JPH033935B2 - - Google Patents

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JPH033935B2
JPH033935B2 JP59086243A JP8624384A JPH033935B2 JP H033935 B2 JPH033935 B2 JP H033935B2 JP 59086243 A JP59086243 A JP 59086243A JP 8624384 A JP8624384 A JP 8624384A JP H033935 B2 JPH033935 B2 JP H033935B2
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etching
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、2次元電子ガス(2DEG)層を利用
することにより依り高速化した電界効果型トラン
ジスタを用いてエンハンスメント/デイプレツシ
ヨン(enhancement/depletion:E/D)構成
とした半導体装置を製造する方法の改良に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention provides enhancement/depletion (E/D ) The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a semiconductor device having the above structure.

従来技術と問題点 一般に、この種の電界効果型トランジスタに於
いては、半絶縁性GaAs基板上に形成されたア
ン・ドープGaAsチヤネル層及びその上に形成さ
れたn型AlGaAs電子供給層を備えていて、その
閾値電圧Vthは前記アン・ドープGaAsチヤネル
層とゲート電極接合面との間に存在する前記n型
AlGaAs電子供給層を含む半導体層の厚さで決定
される。
Prior Art and Problems In general, this type of field effect transistor includes an undoped GaAs channel layer formed on a semi-insulating GaAs substrate and an n-type AlGaAs electron supply layer formed thereon. and its threshold voltage V th is the n-type voltage that exists between the undoped GaAs channel layer and the gate electrode junction surface.
It is determined by the thickness of the semiconductor layer including the AlGaAs electron supply layer.

また、これとは別に、現今の論理回路に於いて
は、E/D構成の半導体装置は不可欠と言つて良
い。そして、このE/D構成の半導体装置に於い
ては、勿論、Eモードの閾値電圧Vthを有する電
界効果型トランジスタとDモードの閾値電圧Vth
を有する電界効果型トランジスタとが同一基板上
に形成されなければならない。
Apart from this, it can be said that semiconductor devices with an E/D configuration are indispensable in modern logic circuits. Of course, in this E/D configuration semiconductor device, a field effect transistor having an E-mode threshold voltage V th and a D-mode threshold voltage V th
A field-effect transistor having the same characteristics must be formed on the same substrate.

従つて、2DEG層を利用して高速化した電界効
果型トランジスタを用いてE/D構成の半導体装
置を得ようとする場合、前記閾値電圧の関係か
ら、シヨツトキ・ゲート電極と半導体層とがコン
タクトしている部分の深さが相違する2種類の電
界効果型トランジスタを同一基板上に作り込むこ
とが必要とされる。
Therefore, when trying to obtain a semiconductor device with an E/D configuration using a field effect transistor that uses a 2DEG layer to speed up the speed, it is necessary to make contact between the short gate electrode and the semiconductor layer due to the relationship of the threshold voltage. It is necessary to fabricate two types of field effect transistors with different depths on the same substrate.

このような半導体装置を製造するに際し、当
初、実施された従来技術では、エンハンスメント
型トランジスタ部分を加工する場合、CCl2F2
有ガスをエツチヤントとする選択ドライ・エツチ
ング法を適用している為、閾値電圧の制御性及び
均一性は良好であるが、デイプレツシヨン型トラ
ンジスタ部分を加工する場合、選択性がないウエ
ツト・エツチング法を適用している為、制御性及
び均一性ともに良好でない旨の欠点があつた。
When manufacturing such a semiconductor device, the conventional technology that was initially implemented used a selective dry etching method using a CCl 2 F 2 containing gas as an etchant when processing the enhancement type transistor portion. Although the controllability and uniformity of the threshold voltage are good, when processing the depletion type transistor part, a wet etching method with no selectivity is applied, so the controllability and uniformity are not good either. It was hot.

このような欠点を解消する為、次に説明するよ
うな技術が提供された。
In order to eliminate such drawbacks, the following technology has been provided.

第10図はこの種の半導体装置を表す要部切断
側面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional side view of essential parts of this type of semiconductor device.

図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はア
ン・ドープGaAsチヤネル層、3はn型AlGaAs
層電子供給層、4はn型GaAs層、5はn型
AlGaAs層、6はn型GaAsコンタクト層、7は
E/D間絶縁用溝、8,9,10,11はオーミ
ツク・コンタクト電極、12及び13はシヨツト
キ・コンタクト・ゲート電極、14は2DEG層、
Eはエンハンスメント型トランジスタ部分、Dは
デイプレツシヨン型トランジスタ部分をそれぞれ
示している。
In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is an undoped GaAs channel layer, and 3 is an n-type AlGaAs substrate.
layer electron supply layer, 4 is n-type GaAs layer, 5 is n-type
AlGaAs layer, 6 is n-type GaAs contact layer, 7 is E/D insulation groove, 8, 9, 10, 11 are ohmic contact electrodes, 12 and 13 are shot contact gate electrodes, 14 is 2DEG layer,
E indicates an enhancement type transistor portion, and D indicates a depletion type transistor portion.

この半導体装置を製造する場合、最も問題とな
るのは、前記したように、シヨツトキ・ゲート電
極12及び13をn型AlGaAs層5に、そして、
シヨツトキ・コンタクト・ゲート電極13をn型
AlGaAs電子供給層3にそれぞれコンタクトさせ
る為、凹所を形成することである。
When manufacturing this semiconductor device, the biggest problem is, as mentioned above, that the shot gate electrodes 12 and 13 are placed on the n-type AlGaAs layer 5, and
Switch contact gate electrode 13 to n-type
In order to make contact with the AlGaAs electron supply layer 3, recesses are formed.

従来技術で前記半導体装置を製造する場合の工
程は次の通りである。
The steps for manufacturing the semiconductor device using the conventional technique are as follows.

最初、エンハンスメント型トランジスタ部分E
について凹所形成を行う。それには、先ず、ゲー
ト部のパターニングを行い、n型GaAsコンタク
ト層6の表面からn型AlGaAs層5が抜けるとこ
ろまでウエツト・エツチングを行い、次に、同じ
フオト・レジスト膜を用いてデイプレツシヨン型
トランジスタ部分に於けるゲート部のパターニン
グを行い、エンハンスメント型トランジスタ部分
E及びデイプレツシヨン型トランジスタ部分Dの
選択ドライ・エツチングを行うが、そのエツチン
グは、エンハンスメント型トランジスタ部分Eに
於いてはn型AlGaAs電子供給層3で停止し、ま
た、デイプレツシヨン型トランジスタ部分Dに於
いてはn型AlGaAs層5で停止する。
First, enhancement type transistor part E
Concavity formation is performed. To do this, first pattern the gate part, perform wet etching until the n-type AlGaAs layer 5 is removed from the surface of the n-type GaAs contact layer 6, and then use the same photoresist film to form a depletion type transistor. Patterning of the gate portion is performed, and selective dry etching is performed on the enhancement type transistor portion E and the depletion type transistor portion D. The etching is performed on the n-type AlGaAs electron supply layer in the enhancement type transistor portion E. 3, and also stops at the n-type AlGaAs layer 5 in the depletion type transistor portion D.

然しながら、この技術に於いても欠点の存在が
認められた。
However, the existence of shortcomings in this technology was also recognized.

即ち、前記した通り、n型AlGaAs層5を抜く
のにウエツト・エツチング法を適用しているが、
その下地になつているn型GaAs層4は厚さが
100〔Å〕程度であるから、例えば、直径約5〔cm〕
(2吋)のウエハ全面に亙り、前記ウエツト・エ
ツチングをn型GaAs層4の表面で停止させるこ
とは、かなり困難なことであり、特に、ゲート電
極長が1〔μm〕程度になつてくるとエツチング
液の循環が良好に行われず、エツチング・スピー
ドが変化、従つて、そのエツチングの制御は容易
ではない。これを更に具体的に説明すると、前記
したように、n型GaAs層4の厚さは100〔Å〕程
度と極めて薄く、そして、エツチングされるべき
対象としては厚さが例えば400〔Å〕程度のn型
GaAsコンタクト層6及び厚さが例えば30〔Å〕
程度のn型AlGaAs層5であり、合計で約430
〔Å〕程度ものエツチングに対してオーバ・エツ
チングの許容がn型GaAs層4の100〔Å〕しかな
く、これでは、その許容を上回るようなオーバ・
エツチングが行われかねず、この種の半導体装置
の量産化が危ぶまれる状態にある。
That is, as mentioned above, the wet etching method is applied to remove the n-type AlGaAs layer 5.
The underlying n-type GaAs layer 4 has a thickness of
Since it is about 100 [Å], for example, the diameter is about 5 [cm]
It is quite difficult to stop the wet etching at the surface of the n-type GaAs layer 4 over the entire surface of a (2 inch) wafer, especially when the gate electrode length becomes about 1 [μm]. The etching solution is not well circulated and the etching speed changes, so that it is not easy to control the etching. To explain this more specifically, as mentioned above, the thickness of the n-type GaAs layer 4 is extremely thin, about 100 [Å], and the thickness of the object to be etched is, for example, about 400 [Å]. n-type
GaAs contact layer 6 and thickness is, for example, 30 [Å]
approximately 5 n-type AlGaAs layers, totaling approximately 430
The allowable over-etching for n-type GaAs layer 4 is only 100 [Å] for etching of about [Å].
Etching may occur, and mass production of this type of semiconductor device is in jeopardy.

前記説明した技術は、いずれも、凹所の形成及
びゲート電極の形成をエンハンスメント型トラン
ジスタ部分Eとデイプレツシヨン型トランジスタ
部分Dとについて同時に行つているが、これを
各々別個に行つて、前記諸欠点を解消しようとす
る試みもなされている。
In all of the above-described techniques, the formation of the recess and the formation of the gate electrode are simultaneously performed for the enhancement type transistor portion E and the depletion type transistor portion D, but these are performed separately for each to solve the above-mentioned drawbacks. Attempts have also been made to resolve this issue.

然しながら、このようにすると、工程が複雑化
したり、ゲート電極同志を接続することが困難に
なつたりする欠点がある。
However, this method has drawbacks such as complicating the process and making it difficult to connect the gate electrodes.

発明の目的 本発明は、2DEGを利用して高速化した電界効
果型トランジスタからなり、且つ、エンハンスメ
ント型トランジスタ部分の閾値電圧及びデイプレ
ツシヨン型トランジスタ部分の閾値電圧が正確に
制御されたE/D構成を有する改良された半導体
装置を提供し、また、該半導体装置を製造するに
際して、ゲート部分の作製を簡単な工程で、しか
も、エンハンスメント型トランジスタ部分もデイ
プレツシヨン型トランジスタ部分も同時に且つ精
度良く形成することができるようにする。
Purpose of the Invention The present invention provides an E/D configuration consisting of a field effect transistor that is accelerated using 2DEG, and in which the threshold voltage of the enhancement type transistor part and the threshold voltage of the depletion type transistor part are accurately controlled. In addition, when manufacturing the semiconductor device, it is possible to manufacture a gate portion in a simple process, and also to form an enhancement type transistor portion and a depletion type transistor portion simultaneously and with high precision. It can be so.

発明の構成 本発明に於ける半導体装置の製造方法に於いて
は、基板上に、チヤネル層となるアン・ドープの
第1の半導体層と、キヤリヤ供給層となる第2の
半導体層と、デイプレツシヨン型(以下D型と称
す)トランジスタ部分の閾値電圧制御層となる第
3の半導体層と、第2のエツチング停止層となる
第4の半導体層と、第2のコンタクト層となる第
5の半導体層と、第1のエツチング停止層となる
第6の半導体層と、第1のコンタクト層となる第
7の半導体層とを順に成長させる工程と、エンハ
ンスメント型(以下E型と称す)トランジスタ部
分に於いて、少なくともゲートを含む領域の第7
及び第6の半導体層を除去する工程と、該D型ト
ランジスタ部分のゲートに対応する開口及びE型
トランジスタ部分のゲートに対応する開口を有す
るマスク膜を形成する工程と、エツチング停止層
のエツチング速度よりもコンタクト層のエツチン
グ速度が極めて大きい選択ドライ・エツチング法
に依り、前記開口を介して、E型トランジスタ部
分に於いては第4の半導体層を、D型トランジス
タ部分に於いては第6の半導体層をそれぞれ露出
させる工程と、前記開口を介して、コンタクト層
のエツチング速度よりもエツチング停止層のエツ
チング速度が大きいエツチングを施し、E型トラ
ンジスタ部分に於いては該第3の半導体層を、D
型トランジスタ部分に於いては該第5の半導体層
をそれぞれ露出させる工程と、エツチング停止層
及びキヤリヤ供給層のエツチング速度よりもコン
タクト層及び閾値電圧制御層のエツチング速度が
極めて大きい選択ドライ・エツチング法に依り、
前記開口を介して、E型トランジスタ部分に於い
ては該第2の半導体層を、D型トランジスタ部分
に於いては該第4の半導体層をそれぞれ露出させ
る工程と、E型トランジスタ部分に於いては該第
2の半導体層上に、D型トランジスタ部分に於い
ては該第4の半導体層上に、ゲート電極を形成す
る工程とを有する構成を採つている。
Structure of the Invention In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an undoped first semiconductor layer serving as a channel layer, a second semiconductor layer serving as a carrier supply layer, and a depletion layer are provided on a substrate. A third semiconductor layer that serves as a threshold voltage control layer of a type (hereinafter referred to as D type) transistor portion, a fourth semiconductor layer that serves as a second etching stop layer, and a fifth semiconductor layer that serves as a second contact layer. a sixth semiconductor layer serving as a first etching stop layer, and a seventh semiconductor layer serving as a first contact layer; At least the seventh region of the region including the gate
and a step of removing the sixth semiconductor layer, a step of forming a mask film having an opening corresponding to the gate of the D-type transistor portion and an opening corresponding to the gate of the E-type transistor portion, and etching rate of the etching stop layer. By using a selective dry etching method, which has an extremely high etching speed for the contact layer, the fourth semiconductor layer is etched in the E-type transistor part and the sixth semiconductor layer in the D-type transistor part through the opening. exposing the semiconductor layers, and etching the etching stop layer at a higher etching rate than the contact layer through the opening, and in the E-type transistor portion, etching the third semiconductor layer, D
In the type transistor portion, a step of exposing the fifth semiconductor layer, and a selective dry etching method in which the etching rate of the contact layer and the threshold voltage control layer is much higher than the etching rate of the etching stop layer and the carrier supply layer. Depending on
exposing the second semiconductor layer in the E-type transistor portion and the fourth semiconductor layer in the D-type transistor portion through the opening; and adopts a configuration including a step of forming a gate electrode on the second semiconductor layer and, in the D-type transistor portion, on the fourth semiconductor layer.

この構成内容から判るように、E/D構成の半
導体装置を製造するに際し、一度のマスク工程に
依り、E/D両モードのトランジスタのゲート部
分を同時に精度良く形成することが可能であり、
エンハンスメント型トランジスタ部分及びデイプ
レツシヨン型トランジスタ部分それぞれの閾値電
圧は正確に制御される。
As can be seen from this configuration, when manufacturing a semiconductor device with an E/D configuration, it is possible to form the gate portions of both E/D mode transistors simultaneously and with high precision using a single mask process.
The threshold voltages of each of the enhancement and depletion transistor sections are precisely controlled.

発明の実施例 第1図乃至第8図は本発明一実施例を解説する
為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面
図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明す
る。
Embodiment of the Invention FIGS. 1 to 8 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for explaining an embodiment of the present invention, and the following description will be made with reference to these figures. do.

第2図参照 (a) 分子線エピタキシヤル成長(molecular
beam epitaxy:MBE)法或いはMOCVD
(metal organichemical vapour deposition)
法などの技法を適宜選択して採用することに依
り、半絶縁性GaAs基板21上にチヤネル層と
なるアン・ドープGaAs層22(第1の半導体
層)、電子供給層となるn型AlGaAs層23
(第2の半導体層)、デイプレツシヨン型トラン
ジスタ部分に於けるトランジスタ制御層となる
n型GaAs層24(第3の半導体層)、第2の
エツチング停止層であるn型AlGaAs層25
(第4の半導体層)、オーミツク・コンタクト可
能な層であるn型GaAs層26(第5の半導体
層)、第1のエツチング停止層であるn型
AlGaAs層27(第6の半導体層)、オーミツ
ク・コンタクト可能な層であるn型GaAs層2
8(第7の半導体層)をそれぞれ成長させる。
See Figure 2 (a) Molecular beam epitaxial growth (molecular
beam epitaxy (MBE) method or MOCVD
(metal organic vapor deposition)
By appropriately selecting and employing a technique such as the above method, an undoped GaAs layer 22 (first semiconductor layer) that will become a channel layer and an n-type AlGaAs layer that will become an electron supply layer are formed on a semi-insulating GaAs substrate 21. 23
(second semiconductor layer), an n-type GaAs layer 24 (third semiconductor layer) which becomes a transistor control layer in the depletion type transistor portion, and an n-type AlGaAs layer 25 which serves as a second etching stop layer.
(fourth semiconductor layer), an n-type GaAs layer 26 (fifth semiconductor layer) which is a layer capable of ohmic contact, and an n-type GaAs layer 26 which is a first etching stop layer.
AlGaAs layer 27 (sixth semiconductor layer), n-type GaAs layer 2 which is a layer capable of ohmic contact
8 (seventh semiconductor layer).

この場合に於ける各半導体層に於けるデータ
は次の通りである。
The data for each semiconductor layer in this case is as follows.

(1) 第2の半導体層であるn型AlGaAs層23
について 厚さ:300〔Å〕 ドナ濃度:2×1018〔cm-3〕 (2) 第3の半導体層であるn型GaAs層24に
ついて 厚さ:100〔Å〕 ドナ濃度:2×1018〔cm-3〕 (3) 第4の半導体層であるn型AlGaAs層25
について 厚さ:30〔Å〕 ドナ濃度:2×1018〔cm-3〕 (4) 第5の半導体層であるn型GaAs層26に
ついて 厚さ:400〔Å〕 ドナ濃度:2×1018〔cm-3〕 (5) 第6の半導体層であるn型AlGaAs層27
について 厚さ:30〔Å〕 ドナ濃度:2×1018〔cm-3〕 (6) 第7の半導体層であるn型GaAs層28に
ついて 厚さ:100〔Å〕 ドナ濃度:2×1018〔cm-3〕 第3図参照 (b) 例えば、フツ化水素酸系エツチング液を用い
たウエツト・エツチング法を適用することに依
り、エンハンスメント型トランジスタ部分Eと
デイプレツシヨン型トランジスタ部分Dとを絶
縁分離する為のメサ・エツチングを行う。尚、
この工程に於いて、イオン注入法を適用するこ
とに依り、素子間絶縁分離を行つても良い。
(1) N-type AlGaAs layer 23 which is the second semiconductor layer
Thickness: 300 [Å] Donna concentration: 2×10 18 [cm -3 ] (2) Thickness of n-type GaAs layer 24, which is the third semiconductor layer: 100 [Å] Donna concentration: 2×10 18 [cm -3 ] (3) N-type AlGaAs layer 25 which is the fourth semiconductor layer
Thickness: 30 [Å] Donna concentration: 2×10 18 [cm -3 ] (4) Thickness of n-type GaAs layer 26, which is the fifth semiconductor layer: 400 [Å] Donna concentration: 2×10 18 [cm -3 ] (5) N-type AlGaAs layer 27 which is the sixth semiconductor layer
Thickness: 30 [Å] Donna concentration: 2×10 18 [cm -3 ] (6) Thickness of n-type GaAs layer 28, which is the seventh semiconductor layer: 100 [Å] Donna concentration: 2×10 18 [cm -3 ] See Figure 3 (b) For example, by applying a wet etching method using a hydrofluoric acid etching solution, the enhancement type transistor part E and the depletion type transistor part D can be insulated and separated. Perform mesa etching to still,
In this step, insulation isolation between elements may be performed by applying an ion implantation method.

第4図参照 (c) 例えば、工程(b)と同様にフツ化水素酸系エツ
チング液を用いたウエツト・エツチング法を適
用することに依り、エンハンスメント型トラン
ジスタ部分Eに於けるn型GaAs層28及びn
型AlGaAs層27のエツチングを行う。これに
依り凹所28Aが形成される。
Refer to FIG. 4(c) For example, by applying the wet etching method using a hydrofluoric acid-based etching solution in the same manner as in step (b), the n-type GaAs layer 28 in the enhancement type transistor portion E can be removed. and n
The type AlGaAs layer 27 is etched. This forms a recess 28A.

このエツチングに依り除去する部分は図示さ
れているように一部であつても、或いは、n型
GaAs層28及びn型AlGaAs層27の全部で
あつてもよい。
Even if the part removed by this etching is only a part as shown in the figure, or
It may be all of the GaAs layer 28 and the n-type AlGaAs layer 27.

第5図参照 (d) 化学気相堆積(chemical vapour
deposition:CVD)法を適用することに依り、
二酸化シリコン(SiO2)膜29を厚さ例えば
3000〔Å〕程度に形成する。
See Figure 5 (d) Chemical vapor deposition
By applying the deposition (CVD) method,
The thickness of the silicon dioxide (SiO 2 ) film 29 is, for example,
Formed to about 3000 [Å].

(e) 例えば、フツ化水素酸系エツチング液を用い
たウエツト・エツチング法を適用することに依
り、フオト・レジスト膜(図示せず)をマスク
として二酸化シリコン膜29のパターニングを
行い電極コンタクト窓を形成する。
(e) For example, by applying a wet etching method using a hydrofluoric acid etching solution, the silicon dioxide film 29 is patterned using a photoresist film (not shown) as a mask to form electrode contact windows. Form.

(f) 前記二酸化シリコン膜29のパターニングを
行つた際に形成したフオト・レジスト膜をその
まま残しておき、蒸着法を適用することに依
り、Au・Ge/Auからなる電極金属膜を形成
する。
(f) The photoresist film formed when patterning the silicon dioxide film 29 is left as is, and an electrode metal film made of Au.Ge/Au is formed by applying a vapor deposition method.

(g) 前記フオト・レジスト膜を溶解して除去する
ことに依り、前記電極金属膜のリフト・オフに
依るパターニングを行い、引続き合金化を行う
ことに依り、オーミツク・コンタクト電極3
0,31,32,33を形成する。
(g) By dissolving and removing the photoresist film, patterning is performed by lift-off of the electrode metal film, and then alloying is performed to form an ohmic contact electrode 3.
0, 31, 32, 33 are formed.

第6図参照 (h) フオト・レジスト膜34を形成し、エンハン
スメント型トランジスタ部分E及びデイプレツ
シヨン型トランジスタ部分Dのそれぞれに於け
るゲート電極形成用の凹所を作成する為の開口
34E及び34Dを形成する。
Refer to FIG. 6 (h) Form a photoresist film 34 and form openings 34E and 34D for creating recesses for forming gate electrodes in the enhancement type transistor portion E and depletion type transistor portion D, respectively. do.

(i) エツチヤントをフツ化水素酸系エツチング液
とするウエツト・エツチング法を適用すること
に依り、フオト・レジスト膜34をマスクとし
て二酸化シリコン膜29のエツチングを行い、
開口29E及び29Dを形成する。
(i) Etching the silicon dioxide film 29 using the photoresist film 34 as a mask by applying a wet etching method using a hydrofluoric acid-based etching solution as the etchant;
Openings 29E and 29D are formed.

(j) CCl2F2含有ガスをエツチヤントとする選択
ドライ・エツチング法を適用することに依り、
フオト・レジスト膜34をマスクとして、エン
ハンスメント型トランジスタ部分Eではn型
GaAs層26の、また、デイプレツシヨン型ト
ランジスタ部分Dではn型GaAs層28のエツ
チングを行い、凹所35E及び35Dを形成す
る。この場合、エンハンスメント型トランジス
タ部分Eではn型AlGaAs層25が、また、デ
イプレツシヨン型トランジスタ部分Dではn型
AlGaAs層27がエツチング・ストツパになる
ことは云うまでもない。
(j) By applying a selective dry etching method using a gas containing CCl 2 F 2 as an etchant,
Using the photoresist film 34 as a mask, the enhancement type transistor portion E has an n-type
In the depletion type transistor portion D of the GaAs layer 26, the n-type GaAs layer 28 is etched to form recesses 35E and 35D. In this case, the n-type AlGaAs layer 25 is formed in the enhancement type transistor portion E, and the n-type AlGaAs layer 25 is formed in the depletion type transistor portion D.
Needless to say, the AlGaAs layer 27 serves as an etching stopper.

現在、本発明者等が実用化しているエツチン
グ技術に依ると、GaAsはAlGaAsに対し約200
倍の速度でエツチングすることができるので、
前記のエツチングに於いては、n型AlGaAs電
子供給層25及びn型AlGaAs層27の表面で
自動的に停止すると考えて良く、その制御性は
極めて高い。
According to the etching technology currently being put into practical use by the inventors, GaAs is approximately 200 times smaller than AlGaAs.
Etching can be done at twice the speed, so
The etching described above can be considered to automatically stop at the surfaces of the n-type AlGaAs electron supply layer 25 and the n-type AlGaAs layer 27, and its controllability is extremely high.

第7図参照 (k) フツ化水素酸系エツチング液をエツチヤント
とするウエツト・エツチング法を適用すること
に依り、エンハンスメント型トランジスタ部分
Eではn型AlGaAs層25の、また、デイプレ
ツシヨン型トランジスタ部分Dではn型
AlGaAs層27のエツチングを行い、凹所35
E及び35Dを深くし、GaAs層24及び26
の表面を露出させる。
Refer to FIG. 7(k) By applying a wet etching method using a hydrofluoric acid etching solution as an etchant, the n-type AlGaAs layer 25 is etched in the enhancement type transistor portion E and the depletion type transistor portion D is etched. n-type
The AlGaAs layer 27 is etched and the recess 35 is etched.
E and 35D are deepened and GaAs layers 24 and 26
expose the surface of

この場合のエツチングは、n型AlGaAs層2
5及びn型AlGaAs層27が前記したように30
〔Å〕の厚さしかなく、極めて薄いので、その
制御性は良好であり、その下地が薄くてもエツ
チングが突き抜けてしまうことはない。尚、こ
こで適用するエツチング技術としては、ドラ
イ・エツチング法を適用することもできる。
In this case, etching is performed by etching the n-type AlGaAs layer 2.
5 and n-type AlGaAs layer 27 as described above.
Since it is extremely thin and only has a thickness of [Å], its controllability is good, and even if the underlying layer is thin, the etching will not penetrate through it. Note that as the etching technique applied here, a dry etching method can also be applied.

第8図参照 (l) CCl2F2含有ガスをエツチヤントとする選択
ドライ・エツチング法を適用することに依り、
エンハンスメント型トランジスタ部分Eではn
型GaAs層24の、また、デイプレツシヨン型
トランジスタ部分Dではn型GaAs層26のエ
ツチングを行い、凹所35E及び35Dを更に
深くする。尚、このエツチングに対してn型
AlGaAs層23或いはn型AlGaAs層25の表
面がストツパになることは云うまでもない。
See Figure 8 (l) By applying a selective dry etching method using a gas containing CCl 2 F 2 as an etchant,
In the enhancement type transistor part E, n
The n-type GaAs layer 24 and the n-type GaAs layer 26 in the depletion transistor portion D are etched to further deepen the recesses 35E and 35D. Furthermore, for this etching, n-type
Needless to say, the surface of the AlGaAs layer 23 or the n-type AlGaAs layer 25 serves as a stopper.

第1図参照 (m) 凹所35E及び35Dの形成にマスクとし
て用いたフオト・レジスト膜34をそのまま残
した状態で、例えば蒸着法を適用することに依
り、アルミニウム(Al)膜を厚さ例えば3000
〔Å〕程度に形成する。
Refer to FIG. 1(m) With the photoresist film 34 used as a mask for forming the recesses 35E and 35D left intact, an aluminum (Al) film is deposited to a thickness of e.g. by applying, for example, a vapor deposition method. 3000
Form to about [Å].

(n) 前記マスクとして用いたフオト・レジスト
膜34を溶解して除去する。
(n) The photoresist film 34 used as the mask is dissolved and removed.

これに依り、前記アルミニニウム膜は、所
謂、リフト・オフ法で選択的に除去され、シヨ
ツトキ・コンタクト・ゲート電極36及び37
が形成される。
As a result, the aluminum film is selectively removed by the so-called lift-off method, and the shot contact gate electrodes 36 and 37 are removed.
is formed.

ここに説明した実施例によれば、閾値電圧Vth
が正確に制御されたE/D構成の半導体装置を容
易に得ることが理解できよう。尚、前記n型
GaAs層24、n型AGaAs層25、n型GaAs層
26、n型AlGaAs層27、n型GaAs層28等
については、その導電型及びドーパント濃度をこ
の種の半導体装置に於けるキヤツプ層としての役
割を果たす範囲で適宜に選択される。
According to the embodiments described herein, the threshold voltage V th
It will be understood that a semiconductor device with an E/D configuration in which the E/D structure is accurately controlled can be easily obtained. Furthermore, the n-type
Regarding the GaAs layer 24, n-type AGaAs layer 25, n-type GaAs layer 26, n-type AlGaAs layer 27, n-type GaAs layer 28, etc., their conductivity types and dopant concentrations are determined as required for the cap layer in this type of semiconductor device. They are selected as appropriate within the scope of their role.

第9図は本発明に於ける他の実施例を説明する
為の半導体装置の要部切断側面図であり、第1図
乃至第8図に関して説明した部分と同部分は同記
号で指示してある。
FIG. 9 is a cross-sectional side view of a main part of a semiconductor device for explaining another embodiment of the present invention, and the same parts as those explained with reference to FIGS. 1 to 8 are indicated by the same symbols. be.

この半導体装置は、前記説明した実施例の工程
(c)に相当する工程で、エンハンスメント型トラン
ジスタ部分Eに於けるn型GaAs層28及びn型
AlGaAs層27を除て除去した例であり、このよ
うにしても、その後の工程、及び、完成された半
導体装置の性能は前記実施例と変わりないもので
ある。
This semiconductor device is manufactured using the steps of the embodiment described above.
In the step corresponding to (c), the n-type GaAs layer 28 and the n-type
This is an example in which the AlGaAs layer 27 is removed, and even if this is done, the subsequent steps and the performance of the completed semiconductor device are the same as in the previous embodiment.

発明の効果 本発明に於ける半導体装置の製造方法に於いて
は、基板上に、チヤネル層となるアン・ドープの
第1の半導体層と、キヤリヤ供給層となる第2の
半導体層と、デイプレツシヨン型(以下D型と称
す)トランジスタ部分の閾値電圧制御層となる第
3の半導体層と、第2のエツチング停止層となる
第4の半導体層と、第2のエツチング停止層とな
る第4の半導体層と、第2のコンタクト層となる
第5の半導体層と、第1のエツチング停止層とな
る第6の半導体層と、第1のコンタクト層となる
第7の半導体層とを順に成長させる工程と、エン
ハンスメント型(以下E型と称す)トランジスタ
部分に於いて、少なくともゲートを含む領域の第
7及び第6の半導体層を除去する工程と、該D型
トランジスタ部分のゲートに対応する開口及びE
型トランジスタ部分のゲートに対応する開口を有
するマスク膜を形成する工程と、エツチング停止
層のエツチング速度よりもコンタクト層のエツチ
ング速度が極めて大きい選択ドライ・エツチング
法に依り、前記開口を介して、E型トランジスタ
部分に於いては第4の半導体層を、D型トランジ
スタ部分に於いては第6の半導体層をそれぞれ露
出させる工程と、前記開口を介して、コンタクト
層のエツチング速度よりもエツチング停止層のエ
ツチング速度が大きいエツチングを施し、E型ト
ランジスタ部分に於いては該第3の半導体層を、
D型トランジスタ部分に於いては該第5の半導体
層をそれぞれ露出させる工程と、エツチング停止
層及びキヤリヤ供給層のエツチング速度よりもコ
ンタクト層及び閾値電圧制御層のエツチング速度
が極めて大きい選択ドライ・エツチング法に依
り、前記開口を介して、E型トランジスタ部分に
於いては該第2の半導体層を、D型トランジスタ
部分に於いては該第4の半導体層をそれぞれ露出
させる工程と、E型トランジスタ部分に於いては
該第2の半導体層上に、D型トランジスタ部分に
於いては該第4の半導体層上に、ゲート電極を形
成する工程とを有する構成を採つている。
Effects of the Invention In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an undoped first semiconductor layer serving as a channel layer, a second semiconductor layer serving as a carrier supply layer, and a depletion layer are provided on a substrate. A third semiconductor layer that serves as a threshold voltage control layer of a type (hereinafter referred to as D type) transistor portion, a fourth semiconductor layer that serves as a second etching stop layer, and a fourth semiconductor layer that serves as a second etching stop layer. A semiconductor layer, a fifth semiconductor layer that becomes a second contact layer, a sixth semiconductor layer that becomes a first etching stop layer, and a seventh semiconductor layer that becomes a first contact layer are grown in order. a step of removing the seventh and sixth semiconductor layers in the region including at least the gate in the enhancement type (hereinafter referred to as E type) transistor portion; and removing an opening corresponding to the gate of the D type transistor portion. E
By forming a mask film having an opening corresponding to the gate of the type transistor part and using a selective dry etching method in which the etching rate of the contact layer is much higher than the etching rate of the etching stop layer, E is etched through the opening. A step of exposing the fourth semiconductor layer in the D-type transistor portion and a sixth semiconductor layer in the D-type transistor portion, and etching the etching stop layer through the opening at a rate lower than that of the contact layer. Etching is performed at a high etching rate, and in the E-type transistor portion, the third semiconductor layer is etched.
In the D-type transistor portion, the step of exposing the fifth semiconductor layer, and selective dry etching in which the etching rate of the contact layer and the threshold voltage control layer is much higher than the etching rate of the etching stop layer and the carrier supply layer. exposing the second semiconductor layer in the E-type transistor portion and the fourth semiconductor layer in the D-type transistor portion through the opening by a method; The structure includes a step of forming a gate electrode on the second semiconductor layer in some portions and on the fourth semiconductor layer in the D-type transistor portion.

この構成内容から判るように、前記第6及び第
7の半導体層の形成、その選択的除去に起因し
て、E/D両モードのトランジスタに於けるゲー
ト電極形成は1回の工程で済み、この種のE/D
構成の半導体装置に於ける製造工程を短縮するこ
とができる。また、ゲート電極部分に於ける凹所
の形成には、基本的にはウエツト・エツチングを
使用せず、選択ドライ・エツチングで終了させる
ことができるから、ゲート電極下の活性層厚を精
度良く制御することができ、半導体装置に於ける
閾値電圧のバラツキをウエハ全面に亙り小さく抑
えることが可能である。更にまた、Eモード・ト
ランジスタのゲート電極形成部分に於いては、先
ず、第5の半導体層(n型GaAsコンタクト層
5)までもエツチングして第4の半導体層(n型
AlGaAs層25)を表出させ、次いで、第4の半
導体層(n型AlGaAs層25)をウエツト・エツ
チングして第3の半導体層(n型GaAs層24)
を表出させる工程が採られていることは前記した
通りであり、その場合、第3の半導体層(n型
GaAs層24)は第10図について説明したn型
GaAs層4と同様にオーバ・エツチングされるの
であるが、本発明では、第4の半導体層(n型
AlGaAs層25)が大変に薄い(約30〔Å〕程度〕
ことから、そのエツチングは高い精度で実現させ
ることが可能であり、しかも、その薄い第4の半
導体層(n型AlGaAs層25)をエツチングする
場合のオーバ・エツチングを許容する第3の半導
体層(n型GaAs層24)は、エツチング対象で
ある極めて薄い第4の半導体層(n型AlGaAs層
25)に比較すると充分に厚く(約100〔Å〕程
度)、従つて、前記オーバ・エツチングに依つて
全てが失われてしまうなどの虞は皆無であり、こ
の種の半導体装置の製造を実験室段階から脱して
商業化するのに大きな効果がある。
As can be seen from this configuration, due to the formation and selective removal of the sixth and seventh semiconductor layers, gate electrode formation in both E/D mode transistors can be performed in one step. This kind of E/D
It is possible to shorten the manufacturing process for a semiconductor device having the above structure. In addition, the formation of the recess in the gate electrode area basically does not require wet etching and can be completed with selective dry etching, allowing for precise control of the thickness of the active layer under the gate electrode. Therefore, it is possible to suppress variations in threshold voltage in semiconductor devices to a small level over the entire wafer surface. Furthermore, in the gate electrode forming portion of the E-mode transistor, first, even the fifth semiconductor layer (n-type GaAs contact layer 5) is etched to form the fourth semiconductor layer (n-type GaAs contact layer 5).
The AlGaAs layer 25) is exposed, and then the fourth semiconductor layer (n-type AlGaAs layer 25) is wet-etched to form the third semiconductor layer (n-type GaAs layer 24).
As mentioned above, the process of exposing the third semiconductor layer (n-type
The GaAs layer 24) is of n-type as described in FIG.
Although it is over-etched in the same way as the GaAs layer 4, in the present invention, the fourth semiconductor layer (n-type
The AlGaAs layer 25) is very thin (approximately 30 Å)
Therefore, the etching can be performed with high precision, and the third semiconductor layer (the third semiconductor layer (n-type AlGaAs layer 25) can be etched to allow over-etching when etching the thin fourth semiconductor layer (n-type AlGaAs layer 25). The n-type GaAs layer 24) is sufficiently thick (approximately 100 Å) compared to the extremely thin fourth semiconductor layer (n-type AlGaAs layer 25) that is the object of etching, and therefore, the overetching does not depend on the overetching. There is no risk that everything will be lost, and this will have a great effect on moving the manufacturing of this type of semiconductor device out of the laboratory stage and into commercialization.

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

第1図乃至第8図は本発明一実施例を説明する
為の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面
図、第9図は本発明に於ける他の実施例で製造さ
れた半導体装置の要部切断側面図、第10図は従
来技術で製造された半導体装置の要部切断側面図
をそれぞれ表している。 図に於いて、21は半絶縁性GaAs基板、22
はアン・ドープGaAsチヤネル層(第1の半導体
層)、23はn型AlGaAs電子供給層(第2の半
導体層)、24はn型GaAs層(第3の半導体
層)、25はn型AlGaAs層(第4の半導体層)、
26はn型GaAs層(第5の半導体層)、27は
n型AlGaAs層(第6の半導体層)、28はn型
GaAs層(第7の半導体層)、29は二酸化シリ
コン膜、29E及び29Dは開口、30,31,
32,33はオーミツク・コンタクト電極、34
はフオト・レジスト膜、34E及び34Dは開
口、35E及び35Dは凹所、36及び37はシ
ヨツトキ・コンタクト・ゲート電極をそれぞれ示
している。
1 to 8 are cutaway side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a side view of a semiconductor device manufactured in another embodiment of the present invention. FIG. 10 shows a cutaway side view of a main part of a semiconductor device, and FIG. 10 shows a cutaway side view of a main part of a semiconductor device manufactured by a conventional technique. In the figure, 21 is a semi-insulating GaAs substrate, 22
is an undoped GaAs channel layer (first semiconductor layer), 23 is an n-type AlGaAs electron supply layer (second semiconductor layer), 24 is an n-type GaAs layer (third semiconductor layer), 25 is n-type AlGaAs layer (fourth semiconductor layer),
26 is an n-type GaAs layer (fifth semiconductor layer), 27 is an n-type AlGaAs layer (sixth semiconductor layer), 28 is n-type
GaAs layer (seventh semiconductor layer), 29 is a silicon dioxide film, 29E and 29D are openings, 30, 31,
32, 33 are Ohmic contact electrodes, 34
34E and 34D are openings, 35E and 35D are recesses, and 36 and 37 are shot contacts and gate electrodes, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板上に、 チヤネル層となるアン・ドープの第1の半導体
層と、 キヤリヤ供給層となる第2の半導体層と、 デプレツシヨン型(以下D型と称す)トランジ
スタ部分の閾値電圧制御層となる第3の半導体層
と、 第2のエツチング停止層となる第4の半導体層
と、 第2のコンタクト層となる第5の半導体層と、 第1のエツチング停止層となる第6の半導体層
と、 第1のコンタクト層となる第7の半導体層とを
順に成長させる工程と、 エンハンスメント型(以下E型と称す)トラン
ジスタ部分に於いて、少なくともゲートを含む領
域の第7及び第6の半導体層を除去する工程と、 該D型トランジスタ部分のゲートに対応する開
口及びE型トランジスタ部分のゲートに対応する
開口を有するマスク膜を形成する工程と、 エツチング停止層のエツチング速度よりもコン
タクト層のエツチング速度が極めて大きい選択ド
ライ・エツチング法に依り、前記開口を介して、
E型トランジスタ部分に於いては第4の半導体層
を、 D型トランジスタ部分に於いては第6の半導体
層をそれぞれ露出させる工程と、 前記開口を介して、 コンタクト層のエツチング速度よりもエツチン
グ停止層のエツチング速度が大きいエツチングを
施し、E型トランジスタ部分に於いては該第3の
半導体層を、D型トランジスタ部分に於いては該
第5の半導体層をそれぞれ露出させる工程と、 エツチング停止層及びキヤリヤ供給層のエツチ
ング速度よりもコンタクト層及び閾値電圧制御層
のエツチング速度が極めて大きい選択ドライ・エ
ツチング法に依り、前記開口を介して、E型トラ
ンジスタ部分に於いては該第2の半導体層を、D
型トランジスタ部分に於いては該第4の半導体層
をそれぞれ露出させる工程と、 E型トランジスタ部分に於いては該第2の半導
体層上に、 D型トランジスタ部分に於いては該第4の半導
体層上に、 ゲート電極を形成する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. On a substrate, an undoped first semiconductor layer serving as a channel layer, a second semiconductor layer serving as a carrier supply layer, and a depletion type (hereinafter referred to as D type) transistor portion. a third semiconductor layer serving as a threshold voltage control layer; a fourth semiconductor layer serving as a second etching stop layer; a fifth semiconductor layer serving as a second contact layer; and a fifth semiconductor layer serving as a first etching stop layer. a step of sequentially growing a sixth semiconductor layer and a seventh semiconductor layer to become a first contact layer; and a step of removing the sixth semiconductor layer; a step of forming a mask film having an opening corresponding to the gate of the D-type transistor portion and an opening corresponding to the gate of the E-type transistor portion; and etching rate of the etching stop layer. By using a selective dry etching method, which has an extremely high etching rate of the contact layer,
A step of exposing a fourth semiconductor layer in the E-type transistor portion and a sixth semiconductor layer in the D-type transistor portion, and through the opening, an etching stop rate lower than the etching rate of the contact layer. etching the layer at a high etching rate to expose the third semiconductor layer in the E-type transistor portion and the fifth semiconductor layer in the D-type transistor portion; and an etching stop layer. By using a selective dry etching method in which the etching rate of the contact layer and the threshold voltage control layer is much higher than the etching rate of the carrier supply layer, the second semiconductor layer is etched through the opening in the E-type transistor portion. ,D
a step of exposing the fourth semiconductor layer in the E-type transistor portion, and exposing the fourth semiconductor layer in the D-type transistor portion; 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate electrode on the layer.
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