JPH0194676A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0194676A
JPH0194676A JP25279587A JP25279587A JPH0194676A JP H0194676 A JPH0194676 A JP H0194676A JP 25279587 A JP25279587 A JP 25279587A JP 25279587 A JP25279587 A JP 25279587A JP H0194676 A JPH0194676 A JP H0194676A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
semiconductor
gate electrode
type
Prior art date
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JP25279587A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Fujii
正浩 藤井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To allow basic logic circuit elements to be manufactured for super high speed ICs with good controllability using heterojunction FETs by providing an etching stopper on a part of a carrier supplying layer or gate insulating film of a heterojunction FET by a combination of layers whose etching speeds are different. CONSTITUTION:A semiconductor device comprises a first high purity semiconductor layer 2 formed on a semi-insulating semiconductor substrate 1; a second semiconductor layer 3, whose electron affinity is smaller than that of the first semiconductor layer 2, formed on the first semiconductor layer 2; a third semiconductor layer 4 formed on the second semiconductor layer 3; a fourth semiconductor layer 5, whose etching speed is larger than that of the third semiconductor layer 4 relative to a solution containing at least one of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid, formed on the third semiconductor layer 4; a first gate electrode 7 formed on the third semiconductor layer 4 of an aperture 6 formed on a part of the fourth semiconductor layer 5; a second gate electrode 8 formed on the fourth semiconductor layer 5; and a source/drain electrode 9 formed on the fourth semiconductor layer 5 adjacent to both ends of first and second gate electrodes 7, 8.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にヘ
テロ接合を有する半導体装置及びその製造方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having a heterojunction and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

化合物半導体を用いた超高速ディジタル集積回路を構成
するための基本素子の一つとしてHE MT (lli
gh Electron nobility Tran
sistor)を始めとする種々のへテロ接合を用いた
電界効果トランジスタ(以後FETと記す)が提案され
ている。
HE MT (lli
gh Electron nobility Tran
Field effect transistors (hereinafter referred to as FETs) using various heterojunctions have been proposed, including FETs.

これらの素子は通常、エンハンスメント型FETとデプ
レッション型FETというしきい電圧の異なる二つの素
子を一組として構成された第4図にしめすようなり C
F L (Direct Coupled FETLo
gic)回路として論理回路中で使用されている。
These devices are usually configured as a set of two devices with different threshold voltages, an enhancement type FET and a depletion type FET, as shown in Figure 4.C
F L (Direct Coupled FET Lo
gic) is used in logic circuits as a circuit.

この回路では、エンハンスメント型F E T Q z
によってスイッチングが行われ、デプレッション型FE
TQ2はその負荷として働く。この回路を構成する例え
ばHEMTを基本FETとした場合の素子構造がかジャ
パニーズ・ジャーナル・オン・アプライド・フイジクス
(Japanese Journal ofAppli
edPhysics) 20巻、第L598頁、198
1年に記載されている。
In this circuit, enhancement type F E T Q z
Switching is performed by depletion type FE.
TQ2 acts as its load. The element structure that constitutes this circuit, for example when a HEMT is used as a basic FET, is described in the Japanese Journal of Applied Physics.
edPhysics) Volume 20, No. L598, 198
Listed in 1 year.

第5図は従来の半導体装置を説明するための半導体チッ
プの断面図である。半絶縁性GaAs基板1の上に高純
度GaAs層2と、n型A10.3G a 0.7 A
 3層3が順次に積層されて形成され、n型A 10.
3 G a O,7A 3層3を選択的に深くエツチン
グした凹部にゲート電極7が設けられ、選択的に浅くエ
ツチングした凹部にゲート電極8が設けられる。ゲート
電極7.8の両側のn型A Io、3 GaO,7As
層3の上にオーミックコンタクト電極9が配置され、合
金層10が高純度GaAs層2とn型A 10.3 G
 a 0.7 A 3層3の界面まで到達している。こ
のときDCFL回路を構成するな、めのエンハンスメン
ト型とデプレッション型のF、E Tは、前記凹部の深
さによって作り分けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a conventional semiconductor device. High purity GaAs layer 2 on semi-insulating GaAs substrate 1 and n-type A10.3G a 0.7A
Three layers 3 are sequentially stacked to form an n-type A 10.
A gate electrode 7 is provided in a recess that is selectively etched deeply in the 3G a O,7A 3 layer 3, and a gate electrode 8 is provided in a recess that is selectively etched shallowly. n-type A Io, 3 GaO, 7 As on both sides of gate electrode 7.8
An ohmic contact electrode 9 is arranged on the layer 3, and the alloy layer 10 is composed of the high purity GaAs layer 2 and the n-type A 10.3 G
a 0.7 A It has reached the interface of 3 layers 3. At this time, the enhancement type and depression type F and ET constituting the DCFL circuit are differentiated depending on the depth of the recess.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した従来の半導体装置は、素子を製造する場合エン
ハンスメント型とデプレッション型のFE命を作り分け
るために、ゲート下のAIo、3Ga□、7As層のエ
ツチング深さを変えることによって行われるが、エツチ
ング深さの制御性が悪いために所望のしきい電圧を得る
ことが難しいという問題点がある。さらに、ウェハ面内
全面に亘って等しいエツチング量を得ることは困難であ
る。このように制御性の悪い従来の方法により集積回路
を構成する場合には、各基本FETのしきい電圧の制御
性を悪化させ製品歩留まりの低下をもたらすという問題
点がある。
In the conventional semiconductor device described above, when manufacturing the device, the etching depth of the AIo, 3Ga□, and 7As layers under the gate is changed in order to create enhancement type and depletion type FE layers. There is a problem in that it is difficult to obtain a desired threshold voltage due to poor depth controllability. Furthermore, it is difficult to obtain the same amount of etching over the entire surface of the wafer. When an integrated circuit is constructed using such a conventional method with poor controllability, there is a problem in that the controllability of the threshold voltage of each basic FET is deteriorated, resulting in a decrease in product yield.

本発明の目的は、ヘテロ接合を用いたFETにより超高
速集積回路の基本論理回路素子を制御性良く製造できる
半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, in which basic logic circuit elements of ultra-high-speed integrated circuits can be manufactured with good controllability using FETs using heterojunctions.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1の発明の半導体装置は、半絶縁性半導体基板上に設
けた高純度の第1の半導体層と、前記第1の半導体層の
上に設けた前記第1の半導体層より電子親和力が小さい
第2の半導体層と、前記第2の半導体層の上に設けた第
3の半導体層と、前記第3の半導体層の上に設けた前記
第3の半導体層よりもフッ化水素酸、塩酸、硫酸、燐酸
の少くとも1種を含む溶液に対してエツチング速度の大
きい第4の半導体層と、前記第4の半導体層の一部に設
けた開口部の前記第3の半導体層の上に設けな第1のゲ
ート電極と、前記第4の半導体層の上に設けた第2のゲ
ート電極と、前記第1及び第2の各ゲート電極の両端近
傍の前記第4の半導体層の上に設けたソース及びドレイ
ン電極とを有している。
The semiconductor device of the first aspect of the invention includes a high purity first semiconductor layer provided on a semi-insulating semiconductor substrate, and an electron affinity smaller than that of the first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer. a second semiconductor layer, a third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer, and a hydrofluoric acid, hydrochloric acid , a fourth semiconductor layer having a high etching rate with respect to a solution containing at least one of sulfuric acid and phosphoric acid; and an opening formed in a part of the fourth semiconductor layer on the third semiconductor layer. a first gate electrode provided on the fourth semiconductor layer; a second gate electrode provided on the fourth semiconductor layer; and a second gate electrode provided on the fourth semiconductor layer near both ends of each of the first and second gate electrodes. A source electrode and a drain electrode are provided.

第2の発明の半導体装置は、半絶縁性半導体基板上に設
けた高純度の第1の半導体層と、前記第1の半導体層の
上に設けた前記第1の半導体層より禁制帯幅と電子親和
力の和が大きい第2の半導体層と、前記第2の半導体層
の上に設けた第3の半導体層と、前記第3の半導体層の
上に設けた前記第3の半導体層よりもフッ化水素酸、塩
酸、硫酸、燐酸の少くと・も1種を含む溶液に対してエ
ツチング速度の大きい第4の半導体層と、前記第4の半
導体層の一部に設けた開口部の前記第3の半導体層の上
に設けた第1のゲート電極と、前記第4の半導体層の上
に設けた第2のゲニト電極と、前記第1及び第2の各ゲ
ート電極の両端近傍の前記第4の半導体層の上に設けた
ソース及びドレイン電極とを有している。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a high-purity first semiconductor layer provided on a semi-insulating semiconductor substrate, and a band gap greater than that of the first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer. A second semiconductor layer having a larger sum of electron affinities, a third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer, and a third semiconductor layer provided on the third semiconductor layer. a fourth semiconductor layer having a high etching rate with respect to a solution containing at least one of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; a first gate electrode provided on the third semiconductor layer; a second gate electrode provided on the fourth semiconductor layer; It has source and drain electrodes provided on the fourth semiconductor layer.

第3の発明の半導体装置の製造方法は、半絶縁性半導体
基板上に高純度の第1の半導体層を設け、前記第1の半
導体層の上に前記第1の半導体層より電子親和力が小さ
い第2の半導体層を設ける工程と、前記第2の半導体層
の上に第3の半導体層及び前記第3の半導体層よりもフ
ッ化水素酸、塩酸、硫酸、燐酸の少くとも1種を含む溶
液に対してエツチング速度の大きい第4の半導体層を設
ける工程と、前記第4の半導体層を前記溶液により選択
的にエツチングして開口部を設ける工程と、前記開口部
の前記第3の半導体層の上に第1のゲート電極を選択的
に設け前記第4の半導体層の上に第2のゲート電極を設
ける工程と、前記第1及び第2の各ゲート電極の両端近
傍の前記第4の半導体層の上に選択的にソース及びドレ
イン電極を設ける工程とを含んで構成される。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the invention includes providing a highly purified first semiconductor layer on a semi-insulating semiconductor substrate, and having a lower electron affinity than the first semiconductor layer on the first semiconductor layer. a step of providing a second semiconductor layer, a third semiconductor layer on the second semiconductor layer, and a layer containing at least one of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid than the third semiconductor layer; a step of providing a fourth semiconductor layer having a high etching rate with respect to the solution, a step of selectively etching the fourth semiconductor layer with the solution to form an opening, and a step of etching the third semiconductor in the opening. selectively providing a first gate electrode on the fourth semiconductor layer; and providing the fourth gate electrode near both ends of each of the first and second gate electrodes. selectively providing source and drain electrodes on the semiconductor layer.

〔作用〕[Effect]

本発明はフッ化水素酸、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸の少く
とも1種を含む溶液に対してエツチング速度の小さいA
 lx cral−XAs層(但し0≦X≦0.4)を
第3の半導体層とし、前記溶液に対してエツチング速度
の大きいAI:、Ga1−yA8層(但し0.4≦y<
1.0)を第4の半導体層としてDCFL回路構成する
半導体装置を形成し、第4の半導体層に設けた開口部の
第3の半導体層の上にエンハンスメント型FETのゲー
ト電極を設け、第4の半導体層の上にデプレッション型
FETのゲート電極を設けることにより、エンハンスメ
ント型FETとデプレッション型FETの各しきい電圧
を半導体層の膜厚で規定することができる。
The present invention provides a solution containing A with a low etching rate for solutions containing at least one of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid.
lx cral-XAs layer (however, 0≦X≦0.4) is used as the third semiconductor layer, and AI:, Ga1-yA8 layer (however, 0.4≦y<
1.0) is used as a fourth semiconductor layer to form a semiconductor device constituting a DCFL circuit, and a gate electrode of an enhancement type FET is provided on the third semiconductor layer in an opening provided in the fourth semiconductor layer. By providing the gate electrode of the depletion type FET on the semiconductor layer No. 4, each threshold voltage of the enhancement type FET and the depletion type FET can be defined by the thickness of the semiconductor layer.

本発明の実験によると、約50%のフッ化水素酸溶液を
用いたとき、A l’(、,5Ga(、,5As層は2
0 n m / sのエツチング速度が認められたのに
対し、A I 0.3 G a o、7 A s ff
lでは殆どエツチングされなかった。また、塩酸、硫酸
、硝酸、燐酸についても同様な選択性が確認されている
According to the experiments of the present invention, when using about 50% hydrofluoric acid solution, the Al'(,,5Ga(,,5As) layer is 2
An etching rate of 0 nm/s was observed, whereas A I 0.3 Ga o, 7 A s ff
There was almost no etching with l. Similar selectivity has also been confirmed for hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(C)は第1及び第3の発明の第1の実
施例を説明するための工程順に示した半導体チップの断
面図である。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a first embodiment of the first and third inventions.

第1図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板1の
上に分子線エピタキシー法により、膜厚1μmの高純度
GaAs層2と、膜厚15 n mのn型層 1 o、
3 G a O,7A 3層3と、膜厚5nmのn型G
aAs層4と、膜厚8nmのn型At。、5G a 0
.5 A 43層5とを順次成長させる。ここでn型層
はすべて2X1018cm−3のキャリア濃度にSiを
ドープしである。
As shown in FIG. 1(a), a high-purity GaAs layer 2 with a thickness of 1 μm, an n-type layer 1 with a thickness of 15 nm, and
3 G a O, 7A 3 layer 3 and 5 nm thick n-type G
aAs layer 4 and n-type At with a film thickness of 8 nm. , 5G a 0
.. 5A 43 layers 5 and 5 are sequentially grown. Here, all the n-type layers are doped with Si to a carrier concentration of 2.times.10.sup.18 cm.sup.-3.

次に、第1図(b)に示すように、n型AlO,5G 
a O,5A 3層5をフッ化水素酸で選択的にエツチ
ングし、開口部6を形成する。このときn型層 1 o
−5G a□、5 A s層5はフッ化水素酸に容易に
溶けるが、n型Ga−As層4は殆ど溶けないなめn型
層 10.5 G a O,5A 3層5のみが選択的
に除去される。
Next, as shown in FIG. 1(b), n-type AlO, 5G
a O,5A 3 layer 5 is selectively etched with hydrofluoric acid to form openings 6. At this time, n-type layer 1 o
-5G a□,5A s layer 5 is easily dissolved in hydrofluoric acid, but n-type Ga-As layer 4 is hardly soluble. Only 10.5G a O,5A 3 layer 5 is selected. removed.

次に、第1図(C)に示すように、開口部6を含む表面
にAlを堆積して選択的にエッチングし、開口部6のn
型GaAs層4の上のゲート電極7とn型層 l o、
5 G a (1,5A 8層5の上のゲート電極8と
をそれぞれ選択的に設ける。次に、ゲート電極7,8の
各両端近傍のn型A1.)、5Ga6.5As層5の上
にAu−Ge層とN1Jiを選択的に順次蒸着してソー
ス及びドレインのオーミックコンタクト電極9を形成し
、450℃の熱処理により高純度GaAs層2とn型A
l(、,3Gag、7As層3の界面に達する合金層1
0を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(C), Al is deposited on the surface including the opening 6 and selectively etched.
The gate electrode 7 and the n-type layer lo on the type GaAs layer 4,
5 Ga (gate electrode 8 on top of the 1,5A 8 layer 5 is selectively provided.Next, n-type A1 near each end of the gate electrodes 7 and 8), 5Ga on the 6.5As layer 5 A source and drain ohmic contact electrode 9 is formed by selectively sequentially depositing an Au-Ge layer and N1Ji, and then heat-treated at 450°C to form a high-purity GaAs layer 2 and an n-type A
l(,,3Gag,7Alloy layer 1 reaching the interface of As layer 3
form 0.

この実施例で得られた素子はゲート電極7を含むエンハ
ンスメント型FETが、n型Al(1,3Gao、7A
s層3・とn型GaAs層4を電子供給層とし、ゲート
電極8を含むデプレッション型FETがn型層 10.
3 GaO,7As層3とn型GaAs層4及びn型層
 Ig、5 Ga(1,5As層5を電子供給層とし、
いずれも高純度GaAs層2とn型層 l 。、3 G
 a 0.7 A 8層3の界面に2次元電子ガス層を
発生させチャネルとしている。また、得られら素子のし
きい電圧は、エンハンスメント型FETが0.02Vで
、デプレッション型FETが−o、44Vであり、E/
D構成のDCFLインバータを構成する。
In the device obtained in this example, the enhancement type FET including the gate electrode 7 is made of n-type Al (1,3 Gao, 7A
10. The depletion type FET including the s layer 3 and the n-type GaAs layer 4 are used as electron supply layers, and the gate electrode 8 is the n-type layer.
3 GaO, 7As layer 3, n-type GaAs layer 4 and n-type layer Ig, 5 Ga (with 1,5As layer 5 as an electron supply layer,
Both have a high purity GaAs layer 2 and an n-type layer l. ,3G
a 0.7 A A two-dimensional electron gas layer is generated at the interface of the eight layers 3 to form a channel. In addition, the threshold voltages of the obtained elements are 0.02V for the enhancement type FET, -o, 44V for the depletion type FET, and E/
A D-configuration DCFL inverter is configured.

第2図(a)〜(c)は第1及び第3の発明の第2の実
施例を説明するための工程順に示した半導体チップの断
面図である。
FIGS. 2(a) to 2(c) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining a second embodiment of the first and third inventions.

第2図(a)に示すように半絶縁性GaAs基板1の上
に分子線エピタキシー法により、膜厚1μmの高純度G
aAs層2と、膜厚10nmのSiを2X1018cm
−’の濃度にドープしたn型GaAs層4と、膜厚5n
mの高純度A I o、3G a □、7 A 9層1
1と、膜厚5nmの高純度GaAs層12と、膜厚18
nmの高純度A 1 o−1tG a O,5A 8層
13とを順次成長させる。
As shown in FIG. 2(a), a high-purity G film with a thickness of 1 μm was deposited on a semi-insulating GaAs substrate 1 by molecular beam epitaxy.
aAs layer 2 and Si with a film thickness of 10 nm in a size of 2×1018 cm
-' doped n-type GaAs layer 4 with a film thickness of 5n
m high purity A I o, 3G a □, 7A 9 layers 1
1, a high purity GaAs layer 12 with a film thickness of 5 nm, and a film thickness of 18
8 layers 13 of high-purity A 1 o-1tGa O, 5A with a thickness of 10 nm are sequentially grown.

次に、第2図(b)に示すように、以下箱1の実施例と
同様の工程で、高純度A 10.50 a 0.5As
層13を選択的にエツチングして開口部6を設ける。
Next, as shown in FIG. 2(b), high-purity A 10.50 a 0.5As
Layer 13 is selectively etched to provide openings 6.

次に、第2図(C)に示すように、開口部6の高純度G
aAs層12の上のゲート電極7と高純度A I 0.
50 ao、5 A s層13の上のゲート電極8をそ
れぞれ設け、次に、高純度A L。、5Ga。、5As
J113の上のオーミックコンタクト電極9と、高純度
G a A 8層2とn型GaAs層4の界面に達する
合金層10を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(C), the high-purity G in the opening 6 is
Gate electrode 7 on aAs layer 12 and high purity A I0.
A gate electrode 8 on top of the 50 ao and 5 A s layers 13 is provided, respectively, followed by high purity A L. ,5Ga. ,5As
An ohmic contact electrode 9 on J113 and an alloy layer 10 reaching the interface between the high-purity GaA 8 layer 2 and the n-type GaAs layer 4 are formed.

この実施例で得られた素子は、エンハンスメント型FE
Tの高純度A 10.30 a 0.7 A 9層11
と高純度G a A s層12がゲート絶縁膜であり、
デプレッション型FETの高純度A I 0.3 G 
ao、7As層11と高純度GaAs層12及び高純度
A Io、5 Ga0.5 As層13がゲート絶縁膜
であり、いずれもn型GaAs層4をチャネルとしてい
る。また、しきい電圧は、エンハンスメント型FETが
o、osvで、デプレッション型FETが−0,42V
であり、E/D梧成のDCFLインバータを構成する。
The device obtained in this example is an enhancement type FE
High purity of T A 10.30 a 0.7 A 9 layers 11
and the high-purity GaAs layer 12 is a gate insulating film,
High purity A I 0.3 G of depression type FET
The ao,7As layer 11, the high-purity GaAs layer 12, and the high-purity AIO,5Ga0.5As layer 13 are gate insulating films, and each uses the n-type GaAs layer 4 as a channel. In addition, the threshold voltage is o, osv for enhancement type FET and -0,42V for depletion type FET.
This constitutes E/D Gosei's DCFL inverter.

第3図(a)〜(C)は第2の発明の一実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the second invention.

第3図(a>に示すように、半絶縁性GaAs基板1の
上に分子線エピタキシー法により、膜厚1μmの高純度
GaAs層2と、膜厚15nmのp型層 10.3 G
 a 6.7 A 5層14と、膜厚5nmのp型Ga
As層15と、膜厚8nmのp型AlO,5G a O
,5A s層16とを順次成長させる。ここで、p型層
はすべて2X1018cm−’のキャリア濃度にBeを
ドープしである。
As shown in FIG. 3 (a), a high-purity GaAs layer 2 with a thickness of 1 μm and a p-type layer 10.3 G with a thickness of 15 nm are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 by molecular beam epitaxy.
a 6.7 A 5 layers 14 and 5 nm thick p-type Ga
As layer 15 and p-type AlO, 5G a O with a film thickness of 8 nm
, 5A s layer 16 are sequentially grown. Here, all p-type layers are doped with Be to a carrier concentration of 2.times.10.sup.18 cm.sup.-'.

次に、第3図(b)に示すように、p型AtO,5G 
a o−5A 8層16をフッ化水素酸で選択的にエツ
チングし、開口部6を形成する。このとき、p型層 l
 □、5 G a □、5 A 8層16はフッ化水素
酸に容易に溶けるがp型GaAs層15は殆ど溶けずエ
ツチングストッパとして[有]きp型AtO,5G a
 (、、”5 A s層16のみが除去される。
Next, as shown in FIG. 3(b), p-type AtO, 5G
The ao-5A 8 layer 16 is selectively etched with hydrofluoric acid to form the opening 6. At this time, the p-type layer l
□, 5 Ga □, 5 A The 8 layers 16 easily dissolve in hydrofluoric acid, but the p-type GaAs layer 15 hardly dissolves and serves as an etching stopper.
(,,"5 Only the As layer 16 is removed.

次に、第3図(c)に示すように、第1の実施例と同じ
工程で開口部6のp型GaAs層15の上のゲート電極
7とp型層 to、s Ga0.5 AsN16の上の
ゲート電極8とをそれぞれ選択的に設け、p型AlO,
5GaO,5As層16の上のオーミックコンタクト電
極つと高純度G a A s N 2とp型A 10.
3 G a O,7A 3層13の界面に達する合金層
10を形成する。
Next, as shown in FIG. 3(c), the gate electrode 7 on the p-type GaAs layer 15 in the opening 6 and the p-type layer to,s Ga0.5 AsN16 are formed in the same process as in the first embodiment. The upper gate electrode 8 is selectively provided, p-type AlO,
Ohmic contact electrode on 5GaO, 5As layer 16, high purity GaAsN 2 and p-type A 10.
An alloy layer 10 is formed that reaches the interface of the three 3G a O,7A layers 13 .

得られた素子はエンハンスメント型FETのp型A 1
 (1,3G a O,7A 8層14とp型GaAs
層15が正孔供給層であり、デプレッション型FETの
p型A10.3 Ga(、,7As層14とp型GaA
s115及びp型A 10.5 GaO,5As層16
が正孔供給層であり、いずれも高純度GaAs層2とp
型A 1 g、3 G a □、7 A s層14の界
面に2次元正孔ガス層を発生させチャネルとしている。
The obtained device is a p-type A1 enhancement type FET.
(1,3G a O, 7A 8 layer 14 and p-type GaAs
The layer 15 is a hole supply layer, and the p-type A10.3Ga(,,7As layer 14 and the p-type GaA
s115 and p-type A 10.5 GaO, 5As layer 16
is the hole supply layer, and both are the high purity GaAs layer 2 and the p
A two-dimensional hole gas layer is generated at the interface of the type A 1 g, 3 Ga □, and 7 As layers 14 to serve as a channel.

また、得られた素子のしきい電圧は、エンハンスメント
型FETが0.02Vでデプレッション型FETが−・
0.44Vであり、E/D構成のDCFLインバータを
構成する。
In addition, the threshold voltage of the obtained device is 0.02V for the enhancement type FET and -.
It is 0.44V and constitutes a DCFL inverter with an E/D configuration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明は、ヘテロ接合を用いたFE
Tのキャリア供給層又はゲート絶縁膜の一部にエツチン
グ速度の異なる層を組合せてエツチングストッパを形成
することにより、エンハンスメント型及びデプレッショ
ン型FETを形成するための膜厚を再現性良く制御でき
、エンハンス7メント型及びデプレッション型FETの
各しきい電圧を所定の値に制御することができるという
効果を有する。
As explained above, the present invention provides an FE using a heterojunction.
By forming an etching stopper by combining layers with different etching rates on the T carrier supply layer or part of the gate insulating film, the film thickness for forming enhancement type and depletion type FETs can be controlled with good reproducibility, and enhancement This has the effect that the threshold voltages of the 7-ment type and depression type FETs can be controlled to predetermined values.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(C)及び第2図(a)〜(C)は第1
及び第3の発明の第1及び第2の実施例を説明するため
の工程順に示した半導体チップの断面図、第3図(a)
〜(C)は第2の発明の一実施例を説明するための工程
順に示した半導体チップの断面図、第4図はDCFL回
路の構成を示す等価回路、第5図は従来の半導体装置を
説明するための半導体チップの断面図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板、2・・・高純度GaA
s層、3−・−n型A 10.3 Gao、7 As層
、4・・・n型GaAs層、5−n型A Ig、5 G
a(1,5As層、6・・・開口部、7,8・・・ゲー
ト電極、9・・・オーミックコンタクト電極、10・・
・合金層、11・・・高純度A Io、3 Ga017
 ASFJ、12−・・高純度GaAs層、13・・・
高純度A10.50a(、,5As層、14−p型A 
1 (1,3G a 6.7 A S層、15−p型G
aAs層、16−p型A 10.5 G a 6.5 
A S層、21・・・入力、22・・・出力、23・・
・電源、Ql・・・エンハンスメント型FET、Q2・
・・デプレッション型FET0
Figures 1 (a) to (C) and Figures 2 (a) to (C) are
and FIG. 3(a) is a cross-sectional view of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining the first and second embodiments of the third invention.
-(C) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps to explain an embodiment of the second invention, FIG. 4 is an equivalent circuit showing the configuration of a DCFL circuit, and FIG. 5 is a diagram showing a conventional semiconductor device. FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explanation. 1... Semi-insulating GaAs substrate, 2... High purity GaA
s layer, 3--n-type A 10.3 Gao, 7 As layer, 4... n-type GaAs layer, 5-n-type A Ig, 5 G
a (1,5As layer, 6...opening, 7,8...gate electrode, 9...ohmic contact electrode, 10...
・Alloy layer, 11... High purity A Io, 3 Ga017
ASFJ, 12-... High purity GaAs layer, 13...
High purity A10.50a (,5As layer, 14-p type A
1 (1,3G a 6.7A S layer, 15-p type G
aAs layer, 16-p type A 10.5 Ga 6.5
A S layer, 21...input, 22...output, 23...
・Power supply, Ql... Enhancement type FET, Q2・
...Depression type FET0

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半絶縁性半導体基板上に設けた高純度の第1の半
導体層と、前記第1の半導体層の上に設けた前記第1の
半導体層より電子親和力が小さい第2の半導体層と、前
記第2の半導体層の上に設けた第3の半導体層と、前記
第3の半導体層の上に設けた前記第3の半導体層よりも
フッ化水素酸、塩酸、硫酸、燐酸の少くとも1種を含む
溶液に対してエッチング速度の大きい第4の半導体層と
、前記第4の半導体層の一部に設けた開口部の前記第3
の半導体層の上に設けた第1のゲート電極と、前記第4
の半導体層の上に設けた第2のゲート電極と、前記第1
及び第2の各ゲート電極の両端近傍の前記第4の半導体
層の上に設けたソース及びドレイン電極とを有すること
を特徴とする半導体装置。
(1) A high-purity first semiconductor layer provided on a semi-insulating semiconductor substrate, and a second semiconductor layer having a lower electron affinity than the first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer. , a third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer, containing less hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid than the third semiconductor layer provided on the third semiconductor layer; a fourth semiconductor layer having a high etching rate with respect to a solution containing one of the above; and the third semiconductor layer in an opening provided in a part of the fourth semiconductor layer;
a first gate electrode provided on the semiconductor layer;
a second gate electrode provided on the semiconductor layer;
and source and drain electrodes provided on the fourth semiconductor layer near both ends of each second gate electrode.
(2)半絶縁性半導体基板上に設けた高純度の第1の半
導体層と、前記第1の半導体層の上に設けた前記第1の
半導体層より禁制帯幅と電子親和力の和が大きい第2の
半導体層と、前記第2の半導体層の上に設けた第3の半
導体層と、前記第3の半導体層の上に設けた前記第3の
半導体層よりもフッ化水素酸、塩酸、硫酸、燐酸の少く
とも1種を含む溶液に対してエッチング速度の大きい第
4の半導体層と、前記第4の半導体層の一部に設けた開
口部の前記第3の半導体層の上に設けた第1のゲート電
極と、前記第4の半導体層の上に設けた第2のゲート電
極と、前記第1及び第2の各ゲート電極の両端近傍の前
記第4の半導体層の上に設けたソース及びドレイン電極
とを有することを特徴とする半導体装置。
(2) A high-purity first semiconductor layer provided on a semi-insulating semiconductor substrate has a larger sum of forbidden band width and electron affinity than the first semiconductor layer provided on the first semiconductor layer. a second semiconductor layer, a third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer, and a hydrofluoric acid, hydrochloric acid , a fourth semiconductor layer having a high etching rate with respect to a solution containing at least one of sulfuric acid and phosphoric acid; and an opening provided in a part of the fourth semiconductor layer on the third semiconductor layer. a first gate electrode provided on the fourth semiconductor layer, a second gate electrode provided on the fourth semiconductor layer, and a second gate electrode provided on the fourth semiconductor layer near both ends of each of the first and second gate electrodes. 1. A semiconductor device comprising source and drain electrodes.
(3)半絶縁性半導体基板上に高純度の第1の半導体層
を設け、前記第1の半導体層の上に前記第1の半導体層
より電子親和力が小さい第2の半導体層を設ける工程と
、前記第2の半導体層の上に第3の半導体層及び前記第
3の半導体層よりもフッ化水素酸、塩酸、硫酸、燐酸の
少くとも1種を含む溶液に対してエッチング速度の大き
い第4の半導体層を設ける工程と、前記第4の半導体層
を前記溶液により選択的にエッチングして開口部を設け
る工程と、前記開口部の前記第3の半導体層の上に第1
のゲート電極を選択的に設け前記第4の半導体層の上に
第2のゲート電極を設ける工程と、前記第1及び第2の
各ゲート電極の両端近傍の前記第4の半導体層の上に選
択的にソース及びドレイン電極を設ける工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
(3) providing a high-purity first semiconductor layer on a semi-insulating semiconductor substrate, and providing a second semiconductor layer having a lower electron affinity than the first semiconductor layer on the first semiconductor layer; , a third semiconductor layer on the second semiconductor layer, and a third semiconductor layer having a higher etching rate than the third semiconductor layer with respect to a solution containing at least one of hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid. a step of selectively etching the fourth semiconductor layer with the solution to form an opening; and a step of forming a first semiconductor layer on the third semiconductor layer in the opening.
selectively providing gate electrodes and providing a second gate electrode on the fourth semiconductor layer; and a step of providing a second gate electrode on the fourth semiconductor layer near both ends of each of the first and second gate electrodes. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of selectively providing source and drain electrodes.
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