequency characteristics such as an increase in cutoff frequency and an improvement in noise figure are improved.
[0024]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, the case where the wet etching of the present invention is applied to a method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor (HBT) will be described.
[0025]
The HBT tends to have a smaller element size recently in order to bring out its high-speed performance. Among them, the control of the emitter size has the greatest influence on the performance. Therefore, it is essential to form a small-sized emitter mesa with good controllability.
[0026]
However, the conventional emitter forming methods are mainly 1) a method in which an emitter mesa and an emitter electrode are formed in a non-self-aligned manner, and 2) a method in which an emitter mesa is formed by etching a W-based emitter electrode as a mask. In the method 1), the contact area of the emitter electrode is inevitably smaller than the area of the emitter mesa, and when the emitter size is reduced, an increase in the contact resistance of the emitter electrode becomes a problem (FIG. 9). In the method 2), since the emitter electrode is formed on the entire surface of the emitter mesa, the problem 1) does not occur, but the amount of side etching when the electrode is etched using the mask is not controlled. Another problem arises that control is not possible (FIG. 10).
[0027]
Thus, an emitter electrode material that has been formed on the entire surface of the emitter mesa and that does not undergo side etching during mesa etching has not been obtained yet.
The present embodiment has been made in view of the above points, and provides an HBT capable of forming an emitter mesa with good controllability without sacrificing the emitter electrode contact resistance as much as possible when the emitter size is reduced. The purpose is to do. In order to solve the above problems, the present embodiment uses an alloy of Ti and Pt as the emitter electrode material. The ionization tendency is in the order of Ti>Ga>In> Pt. When the ionization energy is based on the ionization energy of H, Ti → Ti 3+ Is -1.63 eV, Ga → Ga 3+ -0.56eV, In → In 3+ Is -0.34eV, Pt → Pt 2+ Is 1.12 eV. First, only Ti serves as an emitter electrode, and an emitter contact layer n + It is assumed that it is formed on the type InGaAs layer. Here, consider a case where etching is performed using a phosphoric acid / hydrogen peroxide-based etchant using the emitter electrode as a mask.
[0028]
Etching with this etchant proceeds by a mechanism of InGaAs oxidation → dissolution (ionization). Now, the Ti of the electrode is the semiconductor In
Since the ionization tendency is stronger than that of GaAs, Ti is ionized by the local battery effect and supplies electrons to the InGaAs side. As a result, the InGaAs directly under the electrode in direct contact with Ti is not etched. That is, InGaAs is not side-etched with respect to the electrode Ti which is a mask. In this way, an emitter mesa that is faithfully equal in size to Ti as a mask can be formed. However, since the surface of Ti is easily oxidized, if it is used as it is as an emitter electrode, poor electrical contact with the electrode will occur when the wiring is drawn out from it. In order to obtain electrical contact, after peeling off Ti, an emitter electrode is formed in a non-self-aligned manner, or a metal (eg, Pt or Au) that is difficult to oxidize is laminated on Ti. I have to leave. However, in the latter case, the exchange of electrons as described above is determined by the ionization tendency between the uppermost layer of Pt or Au and the semiconductor. In this case, since the ionization tendency of Ga and In is overwhelmingly large, a cycle occurs in which Ga and In are ionized and electrons are given to the etchant from Pt and Au having a low ionization tendency. In this way, etching of the semiconductor InGaAs is promoted, and so-called abnormal etching occurs.
[0029]
Therefore, according to the present embodiment, a structure using an alloy of Ti and Pt as the emitter electrode is proposed. Since Ti is in contact with both the semiconductor layer InGaAs and the etchant by using the alloy, exchange of electrons contributing to the reaction is performed through Ti. Moreover, even when wiring is extracted after the mesa is formed, even if an oxide film is formed on the Ti surface, electrical contact can be made with the Pt portion, so that there is no fear of causing poor contact of the electrode lead. Thus, the mesa size can be processed to be equal to the electrode size, and the mask at the time of mesa formation can be used as an electrode as it is, and the contact failure of the lead-out wiring from the electrode can be made compatible.
[0030]
FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram of an InGaP / GaAs HBT according to the present embodiment. 31 is a compound semiconductor substrate, semi-insulating GaAs substrate, 32 is n + Type GaAs collector contact layer, 33 is an n type GaAs collector layer, and 34 is a heavily doped carbon p + Type GaAs base layer, 35 is an n type In0.5 Ga0.5 P emitter layer, and 36 is an n type + Type In x Ga 1-x As (x = 0 → 0.5) emitter contact layers, which are sequentially stacked on the semi-insulating GaAs substrate 31. Where, for example, n + Type GaAs collector contact layer 32 is 500 nm, Si concentration 5 × 10 18 cm -3 N-type GaAs collector layer 33 is 500 nm, Si concentration is 1 × 10 16 cm -3 , P + Type GaAs base layer 34 is 50 nm, C concentration 5 × 10 19 cm -3 , N-type In 0.5 Ga 0.5 P emitter layer 35 is 50 nm, Si concentration 5 × 10 17 cm -3 , N + Type In x Ga 1-x As layer 36 is 100 nm, Si concentration 3 × 10 19 cm -3 And
[0031]
The steps up to the formation of the emitter mesa are shown in cross section in the order of FIG. First, the photoresist 50 is patterned so as to open the emitter electrode portion. Next, the TiPt alloy 51 is vacuum-deposited by sputtering or electron beam evaporation (FIG. 7a). Here, a film was formed by two-source simultaneous deposition of Ti and Pt using an electron beam deposition apparatus. This process can be performed by sputtering to form a film by simultaneous sputtering of two targets of Ti and Pt, by sputtering a TiPt alloy target, or by electron beam evaporation using a TiPt alloy source. Also good. Subsequently, an emitter electrode 37 is formed by a lift-off method (FIG. 7b). Etching is performed using the emitter electrode 37 as a mask to expose the base layer 34 (FIG. 7c). As the etchant, a mixed solution of phosphoric acid / hydrogen peroxide / water is used. The etchant is not limited to a mixed solution of phosphoric acid / hydrogen peroxide / water as long as it is an oxidant + acid system. The cross-sectional shape at this time is a shape in which side etching is not performed on the emitter electrode which is a mask, and is a mesa shape defined by the {111} A plane.
[0032]
In this state, the photoresist is patterned so as to protect the element region, and ion implantation is performed to increase the resistance of the region other than the element region 44. Subsequently, the entire surface is SiO 2 A film 41 is deposited to 200 nm. Next, a base electrode pattern is formed with a photoresist, and SiO 2 2 The base electrode 38 is formed by etching the film 41 using ammonium fluoride and then depositing and lifting off the electrode metal. Further, a collector electrode pattern is formed with a photoresist, and a collector electrode 39 is formed by etching, vapor deposition, and lift-off. Next, in order to protect the entire surface of the device, a SiN passivation film 42 is deposited by plasma CVD.
[0033]
Finally, the entire element is flattened with a resin 43 such as polyimide, BCB (benzocyclobutene), or an olefin-based resin, a contact hole is opened on the electrode, and a wiring 40 is formed, whereby an HBT can be manufactured. .
[0034]
In the present embodiment, Ti is used as the metal having a low ionization energy of the emitter electrode and Pt is used as the large metal. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained by using a combination of one of Ti, Cr, and Al and one of Pt and W.
By the above method, it is possible to provide an HBT in which the emitter mesa size can be formed with good controllability and the emitter resistance can be reduced.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using a material containing an element that is more easily oxidized than an element corresponding to a cation atom constituting a compound semiconductor as a mask material, wet etching is performed by a reaction involving an oxidation reaction. Etching with good controllability that can suppress side etching can be performed. In addition, since a highly reactive substance is used for the mask material, the adhesiveness to the semiconductor layer is high, and etching with high reproducibility without trouble such as the penetration of the etching solution can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of wet etching according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of wet etching according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of wet etching according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of wet etching according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional structural view of an HBT according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a method for manufacturing an HBT according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram of conventional wet etching.
FIG. 9 is a cross-sectional structure diagram of an HBT of Conventional Example 1.
FIG. 10 is a cross-sectional structure diagram of an HBT of Conventional Example 2.
[Explanation of symbols]
1 Mask material containing material with low standard electrode potential
2 Compound semiconductor layer
3 {111} A surface
4. Etching reaction of compound semiconductor
5 Reaction of oxidizing agents
6 Reaction of mask material
7 Progress of etching
8 Electron transfer
9 Ti mask
10 n + Type InGaAs layer
11 InGaAs layer etching reaction
12 Ti oxidation reaction
13 TiW mask
14 TiW oxidation reaction of TiW
15 AuGe \ Ni \ Au layer
16 n-type GaAs layer
17 Etching reaction of GaAs layer
18 Gate electrode
19 Source electrode
20 Drain electrode
21 V-shaped recess groove
22 Source region
23 Drain region
24 channel region
25 GaAs substrate
26 resist mask
27 Side etching
31,111 Semi-insulating GaAs substrate
32,112 n + Type GaAs collector contact layer
33,113 n-type GaAs collector layer
34,114 p + Type GaAs base layer
35,115 n-type In 0.5 Ga 0.5 P emitter layer
36,116 n + Type In x Ga 1-x As emitter contact layer
37,117 Emitter electrode
38,118 Base electrode
39,119 Collector electrode
40,120 Lead-out wiring
41, 121 SiO 2 film
42,122 SiN film
43,123 Resin film such as BCB
High resistance region by ion implantation
50 photoresist
51 TiPt alloy
125 Emitter electrode

Claims (5)

GaAs層上にn型In x Ga 1-x As層が積層された層上に所望の形状を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを用いてウエットエッチングを行うウエットエッチング工程とを有し、
前記マスクはTiを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
N-type In x on GaAs layer A mask forming step of forming a mask having a desired shape on the layer in which the Ga 1-x As layer is laminated ;
A wet etching step of performing wet etching using the mask,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the mask contains Ti .
前記GaAs層上に前記n型Inx Ga1-x As層が積層された層と前記マスクがオーミック接触していることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。The method according to claim 1, wherein the n-type In x Ga 1-x As layer said mask and stacked layers on the GaAs layer is in ohmic contact. 第1の導電型のコレクタコンタクト層と、
前記コレクタコンタクト層上に形成される第1の導電型のコレクタ層と、
前記コレクタ層上に形成される第2の導電型のベース層と、
前記ベース層上に形成される第1の導電型のエミッタ層と、
前記エミッタ層上に形成されるエミッタコンタクト層と、
前記エミッタコンタクト層上に形成されるエミッタ電極と、
を備え、前記エミッタコンタクト層は、{111}面の結晶構造を有し、前記エミッタ電極は、Tiを含むことを特徴とする半導体素子。
A collector contact layer of a first conductivity type;
A collector layer of a first conductivity type formed on the collector contact layer;
A base layer of a second conductivity type formed on the collector layer;
An emitter layer of a first conductivity type formed on the base layer;
An emitter contact layer formed on the emitter layer;
An emitter electrode formed on the emitter contact layer;
The emitter contact layer has a crystal structure of {111} plane, and the emitter electrode contains Ti.
前記エミッタコンタクト層は、GaAs系化合物半導体であることを特徴とする請求項3記載の半導体素子。4. The semiconductor element according to claim 3 , wherein the emitter contact layer is a GaAs compound semiconductor. 前記GaAs系化合物半導体は、n型Inx Ga1-x Asであることを特徴とする請求項4記載の半導体素子。The semiconductor device according to claim 4, wherein the GaAs compound semiconductor is n-type In x Ga 1-x As.
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