JPH04365333A - ヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

ヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその製造方法

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JPH04365333A
JPH04365333A JP14165291A JP14165291A JPH04365333A JP H04365333 A JPH04365333 A JP H04365333A JP 14165291 A JP14165291 A JP 14165291A JP 14165291 A JP14165291 A JP 14165291A JP H04365333 A JPH04365333 A JP H04365333A
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JP
Japan
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mesa
silicon nitride
gate
field effect
effect transistor
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Pending
Application number
JP14165291A
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English (en)
Inventor
Toshinobu Matsuno
年伸 松野
Kaoru Inoue
薫 井上
Yoshito Ikeda
義人 池田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】InGaAsを活性層に有するヘ
テロ接合電界効果トランジスタにおいて特にゲートリー
クの少ないヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年では超高速、超高周波デバイスとし
て選択ドープAlGaAs/GaAsのヘテロ界面に形
成される二次元電子ガスを利用したHEMT(高電子移
動度トランジスタ)が衛星放送受信用のロ−ノイズ増幅
器に利用されている。この系ではチャネルにGaAsを
用いているが、さらに材料として電子移動度μ、飽和速
度Vsが大きく、バンドギャップがGaAsより小さい
為ヘテロ接合のバンド不連続の値ΔEcが大きく、二次
元電子のシ−トキャリア濃度Nsが大きくできるInG
aAsがチャネルに用いられるようになってきた。ここ
で電子移動度、及びシ−トキャリア濃度はInGaAs
のIn組成を増加させれば大きくする事が可能であるが
、GaAsとInAsとではその格子定数に約7%の大
きな差があるため、あるIn組成に対して格子歪のエネ
ルギ−を結晶格子が吸収し、ミスフィット転位を発生さ
せずに結晶を成長可能な最大膜厚(臨界膜厚)が存在す
る。この臨界膜厚はIn組成の増加とともに減少する為
、デバイスとして二次元電子が形成可能なチャネルの膜
厚を考慮するとIn組成の最大値は限定され、通常はA
lGaAsとGaAsの間にIn組成が0.3以下のI
nGaAsを歪層の形で挿入した構造が用いられている
。この点を改善する為、GaAs基板にかえてInP基
板上のInGaAs/InAlAs系がを用いられるよ
うになってきた。この系ではInGaAsのIn組成が
53%、InAlAsのIn組成が52%でInPと互
いに格子整合し、格子不整合の問題なく高In組成を有
するInGaAsをチャネルに用いる事が可能になった
。さらにこの系ではバンド不連続の値も大きく、InP
上の格子整合InGaAs/InAlAs  HEMT
構造でΔEc〜0.51eV、Ns>4x1012cm
−2、μ>10000cm2/Vs、Vs〜2.7cm
/sでGaAs/AlGaAs系の約2−4倍大きくな
っている。またこのような構造のHEMTにおいてトラ
ンスコンダクタンスgmが1350mS/mm,fma
x=405GHz,18GHzでの雑音指数が0.3d
Bという非常に優れた性能が得られたという報告がなさ
れており、この系は超高周波、超高速デバイスの材料系
として注目されている。図20に従来例のInP基板上
のInGaAs/InAlAs  HEMTを示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図20の従来例で示し
た構造において素子間の分離を行うため一般に電界効果
トランジスタが形成される領域の周囲の部分をバッファ
層付近までエッチングにより除去を行ったメサ構造を用
いる。この構造でゲートはアンドープInAlAs層6
上に形成され、引き出し部はメサの側壁上を這ってアン
ドープInAlAsバッファ層2上のゲートパッド13
まで接続される。この時、InGaAsはバンドギャッ
プが非常に小さく、金属との障壁の高さが低いため、I
nGaAs活性層3とゲート引き出し部12がメサの側
壁上で接触しているため、ゲートリークが発生し,FE
Tの耐圧が低下するという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の問題点を
解決するため、メサの側壁部にSiO2及びシリコン窒
化膜からなる絶縁層を形成しゲートの引き出し部をこの
絶縁層上に形成する。またメサの周囲の基板上にメサの
厚さと同じ厚さのシリコン窒化膜を形成し、シリコン窒
化膜上にゲート引き出し部及びゲートパッドを配線した
構造とする。
【0005】
【作用】上記のような構造では、ゲートの引き出し部が
InGaAs活性層に直接触れないためゲートのリーク
が低減される。またゲート引き出し部及びゲートパッド
をシリコン窒化膜上に配線する事によりさらに基板を通
じての素子間の影響が低減され、特性の良好なFET及
び、これを用いた集積回路を実現できる。
【0006】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1〜8を用いて述
べる。図1はInGaAsを活性層に有するInGaA
s/InAlAs  HEMTの断面構造である。1は
半絶縁性InP基板、2はアンド−プInAlAsバッ
ファ層であり、3はノンド−プInGaAsチャネル層
(あるいは活性層)、4はアンドープInAlAsスペ
−サ層、5はSi不純物をド−プしたN型InAlAs
キャリア供給層、6はショットキ電極を得るためののア
ンド−プInAlAs層、7はソ−ス抵抗を低減するた
めのSi不純物を高濃度にド−プしたn型InGaAs
キャプ層である。この構造において、N型InAlAs
層5より電子がノンド−プInGaAsチャネル層3に
供給され、高移動度の2次元電子ガスが、ノンド−プI
nGaAsチャネル層3内に形成される。この様なヘテ
ロ構造上に、フォトレジスト8をマスク(図2)に前記
InAlAsバッファ層2内までエッチングを行いメサ
構造を形成する(図3)。次にSiO29を基板全面に
形成し(図4)、さらにその上からシリコン窒化膜10
を全面に形成する。CF4とO2の混合ガスを用いて反
応性イオンエッチングによりメサ上のシリコン窒化膜1
0を除去し、薄い厚さのSiO29をメサと基板上に残
した状態までエッチングする(図6)。ここでSiO2
9は反応性イオンエッチングにおけるダメージを防止す
る役割を果たすが最終的にメサ上に残したSiO29は
エッチングにより除去し、メサの側壁部にSiO2及び
シリコン窒化膜からなる絶縁層を形成する(図7)。次
に、キャップ層7上にソース電極14、ドレイン電極1
5を形成し、ゲート電極のショットキ接合をInAlA
sバリア層6上に形成するため、ゲート電極形成部分の
n型InGaAsキャップ層7をエッチング除去した後
にゲート電極11、ゲート引き出し部12及びゲートパ
ッド13を形成しFETとする。
【0007】次に本発明の第2の実施例を図9〜19を
用いて説明する。本実施例において用いたヘテロ構造図
9及び図10から図12までの工程は第1の実施例によ
るところの実施例と同様であるのでここでは省略し、図
13の工程から説明を行う。メサ上に形成されたSiO
29の上にフォトリソグラフィによりメサの平坦部にレ
ジスト8を形成し(図13)、これをマスクにSiO2
9をエッチングしメサ上部にのみSiO29を残す(図
14)。
【0008】次に基板上で膜厚がメサの厚さと同じ層厚
になるよう膜厚を有するシリコン窒化膜10を基板全面
に形成する。メサ周辺部の基板上の平坦部のシリコン窒
化膜10上にフォトリソグラフィによりレジスト層8を
残し、このレジスト層8をマスクとしてメサ上部、基板
から側壁部及び基板上部にかけての傾斜した部分のシリ
コン窒化膜を基板上のシリコン窒化膜とSiO2下のメ
サの上部の面が同一平面に成るまでCF4とO2の混合
ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去するこ
の時、反応性イオンエッチングによるダメージを防止す
るため、メサ上のSiO29がわずかに残る所でエッチ
ングを停止し(図17)、残ったSiO29をエッチン
グニより除去する(図18)。次に、ソース電極14、
ドレイン電極15を形成し、ショトキ接合をInAlA
sバリア層6上に形成するため、ゲート電極形成部分の
n型InGaAsキャップ層6をエッチング除去した後
にゲート電極11、ゲート引き出し部12及びゲートパ
ッド13を形成しFETとする。
【0009】
【発明の効果】以上述べたように、メサの側壁部にSi
O2及びシリコン窒化膜からなる絶縁層を形成しゲート
の引き出し部をこの絶縁層上に形成するかもしくはメサ
の周囲の基板上にメサの厚さと同じ厚さのシリコン窒化
膜を形成し、シリコン窒化膜上にゲート引き出し部及び
ゲートパッドを配線した構造とすることにより、ゲート
の引き出し部がInGaAs活性層に直接触れないため
ゲートのリークが低減される。またゲート引き出し部及
びゲートパッドをシリコン窒化膜上に配線する事により
さらに基板を通じての素子間の影響が低減され、特性の
良好なFET及び、これを用いた集積回路を実現できる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第1の製造工程断面図。
【図2】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第2の製造工程断面図。
【図3】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第3の製造工程断面図。
【図4】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第4の製造工程断面図。
【図5】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第5の製造工程断面図。
【図6】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第6の製造工程断面図。
【図7】本発明の第1の実施例のHEMTの製造方法を
示す第7の製造工程断面図。
【図8】本発明の第1の実施例のHEMTの構成を示す
平面図とその断面図。
【図9】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法を
示す第1の製造工程断面図。
【図10】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第2の製造工程断面図。
【図11】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第3の製造工程断面図。
【図12】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第4の製造工程断面図。
【図13】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第5の製造工程断面図。
【図14】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第6の製造工程断面図。
【図15】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第7の製造工程断面図。
【図16】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第8の製造工程断面図。
【図17】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第9の製造工程断面図。
【図18】本発明の第2の実施例のHEMTの製造方法
を示す第10の製造工程断面図。
【図19】本発明の第2の実施例のHEMTの構成を示
す平面図とその断面図。
【図20】従来のHEMTの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
1  半絶縁性InP基板 2  InAlAsバッファ層 3  InGaAs活性層 4  InAlAsスペーサ層層 5  N型InAlAsキャリア供給層6  InAl
Asバリア層 7  n型InGaAsキャップ層 8  フォトレジスト 9  SiO2膜 10  シリコン窒化膜ソース電極 11  ゲート電極 12  ゲート引き出し部 13  ゲートパッド 14  ソース電極 15  ドレイン電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  InGaAsを活性層に用いたヘテロ
    接合電界効果トランジスタにおいてメサ分離により露出
    したInGaAs活性層を含むヘテロ接合電界効果トラ
    ンジスタのヘテロ構造の側壁に形成されたSiO2及び
    シリコン窒化膜からなる絶縁層上にゲート引き出し部が
    配線されたされた構造を有するヘテロ接合電界効果トラ
    ンジスタ
  2. 【請求項2】  InGaAsを活性層に用いたヘテロ
    接合電界効果トランジスタ構造においてエッチングによ
    りメサを形成後、SiO2を基板全面に形成し、さらに
    その上よりシリコン窒化膜で全面を覆い、全面を反応性
    イオンエッチングを行い、メサ側壁部にSiO2および
    シリコン窒化膜から成る絶縁層を形成する。ゲート引き
    出し部が前記の絶縁層上に配線される工程からなるヘテ
    ロ接合電界効果トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】  InGaAsを活性層に用いたヘテロ
    接合電界効果トランジスタにおいてメサの周囲の部分に
    形成されたメサ層厚と同じ膜厚のシリコン窒化膜上にゲ
    ート引き出し部及びゲートパッドを形成した構造を有す
    るヘテロ接合電界効果トランジスタ。
  4. 【請求項4】  InGaAsを活性層に用いたヘテロ
    接合電界効果トランジスタにおいてエッチングにより形
    成したメサ上に選択的にSiO2を形成する工程と、前
    記SiO2上よりメサ領域を含む基板全面にシリコン窒
    化膜を形成する。この時基板上でシリコン窒化膜の膜厚
    がメサの厚さと同じ層厚になるように膜厚を設定する。 さらにメサの上部の面積より広い開口部を有するマスク
    を用いてメサ上部、基板から側壁部及び基板上部にかけ
    ての傾斜した部分のシリコン窒化膜を基板上のシリコン
    窒化膜とSiO2下のメサの上部の面が同一平面に成る
    まで反応性イオンエッチングにより除去する。メサ上部
    のSiO2を除去し、ゲートをメサ上部及びゲート引き
    出し部、ゲートパッドはシリコン窒化膜上に形成する。 上記の方法を用いたヘテロ接合電界効果トランジスタの
    製造方法。
JP14165291A 1991-06-13 1991-06-13 ヘテロ接合電界効果トランジスタ及びその製造方法 Pending JPH04365333A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0805498A1 (en) * 1996-05-02 1997-11-05 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha High electron mobility transistor and method of manufacturing same
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CN100345301C (zh) * 2002-12-13 2007-10-24 台湾积体电路制造股份有限公司 整合型晶体管及其制造方法

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