JPH10163434A - 半導体集積回路およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路およびその製造方法

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JPH10163434A
JPH10163434A JP8317388A JP31738896A JPH10163434A JP H10163434 A JPH10163434 A JP H10163434A JP 8317388 A JP8317388 A JP 8317388A JP 31738896 A JP31738896 A JP 31738896A JP H10163434 A JPH10163434 A JP H10163434A
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JP
Japan
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integrated circuit
field effect
semiconductor integrated
semiconductor
layer
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JP8317388A
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English (en)
Inventor
Hidetoshi Furukawa
秀利 古川
Takeshi Fukui
武司 福井
Takeshi Tanaka
毅 田中
Daisuke Ueda
大助 上田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の電気素子を集積した半導体集積回路に
おいて、各々の電気素子の電気的な相互干渉を防止でき
る半導体集積回路およびその製造方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 半導体集積回路において半導体基板上の
異なる領域に、化合物半導体からなるバッファ層をそれ
ぞれ配し、1つのバッファ層上に1つの電気素子が形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体層上に
複数の電気素子を有する半導体集積回路およびその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の半導体集積回路の断面図を
示したものである。図7において、半絶縁性の半導体基
板1上にエピタキシャルに成長した化合物半導体層が形
成されており、その上層部は、不純物が添加された導電
率の高い活性層3で、下層部は導電率の低い、厚さ数ミ
クロンのバッファ層2である。活性層3およびバッファ
層2の一部はメサエッチングにより除去されて、活性層
3は2つに分断されている。活性層3上にソース電極
4、ドレイン電極5、およびゲート電極6をそれぞれ設
けることにより、活性層3と、ソース電極4と、ドレイ
ン電極5と、ゲート電極6とからなる電気素子である電
界効果トランジスタ7および電界効果トランジスタ8が
形成されている。
【0003】半導体基板1上にバッファ層2を設けたの
は、半導体基板1上に活性層3を直接形成すると、半導
体基板1の結晶性が悪化したり、半導体基板1と活性層
3との界面に発生する界面準位が電気素子に影響を及ぼ
したりするため、半導体基板1と活性層3との間にバッ
ファ層2を設けている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7に示すように、複
数の電気素子を同一集積回路上に形成する場合、各々の
電気素子間の電気的分離を行う必要がある。
【0005】図7に示す従来の半導体集積回路において
は、メサエッチングにより活性層3を互いに分離してい
る。これにより、電界効果トランジスタ7および電界効
果トランジスタ8の電気的分離を行っている。そして、
かかるメサエッチングは、図7に示すように、通常バッ
ファ層2の途中までしか行われない。これは、一般にメ
サエッチング後の光照射による微細パターン形成時に
は、半導体集積回路の表面の凹凸が極力小さいことが要
求されるが、バッファ層2の下までメサエッチングを行
うと、半導体集積回路の表面の凹凸が大きくなるためで
ある。
【0006】しかしながら、かかる構造によると、電界
効果トランジスタ7と電界効果トランジスタ8との間に
おいて、バッファ層2や半導体基板1を介して高周波成
分が互いに影響し合う。このように、電界効果トランジ
スタを集積化した半導体集積回路は、単体の電界効果ト
ランジスタを組み合わせて構成される半導体回路に比べ
て出力電圧の歪みが大きいという問題が生じ、電界効果
トランジスタのみならず、一般の電気素子においても、
その集積化は困難であった。
【0007】一方、電気素子間の絶縁を行う他の方法と
して、図7におけるバッファ層2にあたる部分に、イオ
ンを注入することにより導電性のあるバッファ層2内に
多数のキャリアトラップを発生させ、このキャリアトラ
ップでキャリアを捕獲することにより、イオンを注入し
た範囲を半絶縁化する方法が知られている。しかしなが
ら、通常の加速器は加速エネルギーが小さいため、イオ
ン種がバッファ層2と半導体基板1との界面までは届か
ず、図7に示す半導体集積回路と同様に、電気素子間の
電気的分離が十分ではない。
【0008】本発明は、複数の電気素子を集積した半導
体集積回路において、各々の電気素子の電気的な相互干
渉を防止できる半導体集積回路およびその製造方法を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、半導体基板上の異なる領域に、化合物半導体からな
るバッファ層がそれぞれ配されており、1つのバッファ
層上に1つの電気素子が形成されている。本発明の半導
体集積回路においては、各々のバッファ層が直接的に接
していないために、各々の電気素子間の電気的な干渉が
少ない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1ないし図6を用いて説明する。
【0011】(実施の形態1)図1(a)は本発明の実
施の形態1の半導体集積回路の平面図、図1(b)は図
1(a)の半導体集積回路のX−X断面図をそれぞれ示
す。
【0012】図1(b)において、半絶縁性のGaAs
で構成される半導体基板1上に2μm厚のundope
d−GaAsで構成されるバッファ層2が形成されてい
る。さらにバッファ層2上には、濃度1×1017cm-3
のn型GaAsで構成される100nm厚の活性層3
と、その上に配されたソース電極4と、ドレイン電極5
と、ゲート電極6とからなる電界効果トランジスタ7、
および同じく活性層3、ソース電極4、ドレイン電極5
およびゲート電極6とからなる電界効果トランジスタ8
がそれぞれ形成されている。ソース電極4はAuGeN
iを100nmの厚みに、ドレイン電極5はAuを50
0nmの厚みにそれぞれ蒸着し、熱処理により活性層3
とオーム性接触となるよう形成されている。またゲート
電極6はAlを800nmの厚みに蒸着することにより
活性層3とショットキー接合となるように形成されてい
る。なお、電界効果トランジスタ7、8のゲート長は各
1μm、ゲート幅は各1mmである。
【0013】実施の形態1の半導体集積回路内には2個
の電界効果トランジスタ7、8が形成されているが、そ
の下の活性層3と半導体基板1との間にそれぞれ配され
ているバッファ層2が互いに分離されているため、電界
効果トランジスタ7と電界効果トランジスタ8との間の
電気的な干渉が少ない。
【0014】次に、実施の形態1の半導体集積回路の製
造方法について図2を用いて説明する。
【0015】まず、図2(a)に示すように、半絶縁性
のGaAsで構成される半導体基板1上に、MOCVD
法によりGaAsをエピタキシャル成長させ、その上層
部分に不純物を添加することにより活性層3を形成す
る。一方、不純物を添加しなかった部分はバッファ層2
を構成する。次に、半導体集積回路の表面をメサエッチ
ングすることにより活性層3およびバッファ層2の一部
を除去する。
【0016】次に、図2(b)に示すように残された活
性層3の上にソース電極4、ドレイン電極5およびゲー
ト電極6をそれぞれ蒸着することにより電界効果トラン
ジスタ7および電界効果トランジスタ8を形成する。電
界効果トランジスタ7、8にそれぞれ配線処理(図示せ
ず)を施した後、ウエハ拡散の最終工程において図2
(c)に示すように溝9をエッチングにより形成する。
【0017】このように、電界効果トランジスタ7、8
の微細パターン形成後に溝9を形成することにより、電
界効果トランジスタ7および電界効果トランジスタ8の
微細パターンの形成時には、半導体基板1上にエピタキ
シャルに成長したGaAs層の表面が比較的平坦である
ために、電界効果トランジスタの微細のパターン形成を
良好に行うことができる。
【0018】(実施の形態2)図3(a)は本発明の実
施の形態2の半導体集積回路の平面図、図3(b)は図
3(a)の半導体集積回路のX−X断面図をそれぞれ示
す。
【0019】本発明の実施の形態2の半導体集積回路
は、実施の形態1の半導体集積回路とは次に示す点にお
いて構成および作用効果が異なる。
【0020】実施の形態1における半導体集積回路にお
いては、バッファ層2としてエピタキシャル成長したG
aAsを用いているが、実施の形態2においては、エピ
タキシャル成長した100nm厚のundoped−A
lGaAs層2aとエピタキシャル成長した100nm
厚のundoped−GaAs層2bとを交互に積層し
たものを用いている点である。ここでは、undope
d−AlGaAs層2aとundoped−GaAs層
2bとはそれぞれ5層ずつ積層されている。
【0021】このように構成された多層構造において
は、undoped−AlGaAs層2aおよびund
oped−GaAs層2bの主平面の法線方向にエネル
ギーバンドの不連続が繰り返し存在するために、ゲート
電極6に加えられる信号が半導体基板1に及ぼす電気的
影響を軽減する効果がある。このため、電界効果トラン
ジスタ7と電界効果トランジスタ8とは互いに電気的に
干渉しにくく、その効果は実施の形態1における効果よ
りも大きい。
【0022】なお、図4に示すように、溝9を電界効果
トランジスタ7および電界効果トランジスタ8の全周に
形成するのではなく、図3に示した半導体基板1よりも
面積の小さい半導体基板1上に、電界効果トランジスタ
7および電界効果トランジスタ8の間のみを横切る溝9
を形成すれば、実施の形態1の場合よりも半導体集積回
路を小型化することができる。
【0023】以上、上記各実施の形態においては、半絶
縁性の半導体基板1としてGaAs、また、半導体基板
1上にエピタキシャルに成長させる半導体としてAlG
aAs/GaAs系の材料を用いたが、InP系等、他
の化合物半導体を用いる場合、あるいはエピタキシャル
に成長させる半導体層の構成が異なる場合にも、同様の
効果を得ることができる。
【0024】また、半導体基板1上にエピタキシャルに
成長させる半導体の形成法はMBE法等、他の方法でも
よい。
【0025】さらに、1つの半導体基板上に2個の電界
効果トランジスタを形成する場合について説明したが、
3個以上の電気素子を含む場合にも同様に実施できる。
【0026】次に、実施の形態1および実施の形態2の
半導体集積回路を用いて、電界効果トランジスタ7に入
力した高周波電力と、電界効果トランジスタ8側で検出
される出力電力とを測定した実験について図5および図
6を用いて説明する。
【0027】図5は実験に用いた装置の構成図であり、
実施の形態1および実施の形態2の半導体集積回路の各
平面図を模式的に表したものである。
【0028】図5において、電界効果トランジスタ7の
ソース電極4およびドレイン電極5はそれぞれ接地され
ている。また、ゲート電極6には出力可変の高周波電源
が接続されており、ゲート電極6への入力電圧P1はパ
ワーメータ10によって測定されている。一方、電界効
果トランジスタ8のソース電極4、ドレイン電極5、お
よびゲート電極6はそれぞれ短絡されており、出力電圧
P2はパワーメータ11によって測定される。
【0029】図6は、電界効果トランジスタ7と電界効
果トランジスタ8との電気的分離度合いを示す値である
10×log(P1/P2)とP1との関係を示すもの
である。図6には従来の半導体集積回路に対する実験結
果も併せて示す。ここで、線a、線b、および線cは実
施の形態1、実施の形態2、および従来の半導体集積回
路にそれぞれ対応する。
【0030】図6から、本発明の半導体集積回路におい
ては、電界効果トランジスタ7と電界効果トランジスタ
8との電気的分離度合いを示す10×log(P1/P
2)の値は従来の半導体集積回路に比して大きいことが
わかる。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、半導体基板上の異なる領域に、化合物半導体
からなるバッファ層がそれぞれ配されており、1つのバ
ッファ層上に最大1つの電気素子が形成された半導体集
積回路を構成することにより、各々の電気素子が互いに
電気的に干渉し合うことを防止することができる。
【0032】前記電気素子が電界効果トランジスタであ
る場合には、各々の電界効果トランジスタが互いに干渉
することがなく、出力の歪みの少ない電力増幅ICを製
造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の実施の形態1の半導体集積回路
の平面図 (b)本発明の実施の形態1の半導体集積回路の断面図
【図2】本発明の実施の形態1の半導体集積回路の製造
方法を示す図
【図3】(a)本発明の実施の形態2の半導体集積回路
の平面図 (b)本発明の実施の形態2の半導体集積回路の断面図
【図4】(a)本発明の実施の形態2の小型化した半導
体集積回路の平面図 (b)本発明の実施の形態2の小型化した半導体集積回
路の断面図
【図5】入出力電圧特性を測定する実験系の構成図
【図6】入力電圧と入出力電圧比との関係を示す図
【図7】従来の半導体集積回路の断面図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 バッファ層 2a undoped−AlGaAs層 2b undoped−GaAs層 3 活性層 4 ソース電極 5 ドレイン電極 6 ゲート電極 7、8 電界効果トランジスタ 9 溝 10、11 パワーメータ
フロントページの続き (72)発明者 上田 大助 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の異なる領域に化合物半導
    体からなるバッファ層がそれぞれ形成され、1つのバッ
    ファ層上に1つの電気素子が形成されていることを特徴
    とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に設けられた化合物半導体
    層上に複数の電気素子が形成され、前記化合物半導体層
    に底が少なくとも前記化合物半導体層と前記半導体基板
    との界面に達する溝が設けられることにより、この溝に
    より分割された前記化合物半導体層の1つであるバッフ
    ァ層上に存在する電気素子の数が1となることを特徴と
    する半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記バッファ層が電子親和力の異なる半
    導体層を積層した多層構造であることを特徴とする請求
    項1または請求項2に記載の半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記電気素子が電界効果トランジスタで
    あることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
    かに記載の半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に化合物半導体をエピタキ
    シャル成長させ、エピタキシャル成長した化合物半導体
    の層の上に複数の電気素子を形成した後、底が少なくと
    も前記バッファ層と前記半導体基板との界面に達する前
    記溝を設けることを特徴とする請求項2ないし請求項4
    のいずれかに記載の半導体集積回路の製造方法。
JP8317388A 1996-11-28 1996-11-28 半導体集積回路およびその製造方法 Pending JPH10163434A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008235740A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Furukawa Electric Co Ltd:The GaN系半導体デバイスおよびその製造方法
JP2010258148A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Sharp Corp 化合物半導体素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008235740A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Furukawa Electric Co Ltd:The GaN系半導体デバイスおよびその製造方法
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