JPH0465835A - Manufacturing of field effect transistor - Google Patents

Manufacturing of field effect transistor

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JPH0465835A
JPH0465835A JP17756390A JP17756390A JPH0465835A JP H0465835 A JPH0465835 A JP H0465835A JP 17756390 A JP17756390 A JP 17756390A JP 17756390 A JP17756390 A JP 17756390A JP H0465835 A JPH0465835 A JP H0465835A
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JP
Japan
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etching
layer
substrate
field effect
effect transistor
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Application number
JP17756390A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Murakawa
村川 隆
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
Nikko Kyodo Co Ltd
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Publication date
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To uniformly make small the thickness of a semiconductor of a field effect transistor to decide heat resistance by removing the etching selectively on a semiconductor substrate, after forming a moving portion of the field effect transistor on an etching block layer. CONSTITUTION:Epitaxial growth is consecutively applied for an etching block layer 2, a buffer layer 3, and an activating layer 3, on the surface of a substrate 1 composed of semi-insulating GaAs semiconductor single crystals. The etching block layer 2 is composed of Al0.29Ga0.71As semiconductors. The buffer layer 3 is composed of highly-resistant GaAs semiconductors. The activating layer 3 is composed of GaAs semiconductors containing silicon of N-type impurities. On an activating layer 3', an electrode 4 to constitute a field effect transistor is formed. Then, the back side of the substrate 1 is chemically polished until its thickness get to 30mum. Next, only the substrate 1 is etched, selective etching is applied to the etching block layer 2 under the conditions of no etching. As a result, when the substrate 1 is completely removed, and the etching block layer 2 is exposed, level difference on the back side of the substrate 1 is reduced, and is made fully flat.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野1 本発明は、電界効果トランジスタ、特には大電力増幅を
行う化合物半導体を用いた電界効果トランジスタの製造
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application 1] The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor, particularly a field effect transistor using a compound semiconductor that performs large power amplification.

〔従来の技術] 電力増幅を行う電界効果トランジスタは、出力電力と同
程度の電力を熱として放出することが必要となる。特に
GaAsなとの化合物半導体は熱伝導率が低い。このた
め、200〜5゜0μmの半導体基板の表面に電界効果
トランジスタを構成する電極を形成し、その後、半導体
基板の裏面を機械的に研磨して30〜100μmの厚さ
とし、熱抵抗を低減している。
[Prior Art] A field effect transistor that performs power amplification is required to emit power as heat as the output power. In particular, compound semiconductors such as GaAs have low thermal conductivity. For this purpose, electrodes constituting a field effect transistor are formed on the surface of a semiconductor substrate with a thickness of 200 to 5.0 μm, and then the back surface of the semiconductor substrate is mechanically polished to a thickness of 30 to 100 μm to reduce thermal resistance. ing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、従来の砥粒等を用いる機械的な研磨加工では、
直径50mm以上の半導体基板を30μm以下の厚さと
することはできなかった。
However, in conventional mechanical polishing using abrasive grains,
It has not been possible to reduce the thickness of a semiconductor substrate having a diameter of 50 mm or more to 30 μm or less.

すなわち、砥粒自身の大きさにより表面の平坦度が決定
され、この平坦度以上に半導体基板を薄くすることはで
きない。また、半導体基板裏面には加工変質層が形成さ
れるため、電界効果トランジスタの特性に影響を与えな
いためには、ある程度の厚みを残すことが必要となる。
That is, the flatness of the surface is determined by the size of the abrasive grain itself, and the semiconductor substrate cannot be made thinner than this flatness. Furthermore, since a process-affected layer is formed on the back surface of the semiconductor substrate, it is necessary to leave a certain amount of thickness in order not to affect the characteristics of the field effect transistor.

このような加工変質層の影響を除去するため、エツチン
グによる加工が行われる場合もある。
In order to remove the influence of such a process-affected layer, etching may be performed.

この場合、加工変質層による影響を除去するこ7゜ とはできるが、機械加工時に比べて平坦度はより悪化し
、そのため半導体基板の厚さをある程度以上とすること
が不可欠であった。また、半導体基板面内の厚さが不均
一となり、各素子間の熱抵抗がばらつく原因となる。
In this case, although it is possible to remove the influence of the process-affected layer by 7 degrees, the flatness deteriorates more than when machining, and it is therefore essential that the thickness of the semiconductor substrate be at least a certain level. Furthermore, the thickness within the plane of the semiconductor substrate becomes non-uniform, causing variations in thermal resistance between elements.

以上のことから、半導体基板を30μm以下の厚さとす
ることは困難であった。
For these reasons, it has been difficult to make the semiconductor substrate have a thickness of 30 μm or less.

本発明は上記の欠点を解決したもので、本発明の目的は
、半導体基板を1〜10μm程度に薄くすることが可能
であり、かつ素子間の熱抵抗のバラツキの少ない電界効
果トランジスタの製造方法を提供するものである。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a field effect transistor, which allows a semiconductor substrate to be made thin to about 1 to 10 μm, and has less variation in thermal resistance between elements. It provides:

[課題を解決するための手段および作用1本発明による
電界効果トランジスタの製造方法は、半導体基板の一方
の主面上にエツチング阻止層を形成する第1の工程;該
エツチング阻止層上に半導体層を形成する第2の工程;
該半導体層上にゲート電極、ソース電極およびドレイン
電極を形成する第3の工程;前記半導体基板の他の主面
を物理的および/または化学的に削る第4の工程;該半
導体基板と前記エツチング阻止層との選択比が充分得ら
れるエツチング手段により該半導体基板をエツチングし
、前記てエツチング阻止層を露出させる第5の工程;お
二よび該露出したエツチング阻止層上に少なくとも1層
以上の金属膜を形成する第6の工程を、順次行なうこと
を特徴とするものである。
[Means and Effects for Solving the Problems 1] The method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes a first step of forming an etching stopper layer on one main surface of a semiconductor substrate; forming a semiconductor layer on the etching stopper layer; a second step of forming;
a third step of forming a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode on the semiconductor layer; a fourth step of physically and/or chemically etching the other main surface of the semiconductor substrate; and etching the semiconductor substrate. a fifth step of etching the semiconductor substrate using an etching means that can obtain a sufficient etching selectivity with respect to the etching stopper layer, and exposing the etching stopper layer; and at least one metal layer on the exposed etching stopper layer. This method is characterized in that the sixth step of forming the film is performed sequentially.

エツチング阻止層上に電界効果トランジスタの動作部分
を作成した後、半導体基板を選択的にエツチング除去す
るものであるので、熱抵抗を決定する電界効果トランジ
スタの半導体部分の厚さを均一に薄くすることができる
After forming the active part of the field effect transistor on the etching stop layer, the semiconductor substrate is selectively etched away, so the thickness of the semiconductor part of the field effect transistor, which determines the thermal resistance, is uniformly thinned. I can do it.

〔実施例] 本発明の一実施例である電界効果トランジスタの製造工
程を第1図(a)〜(f)を用いて以下に説明する。
[Example] The manufacturing process of a field effect transistor which is an example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1(a) to 1(f).

半絶縁性のGaAs半導体単結晶からなる基板1 (厚
さ=400μm、直径:50mm)の表面上にA1゜、
 ms Ga、、 v+ As半導体層からなるエツチ
ング阻止層2 (厚さ=1μm)、高抵抗のGaAs半
導体からなるバッファー層3(厚さ:10μm)および
N型不純物をであるシリコンを含むGaAs半導体から
なる活性層3″(厚さ二0.15μm)をMBE装置を
用いて順次エピタキシャル成長させる。(第1図(a)
)AI、、、、Ga。、 、 A s半導体層からなる
エツチング阻止層2は、GaAs半導体と格子整合がと
れる組成を用いている。
A1°,
ms Ga,, v+ An etching stop layer 2 (thickness = 1 μm) made of an As semiconductor layer, a buffer layer 3 (thickness: 10 μm) made of a high resistance GaAs semiconductor, and a GaAs semiconductor containing silicon with N-type impurities. An active layer 3'' (thickness: 20.15 μm) is sequentially grown epitaxially using an MBE apparatus (Fig. 1(a)).
)AI,...,Ga. , , As the etching prevention layer 2 made of the As semiconductor layer has a composition that can be lattice matched with the GaAs semiconductor.

必要に応じて、活性層3′上に高抵抗または/および低
抵抗のGaAs半導体層が同時に成長させる。
If necessary, a high resistance and/or low resistance GaAs semiconductor layer is simultaneously grown on the active layer 3'.

活性層3′上に電界効果トランジスタを構成する電極4
を形成する。この電極4は、活性層3′とオーミック接
合するソース電極およびドレイン電極、また、ショット
キー接合を形成するゲート電極から構成される。通常、
同一の基板1上に数十〜数千個の電界効果トランジスタ
を構成する電極4を形成する。
An electrode 4 constituting a field effect transistor on the active layer 3'
form. This electrode 4 is composed of a source electrode and a drain electrode that are in ohmic contact with the active layer 3', and a gate electrode that forms a Schottky junction. usually,
Electrodes 4 constituting tens to thousands of field effect transistors are formed on the same substrate 1.

基板1の表面側(活性層3′および電極4上)を素子保
護と接着を兼ねたワックス5により平坦で充分な剛性を
有する支持体6に固定する。
The surface side of the substrate 1 (above the active layer 3' and the electrodes 4) is fixed to a flat support 6 having sufficient rigidity using a wax 5 which serves both as an element protection and adhesive.

ここでは、支持体6として基板lの主面よりも広い表面
を平坦に研磨した硝子板を用いる。
Here, as the support 6, a glass plate whose surface is polished flat and wider than the main surface of the substrate 1 is used.

(第1図(b)) 粒径20μmの砥粒を使用し、基板1の裏面を機械的に
研磨し、基板lの厚さを60μmにする。次に、基板1
の裏面を厚さかを30μmになるまで化学的に研磨する
。その研磨剤(エツチング液)としては、H,S O4
: H,O,:H,0=lO:1:’1の混合液を用い
る。その結果、基板lの裏面の凹凸は20μm以内とな
る。
(FIG. 1(b)) Using abrasive grains with a grain size of 20 μm, the back surface of the substrate 1 is mechanically polished so that the thickness of the substrate 1 is 60 μm. Next, board 1
Chemically polish the back side of the plate to a thickness of 30 μm. As the polishing agent (etching liquid), H, SO4
:H,O, :H,0=lO:1:'1 mixture is used. As a result, the unevenness on the back surface of the substrate 1 is within 20 μm.

次の工程で、GaAsからなる基板1のみをエツチング
し、A1゜ss Gaa、 v+ ASからなるエツチ
ング阻止層2はエツチングしない条件で選択性エツチン
グを行う。この選択性エツチングは、S F、: 5i
C1,= 1 : 50の混合ガスを用い、反応圧カニ
 50mTo r r、RFパワー:100W、基板温
度:40℃で300分間の反応性イオンエツチングによ
り行なう。選択比(GaAs/AlGaAsのエツチン
グ速度比)は100程度が得られるので、基板lが完全
に除去されてエツチング阻止層2が露出した時、前工程
により生じた基板1の裏面の凹凸は、エツチング阻止層
2の表面においては、0.2μm以内の凹凸に縮小され
、充分に平滑となる。
In the next step, selective etching is performed under the condition that only the substrate 1 made of GaAs is etched and the etching stop layer 2 made of A1°ss Gaa, v+ AS is not etched. This selective etching is SF,: 5i
Reactive ion etching is performed using a mixed gas of C1,=1:50, reaction pressure: 50 mTorr, RF power: 100 W, substrate temperature: 40° C. for 300 minutes. Since the selectivity (etching rate ratio of GaAs/AlGaAs) is about 100, when the substrate 1 is completely removed and the etching prevention layer 2 is exposed, the unevenness on the back surface of the substrate 1 caused by the previous process is etched. On the surface of the blocking layer 2, the unevenness is reduced to within 0.2 μm and becomes sufficiently smooth.

エツチング阻止層2を、KI : I、: H,0=1
13:65:100のエツチング液により除去する。こ
のエツチング液は、AlGaAsを選択的に除去し、G
aAsからなるバッファー層3をエツチングしない。(
第1図(C))露出したバッファー層3上にフォトリソ
グラフィーを行ないレジストパターン7を形成する。
Etching stop layer 2: KI: I: H, 0=1
It is removed using an etching solution of 13:65:100. This etching solution selectively removes AlGaAs and
The buffer layer 3 made of aAs is not etched. (
(FIG. 1(C)) A resist pattern 7 is formed on the exposed buffer layer 3 by photolithography.

このレジストパターン7は、基板1に形成された複数の
電界効果トランジスタを分離する領域に対応して設けら
れる。その後、蒸着により金属層(Ti/Au)8を全
面に形成する。(第1図(d)) リフトオフ法によりレジストパターン7を除去すること
で、不要な部分の金属層(Ti/Au)8を除去する。
This resist pattern 7 is provided corresponding to a region separating a plurality of field effect transistors formed on the substrate 1. Thereafter, a metal layer (Ti/Au) 8 is formed over the entire surface by vapor deposition. (FIG. 1(d)) By removing the resist pattern 7 using a lift-off method, unnecessary portions of the metal layer (Ti/Au) 8 are removed.

NH4OH: H,O,: H,02:1:100の溶
液を使用し、金属層(Ti/Au)8をマスクとしてバ
ッファー層3および活性層3′を15分間エツチングす
る。これにより、同一の基板1上に形成された複数の電
界効果トランジスタを分離することができる。
Using a solution of NH4OH:H,O,:H, 02:1:100, the buffer layer 3 and active layer 3' are etched for 15 minutes using the metal layer (Ti/Au) 8 as a mask. Thereby, a plurality of field effect transistors formed on the same substrate 1 can be separated.

(第1図(e)) 支持体6から電界効果トランジスタ9を剥離する。(第
1図(f)) 以上の工程により作成された電界効果トランジスタの厚
さ(バッファー層3と活性層3′の厚さ)はl O,8
〜11.0 μmとなり、厚さのバラツキは0.2μm
以下となる。熱抵抗を決定するこの厚さは、エピタキシ
ャル成長時にバッファー層3および活性層3′の厚さ設
定することにより任意に決定できる。したがって、容易
に熱抵抗の低減を図ることができる。また選択性エツチ
ングの工程で表面の凹凸が縮小され、裏面研磨工程の均
一性が向上するため、熱抵抗の均一性を向上することが
できる。
(FIG. 1(e)) The field effect transistor 9 is peeled off from the support 6. (FIG. 1(f)) The thickness of the field effect transistor created by the above steps (the thickness of the buffer layer 3 and the active layer 3') is lO,8
~11.0 μm, and the thickness variation is 0.2 μm
The following is true. The thickness, which determines the thermal resistance, can be arbitrarily determined by setting the thicknesses of the buffer layer 3 and the active layer 3' during epitaxial growth. Therefore, thermal resistance can be easily reduced. Furthermore, the unevenness of the surface is reduced in the selective etching process, and the uniformity of the back polishing process is improved, so that the uniformity of thermal resistance can be improved.

以上の実施例では、エツチング阻止層としてAlGaA
sを用いた場合についてを説明したが、本発明において
は、GaAs/AlGaAs。
In the above embodiments, AlGaA is used as the etching prevention layer.
In the present invention, GaAs/AlGaAs is used.

AlAs、Ge%Zn5e等、活性層の成長が可能な構
造及び組成の組み合わせに適応することができる。
It is possible to adapt to combinations of structures and compositions that allow growth of the active layer, such as AlAs, Ge%Zn5e, etc.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明による電界効果トランジス
タの製造方法は、半導体基板の一方の主面上にエツチン
グ阻止層を形成する第1の工程;該エツチング阻止層上
に半導体層を形成する第2の工程;該半導体層上にゲー
ト電極、ソース電極およびドレイン電極を形成する第3
の工程;前記半導体基板の他の主面を物理的および/ま
たは化学的に削る第4の工程;該半導体基板と前記エツ
チング阻止層との選択比が充分得られるエツチング手段
により該半導体基板をエツチングし、前記エツチング阻
止層を露出させる第5の工程;および、該露出したエツ
チング阻止層上に少なくとも1層以上の金属膜を形成す
る第6の工程を順次行なうことを特徴とするものである
[Effects of the Invention] As explained above, the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes the first step of forming an etching stopper layer on one main surface of a semiconductor substrate; a second step of forming a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode on the semiconductor layer; a third step of forming a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode on the semiconductor layer;
a fourth step of physically and/or chemically etching the other main surface of the semiconductor substrate; etching the semiconductor substrate with an etching means that can obtain a sufficient selectivity between the semiconductor substrate and the etching stopper layer; A fifth step of exposing the etching stopper layer; and a sixth step of forming at least one metal film on the exposed etching stopper layer are sequentially performed.

したがって、簡単な工程により、熱抵抗の低減をするこ
とができ、また、熱抵抗の均一性を向上することができ
る。
Therefore, the thermal resistance can be reduced through a simple process, and the uniformity of the thermal resistance can be improved.

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

第1図(a)〜(f)は、本発明の一実施例を説明する
ための断面図、 図において、 1・・・基板、 3・・・バッファー層、 4・・・電極、 6・・・支持体 8・・・金属層 2・・・エツチング阻止層、 3′・・・活性層、 5・・・ワックス、 7・・・レジストパターン、
1(a) to (f) are cross-sectional views for explaining one embodiment of the present invention. In the figures, 1...Substrate, 3...Buffer layer, 4...Electrode, 6. ...Support 8...Metal layer 2...Etching prevention layer, 3'...Active layer, 5...Wax, 7...Resist pattern,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の一方の主面上にエッチング阻止層を
形成する第1の工程; 該エッチング阻止層上に半導体層を形成する第2の工程
; 該半導体層上にゲート電極、ソース電極およびドレイン
電極を形成する第3の工程; 前記半導体基板の他の主面を物理的および/または化学
的に削る第4の工程; 該半導体基板と前記エッチング阻止層との選択比が充分
得られるエッチング手段により該半導体基板をエッチン
グし、前記エッチング阻止層を露出させる第5の工程;
および 該露出したエッチング阻止層上に少なくとも1層以上の
金属膜を形成する第6の工程を順次行なうことを特徴と
する電界効果トランジスタの製造方法。
(1) A first step of forming an etching stopper layer on one main surface of the semiconductor substrate; A second step of forming a semiconductor layer on the etching stopper layer; A gate electrode, a source electrode and A third step of forming a drain electrode; A fourth step of physically and/or chemically etching the other main surface of the semiconductor substrate; Etching that provides a sufficient selectivity between the semiconductor substrate and the etching stopper layer. a fifth step of etching the semiconductor substrate by means to expose the etching stopper layer;
and a sixth step of forming at least one metal film on the exposed etching stop layer.
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