JP5307995B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に固相反応を用いた微細または微細な間隔のショットキー電極を形成する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which a Schottky electrode having a fine or fine interval is formed using a solid phase reaction.
一般に、GaAs等の化合物半導体を用いた電界効果トランジスタの高性能化のため、ゲート電極のゲート長の微細化やその寸法精度を高めるとともに、寄生抵抗を低減し、かつ十分なゲート耐圧を得ることが求められている。 In general, in order to improve the performance of field effect transistors using compound semiconductors such as GaAs, the gate length of the gate electrode is miniaturized and its dimensional accuracy is increased, parasitic resistance is reduced, and sufficient gate breakdown voltage is obtained. Is required.
これらを満足するために様々なゲート電極形成方法が開発されている。そのなかの1つとして、本願出願人は、ゲート電極を構成する金属を半導体層に拡散(侵入)させるゲート電極形成方法を提案している(たとえば、特許文献1、特許文献2)。この方法では、半導体層に拡散させて形成したゲート電極がピンチオフ電圧、相互コンダクタンス、ゲート容量といったパラメータに影響を与えるため、拡散後のゲート電極を均一に再現性良く形成する必要がある。
Various gate electrode forming methods have been developed to satisfy these requirements. As one of them, the applicant of the present application has proposed a gate electrode forming method in which a metal constituting the gate electrode is diffused (invaded) into the semiconductor layer (for example,
以下、従来の拡散によりショットキー電極を形成する方法について、HEMTならびに電荷結合素子を例にとり、詳細に説明する。 Hereinafter, a conventional method for forming a Schottky electrode by diffusion will be described in detail using HEMTs and charge coupled devices as examples.
まず、従来のHEMTの製造方法について図3を用いて説明する。半絶縁性GaAs基板上1上に、厚さ500nmのノンドープGaAsバッファ層2と、厚さ15nmのノンドープIn0.2Ga0.8Asチャンネル層3と、Si濃度が1・1018atom・cm-3で厚さ20nmのn型Al0.22 Ga0.78Asキャリア供給層4と、厚さ30nmのノンドープAl0.22 Ga0.78As層5と、厚さ40nmのノンドープGaAsショットキー電極形成層6と、厚さ50nmのノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7と、厚さ100nmのSi濃度が5・1018atom・cm-3のn型GaAsオーミックコンタクト層8を順次結晶成長させる(図3a)。
First, a conventional HEMT manufacturing method will be described with reference to FIG. A non-doped
次に、HEMT形成予定領域外に、B+を加速電圧170keV、ドーズ量1・1012atom・cm-2でイオン注入することにより、素子間分離領域9を形成する。HEMT形成予定領域にAuGe(35nm)/Ni(20nm)/Au(300nm)からなるオーミック電極を、n型GaAsオーミックコンタクト層8上にリフトオフ法によって形成し、400℃で1分間熱処理を行い、ソース電極10およびドレイン電極11を形成する(図3b)。
Next, the
ソース電極10およびドレイン電極11表面をレジスト膜で覆った後、ゲート電極形成部のn型GaAsオーミックコンタクト層8を、クエン酸と過酸化水素水との混合液を用いて選択エッチング除去し、ノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を露出させる。続いて、露出するノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を、塩酸を用いて選択エッチング除去し、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6を露出させる(図3c)。
After the surfaces of the
次に、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6上のゲート電極形成領域に開口部を有するレジスト膜を形成し、Pt(20nm)/Ti(100nm)/Pt(50nm)/Au(500nm)の金属膜からなるゲート電極12をリフトオフ法により形成する(図3d)。
Next, a resist film having an opening in the gate electrode formation region on the non-doped GaAs Schottky
その後、窒素雰囲気350℃で30分間熱処理を行い、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6にPtが拡散した固相反応層13を形成させると、図3(e)に示すHEMTを形成することができる。
Thereafter, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 30 minutes to form the solid
ここで、Ptは深さ方向に拡散するのと同時に横方向にも拡散するため、ゲート長の寸法精度を高めることが難しくなる。また、ゲート−ソース間、ゲート−ドレイン間寸法も変化するため高周波特性や耐圧なども変動し、再現性良く作製することが難しくなるという問題があった。 Here, since Pt diffuses in the depth direction simultaneously with the depth direction, it is difficult to increase the dimensional accuracy of the gate length. In addition, since the gate-source and gate-drain dimensions also change, the high-frequency characteristics and withstand voltage also fluctuate, which makes it difficult to manufacture with good reproducibility.
次に、従来の2相駆動型の電荷結合素子の製造方法について図4を用いて説明する。 Next, a manufacturing method of a conventional two-phase drive type charge coupled device will be described with reference to FIG.
半絶縁性GaAs基板上1上に、厚さ500nmのノンドープGaAsバッファ層2と、厚さ15nmのノンドープIn0.2Ga0.8Asチャンネル層3と、Si濃度が1×1018atom・cm-3で厚さ20nmのn型Al0.22 Ga0.78Asキャリア供給層4と、厚さ30nmのノンドープAl0.22 Ga0.78As層5と、厚さ40nmのノンドープGaAsショットキー電極形成層6と、厚さ50nmのノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7と、厚さ100nmのSi濃度が5×1018atom・cm-3のn型GaAsオーミックコンタクト層8を順次結晶成長させる(図4a)。
A non-doped
次に、電荷結合素子形成予定領域外に、B+を加速電圧170keV、ドーズ量1×1012atom・cm-2でイオン注入することにより、素子間分離領域9を形成する。電荷結合素子形成予定領域にAuGe(35nm)/Ni(20nm)/Au(300nm)からなるオーミック電極を、n型GaAsオーミックコンタクト層8上にリフトオフ法によって形成し、400℃で1分間熱処理を行い、電荷注入電極14および電荷取出し電極15を形成する(図4b)。
Next, an
電荷注入電極14および電荷取出し電極15表面をレジスト膜で覆った後、電荷転送電極形成部のn型GaAsオーミックコンタクト層8を、クエン酸と過酸化水素水との混合液を用いて選択エッチング除去し、ノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を露出させる。続いて、露出するノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を、塩酸を用いて選択エッチング除去し、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6を露出させる(図4c)。
After the surfaces of the
次に、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6上の電荷転送電極形成領域に開口部を有するレジスト膜を形成し、Ti(100nm)/Pt(50nm)/Au(300nm)からなる電荷転送電極の第1のショットキー電極(SG)16をリフトオフ法によってゲート長1μm、電極間隔1μmに形成する(図4d)。
Next, a resist film having an opening in the charge transfer electrode formation region on the non-doped GaAs Schottky
その後、レジスト膜を電荷転送電極形成領域に開口部を有する所定の形状にパターンニングし、続いてPt(25nm)/Ti(11nm)/Pt(22nm)/Au(33nm)の金属膜を、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6上の法線方向に対して角度36°で、電荷注入電極14方向から蒸着し、第1のショットキー電極(SG)16による自己整合とリフトオフ法を用いて、隣接する第1のショットキー電極(SG)16との間隔が0.2μmの第2のショットキー電極部(VG)17を形成する(図4e)。
Thereafter, the resist film is patterned into a predetermined shape having an opening in the charge transfer electrode formation region, and then a metal film of Pt (25 nm) / Ti (11 nm) / Pt (22 nm) / Au (33 nm) is non-doped. Vapor deposition is performed from the direction of the
次に、窒素雰囲気350℃で30分間熱処理を行い、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6にPtが拡散して固相反応層13を形成し、第1のショットキー電極(SG)16と第2のショットキー電極(VG)17との間にピンチオフ電圧差を形成すると、図4(f)に示す2相駆動型電荷結合素子を形成することができる。
Next, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 30 minutes, Pt diffuses into the non-doped GaAs Schottky
2相駆動型電荷結合素子では、電荷転送電極間の間隔が広いと電荷のトラップ源となり転送効率が低下するため、第1のショットキー電極(SG)16と第2のショットキー電極(VG)17との間隔は短い方が望ましい。しかし、固相反応の際に、Ptは深さ方向に拡散するのと同時に横方向にも拡散するため、第1のショットキー電極(SG)16と第2のショットキー電極(VG)17間の短絡を招くという問題があった。
前述した2つの例で見られるように、金属の固相反応(合金反応)過程では、拡散は重要な役割を占めている。一般に、金属原子は格子拡散、表面拡散、粒界拡散、転位拡散のいずれかの経路によって結晶中を拡散する。また、表面拡散、粒界拡散、転位拡散は格子拡散より活性化エネルギーが小さいため容易に生じ、特に温度を室温から上昇させていく拡散過程の初期段階においては、原子は結晶中で最も動きやすい表面上を移動する表面拡散が生じるものと考えられる。 As can be seen from the two examples described above, diffusion plays an important role in the solid phase reaction (alloy reaction) of metals. In general, metal atoms diffuse in a crystal by any one of lattice diffusion, surface diffusion, grain boundary diffusion, and dislocation diffusion. Also, surface diffusion, grain boundary diffusion, and dislocation diffusion occur easily because the activation energy is smaller than that of lattice diffusion, and atoms are most likely to move in the crystal, especially in the initial stage of the diffusion process in which the temperature is raised from room temperature. It is thought that surface diffusion that moves on the surface occurs.
そのため、前述した様なショットキー電極を構成する金属を半導体層に拡散させるHEMTのゲート電極の形成方法では、ゲート長の精度を高めることが難しくなる。更には、表面拡散は半導体結晶表面に形成する酸化層などの表面状態により影響を受けるため、ゲート−ソース間、ゲート−ドレイン間寸法を制御することが難しくなるため、高周波特性や耐圧特性を安定的に再現性良く形成することが難しくなる。 Therefore, it is difficult to increase the accuracy of the gate length in the HEMT gate electrode forming method in which the metal constituting the Schottky electrode is diffused into the semiconductor layer as described above. Furthermore, surface diffusion is affected by the surface state of the oxide layer formed on the surface of the semiconductor crystal, making it difficult to control the gate-source and gate-drain dimensions. Therefore, it becomes difficult to form with good reproducibility.
また、ショットキー電極を構成する金属を半導体層に拡散させる2相駆動型の電荷結合素子の微細な間隔の電荷転送電極の形成方法では、表面拡散が電荷転送電極間の短絡を招くという問題があった。 In addition, in the method of forming a charge transfer electrode with a fine interval of a two-phase drive type charge coupled device in which the metal constituting the Schottky electrode is diffused into the semiconductor layer, there is a problem that surface diffusion causes a short circuit between the charge transfer electrodes. there were.
本発明は上記問題点を解消し、固相反応を用いて微細なゲート長のショットキー電極、または微細な間隔のショットキー電極を形成する際、寸法精度良く形成することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems and manufactures a semiconductor device that can be formed with high dimensional accuracy when a Schottky electrode having a fine gate length or a Schottky electrode having a fine interval is formed using solid-phase reaction. It aims to provide a method.
上記目的を達成するため請求項1に係る発明は、半導体基板上の半導体層と、該半導体層とショットキー接合する電極とを備えた半導体装置の製造方法において、前記半導体層上に、第1の金属からなる第1のショットキー電極と、前記第1の金属より前記半導体層と固相反応層を形成しやすい第2の金属からなる第2のショットキー電極とからなるショットキー電極を形成する工程と、少なくとも前記第2のショットキー電極の側壁部と露出する前記半導体層上を隙間なく被覆する絶縁膜を、前記第2のショットキー電極が前記半導体層と固相反応する温度以下で形成する工程と、前記絶縁膜を被覆した後に前記半導体層と前記第2のショットキー電極との間に固相反応層を形成する熱処理を行い、前記半導体層の表面から深さ方向に、前記半導体層と前記第1のショットキー電極界面あるいは固相反応層より深く、前記第2の金属を侵入させる工程とを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor layer on a semiconductor substrate and an electrode that is in Schottky junction with the semiconductor layer . Forming a Schottky electrode made of a first Schottky electrode made of a second metal and a second Schottky electrode made of a second metal that can form the semiconductor layer and a solid phase reaction layer more easily than the first metal. And an insulating film that covers at least the side wall of the second Schottky electrode and the exposed semiconductor layer without a gap at a temperature at which the second Schottky electrode reacts with the semiconductor layer at a solid-phase reaction. And a heat treatment for forming a solid phase reaction layer between the semiconductor layer and the second Schottky electrode after covering the insulating film, and in a depth direction from the surface of the semiconductor layer. Deeper than the semiconductor layer and the first Schottky electrode interface or a solid phase reaction layer, characterized in that it comprises a step of entering the second metal.
本発明の製造方法によれば、ショットキー電極を構成する金属の表面拡散が抑えられ、半導体層表面で電極を構成する金属の横方向への拡散を抑制することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, the surface diffusion of the metal constituting the Schottky electrode can be suppressed, and the diffusion of the metal constituting the electrode on the semiconductor layer surface in the lateral direction can be suppressed.
本発明の製造方法により電界効果トランジスタのゲート電極を形成する場合、高性能化に必要とされる寄生抵抗の低減、ならびにゲート長の精度を高めることが可能になる。また、ゲート−ソース間、ゲート−ドレイン間寸法を再現性良く形成することが可能になる。その結果、特性の優れた電界効果トランジスタを形成することが可能となる。 When the gate electrode of the field effect transistor is formed by the manufacturing method of the present invention, it is possible to reduce the parasitic resistance required for high performance and increase the accuracy of the gate length. In addition, it becomes possible to form gate-source dimensions and gate-drain dimensions with good reproducibility. As a result, a field effect transistor having excellent characteristics can be formed.
また、電荷結合素子の電荷転送電極を形成する場合、電荷転送効率の向上に必要とされる微細な間隔の電荷転送電極を再現性良く形成することができるため、ゲート耐圧のバラツキを抑制することが可能になる。その結果、特性の優れた電荷結合素子を形成することが可能となる。 In addition, when forming charge transfer electrodes of charge coupled devices, it is possible to form the finely spaced charge transfer electrodes required for improving charge transfer efficiency with good reproducibility, thereby suppressing variations in gate breakdown voltage. Is possible. As a result, a charge coupled device having excellent characteristics can be formed.
本発明は、ショットキー電極を形成した後、半導体層表面を絶縁膜で被覆し、固相反応層を形成する熱処理を行う。半導体層表面を絶縁膜で被覆することによって、表面拡散が抑制され、主に深さ方向にショットキー電極を侵入させることが可能となっている。以下、本発明の実施例について説明する。 In the present invention, after the Schottky electrode is formed, the surface of the semiconductor layer is covered with an insulating film, and a heat treatment is performed to form a solid phase reaction layer. By covering the surface of the semiconductor layer with an insulating film, surface diffusion is suppressed and the Schottky electrode can be penetrated mainly in the depth direction. Examples of the present invention will be described below .
まず参考例について説明する。半絶縁性GaAs基板上1上に、厚さ500nmのノンドープGaAsバッファ層2と、厚さ15nmのノンドープIn0.2Ga0.8Asチャンネル層3と、Si濃度が1・1018atom・cm-3で厚さ20nmのn型Al0.22 Ga0.78Asキャリア供給層4と、厚さ30nmのノンドープAl0.22 Ga0.78As層5と、厚さ40nmのノンドープGaAsショットキー電極形成層6と、厚さ50nmのノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7と、厚さ100nmのSi濃度が5・1018atom・cm-3のn型GaAsオーミックコンタクト層8を順次結晶成長させる(図1a)。
First, a reference example will be described. A non-doped
次に、HEMT形成予定領域外に、B+を加速電圧170keV、ドーズ量1・1012atom・cm-2でイオン注入することにより、素子間分離領域9を形成する。HEMT形成予定領域にAuGe(35nm)/Ni(20nm)/Au(300nm)からなるオーミック電極を、n型GaAsオーミックコンタクト層8上にリフトオフ法によって形成し、400℃で1分間熱処理を行い、ソース電極10およびドレイン電極11を形成する(図1b)。
Next, the
ソース電極10およびドレイン電極11表面をレジスト膜で覆った後、ゲート電極形成部のn型GaAsオーミックコンタクト層8を、クエン酸と過酸化水素水との混合液を用いて選択エッチング除去し、ノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を露出させる。続いて、露出するノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を、塩酸を用いて選択エッチング除去し、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6を露出させる(図1c)。
After the surfaces of the
次に、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6上のゲート電極形成領域に開口部を有するレジスト膜を形成し、Pt(20nm)/Ti(100nm)/Pt(50nm)/Au(500nm)の金属膜からなるゲート電極12をリフトオフ法により形成する。その後、本発明では、ゲート電極12上、ゲート電極12とソース電極10、およびゲート電極とドレイン電極11と間のノンドープGaAsショットキー電極形成層6上にポリイミド膜18を形成する(図1d)。
Next, a resist film having an opening in the gate electrode formation region on the non-doped GaAs Schottky
ポリイミド膜18は、ポリアミド酸、N−メチル−2ピロリドンおよびN,N−ジメチルアミドを含む溶液を、スピナーを用いて塗布した後、窒素雰囲気中、90℃、1時間の加熱により、溶剤を揮散させ、続いて200℃、1時間の熱処理により塗膜の化学構造を変化させ、イミド環を形成することによって形成する。
The
その後、窒素雰囲気350℃で30分間熱処理を行い、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6にPtが拡散した固相反応層13を形成する(図1e)。その後、水和ヒドラジンおよびエチレンジアミンを含む溶液を用いて、ポリイミド膜18を除去すると、図1(f)に示すHEMTを形成することができる。
Thereafter, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 30 minutes to form a solid
このように固相反応層13を形成するための熱処理を行う前に、表面拡散が起こる可能性のある半導体層表面と、その近傍のゲート電極12の側面部とをポリイミド膜18で被覆することによって、表面拡散が抑制され、主に深さ方向に拡散した固相反応層13を形成することができる。
Before performing the heat treatment for forming the solid
次に、2相駆動型の電荷結合素子の製造方法について、図2を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing a two-phase drive type charge coupled device will be described with reference to FIG.
半絶縁性GaAs基板上1上に、厚さ500nmのノンドープGaAsバッファ層2と、厚さ15nmのノンドープIn0.2Ga0.8Asチャンネル層3と、Si濃度が1×1018atom・cm-3で厚さ20nmのn型Al0.22 Ga0.78Asキャリア供給層4と、厚さ30nmのノンドープAl0.22 Ga0.78As層5と、厚さ40nmのノンドープGaAsショットキー電極形成層6と、厚さ50nmのノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7と、厚さ100nmのSi濃度が5×1018atom・cm-3のn型GaAsオーミックコンタクト層8を順次結晶成長させる(図2a)。
A non-doped
次に、電荷結合素子形成予定領域外に、B+を加速電圧170keV、ドーズ量1×1012atom・cm-2でイオン注入することにより、素子間分離領域9を形成する。電荷結合素子形成予定領域にAuGe(35nm)/Ni(20nm)/Au(300nm)からなるオーミック電極を、n型GaAsオーミックコンタクト層8上にリフトオフ法によって形成し、400℃で1分間熱処理を行い、電荷注入電極14および電荷取出し電極15を形成する(図2b)。
Next, an
電荷注入電極14および電荷取出し電極15表面をレジスト膜で覆った後、電荷転送電極形成部のn型GaAsオーミックコンタクト層8をクエン酸と過酸化水素水との混合液を用いて選択エッチング除去し、ノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を露出させ、続いて、ノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層7を塩酸にて選択エッチング除去し、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6を露出させる(図2c)。
After the surfaces of the
次に、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6上の電荷転送電極形成領域に開口部を有するレジスト膜を形成し、Ti(100nm)/Pt(50nm)/Au(300nm)からなる電荷転送電極の第1のショットキー電極(SG)16をリフトオフ法によってゲート長1μm、電極間隔1μmに形成する(図2d)。
Next, a resist film having an opening in the charge transfer electrode formation region on the non-doped GaAs Schottky
その後、レジスト膜を電荷転送電極形成領域に開口部を有する所定の形状にパターンニングし、続いてPt(25nm)/Ti(11nm)/Pt(22nm)/Au(33nm)の金属膜を、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6上の法線方向に対して角度36°で、電荷注入電極14方向から蒸着し、第1のショットキー電極16(SG)による自己整合とリフトオフ法を用いて、隣接する第1のショットキー電極16(SG)との間隔が0.2μmの第2のショットキー電極部17(VG)を形成する(図2e)。
Thereafter, the resist film is patterned into a predetermined shape having an opening in the charge transfer electrode formation region, and then a metal film of Pt (25 nm) / Ti (11 nm) / Pt (22 nm) / Au (33 nm) is non-doped. Vapor deposition is performed from the direction of the
その後、本発明では、第1のショットキー電極16及び第2のショットキー電極上、第1のショットキー電極16(SG)と隣接する電荷転送電極の第2のショットキー電極部17(VG)間のノンドープGaAsショットキー電極形成層6上にポリイミド膜18を形成し、続いて窒素雰囲気350℃で30分間熱処理を行い、ノンドープGaAsショットキー電極形成層6にPtが拡散した固相反応層13を形成する(図2f)。
Thereafter, in the present invention, the second Schottky electrode portion 17 (VG) of the charge transfer electrode adjacent to the first Schottky electrode 16 (SG) on the
その後、水和ヒドラジンおよびエチレンジアミンを含む溶液を用いてポリイミド膜18を除去すると、微細な間隔で第1のショットキー電極16(SG)と第2のショットキー電極17(VG)との間にピンチオフ電圧差を備えた、図2(g)に示す2相駆動型電荷結合素子が形成することができる。
Thereafter, when the
このように、本実施例においても、固相反応層13を形成するための熱処理を行う前に、表面拡散が起こる可能性のある半導体層表面と、その近傍のゲート電極12の側面部とをポリイミド膜18で被覆することによって、表面拡散が抑制され、主に深さ方向に拡散した固相反応層13を形成することができる。
Thus, also in this example, before performing the heat treatment for forming the solid
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。たとえば、本実施例では絶縁膜としてポリイミドを用いたが、他の絶縁膜を用いることもできる。具体的には、拡散する金属(Pt)が、半導体層(GaAs)と固相反応を行う温度(この場合、250℃)未満の温度で形成することができればよい。例えば、真空蒸着法や固体ソースECRプラズマ成膜法を用いて形成した窒化シリコン膜、酸化シリコン膜などを用いても同様の効果が得られる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said Example. For example, although polyimide is used as the insulating film in this embodiment, other insulating films can be used. Specifically, it is only necessary that the diffusing metal (Pt) can be formed at a temperature lower than the temperature at which the solid phase reaction with the semiconductor layer (GaAs) is performed (in this case, 250 ° C.). For example, the same effect can be obtained by using a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like formed by using a vacuum evaporation method or a solid source ECR plasma film formation method.
また、本実施例ではPtと固相反応する半導体層としてGaAs層を用いたが、その他の半導体層上のショットキー電極においても本発明は適応できる。例えばAlGaAs層、InGaAs層上のショットキー電極の形成であっても同様の効果が期待される。 In this embodiment, a GaAs layer is used as a semiconductor layer that reacts with Pt in a solid phase, but the present invention can be applied to Schottky electrodes on other semiconductor layers. For example, the same effect can be expected even when a Schottky electrode is formed on an AlGaAs layer or an InGaAs layer.
1:半絶縁性GaAs基板、2:ノンドープGaAsバッファ層、3:ノンドープIn0.2Ga0.8Asチャンネル層、4:n型Al0.22 Ga0.78Asキャリア供給層、5:ノンドープAl0.22 Ga0.78As層、6:ノンドープGaAsショットキー電極形成層、7:ノンドープIn0.5Ga0.5Pエッチングストッパー層、8:n型GaAsオーミックコンタクト層、9:素子間分離領域、10:ソース電極、11:ドレイン電極、12:ゲート電極、13:固相反応層、14:電荷注入電極、15:電荷取出し電極、16:第1のショットキー電極(SG)、17:第2のショットキー電極(VG)、18:ポリイミド膜 1: semi-insulating GaAs substrate, 2: undoped GaAs buffer layer, 3: undoped In 0.2 Ga 0.8 As channel layer, 4: n-type Al 0.22 Ga 0.78 As carrier supply layer, 5: undoped Al 0.22 Ga 0.78 As layer, 6 : Non-doped GaAs Schottky electrode forming layer, 7: non-doped In 0.5 Ga 0.5 P etching stopper layer, 8: n-type GaAs ohmic contact layer, 9: element isolation region, 10: source electrode, 11: drain electrode, 12: gate Electrode, 13: Solid phase reaction layer, 14: Charge injection electrode, 15: Charge extraction electrode, 16: First Schottky electrode (SG), 17: Second Schottky electrode (VG), 18: Polyimide film
Claims (1)
前記半導体層上に、第1の金属からなる第1のショットキー電極と、前記第1の金属より前記半導体層と固相反応層を形成しやすい第2の金属からなる第2のショットキー電極とからなるショットキー電極を形成する工程と、
少なくとも前記第2のショットキー電極の側壁部と露出する前記半導体層上を隙間なく被覆する絶縁膜を、前記第2のショットキー電極が前記半導体層と固相反応する温度以下で形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後に前記半導体層と前記第2のショットキー電極との間に固相反応層を形成する熱処理を行い、前記半導体層の表面から深さ方向に、前記半導体層と前記第1のショットキー電極界面あるいは固相反応層より深く、前記第2の金属を侵入させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device comprising a semiconductor layer on a semiconductor substrate, and an electrode that forms a Schottky junction with the semiconductor layer,
A first Schottky electrode made of a first metal on the semiconductor layer, and a second Schottky electrode made of a second metal that can form the semiconductor layer and a solid phase reaction layer more easily than the first metal. Forming a Schottky electrode comprising:
Forming an insulating film that covers at least a sidewall portion of the second Schottky electrode and the exposed semiconductor layer without a gap at a temperature lower than a temperature at which the second Schottky electrode reacts with the semiconductor layer; ,
After the insulating film is formed, a heat treatment is performed to form a solid phase reaction layer between the semiconductor layer and the second Schottky electrode, and the semiconductor layer and the first layer are formed in a depth direction from the surface of the semiconductor layer. And a step of intruding the second metal deeper than one Schottky electrode interface or solid phase reaction layer .
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