JPH05129345A - マイクロ波集積回路の製造方法 - Google Patents
マイクロ波集積回路の製造方法Info
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- JPH05129345A JPH05129345A JP29257091A JP29257091A JPH05129345A JP H05129345 A JPH05129345 A JP H05129345A JP 29257091 A JP29257091 A JP 29257091A JP 29257091 A JP29257091 A JP 29257091A JP H05129345 A JPH05129345 A JP H05129345A
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- Japan
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- mmic
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 エピタキシャル成長層の結晶性を低下させる
ことなくプレナ構造を実現し、伝送線路の断線を防止し
て高周波特性に優れたMMICを高歩留りで製造する。 【構成】 ヘテロ接合を有する半導体基体に能動素子形
成予定域を除きエッチングを施しこの能動素子形成予定
域11を凸に形成する工程と、前記半導体基体の全面に
絶縁膜19を形成する工程と、前記能動素子形成予定域
11の絶縁膜を選択的に除去し能動素子および受動素子
を形成する工程を含むことを特徴とするマイクロ波集積
回路の製造方法。
ことなくプレナ構造を実現し、伝送線路の断線を防止し
て高周波特性に優れたMMICを高歩留りで製造する。 【構成】 ヘテロ接合を有する半導体基体に能動素子形
成予定域を除きエッチングを施しこの能動素子形成予定
域11を凸に形成する工程と、前記半導体基体の全面に
絶縁膜19を形成する工程と、前記能動素子形成予定域
11の絶縁膜を選択的に除去し能動素子および受動素子
を形成する工程を含むことを特徴とするマイクロ波集積
回路の製造方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波モノリシック
集積回路(以下MMICと略称する)の製造方法に係
り、特に能動素子に高電子移動度トランジスタ(以下H
EMTと略称する)を用いたMMICの製造方法に関す
る。
集積回路(以下MMICと略称する)の製造方法に係
り、特に能動素子に高電子移動度トランジスタ(以下H
EMTと略称する)を用いたMMICの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】砒化ガリウム(GaAs)を基板に用い
たMMICの高周波特性の向上を図るには、能動素子の
性能を向上させることが重要である。HEMTは、同一
寸法のGaAsショットキ型電界効果トランジスタ(以
下、MES FETと略称する)に比べ、電子移動度が
高いため、高周波化、高利得化を図ることが可能であ
り、HEMTをMMICの能動素子に用いれば、整合回
路をはじめとする受動回路を複雑にすることなく、MM
ICの性能向上を図ることができる。以下、本発明の従
来例としてHEMTを能動素子とするMMICの製造方
法を図3以下を参照して説明する。
たMMICの高周波特性の向上を図るには、能動素子の
性能を向上させることが重要である。HEMTは、同一
寸法のGaAsショットキ型電界効果トランジスタ(以
下、MES FETと略称する)に比べ、電子移動度が
高いため、高周波化、高利得化を図ることが可能であ
り、HEMTをMMICの能動素子に用いれば、整合回
路をはじめとする受動回路を複雑にすることなく、MM
ICの性能向上を図ることができる。以下、本発明の従
来例としてHEMTを能動素子とするMMICの製造方
法を図3以下を参照して説明する。
【0003】まず、図3に示すように、例えば分子線エ
ピタキシャル成長(MBE)法により、GaAs半絶縁
性基板20上にバッファ層となるアンドープGaAs層
201を厚さ5000オングストローム(以下Aと略記
する)、電子供給層となるn型Al0.3Ga0.7As層2
02を厚さ400A、キャップ層となるn型GaAs層
203を厚さ500Aに順次形成する。次に写真蝕刻法
を用いて、能動素子形成予定領域21以外が開口するよ
うにホトレジスト211パターンを形成する(図4
(a))。キャップ層203、電子供給層202、バッ
ファ層201をりん酸(H3PO4)系エッチング液で、
深さ4000Aメサエッチングを施して素子間を分離し
た後、写真触刻法と蒸着法により、金ゲルマニウム(A
nGe)とニッケル(Ni)からなるソース電極22と
ドレイン電極23を形成する(図4(b))。
ピタキシャル成長(MBE)法により、GaAs半絶縁
性基板20上にバッファ層となるアンドープGaAs層
201を厚さ5000オングストローム(以下Aと略記
する)、電子供給層となるn型Al0.3Ga0.7As層2
02を厚さ400A、キャップ層となるn型GaAs層
203を厚さ500Aに順次形成する。次に写真蝕刻法
を用いて、能動素子形成予定領域21以外が開口するよ
うにホトレジスト211パターンを形成する(図4
(a))。キャップ層203、電子供給層202、バッ
ファ層201をりん酸(H3PO4)系エッチング液で、
深さ4000Aメサエッチングを施して素子間を分離し
た後、写真触刻法と蒸着法により、金ゲルマニウム(A
nGe)とニッケル(Ni)からなるソース電極22と
ドレイン電極23を形成する(図4(b))。
【0004】次に写真蝕刻法により、ゲート電極部に開
口を有するホトレジストパターンを形成し、例えばH3
PO4系エッチング液で所望のソース、ドレイン間電流
が得られるまでリセスエッチングを行なった後、ゲート
金属として、アルミニウム(Al)を蒸着し、リフトオ
フを行なってゲート電極24を形成する。(図4
(c))。次に写真蝕刻法と蒸着により、例えば、Al
からなるMIM(Metal−Insulator−M
etal)キャパシタ下地電極244を形成した後、プ
ラズマCVD法により、MIMのキャパシタの絶縁膜と
してSi3N425を厚さ1500A堆積する。次に写真
蝕刻法と蒸着法により、金(Au)とチタニウム(T
i)からなるMIMのキャパシタ上面電極26及び伝送
線路27を形成する。最後に、GaAs半絶縁性基板2
0を薄層化し、裏面電極28を形成して図5に示すMM
ICが完成する。
口を有するホトレジストパターンを形成し、例えばH3
PO4系エッチング液で所望のソース、ドレイン間電流
が得られるまでリセスエッチングを行なった後、ゲート
金属として、アルミニウム(Al)を蒸着し、リフトオ
フを行なってゲート電極24を形成する。(図4
(c))。次に写真蝕刻法と蒸着により、例えば、Al
からなるMIM(Metal−Insulator−M
etal)キャパシタ下地電極244を形成した後、プ
ラズマCVD法により、MIMのキャパシタの絶縁膜と
してSi3N425を厚さ1500A堆積する。次に写真
蝕刻法と蒸着法により、金(Au)とチタニウム(T
i)からなるMIMのキャパシタ上面電極26及び伝送
線路27を形成する。最後に、GaAs半絶縁性基板2
0を薄層化し、裏面電極28を形成して図5に示すMM
ICが完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記方法によって形成
したMMICは、HEMTを能動素子としていることか
ら、GaAsFETを能動素子とするMMICに比べて
優れた特性が得られる。しかしながら、図2に示すMM
ICの製造方法では、伝送線路27を形成する際、図5
の破線222内に示すように素子間を分離するためのメ
サエッチングで段差が生じ、このため蒸着工程におい
て、蒸着粒子が段差部に一様に付着しないために伝送線
路27が段差部で断線することが生じる。この結果、ソ
ース(もしくは、ドレイン)電極と伝送線路の間に電気
的な導通が得られなくなり、素子製造歩留りを低下させ
るという問題があった。
したMMICは、HEMTを能動素子としていることか
ら、GaAsFETを能動素子とするMMICに比べて
優れた特性が得られる。しかしながら、図2に示すMM
ICの製造方法では、伝送線路27を形成する際、図5
の破線222内に示すように素子間を分離するためのメ
サエッチングで段差が生じ、このため蒸着工程におい
て、蒸着粒子が段差部に一様に付着しないために伝送線
路27が段差部で断線することが生じる。この結果、ソ
ース(もしくは、ドレイン)電極と伝送線路の間に電気
的な導通が得られなくなり、素子製造歩留りを低下させ
るという問題があった。
【0006】この問題は、素子構造をメサ型からプレナ
型に変えることによって防ぐことができる。これについ
てプレナ型MMICの製造方法を第3図図3を参照して
説明する。まず、GaAs半絶縁性基板30上に、酸化
膜(SiO2)39を例えばCVD法により厚さ590
0A堆積する。次に写真蝕刻法により、能動素子形成予
定域31が開口するようにホトレジストパターンを形成
し、SiO2膜39を例えばフッ化アンモニウム(NH4
F)によりエッチング除去する(図6(a))。続い
て、SiO2膜39をマスクにしてMBE法により、バ
ッファ層301を5000A、電子供給層302を40
0A、キャップ層303を500A選択的に前記能動素
子形成予定域31中に形成する(図6(b))。この場
合、SiO239と成長層の厚さは等しくなり、ウエハ
表面が平坦となる構造を実現することができる。次に従
来例と同様の方法で、ソース電極32、ドレイン電極3
3、ゲート電極34、キャパシタ下地電極344、キャ
パシタ絶縁膜35、キャパシタ上面電極36、伝送線路
37及び裏面電極38を形成して図7に示すMMICが
完成する。図6および図7に示す方法によれば、ソース
(もしくはドレイン)電極伝送線路37間に段差部が形
成されないため、断線による素子歩留りの低下を防止す
ることができる。
型に変えることによって防ぐことができる。これについ
てプレナ型MMICの製造方法を第3図図3を参照して
説明する。まず、GaAs半絶縁性基板30上に、酸化
膜(SiO2)39を例えばCVD法により厚さ590
0A堆積する。次に写真蝕刻法により、能動素子形成予
定域31が開口するようにホトレジストパターンを形成
し、SiO2膜39を例えばフッ化アンモニウム(NH4
F)によりエッチング除去する(図6(a))。続い
て、SiO2膜39をマスクにしてMBE法により、バ
ッファ層301を5000A、電子供給層302を40
0A、キャップ層303を500A選択的に前記能動素
子形成予定域31中に形成する(図6(b))。この場
合、SiO239と成長層の厚さは等しくなり、ウエハ
表面が平坦となる構造を実現することができる。次に従
来例と同様の方法で、ソース電極32、ドレイン電極3
3、ゲート電極34、キャパシタ下地電極344、キャ
パシタ絶縁膜35、キャパシタ上面電極36、伝送線路
37及び裏面電極38を形成して図7に示すMMICが
完成する。図6および図7に示す方法によれば、ソース
(もしくはドレイン)電極伝送線路37間に段差部が形
成されないため、断線による素子歩留りの低下を防止す
ることができる。
【0007】しかし、この方法により製造したMMIC
では、MBE法により、選択的にバッファ層、電子供給
層、キャップ層を形成する際に用いるマスク材(SiO
2膜)が成長する結晶層の質に影響を及ぼし、その結
果、移動度やシート電子濃度が低下し、素子特性が悪く
なる等の問題が生じる。また図6および図7によって説
明した上記方法とは別の方法として、所定域に酸素イオ
ン等を注入して素子間を分離することによりプレナ構造
を得る方法が考えられるが、イオン注入により生じる結
晶性の乱れにより結晶性が不安定になりやすくなるとい
う問題があり、MMICの信頼性に問題がある。
では、MBE法により、選択的にバッファ層、電子供給
層、キャップ層を形成する際に用いるマスク材(SiO
2膜)が成長する結晶層の質に影響を及ぼし、その結
果、移動度やシート電子濃度が低下し、素子特性が悪く
なる等の問題が生じる。また図6および図7によって説
明した上記方法とは別の方法として、所定域に酸素イオ
ン等を注入して素子間を分離することによりプレナ構造
を得る方法が考えられるが、イオン注入により生じる結
晶性の乱れにより結晶性が不安定になりやすくなるとい
う問題があり、MMICの信頼性に問題がある。
【0008】この発明は叙上の問題点に鑑みてなされた
もので、本発明により歩留りを向上させると共に高周波
特性に優れたMMICを再現性良く製造する方法を提供
することを目的とする。
もので、本発明により歩留りを向上させると共に高周波
特性に優れたMMICを再現性良く製造する方法を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロ波
集積回路の製造方法は、ヘテロ接合を有する半導体基体
に能動素子形成予定域を除きエッチングを施しこの能動
素子形成予定域を凸に形成する工程と、前記半導体基体
の全面に絶縁膜を形成する工程と、前記能動素子形成予
定域の絶縁膜を選択的に除去し能動素子および受動素子
を形成する工程を含むことを特徴とする。
集積回路の製造方法は、ヘテロ接合を有する半導体基体
に能動素子形成予定域を除きエッチングを施しこの能動
素子形成予定域を凸に形成する工程と、前記半導体基体
の全面に絶縁膜を形成する工程と、前記能動素子形成予
定域の絶縁膜を選択的に除去し能動素子および受動素子
を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0010】
【作用】この発明は、GaAs半絶縁性基体上にMBE
法により、バッファ層、電子供給層、キャップ層を順次
形成した後、ホトレジスト膜をマスクにメサエッチング
を行ない凸部を形成する。次に絶縁膜として窒化膜(S
i3N4)をメサ(凸部)の高さとほぼ等しくなるように
堆積させた後、ポリメチルメタアクリレート(PMM
A)等の厚レジストを用いて、GaAs半絶縁性基板表
面を平坦化した後、反応性イオンエッチング(RIE)
法により、Si3N4膜にエッチングを施し、メサ上部の
Si3N4膜を選択的に除去することによって、エピタキ
シャル成長層の結晶性を低下させることなく、プレナ構
造のMMICを形成することができるため、伝送線路の
断線を防止しつつ、高周波特性に優れたMMICを高歩
留りで再現性良く製造することが可能となる。
法により、バッファ層、電子供給層、キャップ層を順次
形成した後、ホトレジスト膜をマスクにメサエッチング
を行ない凸部を形成する。次に絶縁膜として窒化膜(S
i3N4)をメサ(凸部)の高さとほぼ等しくなるように
堆積させた後、ポリメチルメタアクリレート(PMM
A)等の厚レジストを用いて、GaAs半絶縁性基板表
面を平坦化した後、反応性イオンエッチング(RIE)
法により、Si3N4膜にエッチングを施し、メサ上部の
Si3N4膜を選択的に除去することによって、エピタキ
シャル成長層の結晶性を低下させることなく、プレナ構
造のMMICを形成することができるため、伝送線路の
断線を防止しつつ、高周波特性に優れたMMICを高歩
留りで再現性良く製造することが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の実施例を図1および図2を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0012】まず、GaAs半絶縁性基板10上にMB
E法により、バッファ層となるアンドープGaAs層1
01を厚さ5000A、電子供給層となるn型Al0.3
Ga0 .7As層102を厚さ400A、キャップ層とな
るn型GaAs層103を厚さ500A順次形成する
(図1(a))。次に写真蝕刻法を用いて、能動素子形
成予定領域11以外が開口するようにホトレジストパタ
ーンを形成し、キャップ層103、電子供給層102、
バッファ層101を例えばH3PO4系エッチング液によ
り、深さ4000Aメサエッチングし、メサ(凸部)を
形成し、素子間を分離する。次にホトレジストパターン
を除去する(図1(b))。次に絶縁膜として、Si3
N4膜19をプラズマCVD法により、厚さ4000A
堆積した後、例えばPMMA111(ポリメチルメタア
クリレート)等のレジストを厚く塗布し、平坦化する
(図1(c))。次にRIEにより、PMMA111及
び凸部におけるメサ上部のSi3N4膜19を選択的にエ
ッチング除去する(図2(a))。最後に従来例と同様
の方法でソース電極12、ドレイン電極13、ゲート電
極14、キャパシタ下地電極144、キャパシタ絶縁膜
15、キャパシタ上面電極16、伝送線路17及び裏面
電極18を形成して図2(b)に示すMMICが完成す
る。
E法により、バッファ層となるアンドープGaAs層1
01を厚さ5000A、電子供給層となるn型Al0.3
Ga0 .7As層102を厚さ400A、キャップ層とな
るn型GaAs層103を厚さ500A順次形成する
(図1(a))。次に写真蝕刻法を用いて、能動素子形
成予定領域11以外が開口するようにホトレジストパタ
ーンを形成し、キャップ層103、電子供給層102、
バッファ層101を例えばH3PO4系エッチング液によ
り、深さ4000Aメサエッチングし、メサ(凸部)を
形成し、素子間を分離する。次にホトレジストパターン
を除去する(図1(b))。次に絶縁膜として、Si3
N4膜19をプラズマCVD法により、厚さ4000A
堆積した後、例えばPMMA111(ポリメチルメタア
クリレート)等のレジストを厚く塗布し、平坦化する
(図1(c))。次にRIEにより、PMMA111及
び凸部におけるメサ上部のSi3N4膜19を選択的にエ
ッチング除去する(図2(a))。最後に従来例と同様
の方法でソース電極12、ドレイン電極13、ゲート電
極14、キャパシタ下地電極144、キャパシタ絶縁膜
15、キャパシタ上面電極16、伝送線路17及び裏面
電極18を形成して図2(b)に示すMMICが完成す
る。
【0013】叙上の方法により形成したMMICでは、
伝送線路の断線がなくなることから、高歩留りで製造す
ることができ、しかも結晶性が良いために高周波特性に
優れている。
伝送線路の断線がなくなることから、高歩留りで製造す
ることができ、しかも結晶性が良いために高周波特性に
優れている。
【0014】なお、図1および、図2によって説明した
メサエッチングの深さと絶縁膜の厚さを各々4000A
としたが、本発明は、何らこの値に限定されるものでは
なく、エピタキシャル結晶層の構造、例えば各層の厚さ
等によって変えても本発明の効果が得られる。また、絶
縁膜として、実施例ではSi3N4を用いる場合について
述べたが、他の絶縁膜、例えば酸化膜(SiO2)等を
用いても同様の効果が得られる。
メサエッチングの深さと絶縁膜の厚さを各々4000A
としたが、本発明は、何らこの値に限定されるものでは
なく、エピタキシャル結晶層の構造、例えば各層の厚さ
等によって変えても本発明の効果が得られる。また、絶
縁膜として、実施例ではSi3N4を用いる場合について
述べたが、他の絶縁膜、例えば酸化膜(SiO2)等を
用いても同様の効果が得られる。
【0015】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、G
aAs半絶縁性基板上に、バッファ層、電子供給層、キ
ャップ層を形成し、メサエッチングを施して凸部を形成
した後、絶縁膜を堆積し、PMMA等の厚レジストを用
いた平坦化技術とエッチングの制御性に優れたRIEを
利用して、メサ(凸部)上部の絶縁膜を除去してプレナ
構造を形成する。
aAs半絶縁性基板上に、バッファ層、電子供給層、キ
ャップ層を形成し、メサエッチングを施して凸部を形成
した後、絶縁膜を堆積し、PMMA等の厚レジストを用
いた平坦化技術とエッチングの制御性に優れたRIEを
利用して、メサ(凸部)上部の絶縁膜を除去してプレナ
構造を形成する。
【0016】叙上の結果、エピタキシャル成長層の結晶
性を低下させることなく、プレナ構造を実現することが
でき、伝送線路の断線を防止することができるため、高
周波特性に優れたMMICを高歩留りで再現性良く製造
できる顕著な効果がある。
性を低下させることなく、プレナ構造を実現することが
でき、伝送線路の断線を防止することができるため、高
周波特性に優れたMMICを高歩留りで再現性良く製造
できる顕著な効果がある。
【図1】(a)〜(c)は本発明の一実施例に係るMM
ICの製造方法の一部を工程順に示すいずれも断面図、
ICの製造方法の一部を工程順に示すいずれも断面図、
【図2】(a)および(b)は図1に続き本発明の一実
施例に係るMMICの製造方法の一部を工程順に示すい
ずれも断面図、
施例に係るMMICの製造方法の一部を工程順に示すい
ずれも断面図、
【図3】従来例のMMICの製造方法の一部を工程順に
示す断面図、
示す断面図、
【図4】(a)〜(c)は従来例のMMICの製造方法
の一部を図3に続いて工程順を示すいずれも断面図、
の一部を図3に続いて工程順を示すいずれも断面図、
【図5】従来例のMMICの製造方法の一部を図4に続
いて示す断面図、
いて示す断面図、
【図6】(a)および(b)は別の従来例のMMICの
製造方法の一部を工程順に示すいずれも断面図、
製造方法の一部を工程順に示すいずれも断面図、
【図7】別の従来例のMMICの製造方法の一部を図6
に続いて示す断面図。
に続いて示す断面図。
10、20、30 GaAs半絶縁性基板 101、201、301 バッファ層(アンドープGa
As層) 102、202、302 電子供給層(n型Al0.3G
a0.7As層) 103、203、303 キャップ層(n型GaAs
層) 11、21、31 能動素子形成予定領域 19、39 絶縁膜(SiO2) 12、22、32 ソース電極 13、23、33 ドレイン電極 14、24、34 ゲート電極 144、244、344 キャパシタ下地電極 15、25、35 キャパシタ絶縁膜Si3N4 16、26、36 キャパシタ上面電極 17、27、37 伝送線路 18、28、38 裏面電極 111 PMMA層、 211 ホトレジスト層
As層) 102、202、302 電子供給層(n型Al0.3G
a0.7As層) 103、203、303 キャップ層(n型GaAs
層) 11、21、31 能動素子形成予定領域 19、39 絶縁膜(SiO2) 12、22、32 ソース電極 13、23、33 ドレイン電極 14、24、34 ゲート電極 144、244、344 キャパシタ下地電極 15、25、35 キャパシタ絶縁膜Si3N4 16、26、36 キャパシタ上面電極 17、27、37 伝送線路 18、28、38 裏面電極 111 PMMA層、 211 ホトレジスト層
Claims (1)
- 【請求項1】 ヘテロ接合を有する半導体基体に能動素
子形成予定域を除きエッチングを施しこの能動素子形成
予定域を凸に形成する工程と、前記半導体基体の全面に
絶縁膜を形成する工程と、前記能動素子形成予定域の絶
縁膜を選択的に除去し能動素子および受動素子を形成す
る工程を含むマイクロ波集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29257091A JPH05129345A (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | マイクロ波集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29257091A JPH05129345A (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | マイクロ波集積回路の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05129345A true JPH05129345A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17783485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29257091A Pending JPH05129345A (ja) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | マイクロ波集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05129345A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0703614A3 (en) * | 1994-08-31 | 1997-03-12 | Texas Instruments Inc | Inverted chip with heat conduction layer |
EP0694967A3 (en) * | 1994-07-29 | 1998-01-21 | Motorola, Inc. | Microwave integrated circuit passive element structure and method for reducing signal propagation losses |
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