JPH06196504A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor device and its manufactureInfo
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- JPH06196504A JPH06196504A JP34445692A JP34445692A JPH06196504A JP H06196504 A JPH06196504 A JP H06196504A JP 34445692 A JP34445692 A JP 34445692A JP 34445692 A JP34445692 A JP 34445692A JP H06196504 A JPH06196504 A JP H06196504A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特にいわゆるHEMT等の半導体装置を
フロンガスを用いずに、容易かつ正確に製造することが
できる技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a technique capable of easily and accurately manufacturing a semiconductor device such as a so-called HEMT without using a CFC gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置には高速動作が要求さ
れており、これにともなっていわゆるHEMT(High E
lectron Mobility Transistor)が提案されている。こ
のHEMTの構造を図4Aに示す。図に示すようにHE
MTには半絶縁性のガリウムヒソ(GaAs)基板4が用い
られている。GaAsはシリコン(Si)に比べて電子の移動
度が大きく、高速動作の半導体装置を実現することが可
能である。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been required to operate at high speed, and so have the so-called HEMT (High E
lectron Mobility Transistor) has been proposed. The structure of this HEMT is shown in FIG. 4A. HE as shown
A semi-insulating gallium histograph (GaAs) substrate 4 is used for MT. Since GaAs has a higher electron mobility than silicon (Si), it is possible to realize a high-speed semiconductor device.
【0003】GaAs基板4には、順次、アンドープ型GaAs
層6、アンドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaA
s)層8、N+型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層
10、高濃度ドープのN+型ガリウムヒソ(GaAs)層1
2が積層されている。On the GaAs substrate 4, undoped GaAs is sequentially formed.
Layer 6, undoped aluminum gallium histograph (AlGaA
s) layer 8, N + type aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer 10, heavily doped N + type gallium histograph (GaAs) layer 1
Two are stacked.
【0004】N+型GaAs層12にはリセス凹部14が形
成されており、このリセス凹部14の凹部底面14Mに
はゲート電極30が設けられている。ゲート電極30が
設けられることによってショットキー・バリヤ現象が生
じている。また、N+型GaAs層12の表面にはリセス凹
部14を挟んでソース電極32、ドレイン電極34が設
けられている。なお、N+型GaAs層12はソース電極3
2、ドレイン電極34のオーミック抵抗を緩和するため
に形成される層であり、高濃度にドープされている。A recess 14 is formed in the N + type GaAs layer 12, and a gate electrode 30 is provided on the recess bottom surface 14M of the recess 14. The Schottky barrier phenomenon occurs due to the provision of the gate electrode 30. A source electrode 32 and a drain electrode 34 are provided on the surface of the N + type GaAs layer 12 with the recess 14 in between. The N + type GaAs layer 12 is the source electrode 3
2, a layer formed to reduce the ohmic resistance of the drain electrode 34, and is highly doped.
【0005】ここで、N+型AlGaAs層10はアンドープ
型GaAs層6に比べて電子親和力が弱いため、N+型AlGaA
s層10内に生じた電子はアンドープ型GaAs層6に供給
されることになる。そして、アンドープ型GaAs層6に供
給された電子はヘテロ接合面に蓄積され、ここに2次元
電子ガス層6Wが形成される。この2次元電子ガス層6
Wはソース電極32、ドレイン電極34間を流れる電流
となり、ゲート電極30への印加によって制御され、ト
ランジスタとして機能する。Since the N + type AlGaAs layer 10 has a weaker electron affinity than the undoped type GaAs layer 6, the N + type AlGaA layer 10 has a weaker electron affinity.
The electrons generated in the s layer 10 are supplied to the undoped GaAs layer 6. Then, the electrons supplied to the undoped type GaAs layer 6 are accumulated on the heterojunction surface, and the two-dimensional electron gas layer 6W is formed there. This two-dimensional electron gas layer 6
W serves as a current flowing between the source electrode 32 and the drain electrode 34, is controlled by being applied to the gate electrode 30, and functions as a transistor.
【0006】次に、図4Aに示すHEMTの製造方法を
説明する。GaAs基板4上に積層されている上記各層はエ
ピタキシャル成長法によって順次、形成される。そし
て、各素子領域を分離、絶縁するため、図4Aに示す分
離領域50Hが形成される。この分離領域50Hはイオ
ンの添加によって形成される。なお、分離領域50Hの
部分をエッチングによって除去し、各素子領域を分離、
絶縁するものもある。Next, a method of manufacturing the HEMT shown in FIG. 4A will be described. The above layers stacked on the GaAs substrate 4 are sequentially formed by the epitaxial growth method. Then, in order to isolate and insulate each element region, an isolation region 50H shown in FIG. 4A is formed. The isolation region 50H is formed by adding ions. The isolation region 50H is removed by etching to separate each element region,
Some are insulated.
【0007】素子分離を行った後、レジストパターンに
よってN+型GaAs層12表面にソース電極32、ドレイ
ン電極34を設ける。そして、これらソース電極32、
ドレイン電極34のほぼ中間位置にリセス凹部14、ゲ
ート電極30を形成する。このリセス凹部14、ゲート
電極30の形成方法を以下に示す。After element isolation, a source electrode 32 and a drain electrode 34 are provided on the surface of the N + type GaAs layer 12 by a resist pattern. Then, these source electrodes 32,
The recessed recess 14 and the gate electrode 30 are formed at approximately the middle position of the drain electrode 34. A method of forming the recessed portion 14 and the gate electrode 30 will be described below.
【0008】まず、図4Bに示すように、N+型GaAs層
12上にレジスト20を形成し、ゲート電極30の対応
箇所にレジスト開口部20Kを位置させてパターンニン
グする。続いて、このレジスト開口部20Kを通じてフ
ロンガスを供給し、ドライエッチングを行う。フロンガ
スを用いてドライエッチングを行った場合、N+型GaAs
層12のエッチング速度はN+型AlGaAs層10のエッチ
ング速度に比べて極端に遅い。このため、エッチング
は、N+型GaAs層12とN+型AlGaAs層10との接合面近
傍でほとんど停止することになり、理想的なリセス凹部
14の深度を得ることができる。First, as shown in FIG. 4B, a resist 20 is formed on the N + type GaAs layer 12, and a resist opening 20K is positioned at a corresponding position of the gate electrode 30 for patterning. Then, a CFC gas is supplied through the resist opening 20K to perform dry etching. When dry etching is performed using CFC gas, N + type GaAs
The etching rate of the layer 12 is extremely slow as compared with the etching rate of the N + -type AlGaAs layer 10. Therefore, the etching almost stops near the junction surface between the N + type GaAs layer 12 and the N + type AlGaAs layer 10, and the ideal depth of the recess recess 14 can be obtained.
【0009】また、エッチングの深度は停止するが、N
+型GaAs層12内における横方向への広がりは一定の速
さで進行する。したがって、エッチング時間を調整する
ことによって、理想的な深度を確保しつつ、リセス凹部
14の幅Fを正確に制御することができる。Although the etching depth stops, N
The lateral expansion in the + type GaAs layer 12 proceeds at a constant speed. Therefore, by adjusting the etching time, it is possible to accurately control the width F of the recess 14 while ensuring an ideal depth.
【0010】リセス凹部14を形成するための他の方法
を図5Aに示す。この方法はフロンガスを用いず、硫酸
と過酸化水素、りん酸と過酸化水素、クエン酸と過酸化
水素等のエッチング用化学物質を用いてウエットエッチ
ングを行い、リセス凹部14を形成する。ただし、これ
らのエッチング用化学物質を用いた場合、N+型GaAs層
12とN+型AlGaAs層10とのエッチング速度はほぼ同
様である。Another method for forming the recess 14 is shown in FIG. 5A. In this method, the recess recess 14 is formed by performing wet etching using an etching chemical such as sulfuric acid and hydrogen peroxide, phosphoric acid and hydrogen peroxide, citric acid and hydrogen peroxide, etc. without using CFC gas. However, when these etching chemicals are used, the etching rates of the N + type GaAs layer 12 and the N + type AlGaAs layer 10 are almost the same.
【0011】したがって、エッチング深度を制御するた
め、ソース電極32およびドレイン電極34を測定器2
4に接続し、電流の変化をモニターしながらエッチング
処理を進める。図5Bに、ソース電極32およびドレイ
ン電極34間の電圧VDSに対するドレイン電極34の
電流IDの変化の関係を示す。エッチング深度が進み、
リセス凹部14深くなれば電流IDは小さくなる。Therefore, in order to control the etching depth, the source electrode 32 and the drain electrode 34 are connected to the measuring device 2.
Connect to No. 4 and proceed with the etching process while monitoring the change in current. FIG. 5B shows the relationship of the change in the current ID of the drain electrode 34 with respect to the voltage VDS between the source electrode 32 and the drain electrode 34. The etching depth has increased,
The current ID becomes smaller as the recess 14 becomes deeper.
【0012】例えば、所望深さのリセス凹部14の電流
IDがラインL1であるとすると、エッチングの進行に
応じてラインはL9から、L8、L7と連続的に変化
し、L1に達した時点でエッチング処理を停止する。こ
れによって、所望の深さのリセス凹部14を形成する。For example, assuming that the current ID of the recess 14 having a desired depth is the line L1, the line continuously changes from L9 to L8 and L7 as the etching progresses, and when the line reaches L1. Stop the etching process. As a result, the recess recess 14 having a desired depth is formed.
【0013】以上のようにしてリセス凹部14を形成し
た後、レジスト20をマスクとし、レジスト開口部20
Kを通じてゲート電極30を設ける。そして、レジスト
20を除去して、図4Aに示すようなHEMTを得る。After the recess 14 is formed as described above, the resist 20 is used as a mask to form the resist opening 20.
A gate electrode 30 is provided through K. Then, the resist 20 is removed to obtain a HEMT as shown in FIG. 4A.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
およびその製造方法には次のような問題があった。リセ
ス凹部14の形成について、まず図4Bに示す方法では
フロンガスを用いたエッチングが行われている。ところ
が、近年、フロンガスによるオゾン層破壊という環境問
題が指摘されており、フロンガスの使用が厳しく制限さ
れている。したがって、事実上、フロンガスを使用する
ことができない。The above-mentioned conventional semiconductor device and the manufacturing method thereof have the following problems. Regarding the formation of the recessed portion 14, first, in the method shown in FIG. 4B, etching using CFC gas is performed. However, in recent years, environmental problems such as ozone layer depletion due to CFCs have been pointed out, and the use of CFCs is severely restricted. Therefore, it is practically impossible to use CFC gas.
【0015】これに対して図5Aに示す方法ではフロン
ガスを使用せず、硫酸と過酸化水素、りん酸と過酸化水
素、クエン酸と過酸化水素等を用いてリセス凹部14を
形成することができ、上記のような環境問題は生じな
い。ところが、この方法には次のような新たな問題があ
る。On the other hand, in the method shown in FIG. 5A, the recess 14 can be formed by using sulfuric acid and hydrogen peroxide, phosphoric acid and hydrogen peroxide, citric acid and hydrogen peroxide, etc. without using CFC gas. Therefore, the above environmental problems do not occur. However, this method has the following new problems.
【0016】所望の大きさのリセス凹部14を得るため
には、エッチングを適正な位置で停止させる必要があ
る。しかし、硫酸と過酸化水素等を用いたエッチングで
は、フロンガスを使用する場合と異なり、N+型GaAs層
12とN+型AlGaAs層10とのエッチング速度に大きな
差がない。したがって、エッチングの深度がN+型GaAs
層12とN+型AlGaAs層10との接合面近傍で停止する
ことはなく、N+型AlGaAs層10内でもN+型GaAs層12
とほぼ同様の速度でエッチングが進行してしまう。In order to obtain the recess 14 having a desired size, it is necessary to stop the etching at an appropriate position. However, in the etching using sulfuric acid and hydrogen peroxide or the like, there is no great difference in etching rate between the N + type GaAs layer 12 and the N + type AlGaAs layer 10, unlike the case of using freon gas. Therefore, the etching depth is N + type GaAs.
It does not stop near the junction surface between the layer 12 and the N + -type AlGaAs layer 10, and even within the N + -type AlGaAs layer 10, the N + -type GaAs layer 12
Etching progresses at almost the same speed.
【0017】このため、上記のように測定器24を用い
てソース電極32、ドレイン電極34間の電圧を測定
し、これをモニターしながらエッチング処理を進めてい
る。ところがこの方法では、まず測定器24の配線処理
が必要であり、しかもソース電極32、ドレイン電極3
4間の電圧変化を観察しながらエッチング処理を小刻み
に進行させなければならない。このように、エッチング
作業に手間がかかり作業効率が低下するという問題があ
る。Therefore, as described above, the measuring device 24 is used to measure the voltage between the source electrode 32 and the drain electrode 34, and the etching process is performed while monitoring the voltage. However, in this method, the wiring of the measuring device 24 is required first, and the source electrode 32 and the drain electrode 3 are also required.
The etching process must be advanced in small steps while observing the voltage change between the four. As described above, there is a problem that the etching work is troublesome and the work efficiency is reduced.
【0018】また、図5Aに示す方法では、リセス凹部
14の幅Fを正確に制御することができず、半導体装置
の信頼性が低下していしまうという問題もある。すなわ
ち、フロンガスを用いた場合と異なり、この場合のエッ
チングは、N+型GaAs層12とN+型AlGaAs層10との接
合面近傍で停止することはなく、N+型AlGaAs層10内
であっても幅方向と同様の速度で深度方向にも進行す
る。このため、理想的な深度を確保しつつ、リセス凹部
14の幅Fを正確に制御することができない。Further, the method shown in FIG. 5A has a problem that the width F of the recess 14 cannot be controlled accurately and the reliability of the semiconductor device is deteriorated. That is, unlike the case where the CFC gas is used, the etching in this case does not stop in the vicinity of the bonding surface between the N + type GaAs layer 12 and the N + type AlGaAs layer 10 and is in the N + type AlGaAs layer 10. However, it also advances in the depth direction at the same speed as in the width direction. Therefore, it is impossible to accurately control the width F of the recess 14 while ensuring an ideal depth.
【0019】なお、リセス凹部14の幅Fの制御は、ゲ
ート電極30の耐圧を確保するため、およびソース電極
32とドレイン電極34間の抵抗を低くするために行わ
れる。仮にリセス凹部14の幅Fが狭すぎると、ゲート
電極30と高濃度ドープのN+型GaAs層12とが接近し
て位置することになり、ゲート電極30の耐圧を確保で
きない。また逆にリセス凹部14の幅Fが広すぎると、
ソース電極32とドレイン電極34間の距離が長くな
り、抵抗が高くなってしまう。このため、リセス凹部1
4の幅Fの正確な制御が要求される。The width F of the recess 14 is controlled to secure the breakdown voltage of the gate electrode 30 and to reduce the resistance between the source electrode 32 and the drain electrode 34. If the width F of the recess 14 is too narrow, the gate electrode 30 and the heavily doped N + -type GaAs layer 12 are located close to each other, and the breakdown voltage of the gate electrode 30 cannot be secured. On the contrary, if the width F of the recess 14 is too wide,
The distance between the source electrode 32 and the drain electrode 34 becomes long and the resistance becomes high. Therefore, the recess recess 1
Accurate control of the width F of 4 is required.
【0020】以上のように、図4Bおよび図5Aのいず
れの製造方法を用いても種々の問題が生じる。そこで本
発明は、フロンガスを用いることなく製造することがで
き、しかも製造が容易で信頼性の高い半導体装置および
その製造方法の提供を目的とする。As described above, various problems occur regardless of the manufacturing method shown in FIGS. 4B and 5A. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device which can be manufactured without using CFC gas, is easy to manufacture and has high reliability, and a manufacturing method thereof.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る半導体装
置は、半絶縁性半導体基板の上部に形成されたアンドー
プ型半導体層、アンドープ型半導体層の上部に形成され
ており、当該アンドープ型半導体層より電子親和力が小
さいドープ型半導体層、ドープ型半導体層の上部に形成
されている介在半導体層、介在半導体層の上部に形成さ
れたキャップ半導体層であって、フロンガスとは異なる
エッチング用化学物質を用いたエッチングにおいて、介
在半導体層に比べ極めて速いエッチング速度を有するキ
ャップ半導体層、キャップ半導体層の表面に形成された
ソース電極、キャップ半導体層の表面に形成されたドレ
イン電極、キャップ半導体層に形成されたキャップ半導
体層凹部であって、ソース電極とドレイン電極とのほぼ
中間位置に形成され、介在半導体層とキャップ半導体層
との境界面近傍に達するよう形成されたキャップ半導体
層凹部、キャップ半導体層凹部の凹部底面に形成された
ゲート電極、を備えたことを特徴としている。A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes an undoped semiconductor layer formed on a semi-insulating semiconductor substrate, and an undoped semiconductor layer formed on the undoped semiconductor layer. A doped semiconductor layer having an electron affinity smaller than that of the layer, an intervening semiconductor layer formed on the doped semiconductor layer, and a cap semiconductor layer formed on the intervening semiconductor layer, the etching chemical substance being different from CFC gas. In the etching using, a cap semiconductor layer having an etching speed extremely higher than that of the intervening semiconductor layer, a source electrode formed on the surface of the cap semiconductor layer, a drain electrode formed on the surface of the cap semiconductor layer, and a cap semiconductor layer formed The recessed portion of the cap semiconductor layer is formed at a substantially intermediate position between the source electrode and the drain electrode. It is characterized by comprising intermediate semiconductor layer and the cap semiconductor layer recess formed so as to reach the vicinity of the boundary surface between the cap semiconductor layer, capping semiconductor layer concave recess bottom surface formed gate electrode, the.
【0022】請求項2に係る半導体装置の製造方法は、
半絶縁性半導体基板の上部にアンドープ型半導体層を形
成するステップ、アンドープ型半導体層の上部に、当該
アンドープ型半導体層より電子親和力が小さいドープ型
半導体層を形成するステップ、ドープ型半導体層の上部
に介在半導体層を形成するステップ、介在半導体層の上
部にキャップ半導体層を形成するステップであって、フ
ロンガスとは異なるエッチング用化学物質を用いたエッ
チングにおいて、介在半導体層に比べ極めて速いエッチ
ング速度を有するキャップ半導体層を形成するステッ
プ、キャップ半導体層の表面にソース電極を形成するス
テップ、キャップ半導体層の表面にドレイン電極を形成
するステップ、キャップ半導体層に、フロンガスとは異
なるエッチング用化学物質を用いたエッチングによって
キャップ半導体層凹部を形成するステップであって、ソ
ース電極とドレイン電極とのほぼ中間位置に形成し、介
在半導体層とキャップ半導体層との境界面近傍に達する
ようキャップ半導体層凹部を形成するステップ、キャッ
プ半導体層凹部の凹部底面にゲート電極を形成するステ
ップ、を備えたことを特徴としている。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 is
Forming an undoped semiconductor layer on the semi-insulating semiconductor substrate; forming a doped semiconductor layer having an electron affinity lower than that of the undoped semiconductor layer on the undoped semiconductor layer; The step of forming an intervening semiconductor layer in the step of forming an intervening semiconductor layer and the step of forming a cap semiconductor layer on the intervening semiconductor layer. Forming a cap semiconductor layer, a source electrode formed on the surface of the cap semiconductor layer, a drain electrode formed on the surface of the cap semiconductor layer, an etching chemical different from CFC gas is used for the cap semiconductor layer. By etching the cap semiconductor layer Forming a cap semiconductor layer recess so as to reach near the boundary surface between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer, the cap semiconductor layer recess being formed substantially at an intermediate position between the source electrode and the drain electrode. And a step of forming a gate electrode on the bottom surface of the recess.
【0023】請求項3に係る半導体装置は、半絶縁性の
ガリウムヒソ(GaAs)基板の上部に形成されたアンドー
プ型ガリウムヒソ(GaAs)層、前記アンドープ型ガリウ
ムヒソ(GaAs)層の上部に形成されており、当該アンド
ープ型ガリウムヒソ(GaAs)層より電子親和力が小さい
ドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層、前記
ドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層の上部
に形成されているインジウムガリウムリン(InGaP)
層、前記インジウムガリウムリン(InGaP)層の上部に
形成された高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層、前
記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層の表面に形成
されたソース電極、前記高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層の表面に形成されたドレイン電極、前記高濃
度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層に形成された層凹部
であって、ソース電極とドレイン電極とのほぼ中間位置
に形成され、前記インジウムガリウムリン(InGaP)層
と前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層との境界
面近傍に達するよう形成された層凹部、層凹部の凹部底
面に形成されたゲート電極、を備えたことを特徴として
いる。A semiconductor device according to a third aspect of the present invention includes an undoped type gallium histograph (GaAs) layer formed on a semi-insulating gallium histograph (GaAs) substrate and an upper part of the undoped type gallium histograph (GaAs) layer. A doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer having an electron affinity smaller than that of the undoped gallium histograph (GaAs) layer, and indium gallium phosphide (InGaP) formed on the doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer.
Layer, a heavily-doped gallium histo- (GaAs) layer formed on the indium gallium phosphide (InGaP) layer, a source electrode formed on the surface of the heavily-doped gallium-histo (GaAs) layer, and the heavily-doped The drain electrode formed on the surface of the gallium histo (GaAs) layer, and the layer recess formed in the heavily doped gallium histo (GaAs) layer, which is formed at a substantially intermediate position between the source electrode and the drain electrode, Characterized by comprising a layer recess formed so as to reach near the interface between the gallium phosphide (InGaP) layer and the highly doped gallium histograph (GaAs) layer, and a gate electrode formed on the bottom of the recess of the layer recess. There is.
【0024】請求項4に係る半導体装置の製造方法は、
半絶縁性のガリウムヒソ(GaAs)基板の上部にアンドー
プ型ガリウムヒソ(GaAs)層を形成するステップ、前記
アンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層の上部に、当該ア
ンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層より電子親和力が小
さいドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層を
形成するステップ、前記ドープ型アルミニウムガリウム
ヒソ(AlGaAs)層の上部にインジウムガリウムリン(In
GaP)層を形成するステップ、前記インジウムガリウム
リン(InGaP)層の上部に高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層を形成するステップ、前記高濃度ドープのガ
リウムヒソ(GaAs)層の表面にソース電極を形成するス
テップ、前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層の
表面にドレイン電極を形成するステップ、前記高濃度ド
ープのガリウムヒソ(GaAs)層に層凹部を形成するステ
ップであって、ソース電極とドレイン電極とのほぼ中間
位置に形成し、前記インジウムガリウムリン(InGaP)
層と前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層との境
界面近傍に達するよう層凹部を形成するステップ、層凹
部の凹部底面にゲート電極を形成するステップ、を備え
たことを特徴としている。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 is
Forming an undoped gallium histograph (GaAs) layer on a semi-insulating gallium histograph (GaAs) substrate, and doping the upper part of the undoped gallium histograph (GaAs) layer with an electron affinity lower than that of the undoped gallium histograph (GaAs) layer. A step of forming an indium gallium arsenide (AlGaAs) layer, indium gallium phosphide (In) is formed on the doped aluminum gallium arsenide (AlGaAs) layer.
Forming a GaP) layer, forming a heavily doped gallium histo (GaAs) layer on the indium gallium phosphide (InGaP) layer, and forming a source electrode on the surface of the heavily doped gallium histo (GaAs) layer The step of forming a drain electrode on the surface of the heavily-doped gallium histio (GaAs) layer, and the step of forming a layer recess in the heavily-doped gallium histo-GaAs (GaAs) layer. Is formed almost in the middle position of the indium gallium phosphide (InGaP)
And a step of forming a layer recess so as to reach the vicinity of a boundary surface between the layer and the heavily doped gallium histo (GaAs) layer, and a step of forming a gate electrode on the bottom surface of the recess of the layer recess.
【0025】[0025]
【作用】請求項1に係る半導体装置、および請求項2に
係る半導体装置の製造方法においては、ドープ型半導体
層の上部に介在半導体層が形成され、さらに介在半導体
層の上部にキャップ半導体層が形成される。そして、こ
のキャップ半導体層は、フロンガスとは異なるエッチン
グ用化学物質を用いたエッチングにおいて、介在半導体
層に比べて極めて速いエッチング速度を有している。さ
らに、キャップ半導体層にはキャップ半導体層凹部が形
成され、このキャップ半導体層凹部は介在半導体層とキ
ャップ半導体層との境界面近傍に達するよう形成され
る。According to the semiconductor device of the first aspect and the method of manufacturing the semiconductor device of the second aspect, the intervening semiconductor layer is formed on the doped semiconductor layer, and the cap semiconductor layer is further provided on the intervening semiconductor layer. It is formed. Then, the cap semiconductor layer has an extremely high etching rate as compared with the intervening semiconductor layer in the etching using the etching chemical substance different from the CFC gas. Further, a cap semiconductor layer recess is formed in the cap semiconductor layer, and the cap semiconductor layer recess is formed so as to reach near the boundary surface between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer.
【0026】このように、キャップ半導体層は、介在半
導体層に比べて極めて速いエッチング速度を有してい
る。したがって、キャップ半導体層に対してフロンガス
とは異なるエッチング用化学物質を用いてエッチングを
行い、介在半導体層とキャップ半導体層との境界面近傍
でキャップ半導体層凹部を容易に停止させることができ
る。またエッチングは、境界面近傍で停止した後であっ
ても、キャップ半導体層内では高速で進むので、キャッ
プ半導体層内におけるキャップ半導体層凹部の広がりを
容易に制御することができる。As described above, the cap semiconductor layer has an extremely high etching rate as compared with the intervening semiconductor layer. Therefore, the cap semiconductor layer can be etched using an etching chemical different from the CFC gas to easily stop the recess of the cap semiconductor layer in the vicinity of the interface between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer. Further, since the etching proceeds at a high speed in the cap semiconductor layer even after the etching is stopped near the boundary surface, it is possible to easily control the spread of the cap semiconductor layer recess in the cap semiconductor layer.
【0027】請求項3に係る半導体装置、および請求項
4に係る半導体装置の製造方法においては、ドープ型の
アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層の上部にインジ
ウムガリウムリン(InGaP)層が形成され、さらにイン
ジウムガリウムリン(InGaP)層の上部に高濃度ドープ
のガリウムヒソ(GaAs)層が形成される。そして、高濃
度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層には層凹部が形成さ
れ、この層凹部はインジウムガリウムリン(InGaP)層
と高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層との境界面近
傍に達するよう形成される。In the semiconductor device according to claim 3 and the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, an indium gallium phosphide (InGaP) layer is formed on a doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer. A heavily doped gallium histo (GaAs) layer is formed on the indium gallium phosphide (InGaP) layer. Then, a layer recess is formed in the heavily doped gallium histo (GaAs) layer, and the layer recess is formed so as to reach the vicinity of the interface between the indium gallium phosphide (InGaP) layer and the heavily doped gallium histo (GaAs) layer. It
【0028】ここで、例えば硫酸および過酸化水素、り
ん酸および過酸化水素、クエン酸および過酸化水素等を
用いて高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層をウェッ
トエッチングした場合、高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層のエッチング速度はインジウムガリウムリン
(InGaP)層のエッチング速度に比べて極めて速い。Here, when the heavily doped gallium histograph (GaAs) layer is wet-etched by using, for example, sulfuric acid and hydrogen peroxide, phosphoric acid and hydrogen peroxide, citric acid and hydrogen peroxide, etc. The etching rate of the (GaAs) layer is extremely higher than that of the indium gallium phosphide (InGaP) layer.
【0029】このため、高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層に対してフロンガスとは異なるエッチング用
化学物質を用いてエッチングを行い、インジウムガリウ
ムリン(InGaP)層と高濃度ドープのガリウムヒソ(GaA
s)層との境界面近傍で層凹部を容易に停止させること
ができる。またエッチングは、境界面近傍で停止した後
であっても、高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層内
では高速で進むので、高濃度ドープのガリウムヒソ(Ga
As)層内における層凹部の広がりを容易に制御すること
ができる。Therefore, the heavily doped gallium histograph (GaAs) layer is etched by using an etching chemical substance different from the CFC gas, and the indium gallium phosphide (InGaP) layer and the heavily doped gallium histograph (GaA) are added.
s) The layer recess can be easily stopped near the interface with the layer. Even after the etching is stopped near the boundary surface, the etching proceeds at high speed in the heavily-doped gallium histograph (GaAs) layer, so that the heavily-doped gallium histograph (Ga)
It is possible to easily control the spread of the layer recess in the As) layer.
【0030】また、インジウムガリウムリン(InGaP)
層が形成されるので、ドープ型のアルミニウムガリウム
ヒソ(AlGaAs)層が外部に露出することはない。このた
め、ドープ型のアルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層
が酸化してしまうことを防止できる。Indium gallium phosphide (InGaP)
Since the layer is formed, the doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer is not exposed to the outside. Therefore, it is possible to prevent the doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer from being oxidized.
【0031】[0031]
【実施例】本発明に係る半導体装置およびその製造方法
の一実施例を図面に基づいて説明する。この実施例では
半導体装置として、いわゆるHEMT(High Electron
Mobility Transistor)を例に掲げる。まず、図1にこ
のHEMTの構造の概略を示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a so-called HEMT (High Electron) is used as a semiconductor device.
Mobility Transistor) is taken as an example. First, FIG. 1 schematically shows the structure of this HEMT.
【0032】半絶縁性半導体基板としてのガリウムヒソ
(GaAs)基板4には、順次、アンドープ型半導体層であ
るアンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層6、アンドープ
型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層8、ドープ型
半導体層であるN+型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaA
s)層10、介在半導体層であるインジウムガリウムリ
ン(InGaP)層2、キャップ半導体層である高濃度ドー
プのN+型ガリウムヒソ(GaAs)層12が積層されてい
る。On the gallium histograph (GaAs) substrate 4 as the semi-insulating semiconductor substrate, an undoped type gallium histograph (GaAs) layer 6, an undoped type aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer 8 and a doped type semiconductor are sequentially formed. Layer N + type aluminum gallium histograph (AlGaA
s) layer 10, an indium gallium phosphide (InGaP) layer 2 that is an intervening semiconductor layer, and a highly-doped N + -type gallium histograph (GaAs) layer 12 that is a cap semiconductor layer are stacked.
【0033】N+型GaAs層12の表面にはソース電極3
2、ドレイン電極34が設けられている。また、N+型G
aAs層12には、ソース電極32とドレイン電極34と
のほぼ中間位置に、キャップ半導体層凹部であるリセス
凹部14が形成されており、このリセス凹部14はN+
型GaAs層12とInGaP層2との境界面近傍に達してい
る。さらに、リセス凹部14の凹部底面14Mにはゲー
ト電極30が設けられている。なお、高濃度ドープのN
+型GaAs層12は、ソース電極32、ドレイン電極34
のオーミック抵抗を緩和するために形成される層であ
る。The source electrode 3 is formed on the surface of the N + type GaAs layer 12.
2. A drain electrode 34 is provided. Also, N + type G
In the aAs layer 12, a recess recess 14 which is a cap semiconductor layer recess is formed substantially at an intermediate position between the source electrode 32 and the drain electrode 34, and the recess recess 14 is N +.
It reaches near the boundary surface between the type GaAs layer 12 and the InGaP layer 2. Further, the gate electrode 30 is provided on the recess bottom surface 14M of the recess recess 14. Highly doped N
The + type GaAs layer 12 has a source electrode 32 and a drain electrode 34.
Is a layer formed to relax the ohmic resistance of.
【0034】ここで、N+型AlGaAs層10はアンドープ
型GaAs層6に比べて電子親和力が小さいため、N+型AlG
aAs層10内に生じた電子はアンドープ型GaAs層6に供
給されることになる。そして、アンドープ型GaAs層6に
供給された電子はヘテロ接合面に蓄積され、ここに2次
元電子ガス層6Wが形成される。この2次元電子ガス層
6Wはソース電極32、ドレイン電極34間を流れる電
流となり、ゲート電極30への印加によって制御され、
トランジスタとして機能する。Since the N + type AlGaAs layer 10 has a smaller electron affinity than the undoped type GaAs layer 6, the N + type AlG layer 10 has a smaller electron affinity.
The electrons generated in the aAs layer 10 are supplied to the undoped type GaAs layer 6. Then, the electrons supplied to the undoped type GaAs layer 6 are accumulated on the heterojunction surface, and the two-dimensional electron gas layer 6W is formed there. The two-dimensional electron gas layer 6W becomes a current flowing between the source electrode 32 and the drain electrode 34 and is controlled by application to the gate electrode 30,
Functions as a transistor.
【0035】次に、図2、図3に基づいて、このHEM
Tの製造方法の一実施例を説明する。まず、以下の処理
工程を経てGaAs基板4の上部に各層をエピタキシャル成
長させる(図2)。GaAs基板4上のアンドープ型GaAs層
6は、MOCVD(有機金属気相成長)法によって、原
料ガスAsH3、(C2H5)3Gaを導入し、約10分間反応させ
て形成する。これにより、厚さ2000〜6000オン
グストロームのアンドープ型GaAs層6を得ることができ
る。続いて、アンドープ型GaAs層6の上部にアンドープ
型AlGaAs層8を形成する。この場合も、MOCVD法を
用い、原料ガスAsH3、(C2H5)3Ga、(CH3)3Alを導入し、
約6秒間反応させる。これによってAl組成比15〜35
%、厚さ10〜40オングストロームのアンドープ型Al
GaAs層8を形成することができる。Next, based on FIG. 2 and FIG.
An example of a method of manufacturing T will be described. First, each layer is epitaxially grown on the GaAs substrate 4 through the following processing steps (FIG. 2). The undoped GaAs layer 6 on the GaAs substrate 4 is formed by introducing source gases AsH 3 and (C 2 H 5 ) 3 Ga by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) and reacting for about 10 minutes. As a result, the undoped GaAs layer 6 having a thickness of 2000 to 6000 Å can be obtained. Then, an undoped AlGaAs layer 8 is formed on the undoped GaAs layer 6. Also in this case, the source gases AsH 3 , (C 2 H 5 ) 3 Ga, and (CH 3 ) 3 Al are introduced using the MOCVD method,
Incubate for about 6 seconds. As a result, the Al composition ratio is 15 to 35
%, Undoped Al with a thickness of 10-40 Å
The GaAs layer 8 can be formed.
【0036】アンドープ型AlGaAs層8を形成した後、こ
の上部にN+型AlGaAs層10を成長させる。すなわち、
MOCVD法を用い、原料ガスAsH3、(C2H5)3Ga、(CH3)
3Alを導入し、さらに不純物源としてSiH4を導入して約
1分間反応させ、エピタキシャル成長させる。これによ
ってAl組成比15〜35%、Si濃度1〜3×1018cm
-3、厚さ200〜400オングストロームのN+型AlGaA
s層10を形成することができる。After the undoped AlGaAs layer 8 is formed, the N + type AlGaAs layer 10 is grown on the undoped AlGaAs layer 8. That is,
Using MOCVD method, source gas AsH 3 , (C 2 H 5 ) 3 Ga, (CH 3 )
3 Al is introduced, and SiH 4 is further introduced as an impurity source and reacted for about 1 minute to grow epitaxially. As a result, the Al composition ratio is 15 to 35%, the Si concentration is 1 to 3 × 10 18 cm
- 3, having a thickness of 200 to 400 Å N + -type AlGaA
The s layer 10 can be formed.
【0037】次に、N+型AlGaAs層10上部にInGaP層2
を形成する。MOCVD法によって、原料ガスPH3、(C2
H5)3Ga、(CH3)3Inを導入し、さらに不純物源としてSiH4
を導入して約15秒間反応させる。こうしてIn組成比4
0〜60%、Si濃度1〜3×1018cm-3、厚さ50〜1
50オングストロームのInGaP層2をエピタキシャル成
長させることができる。このようにInGaP層2は極めて
薄く形成されているので、InGaP層2によって生じる影
響を小さく抑えることができ、トランジスタの適正な動
作が阻害されることはない。Next, the InGaP layer 2 is formed on the N + type AlGaAs layer 10.
To form. By the MOCVD method, the raw material gas PH 3 , (C 2
H 5 ) 3 Ga and (CH 3 ) 3 In were introduced, and SiH 4 was added as an impurity source.
Is introduced and reacted for about 15 seconds. In composition ratio 4
0-60%, Si concentration 1-3 × 10 18 cm -3 , thickness 50-1
An InGaP layer 2 of 50 Å can be epitaxially grown. Since the InGaP layer 2 is formed extremely thin in this way, the influence caused by the InGaP layer 2 can be suppressed to a small level and the proper operation of the transistor is not hindered.
【0038】続いてInGaP層2の上部にN+型GaAs層12
を成長させる。この場合もMOCVD法により、原料ガ
スAsH3、(C2H5)3Gaを導入し、さらに不純物源としてSiH
4を導入して約2分間反応させる。これによってSi濃度
4〜8×1018cm-3と高濃度で、厚さ500〜1000
オングストロームのN+型GaAs層12を形成することが
できる。Then, an N + type GaAs layer 12 is formed on the InGaP layer 2.
Grow. Also in this case, the source gas AsH 3 and (C 2 H 5 ) 3 Ga are introduced by the MOCVD method, and SiH is used as an impurity source.
Introduce 4 and react for about 2 minutes. As a result, the Si concentration is 4 to 8 × 10 18 cm −3 and the high concentration is 500 to 1000.
The Angstrom N + -type GaAs layer 12 can be formed.
【0039】以上のようにして、図2に示すように、Ga
As基板4の上部に各層を形成する。この後、各素子領域
を分離、絶縁するため、図に示す分離領域50Hが形成
される。この分離領域50Hはイオンの添加によって形
成される。なお、分離領域50Hの部分をエッチングに
よって除去し、各素子領域を分離、絶縁してもよい。素
子分離を行った後、N+型GaAs層12表面にソース電極
32、ドレイン電極34を設ける(図2参照)。この場
合、まず電極の形成部分以外にレジスト膜を形成し、電
極箇所をパターニングする(図示せず)。そして、全体
にAuGe、Niを蒸着した後、リフトオフ法によってAuGe、
Niが蒸着されているレジスト膜を除去する。このレジス
ト膜の除去によってパターニング箇所のみにAuGe、Niが
残存し、さらにN2雰囲気下で約5分間、約430度の高
温加熱を行い、ソース電極32、ドレイン電極34を形
成する。As described above, as shown in FIG.
Each layer is formed on the As substrate 4. After that, in order to isolate and insulate each element region, an isolation region 50H shown in the figure is formed. The isolation region 50H is formed by adding ions. The isolation region 50H may be removed by etching to isolate and insulate each element region. After element isolation, a source electrode 32 and a drain electrode 34 are provided on the surface of the N + type GaAs layer 12 (see FIG. 2). In this case, first, a resist film is formed on a portion other than the electrode formation portion, and the electrode portion is patterned (not shown). After depositing AuGe and Ni on the entire surface, AuGe,
The resist film on which Ni is deposited is removed. Due to the removal of the resist film, AuGe and Ni remain only at the patterning portion, and further heated at about 430 ° C. for about 5 minutes in the N 2 atmosphere to form the source electrode 32 and the drain electrode 34.
【0040】次に、ソース電極32とドレイン電極34
とのほぼ中間位置に、リセスエッチングによってリセス
凹部14(図1参照)を形成する。このリセスエッチン
グは以下のようにして行われる。まず、図3に示すよう
に全面にレジスト膜20を塗布し、レジスト膜20の一
部を除去してレジスト開口部20Kを形成する。そし
て、エッチング用化学物質として硫酸と過酸化水素の混
合液を用い、エッチング処理を行う。Next, the source electrode 32 and the drain electrode 34
Recess recesses 14 (see FIG. 1) are formed by recess etching at positions approximately in the middle of. This recess etching is performed as follows. First, as shown in FIG. 3, a resist film 20 is applied on the entire surface and a part of the resist film 20 is removed to form a resist opening 20K. Then, an etching process is performed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide as an etching chemical substance.
【0041】ここで、硫酸と過酸化水素の混合液を用い
た場合のN+型GaAs層12のエッチング速度は、1分間
あたり約1000オングストロームである。これに対し
て、InGaP層2では1分間あたり約10〜70オングス
トロームである。このように、硫酸と過酸化水素の混合
液を用いた場合、N+型GaAs層12のエッチング速度
は、InGaP層2のエッチング速度の10〜100倍と極
めて速い。Here, the etching rate of the N + type GaAs layer 12 when a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide is used is about 1000 angstroms per minute. On the other hand, the InGaP layer 2 has a thickness of about 10 to 70 angstroms per minute. As described above, when a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide is used, the etching rate of the N + type GaAs layer 12 is 10 to 100 times as fast as the etching rate of the InGaP layer 2.
【0042】したがって、リセスエッチングは、N+型G
aAs層12とInGaP層2との接合面近傍でほとんど停止す
ることになり、理想的なリセス凹部14の深度を得るこ
とができる。また、リセスエッチングの深度は停止する
が、N+型GaAs層12内における横方向への広がりは一
定の速さで進行する。したがって、エッチング時間を調
整することにより、リセス凹部14の幅Fを制御するこ
とが可能になる。Therefore, the recess etching is performed by N + type G
It almost stops near the bonding surface between the aAs layer 12 and the InGaP layer 2, and the ideal depth of the recess 14 can be obtained. Although the depth of the recess etching is stopped, the lateral expansion in the N + type GaAs layer 12 proceeds at a constant speed. Therefore, the width F of the recess 14 can be controlled by adjusting the etching time.
【0043】このように、フロンガスを用いずにリセス
エッチングを行い、しかも理想的な深度を確保しつつ、
リセス凹部14の幅Fを正確に制御することができる。
リセス凹部14の幅Fを制御することによって、ゲート
電極30の耐圧が確保される。また、ウエットエッチン
グによってリセス凹部14を形成することができるた
め、フロンガスを用いるドライエッチングに比べて設備
費用を低くすることができる。なお、硫酸と過酸化水素
の混合液の代りに、りん酸と過酸化水素、クエン酸と過
酸化水素等のエッチング用化学物質を用いてもよい。In this way, recess etching is performed without using CFC gas, and while maintaining an ideal depth,
The width F of the recess 14 can be accurately controlled.
The withstand voltage of the gate electrode 30 is ensured by controlling the width F of the recessed portion 14. In addition, since the recess recess 14 can be formed by wet etching, the facility cost can be reduced as compared with dry etching using CFC gas. Instead of the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, chemical substances for etching such as phosphoric acid and hydrogen peroxide or citric acid and hydrogen peroxide may be used.
【0044】こうしてリセス凹部14を形成した後、凹
部底面14Mにゲート電極を設ける。このゲート電極の
形成には、リセスエッチングの際のレジスト膜20、レ
ジスト開口部20Kを用いる。すなわち、図3に示すレ
ジスト膜20をマスクとして、順次Tiを厚さ約1000
オングストローム、Ptを厚さ約500オングストロー
ム、Auを厚さ約4500オングストローム堆積させる。After forming the recess 14 in this manner, a gate electrode is provided on the bottom surface 14M of the recess. To form this gate electrode, the resist film 20 and the resist opening 20K during recess etching are used. That is, using the resist film 20 shown in FIG.
Å, Pt is deposited to a thickness of about 500 Å, and Au is deposited to a thickness of about 4500 Å.
【0045】この後、リフトオフ法によってTi、Pt、Au
が堆積されているレジスト膜20を除去する。レジスト
膜20の除去によって、レジスト開口部20K部分のT
i、Pt、Auが残存し、図1に示すように凹部底面14M
にゲート電極30が形成される。なお、ゲート電極を形
成する場合、Tiを厚さ約100オングストローム、AIを
厚さ約6000オングストローム堆積させてもよく、Ni
を厚さ約100オングストローム、Alを厚さ約6000
オングストローム堆積させてもよい。After that, Ti, Pt and Au are removed by the lift-off method.
The resist film 20 on which is deposited is removed. By removing the resist film 20, the T of the resist opening 20K is removed.
i, Pt, Au remain, and as shown in FIG.
The gate electrode 30 is formed on the. When forming the gate electrode, Ti may be deposited to a thickness of about 100 Å and AI may be deposited to a thickness of about 6000 Å.
Is about 100 angstrom, Al is about 6000
It may be angstrom deposited.
【0046】以上のような工程によって、図1に示すH
EMTを得ることができる。なお、N+型AlGaAs層10
とN+型GaAs層12との間にInGaP層2が介在することに
よって、凹部底面14MからN+型AlGaAs層10が露出
するのを回避できる。これにより、N+型AlGaAs層10
の酸化を防止することができる。また、ゲート電極30
を形成した後、全面に渡って保護膜を形成し、より確実
に酸化を防止してもよい。 なお、図1のHEMTにお
いて、アンドープ型GaAs層6とアンドープ型AlGaAs層8
との間にさらにアンドープ型のInGaAsを位置させること
もできる。また、アンドープ型AlGaAs層8を設けずにH
EMTを構成してもよい。さらに、介在半導体層として
はInGaP層2に限定されるものではなく、フロンガス以
外のエッチング用化学物質を用いてエッチングした場
合、そのエッチング速度がキャップ半導体層のエッチン
グ速度よりも極めて遅くなるものであれば他の物質を用
いてもよい。また、上述の実施例は、図1に示すような
HEMTを例に説明したが、本発明はこれに限られるも
のではなく、他の半導体装置にも適用することが可能で
ある。Through the above steps, H shown in FIG.
EMT can be obtained. The N + type AlGaAs layer 10
By interposing the InGaP layer 2 between the N + -type GaAs layer 12 and the N + -type GaAs layer 12, it is possible to prevent the N + -type AlGaAs layer 10 from being exposed from the recess bottom surface 14M. As a result, the N + type AlGaAs layer 10
Can be prevented. In addition, the gate electrode 30
After forming, a protective film may be formed over the entire surface to more reliably prevent oxidation. In the HEMT shown in FIG. 1, the undoped GaAs layer 6 and the undoped AlGaAs layer 8 are
Further, undoped InGaAs can be positioned between and. Also, without providing the undoped AlGaAs layer 8, H
You may comprise EMT. Further, the intervening semiconductor layer is not limited to the InGaP layer 2, but when the etching chemical substance other than CFC gas is used for etching, the etching rate thereof is much slower than the etching rate of the cap semiconductor layer. However, other substances may be used. Further, although the above-described embodiment has been described by taking the HEMT as shown in FIG. 1 as an example, the present invention is not limited to this and can be applied to other semiconductor devices.
【0047】[0047]
【発明の効果】請求項1に係る半導体装置、および請求
項2に係る半導体装置の製造方法においては、ドープ型
半導体層の上部に介在半導体層が形成され、さらに介在
半導体層の上部にキャップ半導体層が形成される。そし
て、このキャップ半導体層は、フロンガスとは異なるエ
ッチング用化学物質を用いたエッチングにおいて、介在
半導体層に比べて極めて速いエッチング速度を有してい
る。さらに、キャップ半導体層にはキャップ半導体層凹
部が形成され、このキャップ半導体層凹部は介在半導体
層とキャップ半導体層との境界面近傍に達するよう形成
される。According to the semiconductor device of the first aspect and the method of manufacturing the semiconductor device of the second aspect, the intervening semiconductor layer is formed on the doped semiconductor layer, and the cap semiconductor is further provided on the intervening semiconductor layer. A layer is formed. Then, the cap semiconductor layer has an extremely high etching rate as compared with the intervening semiconductor layer in the etching using the etching chemical substance different from the CFC gas. Further, a cap semiconductor layer recess is formed in the cap semiconductor layer, and the cap semiconductor layer recess is formed so as to reach near the boundary surface between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer.
【0048】このように、キャップ半導体層は、介在半
導体層に比べて極めて速いエッチング速度を有してい
る。すなわち、キャップ半導体層に対してフロンガスと
は異なるエッチング用化学物質を用いてエッチングを行
い、介在半導体層とキャップ半導体層との境界面近傍で
キャップ半導体層凹部を容易に停止させることができ
る。したがって、フロンガスを用いることなく製造でき
る半導体装置を得ることができる。As described above, the cap semiconductor layer has an extremely high etching rate as compared with the intervening semiconductor layer. That is, the cap semiconductor layer can be etched using a chemical substance for etching different from the CFC gas to easily stop the recess of the cap semiconductor layer in the vicinity of the interface between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device that can be manufactured without using CFC gas.
【0049】またエッチングは、境界面近傍で停止した
後であっても、キャップ半導体層内では高速で進むの
で、キャップ半導体層内におけるキャップ半導体層凹部
の広がりを容易に制御することができる。したがって、
容易かつ正確にキャップ半導体層凹部を形成することが
でき、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。Further, since the etching proceeds at a high speed in the cap semiconductor layer even after the etching is stopped near the boundary surface, it is possible to easily control the spread of the cap semiconductor layer recess in the cap semiconductor layer. Therefore,
The recess of the cap semiconductor layer can be formed easily and accurately, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
【0050】請求項3に係る半導体装置、および請求項
4に係る半導体装置の製造方法においては、ドープ型の
アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層の上部にインジ
ウムガリウムリン(InGaP)層が形成され、さらにイン
ジウムガリウムリン(InGaP)層の上部に高濃度ドープ
のガリウムヒソ(GaAs)層が形成される。そして、高濃
度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層には層凹部が形成さ
れ、この層凹部はインジウムガリウムリン(InGaP)層
と高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層との境界面近
傍に達するよう形成される。In the semiconductor device according to claim 3 and the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, an indium gallium phosphide (InGaP) layer is formed on an upper portion of a doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer, and A heavily doped gallium histo (GaAs) layer is formed on the indium gallium phosphide (InGaP) layer. Then, a layer recess is formed in the heavily doped gallium histo (GaAs) layer, and the layer recess is formed so as to reach the vicinity of the interface between the indium gallium phosphide (InGaP) layer and the heavily doped gallium histo (GaAs) layer. It
【0051】ここで、例えば硫酸および過酸化水素、り
ん酸および過酸化水素、クエン酸および過酸化水素等を
用いて高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層をウェッ
トエッチングした場合、高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層のエッチング速度はインジウムガリウムリン
(InGaP)層のエッチング速度に比べて極めて速い。Here, when the heavily doped gallium histograph (GaAs) layer is wet-etched by using, for example, sulfuric acid and hydrogen peroxide, phosphoric acid and hydrogen peroxide, citric acid and hydrogen peroxide, etc. The etching rate of the (GaAs) layer is extremely higher than that of the indium gallium phosphide (InGaP) layer.
【0052】すなわち、高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層に対してフロンガスとは異なるエッチング用
化学物質を用いてエッチングを行い、インジウムガリウ
ムリン(InGaP)層と高濃度ドープのガリウムヒソ(GaA
s)層との境界面近傍で層凹部を容易に停止させること
ができる。したがって、フロンガスを用いることなく製
造できる半導体装置を得ることができる。That is, the heavily-doped gallium histograph (GaAs) layer is etched by using an etching chemical different from the CFC gas, and the indium gallium phosphide (InGaP) layer and the heavily-doped gallium histograph (GaA) are added.
s) The layer recess can be easily stopped near the interface with the layer. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device that can be manufactured without using CFC gas.
【0053】またエッチングは、境界面近傍で停止した
後であっても、高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層
内では高速で進むので、高濃度ドープのガリウムヒソ
(GaAs)層内における層凹部の広がりを容易に制御する
ことができる。したがって、容易かつ正確に層凹部を形
成することができ、信頼性の高い半導体装置を得ること
ができる。Further, since the etching progresses at a high speed in the heavily doped gallium histo (GaAs) layer even after the etching is stopped in the vicinity of the boundary surface, the layer concave portion spreads in the heavily doped gallium histo (GaAs) layer. Can be controlled easily. Therefore, the layer recess can be formed easily and accurately, and a highly reliable semiconductor device can be obtained.
【0054】さらに、インジウムガリウムリン(InGa
P)層が形成されるので、ドープ型のアルミニウムガリ
ウムヒソ(AlGaAs)層が外部に露出することはない。こ
のため、ドープ型のアルミニウムガリウムヒソ(AlGaA
s)層が酸化してしまうことを防止できる。したがっ
て、さらに信頼性の高い半導体装置を得ることができ
る。Further, indium gallium phosphide (InGa
Since the P) layer is formed, the doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer is not exposed to the outside. Therefore, the doped aluminum gallium histograph (AlGaA
s) It is possible to prevent the layer from being oxidized. Therefore, a more reliable semiconductor device can be obtained.
【0055】[0055]
【図1】本発明に係る半導体装置の一実施例におけるH
EMTの構造を示す図である。FIG. 1 shows H in an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.
It is a figure which shows the structure of EMT.
【図2】図1に示すHEMTの製造方法の一工程を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a step in the method of manufacturing the HEMT shown in FIG.
【図3】図1に示すHEMTの製造方法の一工程を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a step of the method of manufacturing the HEMT shown in FIG. 1.
【図4】従来のHEMTの構造およびその製造方法の一
工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a structure of a conventional HEMT and one step of a manufacturing method thereof.
【図5】従来のHEMTの他の製造方法の一工程を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a step of another method of manufacturing the conventional HEMT.
2・・・・・インジウムガリウムリン(InGaP)層 4・・・・・ガリウムヒソ(GaAs)基板 6・・・・・アンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層 8・・・・・アンドープ型アルミニウムガリウムヒソ
(AlGaAs)層 10・・・・・N+型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaA
s)層 12・・・・・高濃度ドープのN+型ガリウムヒソ(GaA
s)層 14・・・・・リセス凹部 30・・・・・ゲート電極 32・・・・・ソース電極 34・・・・・ドレイン電極2 ... Indium gallium phosphide (InGaP) layer 4 ... Gallium histograph (GaAs) substrate 6 ... Undoped type gallium histograph (GaAs) layer 8 ... Undoped type aluminum gallium histograph (AlGaAs) ) Layer 10 ... N + type aluminum gallium histograph (AlGaA
s) layer 12: heavily doped N + type gallium histograph (GaA)
s) layer 14 ... recessed recess 30 ... gate electrode 32 ... source electrode 34 ... drain electrode
Claims (4)
ンドープ型半導体層、 アンドープ型半導体層の上部に形成されており、当該ア
ンドープ型半導体層より電子親和力が小さいドープ型半
導体層、 ドープ型半導体層の上部に形成されている介在半導体
層、 介在半導体層の上部に形成されたキャップ半導体層であ
って、フロンガスとは異なるエッチング用化学物質を用
いたエッチングにおいて、介在半導体層に比べ極めて速
いエッチング速度を有するキャップ半導体層、 キャップ半導体層の表面に形成されたソース電極、 キャップ半導体層の表面に形成されたドレイン電極、 キャップ半導体層に形成されたキャップ半導体層凹部で
あって、ソース電極とドレイン電極とのほぼ中間位置に
形成され、介在半導体層とキャップ半導体層との境界面
近傍に達するよう形成されたキャップ半導体層凹部、 キャップ半導体層凹部の凹部底面に形成されたゲート電
極、 を備えたことを特徴とする半導体装置。1. An undoped semiconductor layer formed on a semi-insulating semiconductor substrate, a doped semiconductor layer formed on an undoped semiconductor layer and having an electron affinity lower than that of the undoped semiconductor layer, and a doped semiconductor layer. The intervening semiconductor layer formed on top of the semiconductor layer and the cap semiconductor layer formed on top of the intervening semiconductor layer are much faster than the intervening semiconductor layer when etching with an etching chemical different from CFC gas. A cap semiconductor layer having an etching rate, a source electrode formed on the surface of the cap semiconductor layer, a drain electrode formed on the surface of the cap semiconductor layer, and a cap semiconductor layer concave portion formed on the cap semiconductor layer, which is a source electrode. It is formed almost in the middle of the drain electrode, and the boundary between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer The semiconductor device characterized by comprising capping semiconductor layer recess formed so as to reach the surface vicinity, capping semiconductor layer concave recess bottom surface formed gate electrode, the.
半導体層を形成するステップ、 アンドープ型半導体層の上部に、当該アンドープ型半導
体層より電子親和力が小さいドープ型半導体層を形成す
るステップ、 ドープ型半導体層の上部に介在半導体層を形成するステ
ップ、 介在半導体層の上部にキャップ半導体層を形成するステ
ップであって、フロンガスとは異なるエッチング用化学
物質を用いたエッチングにおいて、介在半導体層に比べ
極めて速いエッチング速度を有するキャップ半導体層を
形成するステップ、 キャップ半導体層の表面にソース電極を形成するステッ
プ、 キャップ半導体層の表面にドレイン電極を形成するステ
ップ、 キャップ半導体層に、フロンガスとは異なるエッチング
用化学物質を用いたエッチングによってキャップ半導体
層凹部を形成するステップであって、ソース電極とドレ
イン電極とのほぼ中間位置に形成し、介在半導体層とキ
ャップ半導体層との境界面近傍に達するようキャップ半
導体層凹部を形成するステップ、 キャップ半導体層凹部の凹部底面にゲート電極を形成す
るステップ、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。2. A step of forming an undoped semiconductor layer on the semi-insulating semiconductor substrate, a step of forming a doped semiconductor layer having an electron affinity lower than that of the undoped semiconductor layer on the undoped semiconductor layer, doping The step of forming the intervening semiconductor layer on the upper part of the interstitial semiconductor layer, the step of forming the cap semiconductor layer on the upper part of the intervening semiconductor layer. Step of forming a cap semiconductor layer having an extremely fast etching rate, step of forming a source electrode on the surface of the cap semiconductor layer, step of forming a drain electrode on the surface of the cap semiconductor layer, etching of the cap semiconductor layer different from CFC gas By etching with chemicals A step of forming a recessed portion of the cap semiconductor layer, the step of forming the recessed portion of the cap semiconductor layer so that the recessed portion is formed substantially at an intermediate position between the source electrode and the drain electrode and reaches near the boundary surface between the intervening semiconductor layer and the cap semiconductor layer. And a step of forming a gate electrode on the bottom surface of the concave portion of the cap semiconductor layer concave portion, the method for manufacturing a semiconductor device.
部に形成されたアンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層、 前記アンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層の上部に形成
されており、当該アンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層
より電子親和力が小さいドープ型アルミニウムガリウム
ヒソ(AlGaAs)層、 前記ドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層の
上部に形成されているインジウムガリウムリン(InGa
P)層、 前記インジウムガリウムリン(InGaP)層の上部に形成
された高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層、 前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層の表面に形
成されたソース電極、 前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層の表面に形
成されたドレイン電極、 前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層に形成され
た層凹部であって、ソース電極とドレイン電極とのほぼ
中間位置に形成され、前記インジウムガリウムリン(In
GaP)層と前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層
との境界面近傍に達するよう形成された層凹部、 層凹部の凹部底面に形成されたゲート電極、 を備えたことを特徴とする半導体装置。3. An undoped gallium histograph (GaAs) layer formed on a semi-insulating gallium histograph (GaAs) substrate, and an undoped gallium histograph (GaAs) layer formed on the undoped gallium histograph (GaAs) layer. ) Layer has a smaller electron affinity than the doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer, and indium gallium phosphide (InGa) formed on the doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) layer.
P) layer, a highly-doped gallium histo- (GaAs) layer formed on the indium gallium phosphide (InGaP) layer, a source electrode formed on the surface of the heavily-doped gallium-histo (GaAs) layer, the high concentration A drain electrode formed on the surface of the doped gallium histograph (GaAs) layer; a layer recess formed in the highly-doped gallium histograph (GaAs) layer, which is formed substantially at an intermediate position between the source electrode and the drain electrode, The indium gallium phosphide (In
A semiconductor device comprising: a layer recess formed so as to reach the vicinity of a boundary surface between the GaP) layer and the heavily doped gallium histograph (GaAs) layer; and a gate electrode formed on a bottom surface of the recess of the layer recess. .
部にアンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層を形成するス
テップ、 前記アンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層の上部に、当
該アンドープ型ガリウムヒソ(GaAs)層より電子親和力
が小さいドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)
層を形成するステップ、 前記ドープ型アルミニウムガリウムヒソ(AlGaAs)層の
上部にインジウムガリウムリン(InGaP)層を形成する
ステップ、 前記インジウムガリウムリン(InGaP)層の上部に高濃
度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層を形成するステッ
プ、 前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層の表面にソ
ース電極を形成するステップ、 前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層の表面にド
レイン電極を形成するステップ、 前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaAs)層に層凹部を
形成するステップであって、ソース電極とドレイン電極
とのほぼ中間位置に形成し、前記インジウムガリウムリ
ン(InGaP)層と前記高濃度ドープのガリウムヒソ(GaA
s)層との境界面近傍に達するよう層凹部を形成するス
テップ、 層凹部の凹部底面にゲート電極を形成するステップ、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。4. A step of forming an undoped gallium histograph (GaAs) layer on a semi-insulating gallium histograph (GaAs) substrate, wherein the undoped gallium histograph (GaAs) layer is formed on the upper part of the undoped gallium histograph (GaAs) layer. Doped aluminum gallium histograph (AlGaAs) with low electron affinity
Forming a layer, forming an indium gallium phosphide (InGaP) layer on the doped aluminum gallium phosphide (AlGaAs) layer, and heavily doping gallium phosphide (GaAs) on the indium gallium phosphide (InGaP) layer. Forming a layer, forming a source electrode on the surface of the heavily doped gallium histo (GaAs) layer, forming a drain electrode on the surface of the heavily doped gallium histo (GaAs) layer, the heavily doped In the step of forming a layer recess in the gallium histio (GaAs) layer, the indium gallium phosphide (InGaP) layer and the heavily doped gallium histio (GaA
s) A step of forming a layer recess so as to reach the vicinity of a boundary surface with the layer, and a step of forming a gate electrode on the bottom surface of the layer recess.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34445692A JPH06196504A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34445692A JPH06196504A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Semiconductor device and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06196504A true JPH06196504A (en) | 1994-07-15 |
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ID=18369414
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JP34445692A Pending JPH06196504A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Semiconductor device and its manufacture |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06196504A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2758207A1 (en) * | 1997-01-07 | 1998-07-10 | Fujitsu Ltd | High speed compound semiconductor device production |
WO2000019512A1 (en) * | 1998-09-29 | 2000-04-06 | Raytheon Company | Pseudomorphic high electron mobility transistors |
US6534790B2 (en) | 2000-03-06 | 2003-03-18 | Nec Corporation | Compound semiconductor field effect transistor |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34445692A patent/JPH06196504A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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