JPH01265573A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01265573A
JPH01265573A JP9390588A JP9390588A JPH01265573A JP H01265573 A JPH01265573 A JP H01265573A JP 9390588 A JP9390588 A JP 9390588A JP 9390588 A JP9390588 A JP 9390588A JP H01265573 A JPH01265573 A JP H01265573A
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JP
Japan
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layer
gaas
etching
recess
ingaas
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JP9390588A
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Inventor
Ryoichi Hirano
良一 平野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H01L29/7787Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野) この発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にGaA
sとAjZGaAs界面に形成される2次元電子ガス(
2DEG)層を利用した電界効果トランジスタ(FET
)の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図(a)〜(e)に従来の2DEGFETの構造を
示す。この2DEGFETには大別してプラナ−構造(
第2図(a)、(b))と、リセス構造(第2図(C)
〜(e))の2種類がある。
第2図(a)はエピタキシャル層である高純度のGaA
s層2.AjZGaAs層4.GaAs層5を形成した
ウェハ上にオーミック電極9,10とゲート電極8を形
成した構造であり、第2図(b)はその改良形としてゲ
ート電極8の下にp形GaAs層21を設けた構造であ
る。
第2図(C)はゲート電極8をリセス溝20内に形成し
た構造であるが、リセス溝20の底面が最上層のGaA
s層5内にあるものである。また、第2図(d)はリセ
ス溝20の底面がGaAs層5とAuGaAs層4の界
面にあるもの、またはAJ!GaAs層4中にまで層上
中溝20が入ったものである。第2図(e)は基本構造
であるn形のAlGaAs層4とn形のGaAs層5上
に、さらにn形のI nGaAs層13を形成し、Ga
As層5の一部(あるいは全部)をリセスした構造を示
している。
2DEGFETの構造としては、このように大別して2
種類存在するが、第2図(a)、(b)のプラナ−構造
はトランジスタ特性のウニ八面内の均一性向上が期待で
きる反面、エピタキシャル層の膜厚とドーピング量の正
確な制御が必要であることや、トランジスタ特性向上の
ためにオーミック電極9.10の間隔を第2図(e)〜
(e)のリセス構造のFETに比し狭くしなければなら
ないという製作上の困難性がある。このために現在では
比較的第2図(C)〜(e)に示したリセス構造が多く
製作されている。また、第2図(e)に示された構造で
は、ソース電極9とドレイン電極10の下にn−InG
aAs層13があるため、いわゆるノン・アロイ・オー
ミック・コンタクトを形成し、第2図(C)、(d)の
いわゆるアロイ・オーミック・コンタクト方式に比ベオ
ーミック電極の接触抵抗を低減できるというメリットが
ある。なお、図中の3は前記GaAs層2とAjZGa
As層4とのヘテロ接合面に形成される2次元電子ガス
(2DEG)層である。
次に、第2図(e)に示されたノン・アロイ・オーミッ
ク・コンタクトでリセス方式の2DEGFETについて
、その製造方法を第3図(a)〜(e)によって説明す
る。
この構造では半絶縁性基板(第3図(b)〜(e)では
簡略化のため省略しである)1上にノンドープのGaA
s層2.n型ドープのAlGaAs層4.n型ドープの
GaAs層5.n型ドープのI nGaAs層13を成
長する(第3図(a))、次に、InGaAs層13上
にオーミック電極金属によりソースおよびドレインのオ
ーミック電極9.10を形成する(第3図(b))。
次に、全面にレジスト11を塗布し、ゲート形成部分1
2のみを写真製版法により除去してレジストパターンを
形成する(第3図(C))。つづいて、ゲート形成部分
を、電流調整を行いながらリセスエッチングを行いリセ
ス溝20を形成する(第3図(d))。次に、このリセ
ス溝20内にゲート用ショトツキ−電極(ゲート電極)
8を蒸着し、レジストリフトオフにより第3図(e)の
構造を得る。
次に、上記第3図(e)のリセス構造についてその動作
を説明する。
オーミック電極9,10に電圧を印加すると、2DEG
層3を通して電流が流れるが、その際ゲート電、ti8
に電圧を印加すると、ゲート下の2DEG層3の濃度が
変わり、トランジスタ動作をする。したがって、ゲート
電極8を形成するリセス溝20の深さを調整することに
よりトランジスタとしての初期電流値を調整し、所望の
特性をもっ2DEGFETを製作することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記構成の従来の2DEGFETとしては、前述した理
由によりプラナ−形に比べて、リセス構造のものが一般
的に製作されており、とりわけ、オーミック接触抵抗の
低減が可能である第3図(e)に示したノン・アロイ・
オーミック構造がFET特性向上に有利である。
この構造では、n−InGaAs層13とn−GaAs
層5を均一にエツチングを行い、リセス溝20の深さを
、ゲート電極8の長さ方向にわたって均一にエツチング
することによって高性能なFETを得ることができる。
しかしながら、通常ノン・アロイ・オーミック用電極に
用いられるn−I n、Ga、、As層のIn組成(x
)は通常0.7程度と大きく、GaAs層基板の結晶格
子と格子不整合を生ずるため、結晶成長後の表面は荒れ
た表面形態となる。
したがって、このような荒れた表面を出発点としてリセ
スエッチングを行うと、n−InGaAs層13とn−
GaAs層5を均一にエツチングすることができず、得
られたFET特性も、ゲート電極8に印加する電界がゲ
ートの長さ方向にわたって均一にかけることができない
という問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、リセス深さを均一にエツチングすることに
より、I nGaAs層などの表面が荒れた結晶成長表
面をもつエピタキシャル成長基板からも、均一なりセス
深さをもつりセス溝を再現性よく形成できる半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の製造方法は、2次元電子ガ
ス層を形成するためのAflGaAs層上にInGaA
sJilあるいはGaAs層とI nGaAs層を形成
し、InGaAs層上にソース・ドレインのオーミック
電極を形成する工程、AnGaAs層もしくはGaAs
層はエツチングされないかもしくはエツング速度がおそ
い選択エツチング液によって、ゲート形成部分のI n
GaAs層のみをエツチング除去する第1段階のエツチ
ング工程、つづいてAJ2GaAs層もしくはAJ2G
aAs層のリセスエッチングを行い、所要深さのリセス
溝を形成する第2段階のエツチング工程、ざらにリセス
溝内にゲート電極を形成する工程とを含むものである。
(作用〕 この発明においては、性質の異なるエチンング方法を2
段階で行うことにより、ゲート電極全面にわたって、均
一なリセス深さを有するリセス溝を再現性よく形成する
ことができ、静特性および動特性の改善がはかられると
ともに、2DEGFETの伝達フンダクタンスを向上で
き、遮断周波数の増大をもたらし、かつ低雑音化、高周
波特性の向上をはかることができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について説明する。
第1図(a) 〜(f)はこの発明の2DEGFETの
製造方法の一実施例を示す工程断面図である。
まず、第1図(a)に示すように、半絶縁性基板(第1
図(b)〜(f)では簡−路化のため省略しである)1
上にノンドープのGaAs層2. n型ドープのAaG
aAs層4.n型ドープのGaAs層5.n型ドープの
InGaAs層13を成長する(第1図(a))、次に
、InGaAs層13上にオーミック電極金属によりソ
ースおよびドレインのオーミック電極9,1oを形成す
る(第1図(b))。次に、全面にレジストを塗布し、
ゲート形成部分12のみを写真製版法により除去してレ
ジストパターンを形成する(第1図(C))。つづいて
、第1段階のエツチング、すなわち第1図(d)に示す
ように、例えば濃い熱HcJl(塩化水素)を用いてI
 nGaAs層13をエツチングする。このエツチング
液はInリッチのI nGaASをエチングすることが
でき、しかもGaAs層5はエツチングはきわめておそ
いという選択性を有する。ちなみにI no、t Ga
o、3Asに対する濃い熱HCj2 (60℃)は約2
μm/分のエツチング速度を有し、液温を下げることに
よってざらにエツチング速度を下げることができる。
次いで、第1図(e)に示すように、第2段階のエツチ
ング、すなわち、例えばH3PO4−H202−H20
(3: 1 : 50) (Dエツチング液を用いてG
aAs層5をエツチングし、リセス溝14を形成する。
このエツチング液は約0. 1μm/分のエツチング速
度を有する。
次いで、ゲート金属を蒸着し、リフトオフすることによ
り、第1図(f)に示すように、ゲート電極8を形成す
る。
上記の方法によれば、第1段階のエツチングによってn
−GaAs層5の平滑な平面が得られるので、この平滑
な平面を出発点とする第2段階のリセスエッチングが行
えるためリセス溝14の深さの均一化が可能で、その結
果として、静特性。
動特性の優れた2DEGFETを得ることができる。
なお、上記実施例ではAfLGaAs層4上にGaAs
層5を介してI nGaAs層13を形成したが、この
I nGaAs層13はAuGaAsN4上に直接形成
してもよい。
また、上記実施例ではノン・アロイ・オーミック層(n
−InGaAs層13)を有する2DEGFETの場合
について述べたが、ノン・アロイ・オーミック層を有す
る通常のりセスタイブMESFET(金属−半導体FE
T)についてもこの2段階エツチング法を用いることも
可能である。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明は、2次元電子ガス層を
形成するためのAlGaAs層上にInGaAs層ある
いはGaAs層とInGaAs層を形成し、InGaA
s層上にソース・ドレインのオーミック電極を形成する
工程、AuGaAs層もしくはGaAs層はエツチング
されないかもしくはエチンング速度がおそい選択エツチ
ング液によって、ゲート形成部分のI nGaAs層の
みをエツチング除去する第1段階のエツチング工程、つ
づいてAuGaAs層もしくはGaAs層のリセスエッ
チングを行い、所要深さのリセス溝を形成する第2段階
のエツチング工程、ざらにリセス溝内にゲート電極を形
成する工程とを含むので、選択エツチング液による第1
段階のエツチングで平滑なエツチング面が得られ、この
平滑なエツチング面を出発点とする第2段階のエツチン
グでリセス溝を形成するため、リセス溝の底面は平滑な
面が得られる。したがって、ゲート下方の空乏層が均一
な深さまで拡びるので、静特性、動特性とも良好な半導
体装置を得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第2図は従来の半導体装置の製造方法
を示す工程断面図、第3図は、第2図(e)の製造工程
を示す断面図である。 図において、1は半絶縁性基板、2は高純度のGaAs
層、3は2次元電子ガス(2DEG)層、4はn型Al
GaAs層、5はn型GaAs層、8はゲート電極、9
,10はオーミック電極、11はホトレジスト、12は
ホトレジストに設けられた穴、13はn型I nGaA
s層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄    (外2名)第1図【の
1 ′    (・  / 第 1  図 ぞの2 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  GaAsとAlGaAsとのヘテロ接合界面に形成さ
    れる2次元電子ガス層を利用した電界効果トランジスタ
    において、前記2次元電子ガス層を形成するためのAl
    GaAs層上にInGaAs層あるいはGaAs層とI
    nGaAs層を形成し、前記InGaAs層上にソース
    ・ドレインのオーミック電極を形成する工程、前記Al
    GaAs層もしくはGaAs層はエッチングされないか
    もしくはエチンング速度がおそい選択エッチング液によ
    って、ゲート形成部分の前記InGaAs層のみをエッ
    チング除去する第1段階のエッチング工程、つづいて前
    記AlGaAs層もしくはGaAs層のリセスエッチン
    グを行い、所要深さのリセス溝を形成する第2段階のエ
    ッチング工程、さらに前記リセス溝内にゲート電極を形
    成す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。
JP9390588A 1988-04-15 1988-04-15 半導体装置の製造方法 Pending JPH01265573A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04226041A (ja) * 1990-04-11 1992-08-14 Hughes Aircraft Co パッシベーションドナー層を備えたhemt構造
JPH04340234A (ja) * 1991-05-16 1992-11-26 Mitsubishi Electric Corp 高電子移動度電界効果トランジスタ

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