JPH0320063B2 - - Google Patents

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JPH0320063B2
JPH0320063B2 JP57171978A JP17197882A JPH0320063B2 JP H0320063 B2 JPH0320063 B2 JP H0320063B2 JP 57171978 A JP57171978 A JP 57171978A JP 17197882 A JP17197882 A JP 17197882A JP H0320063 B2 JPH0320063 B2 JP H0320063B2
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Japan
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layer
compound semiconductor
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thickness
substrate
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Kinshiro Kosemura
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Fujitsu Ltd
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    • 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
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に化
合物半導体素子基板を薄層化する方法に関する。
(b) 従来技術と問題点 ガリウム砒素(GaAs)、或いはインジウム燐
(InP)のような化合物半導体は、その結晶内の
電子移動度が極めて大きいことを利用して、超高
周波用の電界効果トランジスタ(FET)や、同
一導電型のヘテロ接合を有する高移動度トランジ
スタ(HEMT)等が製作され実用に供されてい
る。
これらの半導体装置は実際の使用の便のため、
ゲート、ドレイン、またはソースの何れか所望の
電極を接地した構造に製作されることが多い。そ
の際のインダクタンス及び熱抵抗を減少させるこ
とを目的として、半導体素子基板の背面を研磨法
及びエツチング法を用いて除去することにより基
板を薄層化した後、該基板背面より上記所望の電
極に至る貫通孔を設け、該貫通孔壁面及び基板背
面に蒸着法等により導電金属層を形成し、その上
にメツキ法により金(Au)層を厚く形成した
PHS(Plated Heat Sink)構造が既に提唱され、
実用に供されている。
従来の半導体装置の製造方法では、上述の半導
体基板の薄層化工程において基板の厚さを均一に
制御することが非常に困難で、その作業には細心
の注意を要する。それにもかかわらず得られた基
板厚さの精度、平行度は十分満足し得るものとは
言い難く、また量産性及び製造歩留りにも問題が
あつた。
(c) 発明の目的 本発明の目的は上記問題点を解消して、化合物
半導体基板を所望の厚さに精度良く、均一且つ容
易に薄層化することの可能な半導体装置の製造方
法を提供することにある。
(d) 発明の構成 かかる上記目的は本発明により化合物半導体基
板上にエツチング阻止層及び化合物半導体層が積
層され、エツチング阻止層は同一のエツチヤント
に対し、化合物半導体基板より著しく小なる被エ
ツチレートと化合物半導体基板と略同等の格子定
数を有する化合物半導体よりなり、化合物半導体
層に所定の半導体素子とその表面に電極が形成さ
れて後、化合物半導体基板の裏面が少なくとも一
部がエツチング阻止層まで上記エツチヤントによ
りエツチングされ、続いてこの露出されたエツチ
ング阻止層より、該阻止層及び化合物半導体層を
貫通する所望の大きさの貫通孔が半導体層表面の
所定の電極の裏面まで設けられることを特徴とす
る半導体装置の製造方法によつて達成される。
(e) 発明の実施例 以下本発明を実施例により詳細に説明する。
まず本発明の第1の実施例として、本発明を用
いてガリウム砒素(GaAs)よりなるMES FET
を製作する例を、第1図a〜eの要部断面図によ
りその製造工程の順に説明する。
第1図aにおいて、1は半絶縁性のGaAs基板
(厚さ凡そ400〔μm〕)、2はAlxGa1-xAs層(xの
値は例えば0.3)、3は所望の半導体層であつて、
本実施例では半絶縁性のGaAs層4、ノンドープ
のGaAsよりなるバツフア層5、n型GaAsより
なる活性層6とにより構成されている。
このような構成のウエーハ7は、GaAs基板1
上に、有機金属化学気相成長(MOCVD)法の
ような気相成長法、或いは分子線エピタキシアル
成長(MBE)法等により、前述の高抵抗の
AlGaAsよりなるエツチング阻止層(厚さ約1000
〔Å〕)2を形成し、その上に半絶縁性のGaAs層
(厚さ凡そ17〔μm〕)4、ノンドープのGaAsよ
りなるバツフア層(厚さ凡そ3〔μm〕)5、n型
のGaAsよりなる活性層(厚さ凡そ5000〔Å〕)6
を順次成長させることにより得られる。
本実施例では使用するウエーハ7をこのように
形成した後、通常の製造工程に従つて該ウエーハ
7に素子形成工程を施して、活性層7に所定のド
レイン領域、ソース領域等(何れも図示せず)を
形成し、次いでソース電極8、ドレイン電極9、
ゲート電極10を形成する。
次いで同図bに示すように、上記ウエーハ7を
上下逆さにして石英板12のような支持板にワツ
クス13により貼り付け、表面側を保護する。そ
して研磨法により上側に露出せる半絶縁性の
GaAs基板を凡そ300〔μm〕程度除去し、更に
CCl2F2を反応ガスとするドライエツチング法を
用いて、前記GaAs基板1の残り100〔μm〕程度
を除去する。本工程のCCl2F2を反応ガスとする
ドライエツチング法では、GaAs基板1はエツチ
ングされるが、AlGaAs層2は殆どエツチングさ
れない。そのため該AlGaAs層2は本エツチング
工程において、エツチングの阻止層2として働く
ので、エツチングは自動的に停止し、エツチング
阻止層2とその上に成長させた所望の半導体層3
のみが残留する。
この点が従来の製造方法と大きく異なる。即ち
上述の研磨工程及びエツチング工程において、従
来の製造方法ではウエーハ7の平行度と除去する
厚さの制御に細心の注意を必要としたのに対し、
本実施例では両者とも自動的に制御される。この
ように本実施例において、ウエーハ7を精度良く
且つ容易に薄層化することが出来たのは、支持基
板の半絶縁性のGaAs基板1と、素子を形成する
ための所望の半導体層3との間に、AlGaAsより
なるエツチング阻止層2を介装した構造としたこ
とによるものである。
上記説明により明らかな如く、エツチング阻止
層2は、支持基板1をエツチングするに際して使
用するエツチヤントにより殆どエツチングされな
いか、或いは上記エツチヤントに対する被エツチ
レートが支持基板1の被エツチレートより著しく
小さい材料を用いて形成することが必要であり、
またこのようなエツチヤントが存在する材料を用
いて形成することが必要である。
この後の工程は通常の製造方法に従つて良い。
即ち、同図cに見られる如く、エツチング阻止層
2背面に所定の開口14を有するレジスト膜15
を形成し、次いでこれをマスクとして、GaAsと
AlGaAsとに対して選択性を有しないエツチング
液、例えば硫酸系のエツチング液により、ソース
電極8背面が露出するまでエツチングを行い、貫
通孔16を形成する。本工程において半導体層3
の厚さは20〔μm〕程度と薄いので、上記貫通孔
16の形成は容易である。
次いで同図dに示すように、上記マスクとして
用いたレジスト膜15を除去し、貫通孔16壁面
を含むウエーハ3背面に蒸着法等により金・ゲル
マニウム(12重量%)/金(AuGe/Au)層を
凡そ1000〔Å〕の厚さに被着して、引出し電極1
7を形成する。
次いで同図eに示すように、上記引出し電極1
7上に、前述のソース、ドレイン領域等の素子を
形成した領域背面部を開口部とするレジスト膜1
8を形成し、これをマスクとしてメツキ法によ
り、金(Au)メツキ層19を形成する。該Auメ
ツキ層は本実施例の場合ソース電極として働くの
みならず、動作時に素子内部で発生する熱を吸収
するためのヒートシンク(P.H.S.:Plated Heat
Sink)として作用する。このあと上記マスクと
して使用したレジスト膜18を除去して本実施例
によるGaAs MES FETが完成する。
以上述べた如く本実施例によれば、インダクタ
ンス成分及び熱抵抗が小さい半導体装置を精度良
くしかも容易に製作可能となり、電気的特性、製
造歩留り及び量産性が向上する。
次に本発明の第2の実施例として、高移動度ト
ランジスタ(HEMT)のように、素子形成に必
要な半導体層3の厚さが極めて薄い場合に本発明
を用いた例を、第2図a〜gにより説明する。
本実施例においては同図aに示す如くウエーハ
7を次のように作製する。即ち、化合物半導体基
板例えば半絶縁性のGaAs基板1(厚さ凡そ400
〔μm〕)の上に高抵抗のAlGaAs層2を凡そ1000
〔Å〕の厚さに被着し、その上に所望の半導体層
3を積層する。この半導体層3としては、製作す
る素子がHEMTの場合には同図bに見られるよ
うに、ノンドープのGaAsよりなる凡そ3000〔Å〕
の厚さのバツフア層4、厚さ凡そ300〔Å〕のn+
型のAlxGa1-xAs層(xの値は0.15〜0.4の範囲、
例えば0.3とする)21、厚さ凡そ300〔Å〕のn+
型のAlxGa1-xAs層(xの値は例えば0.15〜0.4)
22、厚さ凡そ600〔Å〕のn+型のGaAs層23を
順次積層したものを使用する。またMES FETを
製作する場合には同図cに見られるように、上記
高抵抗のAlGaAs層2上に、ノンドープのGaAs
よりなる厚さ凡そ3〔μm〕のバツフア層5と、
厚さ凡そ6000〔Å〕のn型GaAsよりなる活性層
6とを積層する。
上記AlGaAs層2及び所望の半導体層3は前述
のMBE法或いは、MOCVD法等によつて形成し
得るが、前者のHEMTのように、合計厚さ凡そ
1200〔Å〕というような極めて薄い半導体層3を
精度良く形成する必要がある場合にはMBE法を、
また後者のMES FETのように合計厚さ凡そ3.6
〔μm〕程度の半導体層3を成長するには、MBE
法より成長速度の速いMOCVD法を用いて形成
するのが実用的である。
このように所望の半導体層3を形成した後、同
図dに示す如く前記第1の実施例と同様にウエー
ハ7をワツクス13により石英板12に貼りつけ
る。次いでウエーハ7の厚さが凡そ20〔μm〕に
なるよう、ウエーハ7背面のGaAs基板1を研磨
法とエツチング法により除去する。
次いで同図eで示す如く、GaAs基板1背面に
ソース電極8に対応する開口14を有するレジス
ト膜15を選択的に形成し、これをマスクとして
CCl2F2を反応ガスとするドライエツチング法を
施し、GaAs基板1を選択的に除去して貫通孔1
6を形成する。本エツチング工程において
AlGaAs層2は前述した如くエツチング阻止層と
して働くので、このエツチングはAlGaAs層2が
露出した所で停止する。従つて本工程のエツチン
グを施す前のGaAs基板1の厚さには、それ程厳
しい精度を必要としない。
次いで同図fに示すように、例えば弗酸
(HF)系、或いは硝酸(HNO3)系のエツチング
液を用いて、エツチング阻止層として作用した
AlGaAs層2及び半導体層3を選択的に除去し、
ソース電極8の背面を露出せしめる。本エツチン
グ工程において除去する厚さはHEMTでは凡そ
1200〔Å〕、MES FETの場合でも凡そ3.6〔μm〕
と極薄いので、上述の弗酸系或いは硝酸系のエツ
チング液による湿式エツチング法によつても、本
工程は容易且つ十分な精度でもつて実施し得る。
次いで上記マスクとして用いたレジスト膜15
を除去し、前記第1の実施例と同様に貫通孔16
壁面を含むウエーハ3背面に蒸着法等により金・
ゲルマニウム(12重量%)/金(AuGe/Au)
層17を凡そ1000〔Å〕の厚さに被着し、次いで
メツキ法により素子部背面に金(Au)メツキ層
18を選択的に形成して、同図gに示すように半
導体装置が完成する。なお本実施例においても上
記金(Au)メツキ層18は、ソース電極として
のみならずヒートシンク(P.H.S.)として働くこ
とは言うまでもない。
本実施例により半導体層3が極めて薄い場合に
も、ウエーハ7を容易に薄層化出来、且つ該薄層
化したウエーハ7に所定の貫通孔16を精度よく
しかも容易に形成することが出来る。
第3図a〜cは上記第2の実施例を更に変形し
て実施した第3の実施例の製造工程の要部を示す
要部断面図である。
前記第2の実施例ではウエーハ7を薄層化する
工程において、GaAs基板1の背面の除去量を自
動的に制御することは出来なかつた。これに対し
本実施例では第3図aに示すように、半絶縁性の
GaAs基板1上に、高抵抗の第1のAlGaAs層2
を形成し、予備エツチング阻止層とし、その上に
例えば半絶縁性のGaAs層4を凡そ20〔μm〕の
厚さに成長させ、更にその上に本発明によるエツ
チング阻止層として第2のAlGaAs層2′を形成
した後、該第2のAlGaAs層2′上に所望の半導
体層3を形成する。上記2つのAlGaAs層2及び
2′は前記第1及び第2の実施例で説明したよう
に、GaAs基板1を選択的にエツチングする際の
エツチング阻止層となるものである。従つてその
厚さは両者とも凡そ1000〔Å〕程度あれば良い。
このようにウエーハ7を形成し、GaAs基板1
背面を研磨法により例えば300〔μm〕程除去し、
ついでCCl2F2を反応ガスとするドライエツチン
グ法を施す。このエツチングは第1のAlGaAs層
2表面が露出した所で停止するので、ウエーハ7
は精度良く薄層化される〔同図b〕。
この後上記第1のAlGaAs層2上に所定のパタ
ーンに従つてレジスト膜(図示せず)を選択的に
形成し、これをマスクとして第1のAlGaAs層2
を湿式エツチング法等により選択的に除去し、次
いで前記第2の実施例の説明の中の第2図eの工
程に従つて進めることにより貫通孔16が形成さ
れる。該貫通孔16を形成する際には、第2の
AlGaAs層2′がエツチング阻止層として働いて
エツチングを自動的に停止させる。
なお上記第1及び第2の実施例においてエツチ
ング阻止層として用いたAlGaAs層2は、上記
AlGaAs層2をAlxGa1-xAs層として表すと、混
晶比xの値が凡そ0.15〜0.4の範囲で、十分にエ
ツチング阻止層として有効に働く。
ウエーハ7表面の半導体層3の厚さが極めて薄
く、しかもウエーハ7を高精度で薄層化する必要
があるときは、本実施例に示したようにエツチン
グ阻止層2を二重に設けることにより所期の目的
を達することが出来る。
なお上記第1〜第3の実施例においては、貫通
孔16を形成する際にマスクとしてレジスト膜を
使用したが、これに変えて二酸化シリコン
(SiO2)膜のような絶縁膜、或いはアルミニウム
(Al)のような金属膜を用いても良い。
(f) 発明の効果 以上説明した如く、本発明によれば化合物半導
体基板を所望の厚さに精度良く、均一且つ容易に
薄層化することが可能となり、従つて素子基板厚
さの極めて薄い半導体装置の製造が容易となり、
寄生インダクタンス及び熱抵抗の小さい半導体装
置を高精度で製作出来、従つて半導体装置の電気
的特性、信頼度及び製造歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜eは本発明の第1の実施例の製造工
程を示す要部断面図、第2図a〜gは本発明の第
2の実施例の製造工程を示す要部断面図、第3図
a〜cは本発明の第3の実施例の製造工程を示す
要部断面図である。 図において、1は半絶縁性化合物半導体基板、
2,2′はエツチング阻止層、3は所望の化合物
半導体よりなる半導体層、4は半絶縁性半導体
層、5はバツフア層、6は活性層、7はウエー
ハ、8,9,10はそれぞれソース、ドレイン、
ゲート電極、16は貫通孔、17は引出し電極、
18はP.H.S.を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 化合物半導体基板上にエツチング阻止層及び
    化合物半導体層が積層され、エツチング阻止層は
    同一のエツチヤントに対し、化合物半導体基板よ
    り著しく小なる被エツチレートと化合物半導体基
    板と略同等の格子定数を有する化合物半導体より
    なり、化合物半導体層に所定の半導体素子とその
    表面に電極が形成されて後、化合物半導体基板の
    裏面の少なくとも一部がエツチング阻止層まで上
    記エツチヤントによりエツチングされ、続いてこ
    の露出されたエツチング阻止層より、該阻止層及
    び化合物半導体層を貫通する所望の大きさの貫通
    孔が半導体層表面の所定の電極の裏面まで設けら
    れることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP17197882A 1982-09-29 1982-09-29 半導体装置の製造方法 Granted JPS5961073A (ja)

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