JPH07321343A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH07321343A
JPH07321343A JP12809394A JP12809394A JPH07321343A JP H07321343 A JPH07321343 A JP H07321343A JP 12809394 A JP12809394 A JP 12809394A JP 12809394 A JP12809394 A JP 12809394A JP H07321343 A JPH07321343 A JP H07321343A
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via hole
stop layer
etching
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Abstract

PURPOSE:To enable micromachining of via holes, reduce parasitic capacitance of transistors and wires, and form substrates with thin films with excellent reproducibility. CONSTITUTION:A first AlGaAs etching stopper layer 2, a GaAs middle layer 3, a second AlGaAs etching stopper layer 4, and an active layer 5, are formed on a GaAs sunbstrate 1 in this order. A MESFET 6 having a gate electrode 8 and source/drain electrodes 7, 9 is formed thereon. A quartz plate 10 is bonded to its element formation surface, and the substrate 1 is removed by polishing and etching. The etching stopper layer 2 and the middle layer 3 are selectively etched to form the larger-diameter section 12 of a via hole. The second etching stopper layer 4 and the active layer 5 are selectively etched to form the smaller- diameter section of the via hole. A back electrode 14 is formed, and the quartz plate 10 is stripped off.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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、発熱性の素子を熱伝導率の低い
化合物半導体上に形成し、素子から放出される熱を基板
裏面に形成された裏面電極より放散させるようにした、
いわゆるPHS(Plated Heat Sink)構造の半導体装置
およびその製造方法に関するものである。
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, a heat-generating element is formed on a compound semiconductor having a low thermal conductivity, and heat emitted from the element is formed on the back surface of the substrate. It was made to dissipate from the back electrode,
The present invention relates to a semiconductor device having a so-called PHS (Plated Heat Sink) structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、特に熱伝導性の悪いGaAs
等の化合物半導体においては、半導体基板表面に形成さ
れた半導体素子の放熱性を向上させるために半導体基板
を薄膜化し、基板裏面に裏面電極(接地電極)を形成す
ることが行われてきた。また、ソースの接地方式とし
て、ソース電極下にバイアホールを形成しこれによりソ
ース電極を直接接地する方式は他の接地方式と比較して
配線抵抗およびインダクタンスが低くなることから、高
周波特性が重要視される場合に採用されている。このバ
イアホール接続方式が採用される場合、基板の薄膜化
は、バイアホールの微細化やバイアホールでの被覆性を
改善するためにも必要となる。
2. Description of the Related Art Conventionally, GaAs having particularly poor thermal conductivity
In such compound semiconductors, the semiconductor substrate has been thinned and a back electrode (ground electrode) has been formed on the back surface of the substrate in order to improve the heat dissipation of the semiconductor element formed on the front surface of the semiconductor substrate. In addition, as a method of grounding the source, the method of forming a via hole under the source electrode and directly grounding the source electrode by this method has lower wiring resistance and inductance than other grounding methods, so high frequency characteristics are important. It is adopted when it is done. When this via-hole connection system is adopted, the thinning of the substrate is also necessary for making the via-holes finer and improving the coverage with the via-holes.

【0003】図4は、この種従来の半導体装置の断面図
である。同図に示されるように、GaAs基板1上に
は、GaAsからなる活性層5が形成され、該活性層上
にはこれとショットキー接合を形成するゲート電極8
と、これとオーミックに接触するソース電極7およびド
レイン電極9が設けられ、ここにGaAsのMESFE
T(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)6
が形成されている。ソース電極7下には、GaAs基板
1および活性層5を貫通するバイアホール13aが設け
られており、該バイアホール内に埋め込まれた導電体に
よりソース電極7は裏面電極14と接続されている。
FIG. 4 is a sectional view of a conventional semiconductor device of this type. As shown in the figure, an active layer 5 made of GaAs is formed on a GaAs substrate 1, and a gate electrode 8 that forms a Schottky junction with the active layer 5 is formed on the active layer.
And a source electrode 7 and a drain electrode 9 which are in ohmic contact with the source electrode 7 and the drain electrode 9.
T (Metal Semiconductor Field Effect Transistor) 6
Are formed. Below the source electrode 7, a via hole 13a penetrating the GaAs substrate 1 and the active layer 5 is provided, and the source electrode 7 is connected to the back surface electrode 14 by a conductor embedded in the via hole.

【0004】図4に示された半導体装置は、次のように
形成される。GaAs基板1は、素子形成の際に基板割
れ等の不良発生を防ぐために、例えば3″φのウェハの
場合600μm程度の厚さのものが用いられる。この基
板上に活性層5をエピタキシャル成長させ、ショットキ
ー接合を形成する材料にてゲート電極8を、続いてオー
ミック接触する材料にてソース電極7、ドレイン電極9
をそれぞれリフトオフ法にて形成する。
The semiconductor device shown in FIG. 4 is formed as follows. The GaAs substrate 1 has a thickness of, for example, about 600 μm in the case of a 3 ″ φ wafer in order to prevent the occurrence of defects such as substrate cracks during device formation. The active layer 5 is epitaxially grown on this substrate. The gate electrode 8 is made of a material that forms a Schottky junction, and then the source electrode 7 and the drain electrode 9 are made of a material that makes ohmic contact.
Are formed by the lift-off method.

【0005】次に、GaAs基板1の裏面を研磨して厚
さを100μm程度とする。次いで、基板裏面をエッチ
ングして厚さを10〜40μmに仕上げ、さらに、ソー
ス電極7下のGaAs基板1および活性層5を選択的に
エッチングしてバイアホール13aを形成する。続い
て、下地金属層の蒸着および電解メッキにより裏面電極
14を形成する。
Next, the back surface of the GaAs substrate 1 is polished to a thickness of about 100 μm. Next, the back surface of the substrate is etched to a thickness of 10 to 40 μm, and the GaAs substrate 1 and the active layer 5 under the source electrode 7 are selectively etched to form a via hole 13a. Then, the back electrode 14 is formed by vapor deposition of a base metal layer and electrolytic plating.

【0006】上述のようにして形成された半導体装置で
は、基板裏面の研磨およびエッチング工程における面内
均一性が低いために、基板厚さのばらつきが例えば基板
の厚さ程度と極めて大きくなり、そのため放熱特性のば
らつき延いては素子特性のばらつきが大きくなる。この
点に対処したものとして、特開昭61−168966号
公報には、GaAs基板上にエッチング阻止層を設けそ
の上に活性層を設ける手法が提案されている。
In the semiconductor device formed as described above, since the in-plane uniformity in the polishing and etching processes on the back surface of the substrate is low, the variation in the substrate thickness becomes extremely large, for example, the thickness of the substrate. Variations in heat dissipation characteristics and in turn variations in element characteristics increase. In order to deal with this point, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-168966 proposes a method in which an etching stop layer is provided on a GaAs substrate and an active layer is provided thereon.

【0007】すなわち、図5に示すように、GaAs基
板1上にAlGaAsからなるエッチング阻止層2aを
形成し、その上に活性層5を形成する。しかる後、活性
層5上にトランジスタを形成し、GaAs基板1または
GaAs基板およびエッチング阻止層2aを研磨および
エッチングにより除去する。この方法によれば、基板の
エッチング時にGaAs基板とエッチング阻止層とのエ
ッチング速度の違いを利用して、エッチングをこのエッ
チング阻止層で自動的に停止させることができるため、
残存基板の膜厚を正確にコントロールすることができ
る。
That is, as shown in FIG. 5, an etching stopper layer 2a made of AlGaAs is formed on a GaAs substrate 1, and an active layer 5 is formed thereon. Then, a transistor is formed on the active layer 5, and the GaAs substrate 1 or the GaAs substrate and the etching stop layer 2a are removed by polishing and etching. According to this method, the etching can be automatically stopped at the etching stop layer by utilizing the difference in etching rate between the GaAs substrate and the etching stop layer when the substrate is etched.
The film thickness of the remaining substrate can be accurately controlled.

【0008】また、特開平3−62930号公報には、
GaAs基板と活性層間にエッチング阻止層を設け、バ
イアホールを基板表面側より形成する技術が提案されて
いる。この従来例では、図5に示すようにエピタキシャ
ル基板を形成した後、図6に示すように、活性層上にM
ESFET6を形成する。しかる後、基板表面より、エ
ッチング阻止層2aをストッパとして選択的エッチング
を行ってバイアホール13bを形成する。バイアホール
13bに金属層15を形成した後、再びエッチング阻止
層2aをストッパとする基板エッチングを行って、ME
SFET6下のエッチング阻止層2aの裏面側を露出さ
せ、続いてこの部分のエッチング阻止層をエッチング除
去し、常法により裏面電極14を形成する。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 3-62930 discloses that
A technique has been proposed in which an etching stopper layer is provided between a GaAs substrate and an active layer, and a via hole is formed from the substrate surface side. In this conventional example, after the epitaxial substrate is formed as shown in FIG. 5, M is formed on the active layer as shown in FIG.
The ESFET 6 is formed. Then, selective etching is performed from the surface of the substrate using the etching stopper layer 2a as a stopper to form a via hole 13b. After forming the metal layer 15 in the via hole 13b, the substrate is etched again using the etching stopper layer 2a as a stopper to remove the ME.
The back surface side of the etching stop layer 2a under the SFET 6 is exposed, then the etching stop layer in this portion is removed by etching, and the back surface electrode 14 is formed by a conventional method.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】近年、応用機器の軽少
短薄化の傾向に従ってMESFETについても小型化が
求められている。而して、バイアホール接続方式を採用
するMESFETにおいいては、素子の微細化のために
は基板の薄膜化が必須の要件となる。基板が厚い場合、
例えば、湿式でバイアホールを形成する場合、開口の横
方向の広がりが大きくなりまたマージンを大きくとらな
ければならないためソース電極を大きくせざるを得なく
なるからであり、また、異方性の高いドライ法でバイア
ホールを形成する場合、アスペクト比が高くなり、被覆
性の悪化によりバイアホール内にボイドが発生すること
になるからである。
In recent years, there has been a demand for miniaturization of MESFETs in accordance with the tendency of applied devices to be lighter, shorter and thinner. Therefore, in the MESFET adopting the via-hole connection method, it is an essential requirement to reduce the thickness of the substrate in order to miniaturize the device. If the board is thick,
For example, when a via hole is formed by a wet method, the lateral spread of the opening becomes large and a large margin must be taken, so that the source electrode has to be made large. This is because when the via hole is formed by the method, the aspect ratio becomes high and the coverage is deteriorated, so that a void is generated in the via hole.

【0010】一方、ソース電極形成個所を除くトランジ
スタ形成領域の基板厚さについては、放熱の観点からは
薄い程有利である。しかし、広い面積にわたって薄膜化
した場合には基板の強度が落ち半導体素子部にクラック
が生じてしまうことになり、また、トランジスタの接地
容量が増加して高速動作が阻害される。特に、MMIC
(Monolithic Microwave IC)では、配線の寄生容量の増
加の影響が加わり特性が著しく劣化する。よって、基板
厚さはバイアホール部とそれ以外の活性領域で異なる膜
厚とすることが望ましいが、上述したエッチング阻止層
を活性層下に設けた従来例ではこの要求に応えることは
できなかった。
On the other hand, regarding the substrate thickness of the transistor formation region excluding the source electrode formation portion, the thinner the substrate, the more advantageous it is. However, when the film is thinned over a wide area, the strength of the substrate is lowered and the semiconductor element portion is cracked, and the ground capacitance of the transistor is increased to hinder high-speed operation. Especially MMIC
In (Monolithic Microwave IC), the characteristic is significantly deteriorated due to the influence of the increase of the parasitic capacitance of the wiring. Therefore, it is desirable that the substrate thickness be different between the via hole portion and the other active regions, but the above-described conventional example in which the etching stop layer is provided below the active layer cannot meet this demand. .

【0011】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、基板厚さの均一性、
再現性を確保するとともに、バイアホール部での基板厚
さとそれ以外の領域の基板厚さとを独立にコントロール
できるようにして、バイアホールの微細化と、基板の機
械的強度の改善および寄生容量の削減を同時に達成しう
るようにすることである。そして、このことにより、小
型で高周波特性にすぐれた半導体装置を再現性よく製造
できるようにしようとするものである。
The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to obtain uniform substrate thickness,
In addition to ensuring reproducibility, the substrate thickness in the via hole part and the substrate thickness in other regions can be controlled independently to make the via hole finer, improve the mechanical strength of the substrate, and reduce the parasitic capacitance. It is to be able to achieve reductions at the same time. Thus, it is intended to make it possible to manufacture a small-sized semiconductor device having excellent high frequency characteristics with good reproducibility.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、表面にソース電極(7)、ドレイ
ン電極(9)およびゲート電極(8)を有するトランジ
スタ(6)が形成され、ソース電極下に小径のバイアホ
ール(13)が形成された活性層(5)と、前記活性層
下に形成され、該活性層と同じ位置に小径のバイアホー
ルが形成された第2のエッチング阻止層(4)と、前記
第2のエッチング阻止層下に形成され、前記ソース電極
下に大径のバイアホール(12)が形成された半導体中
間層(3)と、前記半導体中間層下に形成され、該半導
体中間層と同じ位置に大径のバイアホールが形成された
第1のエッチング阻止層(2)と、前記第1のエッチン
グ阻止層の下面の少なくとも前記トランジスタ下の領域
を覆うように形成され、前記小径のバイアホールおよび
前記大径のバイアホールを介して前記ソース電極に接続
された裏面電極(14)と、を備えた半導体装置、が提
供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a transistor (6) having a source electrode (7), a drain electrode (9) and a gate electrode (8) on the surface thereof is formed. An active layer (5) having a small diameter via hole (13) formed under the source electrode, and a second etching formed under the active layer and having a small diameter via hole at the same position as the active layer. A blocking layer (4), a semiconductor intermediate layer (3) formed under the second etching blocking layer and having a large diameter via hole (12) formed under the source electrode, and a semiconductor intermediate layer under the semiconductor intermediate layer. A first etching stop layer (2) formed and having a large-diameter via hole formed at the same position as the semiconductor intermediate layer, and at least a region below the transistor on the lower surface of the first etching stop layer. Formed on A semiconductor device having a back electrode (14) connected to the source electrode via the small-diameter via holes and via holes of the large diameter, is provided.

【0013】また、本発明によれば、(a)半導体基板
(1)上に第1のエッチング阻止層(2)、半導体中間
層(3)、第2のエッチング阻止層(4)および活性層
(5)を順次成長させる工程と、(b)前記活性層上に
ゲート電極(8)、ソース電極(7)およびドレイン電
極(9)を形成してトランジスタ(6)を形成する工程
と、(c)前記第1のエッチング阻止層をストッパとし
てエッチングを行い、少なくとも前記トランジスタ下の
前記半導体基板を除去する工程と、(d)前記ソース電
極下の前記第1のエッチング阻止層および前記半導体中
間層を選択的に除去して前記第2のエッチング阻止層の
下面を露出させる大径のバイアホール(12)を形成す
る工程と、(e)前記ソース電極下の前記第2のエッチ
ング阻止層および前記活性層を選択的に除去して前記ソ
ース電極の下面を露出させる小径のバイアホール(1
3)を形成する工程と、(f)前記第1のエッチング阻
止層の下面に、前記大径のバイアホールおよび前記小径
のバイアホールを介して前記ソース電極に接続される裏
面電極(14)を形成する工程と、を有する半導体装置
の製造方法、が提供される。
Further, according to the present invention, (a) a first etching stop layer (2), a semiconductor intermediate layer (3), a second etching stop layer (4) and an active layer on a semiconductor substrate (1). (5) sequentially growing step, (b) forming a transistor (6) by forming a gate electrode (8), a source electrode (7) and a drain electrode (9) on the active layer, and (b) c) etching using the first etching stop layer as a stopper to remove at least the semiconductor substrate under the transistor; and (d) the first etching stop layer under the source electrode and the semiconductor intermediate layer. Is selectively removed to form a large diameter via hole (12) exposing the lower surface of the second etching stop layer, and (e) the second etching stop layer under the source electrode and By selectively removing the serial active layer small diameter via hole exposing a lower surface of the source electrode (1
3) and (f) a back surface electrode (14) connected to the source electrode through the large diameter via hole and the small diameter via hole on the lower surface of the first etching stop layer. And a method of manufacturing a semiconductor device having a step of forming.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の第1の実施例の半導体装
置の断面図である。同図に示されるように、半導体基板
は、Al0.4 Ga0.6 Asからなる膜厚1μmの第1の
エッチング阻止層2、膜厚30μmのGaAs中間層
3、Al0.2 Ga0.8 Asからなる膜厚0.5μmの第
2のエッチング阻止層4およびGaAsからなる膜厚
0.5μmの活性層5の4層の半導体層によって形成さ
れている。活性層5上には、これとショットキー接合を
形成するゲート電極8と、活性層にオーミックに接触す
るソース電極7およびドレイン電極9が形成され、ここ
にMESFET6が形成されている。ソース電極7下に
は、30μmφの大径部12と5μmφの小径部13を
有するバイアホールが形成され、基板裏面には、バイア
ホール(12、13)を介してソース電極7と接続され
た裏面電極14が形成されている。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the semiconductor substrate has a first etching stopper layer 2 of Al 0.4 Ga 0.6 As with a film thickness of 1 μm, a GaAs intermediate layer 3 with a film thickness of 30 μm, and a film thickness of 0 with Al 0.2 Ga 0.8 As. It is formed by four semiconductor layers, that is, the second etching stopper layer 4 having a thickness of 0.5 μm and the active layer 5 having a thickness of 0.5 μm and made of GaAs. A gate electrode 8 that forms a Schottky junction with the active layer 5 and a source electrode 7 and a drain electrode 9 that are in ohmic contact with the active layer are formed on the active layer 5, and a MESFET 6 is formed there. A via hole having a large diameter portion 12 of 30 μmφ and a small diameter portion 13 of 5 μmφ is formed under the source electrode 7, and a back surface connected to the source electrode 7 through the via hole (12, 13) on the back surface of the substrate. The electrode 14 is formed.

【0015】このように構成された半導体装置では、バ
イアホールの小径部13の形成される部分の基板厚さと
それ以外の部分の基板厚さとを独立に設定することがで
きるため、小径のバイアホールの形成される部分の基板
(4、5)の厚さを十分に薄くして、金属膜形成時にお
けるボイドの発生を防止しつつバイアホールの小径化を
実現することができ、また、それ以外の領域の基板厚を
機械的強度を損なわれることがなく、かつ、寄生容量が
特性に大きく影響を与えない厚さに選択することが可能
となる。よって、本実施例により、小型で高周波特性に
優れた半導体装置を歩留り高く製造することができるよ
うになる。
In the semiconductor device having such a structure, the substrate thickness of the portion where the small diameter portion 13 of the via hole is formed and the substrate thickness of the other portion can be set independently, so that the via hole of the small diameter is formed. The thickness of the substrate (4, 5) in which the metal is formed can be made sufficiently thin to prevent the generation of voids during the formation of the metal film and realize the reduction of the diameter of the via hole. It is possible to select the thickness of the substrate in the region (1) so that the mechanical strength is not impaired and the parasitic capacitance does not significantly affect the characteristics. Therefore, according to the present embodiment, it becomes possible to manufacture a semiconductor device having a small size and excellent high frequency characteristics with high yield.

【0016】次に、図2を参照して、図1に示された半
導体装置の製造方法について説明する。なお、図2
(a)〜(d)は、第1の実施例の半導体装置の製造方
法を工程順に示した工程断面図である。まず、図2
(a)に示すように、600μmの厚さを持つGaAs
基板1上にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition)法を用いて、第1のエッチング阻止層2と
してAl0.4 Ga0.6 As層を1.0μmの厚さに形成
した後、GaAsを30μmの膜厚に成長させてGaA
s中間層3を形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Note that FIG.
(A)-(d) is process sectional drawing which showed the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Example in order of process. First, FIG.
As shown in (a), GaAs having a thickness of 600 μm
MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor) on substrate 1
Deposition method is used to form an Al 0.4 Ga 0.6 As layer as the first etching stop layer 2 to a thickness of 1.0 μm, and then GaAs is grown to a thickness of 30 μm to form GaA.
s Intermediate layer 3 is formed.

【0017】さらに、第2のエッチング阻止層4として
Al0.2 Ga0.8 As層を0.5μmの厚さに形成した
後、n型不純物としてSiが1×1017cm-3程度にド
ープされたGaAsを0.5μmの膜厚に成長させて活
性層5とする。次に、ショットキー性金属の蒸着とリフ
トオフによりゲート電極8を形成し、引き続き、オーミ
ック性金属の蒸着とリフトオフによりソース電極7とド
レイン電極9を形成して、MESFET6を作製する。
Further, after forming an Al 0.2 Ga 0.8 As layer with a thickness of 0.5 μm as the second etching stop layer 4, GaAs doped with Si as an n-type impurity to about 1 × 10 17 cm −3. Is grown to a film thickness of 0.5 μm to form an active layer 5. Next, the gate electrode 8 is formed by vapor deposition and lift-off of the Schottky metal, and then the source electrode 7 and the drain electrode 9 are formed by vapor deposition and lift-off of the ohmic metal to manufacture the MESFET 6.

【0018】次に、図2(b)に示すように、MESF
ET6が形成された面をワックス11を用いて石英板1
0に貼り付ける。しかる後、GaAs基板1の裏面を機
械的な研磨方法を用いて80μmの厚さにする。この
後、基板1を石英板10に貼り付けたままアンモニアと
過酸化水素水を用いて第1のエッチング阻止層2まで基
板1のエッチングを行う。アンモニアと過酸化水素水と
の混合液によるエッチングは、Alの組成比が0.4の
Al0.4 Ga0.6 As層では速度が遅く、GaAs基板
1のエッチング後、第1のエッチング阻止層2でほぼ停
止する。
Next, as shown in FIG. 2B, the MESF
The quartz plate 1 is formed by using wax 11 on the surface on which ET6 is formed.
Paste it on 0. Then, the back surface of the GaAs substrate 1 is made to have a thickness of 80 μm by using a mechanical polishing method. After that, the substrate 1 is etched up to the first etching stop layer 2 using ammonia and hydrogen peroxide while the substrate 1 is attached to the quartz plate 10. Etching with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide solution is slow in the Al 0.4 Ga 0.6 As layer having an Al composition ratio of 0.4, and is almost the same in the first etching stop layer 2 after etching the GaAs substrate 1. Stop.

【0019】次に、図2(c)に示すように、第1のエ
ッチング阻止層2を、バイアホール形成領域に30μm
φの開口の形成されたエッチング保護膜で覆い、塩素化
合物ガスを用いたプラズマエッチングによりAl0.4
0.6 As層(第1のエッチング阻止層2)を、続いて
塩素およびフッ素化合物の混合ガスを用いたプラズマエ
ッチングによりGaAs中間層3をそれぞれ選択的に除
去して、バイアホールの大径部12を形成する。このと
きのエッチングは第2のエッチング阻止層4が露出する
とほぼ停止する。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the first etching stop layer 2 is formed in the via hole forming region by 30 μm.
It is covered with an etching protection film having a φ opening and is plasma-etched using a chlorine compound gas to form Al 0.4 G.
The a 0.6 As layer (first etching stop layer 2) and then the GaAs intermediate layer 3 are selectively removed by plasma etching using a mixed gas of chlorine and a fluorine compound. To form. The etching at this time almost stops when the second etching stop layer 4 is exposed.

【0020】次に、図2(d)に示すように、小径のバ
イアホール形成領域に5μmφの開口を有するエッチン
グ保護膜で基板裏面を覆い、図2(c)の工程における
エッチングと同様のプラズマエッチングにより、第2の
エッチング阻止層4と活性層5とをそれぞれ選択的にエ
ッチング除去して、ソース電極7の裏面を露出させるバ
イアホールの小径部12を形成する。エッチング保護膜
を除去した後、裏面全面にTi/Pt/Auをそれぞれ
スパッタ法により付着させ、裏面全面に50μmの膜厚
にAuをメッキして裏面電極14を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, the back surface of the substrate is covered with an etching protection film having an opening of 5 μmφ in a small-diameter via-hole forming region, and a plasma similar to the etching in the step of FIG. 2C is formed. The second etching stop layer 4 and the active layer 5 are selectively etched and removed by etching to form the small diameter portion 12 of the via hole exposing the back surface of the source electrode 7. After removing the etching protection film, Ti / Pt / Au is deposited on the entire back surface by sputtering, and Au is plated to a thickness of 50 μm on the entire back surface to form the back electrode 14.

【0021】最後に、基板表面に貼り付けた石英板10
を加熱したトリクロルエチレン中で剥離すると図1に示
すPHS構造の半導体装置が得られる。なお、上記実施
例において、第1のエッチング阻止層のAlの組成比を
第2のエッチング阻止層のそれより大きくしたのは、第
1のエッチング阻止層の方が厚いGaAs層のエッチン
グストッパとして機能しているからであり、また、第2
のエッチング阻止層のAlの組成比を低く抑えることに
よりこの層を活性層に対するバッファ層として機能させ
ることができるからである。
Finally, the quartz plate 10 attached to the surface of the substrate
Is peeled off in heated trichloroethylene to obtain the semiconductor device having the PHS structure shown in FIG. In the above embodiment, the Al composition ratio of the first etching stop layer was made larger than that of the second etching stop layer because the first etching stop layer functions as an etching stopper for the thicker GaAs layer. Because it is, and also the second
This is because by suppressing the Al composition ratio of the etching stopper layer to be low, this layer can function as a buffer layer for the active layer.

【0022】図3に、本発明の第2の実施例の半導体装
置の断面図を示す。図3に示す実施例の製造工程では、
図2に示した第1の実施例に対する製造方法と同様にエ
ッチングを行なうが、図2(b)の工程において、Ga
As基板1を80μmの厚さまで機械研磨を行った後、
石英板に貼り付けずにMESFET6とバイアホールの
形成される領域の基板のみをエッチング除去することに
より他の領域の半導体基板の厚さを厚く保った構造とし
ている。本実施例においては、GaAs基板1は80μ
mの厚さがあるため、石英板に貼り付けることなしに基
板裏面に電極を形成することができる。本実施例によれ
ば、発熱性のFET部および微細加工を必要とするバイ
アホール部を薄くして放熱性と微細加工性を確保すると
ともに、配線の対地容量を低減化することができるの
で、周波数特性に優れたMMICを構成することが可能
になる。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the manufacturing process of the embodiment shown in FIG.
Etching is performed in the same manner as in the manufacturing method for the first embodiment shown in FIG. 2, but in the process of FIG.
After mechanically polishing the As substrate 1 to a thickness of 80 μm,
The structure is such that the thickness of the semiconductor substrate in the other regions is kept thick by etching away only the substrate in the region where the MESFET 6 and the via hole are formed without sticking to the quartz plate. In this embodiment, the GaAs substrate 1 is 80 μm.
Since it has a thickness of m, the electrode can be formed on the back surface of the substrate without being attached to the quartz plate. According to this embodiment, the heat generating FET portion and the via hole portion requiring fine processing can be thinned to secure heat dissipation and fine processing, and the ground capacitance of the wiring can be reduced. It becomes possible to construct an MMIC having excellent frequency characteristics.

【0023】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、実施例では、半導体層の成
膜をMOCVD法により行っていたが、これに代え、M
BE(Molecular Beam Epitaxy)法等他の成膜技術を用
いることができ、また、エッチング法も実施例における
ガス以外のガスを用いて行うことができさらにプラズマ
エッチング法以外のエッチング方法を採用することもで
きる。
The preferred embodiment has been described above.
The present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the embodiment, the film formation of the semiconductor layer was performed by the MOCVD method, but instead of this, M
Other film forming techniques such as BE (Molecular Beam Epitaxy) can be used, and the etching method can be performed by using a gas other than the gas in the embodiment, and an etching method other than the plasma etching method can be adopted. You can also

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
基板上に、第1のエッチング阻止層、半導体中間層、第
2のエッチング阻止層および活性層を成膜し、半導体基
板を除去するものであるので、第1のエッチング阻止層
を利用することにより発熱性のMESFET部の基板を
基板の強度が低下しない程度にまで、また寄生容量の許
容範囲内において独立に薄膜化することができ、またバ
イアホールのように微細加工が必要な部分は第2のエッ
チング阻止層を設けることにより他の領域の基板の厚さ
とは独立に微細加工可能な厚さにまで薄層化することが
可能となる。したがって、本発明によれば、小型で放熱
性、高周波特性に優れた半導体装置を提供することが可
能となり、高周波、高出力のICを製造するのに有利な
手段を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the first etching stop layer, the semiconductor intermediate layer, the second etching stop layer and the active layer are formed on the semiconductor substrate and the semiconductor substrate is removed. Therefore, by using the first etching stop layer, the substrate of the heat-generating MESFET portion can be thinned independently to the extent that the strength of the substrate does not decrease and within the allowable range of the parasitic capacitance. Also, by providing the second etching stop layer, the portion such as a via hole that requires fine processing can be thinned to a thickness that can be fine processed independently of the thickness of the substrate in other regions. Becomes Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a small-sized semiconductor device having excellent heat dissipation and high frequency characteristics, and it is possible to provide an advantageous means for manufacturing a high frequency, high output IC.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置を示す断面
図。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の半導体装置の製造方法
を説明するための工程断面図。
FIG. 2 is a process sectional view for explaining the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図3】本発明の第2の実施例の半導体装置を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第1の従来例の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a first conventional example.

【図5】第2の従来例の製造方法を説明するための半導
体基板の断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor substrate for explaining a manufacturing method of a second conventional example.

【図6】第3の従来例の断面図。FIG. 6 is a sectional view of a third conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 第1のエッチング阻止層 2a エッチング阻止層 3 GaAs中間層 4 第2のエッチング阻止層 5 活性層 6 MESFET 7 ソース電極 8 ゲート電極 9 ドレイン電極 10 石英板 11 ワックス 12 バイアホールの大径部 13 バイアホールの小径部 13a、13b バイアホール 14 裏面電極 15 金属層 1 GaAs Substrate 2 First Etching Blocking Layer 2a Etching Blocking Layer 3 GaAs Intermediate Layer 4 Second Etching Blocking Layer 5 Active Layer 6 MESFET 7 Source Electrode 8 Gate Electrode 9 Drain Electrode 10 Quartz Plate 11 Wax 12 Large Diameter of Via Hole Part 13 Small diameter part of via hole 13a, 13b Via hole 14 Back surface electrode 15 Metal layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面にソース電極、ドレイン電極および
ゲート電極を有するトランジスタが形成され、ソース電
極下に小径のバイアホールが形成された活性層と、 前記活性層下に形成され、該活性層と同じ位置に小径の
バイアホールが形成された第2のエッチング阻止層と、 前記第2のエッチング阻止層下に形成され、前記ソース
電極下に大径のバイアホールが形成された半導体中間層
と、 前記半導体中間層下に形成され、該半導体中間層と同じ
位置に大径のバイアホールが形成された第1のエッチン
グ阻止層と、 前記第1のエッチング阻止層の下面の少なくとも前記ト
ランジスタ下の領域を覆うように形成され、前記小径の
バイアホールおよび前記大径のバイアホールを介して前
記ソース電極に接続された裏面電極と、を備えたことを
特徴とする半導体装置。
1. An active layer in which a transistor having a source electrode, a drain electrode and a gate electrode is formed on a surface thereof, and a via hole having a small diameter is formed under the source electrode, and the active layer formed under the active layer. A second etching stop layer having a small-diameter via hole formed at the same position; and a semiconductor intermediate layer formed under the second etching stop layer and having a large-diameter via hole formed under the source electrode, A first etching stop layer formed under the semiconductor intermediate layer and having a large-diameter via hole formed at the same position as the semiconductor intermediate layer; and a region at least under the transistor on the lower surface of the first etching stop layer. And a back electrode connected to the source electrode through the small diameter via hole and the large diameter via hole. The semiconductor device according to.
【請求項2】 前記第1のエッチング阻止層下には前記
トランジスタ下に開口を有する半導体基板が設けられ、
該半導体基板裏面には、前記第1のエッチング阻止層の
前記トランジスタ下の裏面に形成された裏面電極と一体
化的に形成された裏面電極が延在していることを特徴と
する請求項1記載の半導体装置。
2. A semiconductor substrate having an opening below the transistor is provided below the first etching stop layer,
The back surface electrode integrally formed with the back surface electrode formed on the back surface of the first etching stop layer below the transistor extends to the back surface of the semiconductor substrate. The semiconductor device described.
【請求項3】 前記活性層および前記半導体中間層がG
aAsにより形成され、前記第1および第2のエッチン
グ阻止層がAlGaAsにより形成され、かつ、前記第
1のエッチング阻止層のAl組成比が前記第2のエッチ
ング阻止層のそれより高いことを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。
3. The active layer and the semiconductor intermediate layer are G
aAs, the first and second etching stop layers are formed of AlGaAs, and the Al composition ratio of the first etching stop layer is higher than that of the second etching stop layer. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 (1)半導体基板上に第1のエッチング
阻止層、半導体中間層、第2のエッチング阻止層および
活性層を順次成長させる工程と、(2)前記活性層上に
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を形成して
トランジスタを形成する工程と、(3)前記第1のエッ
チング阻止層をストッパとしてエッチングを行い、少な
くとも前記トランジスタ下の前記半導体基板を除去する
工程と、(4)前記ソース電極下の前記第1のエッチン
グ阻止層および前記半導体中間層を選択的に除去して前
記第2のエッチング阻止層の下面を露出させる大径のバ
イアホールを形成する工程と、(5)前記ソース電極下
の前記第2のエッチング阻止層および前記活性層を選択
的に除去して前記ソース電極の下面を露出させる小径の
バイアホールを形成する工程と、(6)前記第1のエッ
チング阻止層の下面に、前記大径のバイアホールおよび
前記小径のバイアホールを介して前記ソース電極に接続
される裏面電極を形成する工程と、を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
4. A step of (1) sequentially growing a first etching stop layer, a semiconductor intermediate layer, a second etching stop layer and an active layer on a semiconductor substrate, and (2) a gate electrode on the active layer. Forming a transistor by forming a source electrode and a drain electrode; and (3) etching using the first etching stop layer as a stopper to remove at least the semiconductor substrate under the transistor, (4) Selectively removing the first etching stop layer and the semiconductor intermediate layer under the source electrode to form a large diameter via hole exposing the lower surface of the second etching stop layer; and (5). The second etching stop layer and the active layer under the source electrode are selectively removed to form a small diameter via hole exposing the lower surface of the source electrode. And (6) forming a back electrode connected to the source electrode through the large-diameter via hole and the small-diameter via hole on the lower surface of the first etching stop layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008078486A (en) * 2006-09-22 2008-04-03 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
US7786487B2 (en) 2003-09-30 2010-08-31 Fujitsu Limited Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2012044113A (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method of the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211962A (en) * 1986-03-12 1987-09-17 Fujitsu Ltd Manufacture of high-frequency semiconductor device
JPS63155773A (en) * 1986-12-19 1988-06-28 Hitachi Ltd Monolithic microwave ic

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62211962A (en) * 1986-03-12 1987-09-17 Fujitsu Ltd Manufacture of high-frequency semiconductor device
JPS63155773A (en) * 1986-12-19 1988-06-28 Hitachi Ltd Monolithic microwave ic

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7786487B2 (en) 2003-09-30 2010-08-31 Fujitsu Limited Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2008078486A (en) * 2006-09-22 2008-04-03 Oki Electric Ind Co Ltd Semiconductor device
JP2012044113A (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method of the same
US8987075B2 (en) 2010-08-23 2015-03-24 Fujitsu Limited Method for manufacturing a compound semiconductor device

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