JP6589291B2 - Compound semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Compound semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP6589291B2 JP6589291B2 JP2015030923A JP2015030923A JP6589291B2 JP 6589291 B2 JP6589291 B2 JP 6589291B2 JP 2015030923 A JP2015030923 A JP 2015030923A JP 2015030923 A JP2015030923 A JP 2015030923A JP 6589291 B2 JP6589291 B2 JP 6589291B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- compound semiconductor
- etching stopper
- semiconductor device
- spacer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Description
本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor device and a manufacturing method thereof.
近年、大容量無線通信を実現させるために、ミリ波又はテラヘルツ波を利用する研究がされている。これら周波数が高い信号を増幅するために、超高周波で動作するInP系高電子移動度トランジスタ(HEMT:high electron mobility transistor)が用いられている。従来のInP系HEMTには、ドーピングを行ったInAlAsのキャリア供給層、i−InGaAsのチャネル層、及びi−InAlAsのバリア層が含まれる。InP系HEMTによれば、高周波数信号を低雑音で増幅することができ、高い電力増幅率が得られる。 In recent years, research using millimeter waves or terahertz waves has been conducted in order to realize large-capacity wireless communication. In order to amplify these high-frequency signals, InP-based high electron mobility transistors (HEMTs) that operate at ultra-high frequencies are used. A conventional InP-based HEMT includes a doped InAlAs carrier supply layer, an i-InGaAs channel layer, and an i-InAlAs barrier layer. According to the InP-based HEMT, a high frequency signal can be amplified with low noise, and a high power amplification factor can be obtained.
InP系HEMTには、チャネル層がキャリア供給層よりも基板側にある形態、及びキャリア供給層がチャネル層よりも基板側にある形態がある。後者では、前者よりもインパクトイオン化が生じにくく、良好な最大発振周波数(fmax)が得られる。その一方で、後者には、チャネルの抵抗又はソースの抵抗が高いという問題がある。高いソースの抵抗は相互コンダクタンス(gm)等の特性の低下につながる。ソースの抵抗の低減を目的とした構造も提案されているが、その構造を得るためには再成長等の煩雑な処理が必要とされ、量産に適していない。 The InP-based HEMT has a mode in which the channel layer is closer to the substrate than the carrier supply layer and a mode in which the carrier supply layer is closer to the substrate than the channel layer. In the latter, impact ionization is less likely to occur than in the former, and a good maximum oscillation frequency (fmax) can be obtained. On the other hand, the latter has a problem of high channel resistance or source resistance. High source resistance leads to degradation of characteristics such as mutual conductance (gm). A structure aimed at reducing the resistance of the source has also been proposed, but complicated processing such as regrowth is required to obtain the structure, which is not suitable for mass production.
本発明の目的は、低抵抗で量産に適した化合物半導体装置及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a compound semiconductor device having a low resistance and suitable for mass production, and a manufacturing method thereof.
化合物半導体装置の一態様には、バッファ層と、前記バッファ層上のキャリア供給層と、前記キャリア供給層上のInGaAsのチャネル層と、前記チャネル層に接し、Asを含む前記チャネル層上のスペーサ層と、前記スペーサ層に接し、Pを含む前記スペーサ層上のエッチングストッパ層と、In及びAsを含む前記エッチングストッパ層上のキャップ層と、前記チャネル層上方のゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、が含まれる。前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層に一対の第1リセス及び第2リセスが形成されており、前記ゲート電極は前記第2リセス内で絶縁膜を介して前記チャネル層上方に形成されており、前記ソース電極は前記一対の第1リセスの一方内で前記チャネル層上に形成され、前記ドレイン電極は前記一対の第1リセスの他方内で前記チャネル層上に形成されている。 In one embodiment of the compound semiconductor device, a buffer layer, a carrier supply layer on the buffer layer, an InGaAs channel layer on the carrier supply layer, a spacer in contact with the channel layer and containing As An etching stopper layer on the spacer layer containing P, in contact with the spacer layer, and on the etching stopper layer containing In and As, and a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode above the channel layer And are included. A pair of first and second recesses are formed in the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer, and the gate electrode is formed in the second recess and above the channel layer via an insulating film. The source electrode is formed on the channel layer in one of the pair of first recesses, and the drain electrode is formed on the channel layer in the other of the pair of first recesses .
化合物半導体装置の製造方法の一態様では、バッファ層の表面にキャリア供給層を形成し、InGaAsのチャネル層を前記キャリア供給層上に形成し、前記チャネル層に接し、Asを含むスペーサ層を前記チャネル層上に形成する。前記スペーサ層に接し、Pを含むエッチングストッパ層を前記スペーサ層上に形成し、In及びAsを含むキャップ層を前記エッチングストッパ層上に形成し、前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層に一対の第1リセスを形成し、前記一対の第1リセスの一方内で前記チャネル層上にソース電極を、前記一対の第1リセスの他方内で前記チャネル層上にドレイン電極を形成する。前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層に第2リセスを形成し、前記第2リセス内で絶縁膜を介して前記チャネル層上方にゲート電極を形成する。 In one embodiment of the method for manufacturing a compound semiconductor device, a carrier supply layer is formed on the surface of the buffer layer, an InGaAs channel layer is formed on the carrier supply layer, and a spacer layer containing As is in contact with the channel layer. Formed on the channel layer. An etching stopper layer containing P is formed on the spacer layer in contact with the spacer layer, a cap layer containing In and As is formed on the etching stopper layer, and the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer are formed. A pair of first recesses is formed, a source electrode is formed on the channel layer in one of the pair of first recesses, and a drain electrode is formed on the channel layer in the other of the pair of first recesses . A second recess is formed in the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer, and a gate electrode is formed in the second recess above the channel layer through an insulating film.
上記の化合物半導体装置等によれば、適切なエッチングストッパ層及びスペーサ層が含まれるため、量産性を維持しながら抵抗を低減することができる。 According to the above compound semiconductor device and the like, since an appropriate etching stopper layer and spacer layer are included, the resistance can be reduced while maintaining mass productivity.
本願発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、下記の参考例に想到した。図1は、参考例の構成を示す図である。図1(a)は断面図であり、図1(b)はバッファ層及びキャップ層間の図1(a)中のI−I線に沿った部分におけるバンド図である。 The inventor of the present application has intensively studied to solve the above problems. As a result, the following reference example was conceived. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a reference example. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a band diagram of a portion along the line II in FIG. 1A between the buffer layer and the cap layer.
参考例に係る化合物半導体装置500には、図1(a)に示すように、バッファ層502、バッファ層502上のキャリア供給層503、キャリア供給層503上のチャネル層504、チャネル層504上のエッチングストッパ層506、及びエッチングストッパ層506上のキャップ層507が含まれる。バッファ層502は意図的な不純物の導入が行われていないInAlAs層(i−InAlAs層)である。チャネル層504は意図的な不純物の導入が行われていないInGaAs層(i−InGaAs層)である。エッチングストッパ層506はn型のInP層(n−InP層)である。キャップ層507はn型のInGaAs層(n−InGaAs層)である。キャリア供給層503は、例えば、バッファ層502の表面へのデルタドーピング(原子層ドーピング)により形成されている。エッチングストッパ層506及びキャップ層507にリセス516が形成されている。化合物半導体装置500には、リセス516内でチャネル層504上のゲート絶縁膜517、ゲート絶縁膜517上のゲート電極513、チャネル層504上のソース電極511及びドレイン電極512が含まれる。
As shown in FIG. 1A, the compound semiconductor device 500 according to the reference example includes a
化合物半導体装置500では、図1(a)に示すように、ゲート電極513の下方を通過した電流522は、チャネル層504からエッチングストッパ層506及びキャップ層507を介してソース電極511に流れる。このとき、図1(b)に示すように、エッチングストッパ層506の障壁が低いため、ソース抵抗が低く、優れた特性が得られる。更に、以下に説明するように、その製造は容易である。
In the compound semiconductor device 500, as shown in FIG. 1A, the current 522 that has passed under the gate electrode 513 flows from the
次に、参考例に係る化合物半導体装置500の製造方法について説明する。図2(a)乃至(e)は参考例に係る化合物半導体装置500の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device 500 according to the reference example will be described. 2A to 2E are cross-sectional views showing a method of manufacturing the compound semiconductor device 500 according to the reference example in the order of steps.
先ず、図2(a)に示すように、バッファ層502上にキャリア供給層503、チャネル層504、エッチングストッパ層506及びキャップ層507を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a
次いで、図2(b)に示すように、キャップ層507及びエッチングストッパ層506にソース電極511用のリセス及びドレイン電極512用のリセスを形成する。その後、ソース電極511用のリセス内にソース電極511を、ドレイン電極512用のリセス内にドレイン電極512を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a recess for the
続いて、図2(c)に示すように、ゲート電極513用のリセス516をキャップ層507に形成する。キャップ層507のエッチングはエッチングストッパ層506の表面で停止する。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a
次いで、図2(d)に示すように、リセス516をエッチングストッパ層506の内部まで延ばす。エッチングストッパ層506のエッチングはチャネル層504の表面で停止する。
Next, as shown in FIG. 2D, the
その後、図2(e)に示すように、リセス516内においてチャネル層504上にゲート絶縁膜517を形成する。続いて、ゲート絶縁膜517上にゲート電極513を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2E, a gate insulating film 517 is formed on the
この製造方法では、エッチングストッパ層506を用いたエッチングの制御を行うため、容易に化合物半導体装置500を形成することができる。
In this manufacturing method, since the etching control using the
しかしながら、参考例では、チャネル層504の表面に乱れが生じやすく、これに伴って電子の移動度が低下するという問題がある。
However, in the reference example, there is a problem that the surface of the
そこで、本願発明者は、この問題を解決すべく更に鋭意検討を行った。この結果、エッチングストッパ層506とチャネル層504との間に、チャネル層504に含まれるV族元素と同じV族元素を含む化合物半導体層を設けることで、チャネル層504の表面の乱れが抑制されることが判明した。そして、本願発明者は、この知見に基づき、低抵抗で量産に適した化合物半導体装置について鋭意検討を重ねた結果、以下の実施形態に想到した。
Therefore, the inventor of the present application has further studied diligently to solve this problem. As a result, by providing a compound semiconductor layer containing the same group V element as the group V element included in the
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は、HEMTの一例である。図3は、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す図である。図3(a)は断面図であり、図3(b)はバッファ層及びキャップ層間の図3(a)中のI−I線に沿った部分におけるバンド図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. The first embodiment is an example of a HEMT. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the compound semiconductor device according to the first embodiment. 3A is a cross-sectional view, and FIG. 3B is a band diagram in a portion along the line II in FIG. 3A between the buffer layer and the cap layer.
第1の実施形態に係る化合物半導体装置100には、図3(a)に示すように、バッファ層102、バッファ層102上のキャリア供給層103、及びキャリア供給層103上のチャネル層104が含まれる。化合物半導体装置100には、更に、チャネル層104上のスペーサ層105、スペーサ層105上のエッチングストッパ層106、及びエッチングストッパ層106上のキャップ層107が含まれる。スペーサ層105、エッチングストッパ層106及びキャップ層107にリセス116が形成されている。化合物半導体装置100には、リセス116内でチャネル層104上のゲート絶縁膜117、ゲート絶縁膜117上のゲート電極113、チャネル層104上方のソース電極111及びドレイン電極112が含まれる。スペーサ層105はチャネル層104に接し、エッチングストッパ層106はスペーサ層105に接する。
As shown in FIG. 3A, the compound semiconductor device 100 according to the first embodiment includes a
キャリア供給層103のバンドギャップはチャネル層104のバンドギャップよりも広い。例えば、チャネル層104はInGaAs層であり、スペーサ層105はAsを含む化合物半導体層である。例えば、エッチングストッパ層106はPを含む化合物半導体層であり、キャップ層107はIn及びAsを含む化合物半導体層である。
The
第1の実施形態では、チャネル層104のキャリア供給層103との界面近傍に2次元電子ガス(2DEG)が発生する。また、図3(a)に示すように、ゲート電極113の下方を通過した電流122は、チャネル層104からスペーサ層105、エッチングストッパ層106及びキャップ層107を介してソース電極111に流れる。このとき、図3(b)に示すように、エッチングストッパ層106の障壁が低く、かつ電子がスペーサ層105をトンネルするため、ソースの抵抗が低く、優れた特性が得られる。また、いわゆる逆HEMT構造の効果、すなわちインパクトイオン化の抑制による最大発振周波数(fmax)の向上という効果も得られる。
In the first embodiment, a two-dimensional electron gas (2DEG) is generated near the interface between the
次に、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法について説明する。図4A乃至図4Bは、第1の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment will be described. 4A to 4B are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps.
先ず、図4A(a)に示すように、バッファ層102上にキャリア供給層103、チャネル層104、スペーサ層105、エッチングストッパ層106及びキャップ層107を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, a
次いで、図4A(b)に示すように、キャップ層107にソース電極111用のリセス118及びドレイン電極112用のリセス119を形成する。キャップ層107のエッチングはエッチングストッパ層106の表面で停止する。
Next, as shown in FIG. 4A (b), a
その後、図4A(c)に示すように、リセス118及びリセス119をエッチングストッパ層106及びスペーサ層105の内部まで延ばす。エッチングストッパ層106及びスペーサ層105のエッチングはチャネル層104の表面で停止する。
Thereafter, as shown in FIG. 4A (c), the
続いて、図4A(d)に示すように、リセス118内にソース電極111を形成し、リセス119内にドレイン電極112を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4A (d), the
次いで、図4B(e)に示すように、ゲート電極113用のリセス116をキャップ層107に形成する。キャップ層107のエッチングはエッチングストッパ層106の表面で停止する。
Next, as shown in FIG. 4B (e), a
その後、図4B(f)に示すように、リセス116をエッチングストッパ層106及びスペーサ層105の内部まで延ばす。エッチングストッパ層106及びスペーサ層105のエッチングはチャネル層104の表面で停止する。
Thereafter, as shown in FIG. 4B (f), the
続いて、図4B(g)に示すように、リセス116内においてチャネル層104上にゲート絶縁膜117を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4B (g), a
次いで、図4B(h)に示すように、ゲート絶縁膜117上にゲート電極113を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 4B (h), the gate electrode 113 is formed over the
この製造方法では、エッチングストッパ層106を用いたエッチングの制御を行うため、容易に化合物半導体装置100を形成することができる。従って、化合物半導体装置100は量産に適している。エッチングストッパ層106が含まれていない場合、時間制御によるエッチングを行うと、エッチングのばらつきが生じやすい。エッチングのばらつきを回避するために所望の平面形状のキャップ層107を再成長により形成することは不可能ではないが、この方法は再成長のための成長マスクの形成等の煩雑な処理を含むため、量産に適していない。
In this manufacturing method, since the etching control using the
更に、化合物半導体装置100では、InGaAs層であるチャネル層104の表面が、Asを含むスペーサ層105と接しているため、参考例のようなチャネル層104の表面の乱れが抑制される。従って、高い電子の移動度を得ることができる。
Furthermore, in the compound semiconductor device 100, since the surface of the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、InP系HEMTの一例である。図5は、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す図である。図5(a)は断面図であり、図5(b)はバッファ層及びキャップ層間の図5(a)中のI−I線に沿った部分におけるバンド図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is an example of an InP-based HEMT. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a compound semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a band diagram in a portion along the line II in FIG. 5A between the buffer layer and the cap layer.
第2の実施形態に係る化合物半導体装置200には、図5(a)に示すように、基板201、基板201上のバッファ層202、バッファ層202上のキャリア供給層203、及びキャリア供給層203上のチャネル層204が含まれる。化合物半導体装置200には、更に、チャネル層204上のスペーサ層205、スペーサ層205上のエッチングストッパ層206、及びエッチングストッパ層206上のキャップ層207が含まれる。バッファ層202、キャリア供給層203、チャネル層204、スペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207に素子分離領域208が形成されている。素子分離領域208により区画された素子領域内で、スペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207にリセス216が形成されている。化合物半導体装置200には、リセス216内でチャネル層204上の絶縁膜217、絶縁膜217上のゲート電極213、チャネル層204上方のソース電極211及びドレイン電極212が含まれる。スペーサ層205はチャネル層204に接し、エッチングストッパ層206はスペーサ層205に接する。絶縁膜217は、リセス216内のチャネル層204の表面、並びにスペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207の積層体の上面及び側面を覆う。絶縁膜217はゲート絶縁膜の一例である。
As shown in FIG. 5A, the compound semiconductor device 200 according to the second embodiment includes a
キャリア供給層203のバンドギャップはチャネル層204のバンドギャップよりも広い。例えば、基板201は半絶縁性InP基板であり、バッファ層202は厚さが300nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないInAlAs層(i−InAlAs層)であり、チャネル層204は厚さが10nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないInGaAs層(i−InGaAs層)である。例えば、スペーサ層205は厚さが3nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないIn0.52Al0.48As層(i−In0.52Al0.48As層)であり、エッチングストッパ層206は厚さが4nm程度のn型のInP層(n−InP層)であり、キャップ層207は厚さが50nm程度のn型のInGaAs層(n−InGaAs層)である。エッチングストッパ層206における不純物、例えばシリコンのドーピング量は1×1018cm-3程度であり、キャップ層207における不純物、例えばシリコンのドーピング量は2×1019cm-3程度である。キャリア供給層203は、例えば、バッファ層202の表面へのデルタドーピング(原子層ドーピング)等の不純物の導入により形成されている。不純物としては、例えばSi、Sn若しくはSe又はこれらの任意の組み合わせが用いられる。不純物プロファイルのピークはバッファ層202の表面から3nm程度〜5nm程度の深さにあり、このピークよりも表面側の部分をスペーサ層とみなすこともできる。
The band gap of the
例えば、絶縁膜217は厚さが5nm程度のアルミニウム酸化膜又はハフニウム酸化膜であり、ソース電極211、ドレイン電極212及びゲート電極213は、厚さが10nm程度のTi膜、その上の厚さが30nm程度のPt膜及びその上の厚さが300nm程度のAu膜を含む。例えば、ゲート電極213の断面形状はT字型である。化合物半導体装置200はMOS(metal-oxide-semiconductor)型ゲートを有する。
For example, the insulating
第2の実施形態では、チャネル層204のキャリア供給層203との界面近傍に2次元電子ガス(2DEG)が発生する。また、図5(a)に示すように、ゲート電極213の下方を通過した電流222は、チャネル層204からスペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207を介してソース電極211に流れる。このとき、図5(b)に示すように、エッチングストッパ層206の障壁が低く、かつ電子がスペーサ層205をトンネルするため、ソースの抵抗が低く、優れた特性が得られる。また、いわゆる逆HEMT構造の効果、すなわちインパクトイオン化の抑制による最大発振周波数(fmax)の向上という効果も得られる。
In the second embodiment, two-dimensional electron gas (2DEG) is generated near the interface between the
次に、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法について説明する。図6A乃至図6Cは、第2の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing a compound semiconductor device according to the second embodiment will be described. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the second embodiment in the order of steps.
先ず、図6A(a)に示すように、基板201上にバッファ層202を形成する。バッファ層202は、例えば有機金属化学気相成長(MOCVD:metal-organic chemical vapor deposition)法等の結晶成長法により形成することができる。
First, as shown in FIG. 6A (a), a
次いで、図6A(b)に示すように、バッファ層202の表面にキャリア供給層203を形成する。キャリア供給層203は、例えばデルタドーピング(原子層ドーピング)等の不純物の導入により形成することができる。不純物として、例えばシリコンを2×1012cm-2程度ドーピングする。不純物はバッファ層202とキャリア供給層203との界面にシート状にドーピングされ、キャリア供給層203の表面から3nm程度〜5nm程度の深さとし、このドーピング界面よりも表面側の部分をスペーサ層とみなすこともできる。
Next, as shown in FIG. 6A (b), a
その後、図6A(c)に示すように、キャリア供給層203上にチャネル層204、スペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207を形成する。チャネル層204、スペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207は、例えばMOCVD法等の結晶成長法により形成することができる。
6A (c), a
続いて、図6B(d)に示すように、バッファ層202、キャリア供給層203、チャネル層204、スペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207に素子分離領域208を形成する。素子分離領域208の形成は、例えば次のように行う。先ず、素子分離領域208を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストマスクをキャップ層207上に形成し、例えばリン酸及び過酸化水素水の混合液でキャップ層207をエッチングする。このエッチングはエッチングストッパ層206の表面で停止する。次いで、例えば塩酸でエッチングストッパ層206及びスペーサ層205をエッチングする。このエッチングはチャネル層204の表面で停止する。その後、例えばリン酸及び過酸化水素水の混合液でチャネル層204、キャリア供給層203及びバッファ層202をエッチングする。このようにして素子分離領域208を形成することができる。素子分離領域208の形成後に、フォトレジストマスクを除去する。
Subsequently, as illustrated in FIG. 6B (d),
次いで、図6B(e)に示すように、素子分離領域208により区画された素子領域内で、チャネル層204上にソース電極211及びドレイン電極212を形成する。ソース電極211及びドレイン電極212の形成では、ソース電極211又はドレイン電極212を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うフォトレジストマスクをキャップ層207上に形成し、例えばリン酸及び過酸化水素水の混合液でキャップ層207をエッチングする。このエッチングはエッチングストッパ層206の表面で停止する。次いで、例えば塩酸でエッチングストッパ層206及びスペーサ層205をエッチングする。このエッチングはチャネル層204の表面で停止する。そして、Ti膜、Pt膜及びAu膜を蒸着法により形成し、フォトレジストマスクをその上のTi膜、Pt膜及びAu膜と共に除去する。このように、ソース電極211及びドレイン電極212はリフトオフ法により形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 6B (e), the
その後、図6B(f)に示すように、平面視でソース電極211とドレイン電極212との間において、キャップ層207にゲート電極213用のリセス216を形成する。リセス216は、電子ビームリソグラフィにより、リセス216を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うマスクをキャップ層207上に形成し、例えばリン酸及び過酸化水素水の混合液でキャップ層207をエッチングすることで形成することができる。このエッチングはエッチングストッパ層206の表面で停止する。
6B (f), a
続いて、図6C(g)に示すように、例えば塩酸でエッチングストッパ層206及びスペーサ層205をエッチングすることでリセス216をエッチングストッパ層206及びスペーサ層205の内部まで延ばす。このエッチングはチャネル層204の表面で停止する。
Subsequently, as shown in FIG. 6C (g), the
次いで、図6C(h)に示すように、リセス216内のチャネル層204の表面、並びにスペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207の積層体の上面及び側面を覆う絶縁膜217を形成する。絶縁膜217は、例えば原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)法により形成することができる。
Next, as shown in FIG. 6C (h), an insulating
その後、図6C(i)に示すように、リセス216内で絶縁膜217上にゲート電極213を形成する。ゲート電極213の形成では、例えば電子ビームリソグラフィにより、ゲート電極213を形成する予定の領域を露出し、他の領域を覆うマスク、例えば多層マスクを絶縁膜217上に形成し、Ti膜、Pt膜及びAu膜を蒸着法により形成し、マスクをその上のTi膜、Pt膜及びAu膜と共に除去する。このように、ゲート電極213はリフトオフ法により形成することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 6C (i), a gate electrode 213 is formed on the insulating
そして、必要に応じてパッシベーション膜及び配線等を形成して化合物半導体装置を完成させる。 Then, a passivation film, wiring, and the like are formed as necessary to complete the compound semiconductor device.
この製造方法では、エッチングストッパ層206を用いたエッチングの制御を行うため、容易に化合物半導体装置200を形成することができる。従って、化合物半導体装置200は量産に適している。
In this manufacturing method, since the etching control using the
更に、化合物半導体装置200では、i−InGaAs層であるチャネル層204の表面が、Asを含むi−In0.52Al0.48As層であるスペーサ層205と接しているため、参考例のようなチャネル層204の表面の乱れが抑制される。従って、高い電子の移動度を得ることができる。
Further, in the compound semiconductor device 200, the surface of the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、InP系HEMTの一例である。図7は、第3の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示すバンド図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is an example of an InP-based HEMT. FIG. 7 is a band diagram showing the configuration of the compound semiconductor device according to the third embodiment.
第3の実施形態では、第2の実施形態におけるエッチングストッパ層206に代えて、図7に示すように、InPよりもバンドギャップが小さいエッチングストッパ層226が用いられている。エッチングストッパ層226は、例えば厚さが4nm程度のn型のIn1-xGaxAsyP1-y層(0≦x<1、0≦y<1、かつ0<x+y)である。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the third embodiment, an
第3の実施形態によっても、第2の実施形態と同様の効果が得られる。更に、エッチングストッパ層226の障壁がエッチングストッパ層206の障壁よりも低いため、ソースの抵抗をより低減することができる。
According to the third embodiment, the same effect as the second embodiment can be obtained. Furthermore, since the barrier of the
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、InP系HEMTの一例である。図8は、第4の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示すバンド図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is an example of an InP-based HEMT. FIG. 8 is a band diagram showing the configuration of the compound semiconductor device according to the fourth embodiment.
第4の実施形態では、第2の実施形態におけるスペーサ層205に代えて、図8に示すように、In0.52Al0.48AsよりもIn組成が高いスペーサ層235が用いられている。スペーサ層235は、例えば厚さが3nm程度の意図的な不純物の導入が行われていないInzAl1-zAs層(0.52<z<1)、例えばIn0.7Al0.3As層である。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the fourth embodiment, a
第4の実施形態によっても、第2の実施形態と同様の効果が得られる。更に、スペーサ層235の障壁がスペーサ層205の障壁よりも小さいため、ソースの抵抗をより低減することができる。なお、InzAl1-zAs(0.52<z<1)とInPとの間に格子歪が生じるが、スペーサ層235が薄いため、格子歪に伴う結晶性の低下は小さい。
According to the fourth embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Furthermore, since the barrier of the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、InP系HEMTの一例である。図9は、第5の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示すバンド図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. The fifth embodiment is an example of an InP-based HEMT. FIG. 9 is a band diagram showing the configuration of the compound semiconductor device according to the fifth embodiment.
第5の実施形態では、図9に示すように、エッチングストッパ層206に代えてエッチングストッパ層226が用いられ、スペーサ層205に代えてスペーサ層235が用いられている。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 9, an
第5の実施形態によっても、第2の実施形態と同様の効果が得られる。更に、チャネル層204とキャップ層207との間の障壁が第2の実施形態のそれよりも著しく低く、チャネル層204とキャップ層207との間での障壁の変動が第2の実施形態のそれよりも小さいため、ソースの抵抗をより一層低減することができる。
According to the fifth embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Furthermore, the barrier between the
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。第6の実施形態は、InP系HEMTの一例である。図10は、第6の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示すバンド図である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. The sixth embodiment is an example of an InP-based HEMT. FIG. 10 is a band diagram showing the configuration of the compound semiconductor device according to the sixth embodiment.
第6の実施形態では、第2の実施形態におけるエッチングストッパ層206に代えて、図10に示すように、キャップ層207との界面からスペーサ層205との界面に向けてバンドギャップが連続的に大きくなるエッチングストッパ層256が用いられている。エッチングストッパ層256の組成はキャップ層207との界面とスペーサ層205との界面との間で変化している。例えば、エッチングストッパ層256の組成は、キャップ層207との界面においてInGaAs、スペーサ層205との界面においてInP、これら界面の間において、スペーサ層205に近いほどP組成が高く、キャップ層207に近いほどGa組成が高いInGaAsPである。従って、エッチングストッパ層256のバンドギャップはキャップ層207に近づくほど狭くなっている。また、エッチングストッパ層256とキャップ層207との界面において、エッチングストッパ層256のバンドギャップとキャップ層207のバンドギャップとが互いに一致している。
In the sixth embodiment, instead of the
第6の実施形態によっても、第2の実施形態と同様の効果が得られる。更に、チャネル層204とキャップ層207との間での障壁の変動が第2の実施形態のそれよりも小さいため、ソースの抵抗をより低減することができる。
According to the sixth embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Furthermore, since the fluctuation of the barrier between the
第6の実施形態において、スペーサ層205に代えてスペーサ層235が用いられてもよい。
In the sixth embodiment, a
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、InP系HEMTの一例である。図11は、第7の実施形態に係る化合物半導体装置の構成を示す断面図である。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. The seventh embodiment is an example of an InP-based HEMT. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the compound semiconductor device according to the seventh embodiment.
第7の実施形態に係る化合物半導体装置700では、スペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207に、ソース電極211用のリセス及びドレイン電極212用のリセスが形成されていない。ソース電極211及びドレイン電極212はキャップ層207の上面上に形成されており、キャップ層207とオーミック接触している。他の構成は第2の実施形態と同様である。
In the compound semiconductor device 700 according to the seventh embodiment, the recess for the
このような第7の実施形態によっても第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the seventh embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
次に、第7の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法について説明する。図12A乃至図12Bは、第7の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 Next, a method for manufacturing a compound semiconductor device according to the seventh embodiment will be described. 12A to 12B are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the compound semiconductor device according to the seventh embodiment in the order of steps.
先ず、第2の実施形態と同様に、素子分離領域208の形成までの処理を行う(図6A(a)〜図6B(d))。次いで、図12A(a)に示すように、素子分離領域208により区画された素子領域内で、キャップ層207上にソース電極211及びドレイン電極212を形成する。ソース電極211及びドレイン電極212は、例えばリフトオフ法により形成することができる。キャップ層207、エッチングストッパ層206及びスペーサ層205のエッチングは行わない。
First, similarly to the second embodiment, processing up to the formation of the
その後、図12A(b)に示すように、第2の実施形態と同様にして、平面視でソース電極211とドレイン電極212との間において、キャップ層207にゲート電極213用のリセス216を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 12A (b), a
続いて、図12A(c)に示すように、第2の実施形態と同様にして、リセス216をエッチングストッパ層206及びスペーサ層205の内部まで延ばす。
Subsequently, as shown in FIG. 12A (c), the
次いで、図12B(d)に示すように、第2の実施形態と同様にして、リセス216内のチャネル層204の表面、並びにスペーサ層205、エッチングストッパ層206及びキャップ層207の積層体の上面及び側面を覆う絶縁膜217を形成する。
Next, as shown in FIG. 12B (d), in the same manner as in the second embodiment, the surface of the
その後、図12B(e)に示すように、第2の実施形態と同様にして、リセス216内で絶縁膜217上にゲート電極213を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 12B (e), a gate electrode 213 is formed on the insulating
そして、必要に応じてパッシベーション膜及び配線等を形成して化合物半導体装置を完成させる。 Then, a passivation film, wiring, and the like are formed as necessary to complete the compound semiconductor device.
この製造方法では、エッチングストッパ層206を用いたエッチングの制御を行うため、容易に化合物半導体装置700を形成することができる。従って、化合物半導体装置700は量産に適している。
In this manufacturing method, since the etching control using the
第7の実施形態において、第3、第4、第5又は第6の実施形態のように、エッチングストッパ層226又はエッチングストッパ層256が用いられてもよく、スペーサ層235が用いられてもよい。
In the seventh embodiment, as in the third, fourth, fifth, or sixth embodiment, the
スペーサ層はAsを含有していればよく、InAlAs層に限定されない。例えば、スペーサ層がInAlGaAs層であってもよい。スペーサ層の厚さは特に限定されないが、電子がトンネル可能な程度に薄いことが好ましく、スペーサ層とエッチングストッパ層との界面からチャネル層への影響を抑制できる程度に厚いことが好ましい。スペーサ層の厚さは、トンネルの観点からは10nm以下であることが好ましく、チャネル層への影響の観点からは2nm以上であることが好ましい。チャネル層に不純物が含まれていてもよいが、意図的に不純物が導入されていないことが好ましい。不純物が含まれていると、チャネル層における電子の移動度が低下する虞があるからである。エッチングストッパ層の厚さは特に限定されないが、電子がトンネル可能な程度に薄いことが好ましい。エッチングストッパ層はn型であることが好ましいが、エッチングストッパ層に不純物が意図的に導入されていなくてもよい。 The spacer layer only needs to contain As and is not limited to the InAlAs layer. For example, the spacer layer may be an InAlGaAs layer. The thickness of the spacer layer is not particularly limited, but is preferably thin enough to allow electrons to tunnel, and is preferably thick enough to suppress the influence on the channel layer from the interface between the spacer layer and the etching stopper layer. The thickness of the spacer layer is preferably 10 nm or less from the viewpoint of tunneling, and is preferably 2 nm or more from the viewpoint of influence on the channel layer. An impurity may be contained in the channel layer, but it is preferable that no impurity is intentionally introduced. This is because if the impurities are contained, the mobility of electrons in the channel layer may be lowered. The thickness of the etching stopper layer is not particularly limited, but is preferably thin enough to allow electrons to tunnel. The etching stopper layer is preferably n-type, but impurities may not be intentionally introduced into the etching stopper layer.
第2〜第7の実施形態における断面形状がT字型のゲート電極213はゲート抵抗の低減に有効であるが、ゲート電極213の断面形状がT字型でなくてもよい。例えば、ゲート抵抗の影響が小さい用途、例えばデジタル用途であれば、ゲート電極213の断面形状がより単純な形状、例えば矩形状であってもよい。 Although the gate electrode 213 having a T-shaped cross-section in the second to seventh embodiments is effective for reducing the gate resistance, the cross-sectional shape of the gate electrode 213 may not be T-shaped. For example, in applications where the influence of gate resistance is small, such as digital applications, the gate electrode 213 may have a simpler cross-sectional shape, such as a rectangular shape.
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について説明する。第8の実施形態は、受信用モノリシックマイクロ波集積回路(MMIC:monolithic microwave integrated circuit)の一例である。図13は、第8の実施形態に係る化合物半導体装置を示す図である。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described. The eighth embodiment is an example of a reception monolithic microwave integrated circuit (MMIC). FIG. 13 is a diagram illustrating a compound semiconductor device according to the eighth embodiment.
第8の実施形態に係る化合物半導体装置である受信用MMIC404には、図13に示すように、ローノイズアンプ(LNA:low noise amplifier)401、検波器402及びインダクタ403が含まれている。LNA401、検波器402及びインダクタ403は一つのInP基板上に集積されている。LNA401には、第2〜第7の実施形態のいずれかに係るInP系HEMTが含まれている。 As shown in FIG. 13, the reception MMIC 404, which is a compound semiconductor device according to the eighth embodiment, includes a low noise amplifier (LNA) 401, a detector 402, and an inductor 403. The LNA 401, the detector 402, and the inductor 403 are integrated on one InP substrate. The LNA 401 includes an InP-based HEMT according to any one of the second to seventh embodiments.
第8の実施形態では、例えば、LNA401に含まれるInP系HEMTのソース電極211及び検波器402のカソード電極が接地され、InP系HEMTのドレイン電極212及び検波器402のアノード電極がインダクタ403の一端に接続される。そして、InP系HEMTのゲート電極213にミリ波を受信するアンテナ405が接続され、インダクタ403の他端から検波信号Vdetが出力される。検出信号Vdetとしては、数百mVの電位差ΔVが出力される。
In the eighth embodiment, for example, the
第8の実施形態に係る受信用MMIC404によれば、第2〜第7の実施形態のいずれかに係るInP系HEMTが含まれているので、優れた特性を得ることができる。 According to the receiving MMIC 404 according to the eighth embodiment, since the InP-based HEMT according to any one of the second to seventh embodiments is included, excellent characteristics can be obtained.
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
バッファ層と、
前記バッファ層上のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層上のInGaAsのチャネル層と、
前記チャネル層に接し、Asを含む前記チャネル層上のスペーサ層と、
前記スペーサ層に接し、Pを含む前記スペーサ層上のエッチングストッパ層と、
In及びAsを含む前記エッチングストッパ層上のキャップ層と、
前記チャネル層上方のゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層にリセスが形成されており、
前記ゲート電極は前記リセス内で絶縁膜を介して前記チャネル層上方に形成されていることを特徴とする化合物半導体装置。
(Appendix 1)
A buffer layer,
A carrier supply layer on the buffer layer;
An InGaAs channel layer on the carrier supply layer;
A spacer layer on the channel layer in contact with the channel layer and containing As;
An etching stopper layer on the spacer layer in contact with the spacer layer and containing P;
A cap layer on the etching stopper layer containing In and As;
A gate electrode, a source electrode and a drain electrode above the channel layer;
Have
A recess is formed in the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer,
The compound semiconductor device, wherein the gate electrode is formed in the recess above the channel layer via an insulating film.
(付記2)
前記スペーサ層を電子がトンネル可能であることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 2)
2. The compound semiconductor device according to
(付記3)
前記スペーサ層の厚さは10nm以下であることを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 3)
The compound semiconductor device according to
(付記4)
前記スペーサ層の厚さは2nm以上であることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 4)
4. The compound semiconductor device according to any one of
(付記5)
前記エッチングストッパ層はIn1-xGaxAsyP1-y層(0≦x<1、0≦y<1、かつ0<x+y)であることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 5)
Any one of
(付記6)
前記エッチングストッパ層のバンドギャップは前記キャップ層に近づくほど小さくなっていることを特徴とする付記5に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 6)
6. The compound semiconductor device according to appendix 5, wherein a band gap of the etching stopper layer becomes smaller as it approaches the cap layer.
(付記7)
前記エッチングストッパ層と前記キャップ層との界面において、前記エッチングストッパ層のバンドギャップと前記キャップ層のバンドギャップとが互いに一致していることを特徴とする付記6に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 7)
The compound semiconductor device according to appendix 6, wherein a band gap of the etching stopper layer and a band gap of the cap layer coincide with each other at an interface between the etching stopper layer and the cap layer.
(付記8)
前記スペーサ層はInzAl1-zAs層(0.52<z<1)であることを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 8)
7. The compound semiconductor device according to any one of
(付記9)
前記キャリア供給層は、前記バッファ層への不純物の導入により形成されていることを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 9)
9. The compound semiconductor device according to any one of
(付記10)
前記不純物は、Si、Sn若しくはSe又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記9に記載の化合物半導体装置。
(Appendix 10)
The compound semiconductor device according to appendix 9, wherein the impurity is Si, Sn, Se, or any combination thereof.
(付記11)
バッファ層の表面にキャリア供給層を形成する工程と、
InGaAsのチャネル層を前記キャリア供給層上に形成する工程と、
前記チャネル層に接し、Asを含むスペーサ層を前記チャネル層上に形成する工程と、
前記スペーサ層に接し、Pを含むエッチングストッパ層を前記スペーサ層上に形成する工程と、
In及びAsを含むキャップ層を前記エッチングストッパ層上に形成する工程と、
前記チャネル層上方にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層にリセスを形成する工程と、
前記リセス内で絶縁膜を介して前記チャネル層上方にゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
Forming a carrier supply layer on the surface of the buffer layer;
Forming an InGaAs channel layer on the carrier supply layer;
Forming a spacer layer on the channel layer in contact with the channel layer;
Forming an etching stopper layer containing P in contact with the spacer layer on the spacer layer;
Forming a cap layer containing In and As on the etching stopper layer;
Forming a source electrode and a drain electrode above the channel layer;
Forming a recess in the spacer layer, the etching stopper layer and the cap layer;
Forming a gate electrode above the channel layer through an insulating film in the recess;
A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising:
(付記12)
前記スペーサ層を電子がトンネル可能であることを特徴とする付記11に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
12. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 11, wherein electrons can tunnel through the spacer layer.
(付記13)
前記スペーサ層の厚さは10nm以下であることを特徴とする付記11に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 13)
The method for manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 11, wherein the spacer layer has a thickness of 10 nm or less.
(付記14)
前記スペーサ層の厚さは2nm以上であることを特徴とする付記11乃至13のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 14)
14. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of appendices 11 to 13, wherein the spacer layer has a thickness of 2 nm or more.
(付記15)
前記エッチングストッパ層はIn1-xGaxAsyP1-y層(0≦x<1、0≦y<1、かつ0<x+y)であることを特徴とする付記11乃至14のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 15)
Any one of appendices 11 to 14, wherein the etching stopper layer is an In 1-x Ga x As y P 1-y layer (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, and 0 <x + y). 2. A method for producing a compound semiconductor device according to
(付記16)
前記エッチングストッパ層のバンドギャップは前記キャップ層に近づくほど小さくなっていることを特徴とする付記15に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 16)
16. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 15, wherein a band gap of the etching stopper layer is reduced as it approaches the cap layer.
(付記17)
前記エッチングストッパ層と前記キャップ層との界面において、前記エッチングストッパ層のバンドギャップと前記キャップ層のバンドギャップとが互いに一致していることを特徴とする付記16に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 17)
18. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 16, wherein a band gap of the etching stopper layer and a band gap of the cap layer coincide with each other at an interface between the etching stopper layer and the cap layer. .
(付記18)
前記スペーサ層はInzAl1-zAs層(0.52<z<1)であることを特徴とする付記11乃至16のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 18)
17. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of appendices 11 to 16, wherein the spacer layer is an In z Al 1-z As layer (0.52 <z <1).
(付記19)
前記キャリア供給層を形成する工程は、前記バッファ層へ不純物を導入する工程を有することを特徴とする付記11乃至18のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 19)
The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of appendices 11 to 18, wherein the step of forming the carrier supply layer includes a step of introducing impurities into the buffer layer.
(付記20)
前記不純物は、Si、Sn若しくはSe又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする付記19に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(Appendix 20)
Item 20. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to appendix 19, wherein the impurity is Si, Sn, Se, or any combination thereof.
100、200、700:化合物半導体装置
102、202:バッファ層
103、203:キャリア供給層
104、204:チャネル層
105、205:スペーサ層
106、206:エッチングストッパ層
107、207:キャップ層
111、211:ソース電極
112、212:ドレイン電極
113、213:ゲート電極
116、216:リセス
117:ゲート絶縁膜
217:絶縁膜
100, 200, 700:
Claims (10)
前記バッファ層上のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層上のInGaAsのチャネル層と、
前記チャネル層に接し、Asを含む前記チャネル層上のスペーサ層と、
前記スペーサ層に接し、Pを含む前記スペーサ層上のエッチングストッパ層と、
In及びAsを含む前記エッチングストッパ層上のキャップ層と、
前記チャネル層上方のゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層に一対の第1リセス及び第2リセスが形成されており、
前記ゲート電極は前記第2リセス内で絶縁膜を介して前記チャネル層上方に形成されており、
前記ソース電極は前記一対の第1リセスの一方内で前記チャネル層上に形成され、前記ドレイン電極は前記一対の第1リセスの他方内で前記チャネル層上に形成されていることを特徴とする化合物半導体装置。 A buffer layer,
A carrier supply layer on the buffer layer;
An InGaAs channel layer on the carrier supply layer;
A spacer layer on the channel layer in contact with the channel layer and containing As;
An etching stopper layer on the spacer layer in contact with the spacer layer and containing P;
A cap layer on the etching stopper layer containing In and As;
A gate electrode, a source electrode and a drain electrode above the channel layer;
Have
A pair of first and second recesses are formed in the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer,
The gate electrode is formed above the channel layer through an insulating film in the second recess,
The source electrode is formed on the channel layer in one of the pair of first recesses, and the drain electrode is formed on the channel layer in the other of the pair of first recesses. Compound semiconductor device.
InGaAsのチャネル層を前記キャリア供給層上に形成する工程と、
前記チャネル層に接し、Asを含むスペーサ層を前記チャネル層上に形成する工程と、
前記スペーサ層に接し、Pを含むエッチングストッパ層を前記スペーサ層上に形成する工程と、
In及びAsを含むキャップ層を前記エッチングストッパ層上に形成する工程と、
前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層に一対の第1リセスを形成する工程と、
前記一対の第1リセスの一方内で前記チャネル層上にソース電極を、前記一対の第1リセスの他方内で前記チャネル層上にドレイン電極を形成する工程と、
前記スペーサ層、前記エッチングストッパ層及び前記キャップ層に第2リセスを形成する工程と、
前記第2リセス内で絶縁膜を介して前記チャネル層上方にゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 Forming a carrier supply layer on the surface of the buffer layer;
Forming an InGaAs channel layer on the carrier supply layer;
Forming a spacer layer on the channel layer in contact with the channel layer;
Forming an etching stopper layer containing P in contact with the spacer layer on the spacer layer;
Forming a cap layer containing In and As on the etching stopper layer;
Forming a pair of first recesses in the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer;
Forming a source electrode on the channel layer in one of the pair of first recesses, and forming a drain electrode on the channel layer in the other of the pair of first recesses;
Forming a second recess in the spacer layer, the etching stopper layer, and the cap layer;
Forming a gate electrode above the channel layer through an insulating film in the second recess;
A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015030923A JP6589291B2 (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015030923A JP6589291B2 (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016152404A JP2016152404A (en) | 2016-08-22 |
JP6589291B2 true JP6589291B2 (en) | 2019-10-16 |
Family
ID=56695622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015030923A Active JP6589291B2 (en) | 2015-02-19 | 2015-02-19 | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6589291B2 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5508535A (en) * | 1992-01-09 | 1996-04-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Compound semiconductor devices |
JP2004200433A (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
US20100148153A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Hudait Mantu K | Group III-V devices with delta-doped layer under channel region |
US8115235B2 (en) * | 2009-02-20 | 2012-02-14 | Intel Corporation | Modulation-doped halo in quantum well field-effect transistors, apparatus made therewith, and methods of using same |
-
2015
- 2015-02-19 JP JP2015030923A patent/JP6589291B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016152404A (en) | 2016-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7800116B2 (en) | Group III-nitride semiconductor device with a cap layer | |
US10910480B2 (en) | Transistor with multi-metal gate | |
US9035353B2 (en) | Compound semiconductor device comprising electrode above compound semiconductor layer and method of manufacturing the same | |
US7750369B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
US10418474B2 (en) | High electron mobility transistor with varying semiconductor layer | |
CN108028273B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
US10658501B2 (en) | Vertically stacked multichannel pyramid transistor | |
US10256332B1 (en) | High hole mobility transistor | |
CN109524460B (en) | High hole mobility transistor | |
US20190115445A1 (en) | High Electron Mobility Transistor with Negative Capacitor Gate | |
EP3491672B1 (en) | High electron mobility transistor with tunable threshold voltage | |
US10283598B2 (en) | III-V heterojunction field effect transistor | |
US8134182B2 (en) | Field-effect transistor, semiconductor device including the field-effect transistor, and method of producing semiconductor device | |
JPH0645366A (en) | Field effect transistor | |
JPH0590301A (en) | Field effect transistor | |
US9087888B2 (en) | Semiconductor device and electronic apparatus | |
JP6589291B2 (en) | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof | |
EP2978013A1 (en) | Semiconductor device | |
JP6589393B2 (en) | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2012248563A (en) | Field-effect transistor | |
JP6303915B2 (en) | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP4243593B2 (en) | HETERO FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND TRANSMITTING / RECEIVING APPARATUS EQUIPPED | |
JPH08321600A (en) | Heterojunction field effect transistor and fabrication thereof | |
JPH0513460A (en) | Field effect transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180925 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190319 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190520 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190820 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190902 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6589291 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |