JPH04162538A - 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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JPH04162538A
JPH04162538A JP28764990A JP28764990A JPH04162538A JP H04162538 A JPH04162538 A JP H04162538A JP 28764990 A JP28764990 A JP 28764990A JP 28764990 A JP28764990 A JP 28764990A JP H04162538 A JPH04162538 A JP H04162538A
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JP
Japan
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semiconductor layer
gate
layer
semiconductor
resist pattern
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JP28764990A
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English (en)
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Masahiro Shioda
昌弘 塩田
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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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】 (イ)産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法に関し、更に詳しくは低
雑音用トランジスター、高速トランジスターとしてその
用途を拡大しているHighElectron Mob
ility Transistor (HE M T 
)の製造方法に関するものである。
(ロ)従来の技術 第3図(a)〜第3図(e)に従来のHEM’[”の−
射的な製造方法を示す。まず最初に、第3図(a)に示
すようにエピタキシャル構造を分子線エビタキン−(M
olecular Beam Epitaxy、 MB
 E )あるいは有機金属を原料とした熱分解法(MO
CVD)等の結晶成長装置を用いて作成する。すなわち
、半絶縁性半導体基板30上に、全面に、第1の半導体
層31および第2の半導体層32を順次積層する。
その後、第2の半導体層32上に、周知の方法を用いて
ゲート電極形成用レジストパターン、33を形成し[第
3図(b)参照〕、続いて、レジストパターン33を含
む第2の半導体層32上に、全面に、蒸着法を用いて金
属層を積層してゲート電極342L及び金@膜34bを
形成するで第3図(c)参照:、。
次に、金属膜34bおよびレジストパターン33を除去
する[第3図(d)参照ろ。この際、ゲート電極34a
と第2の半導体層32の接合界面35は所定の界面準位
を有する。
最後に、通常のフォト工程、アロイ工程を経て、第2の
半導体層32上に、ソース電極36、ドレイン電極37
を形成するし第3図(e)参@]。
(ハ)発明が解決しようとする課題 第3図に示したHEMTの製造方法の大きな問題点は、
ゲート電極34ユが被着する領域R1すなわち、ゲート
電極342Lが載置される第2の半導体層32の上面が
大気にさらされることである。
言い換えれば、第2の半導体層32がゲート電極形成前
の製造工程でその上面が大気にさらされるrコめ、結果
としてゲート電極と第2の半導体層の接合界面35に多
くの界面準位を抱いてしまう。
その界面準位密度か必要以上に大きいことか原因でトラ
ンジスタ動作が不安定になるおそれがある。
この不安定の度合はゲート電極の材質あるいはゲート電
極形成時の第2の半導体層表面の前処理等によって若干
具なるが、近年多く使われているAI(アルミニウム)
ゲートの場合では、−旦ゲートに電流が流れ込んでしま
うと、たとえその電流か100μA/xm程度の微小な
ものであっても2゛次元電子の濃度か変動してしまい、
結果的にトランジスタのドレイン飽和電流の濃度が変動
することにつなかってしまう。これはゲート電極に電流
か流れ込んだことによって接合界面35の界面準位を電
子が横切り、その際に電子の一部が界面準位にトラップ
され、空間電荷として作用している界面準位密度が変動
し、ゲートショットキーによる空乏層幅が変わり、結果
的に2次元電子濃度の変動を招いてしまうために起こる
と考えられる。
また同様に接合界面35に多くの界面準位を抱いてしま
う影響でゲート耐圧やゲートリーク電流の変動も招いて
しまう。また、これらのゲート特性の変動の度合いは素
子毎に異なり、従来の製造プロセスで制御することは非
常に難しいのが現状である。
また、特に近年その開発が活発になってきている半絶縁
性半導体基板にInPを、第1の半導体層にI n G
 & A Sを、第2の半導体層にInAlAsを用い
たHEMTの場合、半絶縁性基板にGaAsを、第1の
半導体層にGλAsを、第2の半導体層にAlGaAs
を用いfこ従来のHE ?vl Tに比べ、ゲート電極
直下にあるI n A I A s層がAlGaAs層
よりも酸化され易くかつゲート電極直下の界面準位が多
いためゲート特性がよりいっそう不安定であり、実用化
への大きな障害となっている。
(ニ)課題を解決するための手段および作用本発明は上
記のような問題点を鑑みなされたものであり、半導体基
板上に低不純物濃度の第1の半導体層を形成し、第1の
半導体層上に、第1の半導体層よりも禁制帯幅か太き(
かつ電子親和力が小さくかつその内部に高不純物濃度層
を含む第2の半導体層を形成し、第2の半導体層上にゲ
ート形成用レジストパターンを用いて金属膜のゲートを
形成してなり、第1の半導体層と第2の半導体層の接合
面の第1の半導体層側に2次元電子か存在し、第2の半
導体層上の金属層に印加する電圧により上記2次元電子
のa度を制御することをその動作原理とする半導体装置
を製造するに際して、ゲートを、第2の半導体層上の全
面に金属層を積層した後ゲート形成用レジストパターン
を用いて形成し、それによってゲート形成前から第2の
半導体層とゲートの接合界面が大気に非接触な状態で存
在するようにしf二ことを上記問題点解決のための手段
とする。
すなわち、この発明は半導体能動層としての第2の半導
体層のMBE成長後に、第2の半導体層上の全面に、M
BE成長室内において、ひきつづいて金属層を積層し、
続いてゲート形成用レジストパターンを用いてゲートを
形成するようにしたことから、第2の半導体層とゲート
の接合界面を大気にさらされずに形成でき、上記接合界
面の界面準位密度を従来法によって形成された半導体装
置のそれよりもはるかに小さくてきる。
以下、第2図にその原理図を示す。
まず、第2図(a)に示すように、半絶縁性半導体基板
21上に、全面に、第1の半導体層22、第2の半導体
層23および金属層24を順次積層する。なお、27は
第1及び第2の半導体層22゜23の界面である。
続いて、金属層24上にゲート形成用レジストパターン
25を形成し[第2図(b)参照]、そのレジストパタ
ーン25をマスクにして金属層24のオーバーエツチン
グをおこなって金Iii膜24aを形成し[第2図(c
)参照]、上記パターン25を除去して金属膜24aを
ゲート電極とし[第2図(d)参照]、 しかる後、ソース及びドレイン各電極251および26
1を第2の半導体層23上1と形成する[第2図(e)
参照〕。
このように本発明の製造方法による半導体装置は、ゲー
ト電極24aと第2の半導体層23の接合界面40が大
気にさらされることなく形成されているにヌ、接合界面
40の界面準位密度か従来方法に上って製造されf: 
HE M Tに比べ極端に小さくなり、従って界面準位
に電子かトラップされることによるゲート特性の変動を
小さくすることが可能である。
(ホ)実施例 以下、本発明の実施例として半絶縁性1nP基板上に形
成され1こI nAlAs/I nG2LAsHEMT
の製造工程を第1図を参照して詳細に説明する。
まず最初にFeドープ半絶縁性1nP基tljlを硫酸
、過酸化水素、水の混合溶液を用いて表面処理を施し、
その後にMBE装置内に搬入する。その後Asフラック
ス照射下で基板のサーマルクリーニングを500℃で1
0分間行う。その後基板温度を490℃に下げ、アンド
ープInAlAs層(3000人)2、アンドープI 
nGaAs層(300人)3、アンドープI n A 
I A sスペーサー層(50人)4.3 X I O
”/am3のSLかドープされたI n A I A 
s層(150人)5、アンドープInAlAs層(10
0人)6を連続成長する。その後基板温度を300℃に
下げAsフラックスをきり、AIメタル層(3000,
人)7をMBE装置の結晶成長室にて蒸着し、基板温度
を室温に下げ成長基板をMBE装置からとりだす(第1
図(a)参照)。
その後、第1図(b)に示すようなレジストパターン8
を形成する。この際のフォト工程ではアルカリ系の現像
液ではAlメタル層7がエツチングされてしまうため溶
剤系の現像液にて現像可能なレジストを用いる必要があ
る。
その後、第り図(c)に示すようにアンモニア:水=5
:100の溶液を用いてAlメタル層7のエツチングを
行い、AIゲートパターン7aを得る。その後レジスト
パターン8をアセトン等の有機溶剤を用いて除去し、第
1図(d)に゛示すようなAtゲート7λを得る。
その後通常のフォトエツチング工程、アロイ工程を経て
ソース電極9、ドレイン電極10を作成し、第1図(e
)に示すようなInAlAs/InG2LAS  HE
MTを得る。
本実施例においては、アンドープI nGaAs層3が
第1の半導体層を、符号4,5.6の各In A I 
A s層が第2の半導体層を示している。
このように本実施例では、アンドープInAlAs層6
上の全面にAlメタル1i7を積層しrこ後レジストパ
ターン8を用いてAIゲート7aを形成するようにした
ので、接合界面100が大気にさらされずに形成でき、
これによりT n A I A 8層6の酸化を防止で
きるとともに、接合界面100の界面準位密度を従来方
法によって製造されたHEMTに比べ極端に小さくでき
、その結果界面準位に電子がトラップされることによる
ゲート特性の変動を抑制できる。
また、本実施例においてはチャンネル層となるアンドー
プI nGaAs層3の下にアンドープ■n A I 
A s層2を挿入しているが、これは2次元電子に対し
て伝導帯の障壁として、かつMBE成長時のバッファー
層として挿入したものであり、本発明の本質とは関係な
い。
また上記の実施例としてInAlAs/InAlAs 
 HEMTを用しりニが、A I G > A s /
 G2LAs  HEMT’、AlGaAs/rnGa
Aspseudonorphic  HE M Tにお
いても同様に製造することが可能である。
(へ)発明の効果 本発明の製造方法を用いることにより従来方法で製造し
たHEMTに比へゲート特性が非常に安定しr二HE 
M Tを得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は(a)〜(e)は本発明の製造方法を示すプロ
セスフロー図、第2図(a)〜(e)は本発明の製造方
法の原理を示すプロセスフロー図、第3図(a)〜(e
)は従来の製造方法を示すプロセス70−図である。 l・・・・・・Feドープ半絶縁性InP基板、2・・
・・・・アンドープInAlAs層、3・・・・・・ア
ンドープI nGaAsチャンネル層ぐ第1の半導体層
)、 4・・・・・アンドープ1nAIAsスペーサー屡(第
2の半導体層)、 5− S1ド一プInAlAs層 (第2の半導体層)、 6・・・ アンドープInAlAs層 (第2の半導体層)、 7・・・・・AIメタル層、7a・・・・・・ゲート電
極、8・・・ゲート電極形成用レンストパターン、9・
・・・ソース電極、10・・・・ドレイン電極、100
 ・・接合界面。 第1図 (a) (b) 第 1図 (d) 第1図 (e) 第2図 第3 (a) (b)    R −ノ一一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体基板上に低不純物濃度の第1の半導体層を形
    成し、第1の半導体層上に、第1の半導体層よりも禁制
    帯幅が大きくかつ電子親和力が小さくかつその内部に高
    不純物濃度層を含む第2の半導体層を形成し、第2の半
    導体層上にゲート形成用レジストパターンを用いて金属
    膜のゲートを形成してなり、第1の半導体層と第2の半
    導体層の接合面の第1の半導体層側に2次元電子が存在
    し、第2の半導体層上の金属層に印加する電圧により上
    記2次元電子の濃度を制御することをその動作原理とす
    る半導体装置を製造するに際して、ゲートを、第2の半
    導体層上の全面に金属層を積層した後ゲート形成用レジ
    ストパターンを用いて形成し、それによってゲート形成
    前から第2の半導体層とゲートの接合界面が大気に非接
    触な状態で存在するようにした半導体装置の製造方法。
JP28764990A 1990-10-24 1990-10-24 半導体装置の製造方法 Pending JPH04162538A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059448A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Mitsubishi Electric Corp ヘテロ接合電界効果型トランジスタおよび、ヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法

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JP2007059448A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Mitsubishi Electric Corp ヘテロ接合電界効果型トランジスタおよび、ヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法

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