JPH10256532A - Compound semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Compound semiconductor device and its manufacture

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JPH10256532A
JPH10256532A JP6059697A JP6059697A JPH10256532A JP H10256532 A JPH10256532 A JP H10256532A JP 6059697 A JP6059697 A JP 6059697A JP 6059697 A JP6059697 A JP 6059697A JP H10256532 A JPH10256532 A JP H10256532A
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groove
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Masashi Shima
昌司 島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce dissipation power by narrowing a width of a channel layer without influence of a lithography limit and eliminating a parallel conduction. SOLUTION: An ohmic electrode 5 and dummy electrode 6 provided on a second one conductivity type semiconductor layer 4 are selfaligned with a laminated structure having at least first one conductivity type semiconductor layer 2, a non-doped semiconductor layer 3 and a second one conductivity type semiconductor layer 4, and two stripe-like grooves 7 formed of crystal plane of the same crystal orientation at its sidewall are provided. At least a gate electrode 10 is provided via a gate barrier layer 9 provided on a surface of the groove 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体装置及
びその製造方法に関するものであり、特に、HEMT
(高電子移動度トランジスタ)の動作特性を有する縦型
の化合物半導体装置及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 compound semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a HEMT.
(1) Field of the Invention The present invention relates to a vertical compound semiconductor device having operating characteristics of a (high electron mobility transistor) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、GaAs系化合物半導体を中心と
した高速動作用化合物半導体装置は、マイクロ波以上の
高周波通信用に使用されており、特に、ヘテロ接合に起
因する二次元キャリアガス、特に、二次元電子ガスを利
用するHEMTが典型的なものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, compound semiconductor devices for high-speed operation, mainly GaAs-based compound semiconductors, have been used for high-frequency communication at microwaves or higher. In particular, two-dimensional carrier gas caused by heterojunction, especially A HEMT utilizing a two-dimensional electron gas is typical.

【0003】近年、この様な高速動作用化合物半導体装
置に対して、低消費電力化、及び、更なる高速動作化が
要請されており、この様な要請に応えるためには素子の
チャネル長、即ち、ゲート長を短縮化することが非常に
有効である。
In recent years, there has been a demand for such high-speed operation compound semiconductor devices to have lower power consumption and higher operation speed. To meet such demands, the channel length of the element, That is, it is very effective to shorten the gate length.

【0004】しかし、従来の微細ゲートFET(電界効
果トランジスタ)素子では、ゲート長の短縮化の限界は
リソグラフィーでどこまで短いゲート長のゲート電極を
形成できるかにより決定されるため、リソグラフィーの
限界以下までチャネル長を短縮することは困難であっ
た。
However, in a conventional fine gate FET (field effect transistor) device, the limit of shortening the gate length is determined by the extent to which a gate electrode having a short gate length can be formed by lithography. It was difficult to shorten the channel length.

【0005】そこで、この様なリソグラフィーの限界の
問題を解決するものとして縦型の電界効果トランジスタ
が提案されているので、この縦型の電界効果トランジス
タを図10を参照して説明する。
Therefore, a vertical field-effect transistor has been proposed to solve such a problem of the limitation of lithography. This vertical field-effect transistor will be described with reference to FIG.

【0006】図10参照 この従来の縦型電界効果トランジスタは、半絶縁性Ga
As基板61上に、MOVPE法(有機金属気相成長
法)によって、ソース側半導体層となるn+ 型GaAs
層62、チャネル層となるi型GaAs層63、及び、
ドレイン側半導体層となるn+ 型GaAs層64を順次
エピタキシャル成長させる。
Referring to FIG. 10, this conventional vertical field effect transistor uses a semi-insulating Ga.
An n + -type GaAs serving as a source-side semiconductor layer is formed on an As substrate 61 by MOVPE (metal organic chemical vapor deposition).
A layer 62, an i-type GaAs layer 63 serving as a channel layer, and
An n + -type GaAs layer 64 serving as a drain-side semiconductor layer is sequentially epitaxially grown.

【0007】次いで、エッチングによってn+ 型GaA
s層62を露出させて段差部を形成したのち、全面にゲ
ートバリア層となるi型AlGaAs層65を成長さ
せ、段差部にゲート電極66を形成するとともに、n+
型GaAs層64及びn+ 型GaAs層62に夫々ドレ
イン電極67及びソース電極68を形成する。
Then, n + -type GaAs is etched by etching.
After the step portion is formed by exposing the s layer 62, an i-type AlGaAs layer 65 serving as a gate barrier layer is grown on the entire surface, a gate electrode 66 is formed on the step portion, and n +
A drain electrode 67 and a source electrode 68 are formed on the n-type GaAs layer 64 and the n + -type GaAs layer 62, respectively.

【0008】この場合のチャネル長は、ほぼi型GaA
s層63の厚さで決定されるため、リソグラフィー限界
によることなく、結晶成長精度によって規定されること
になり、数十nmオーダーのチャネル長が可能になる。
In this case, the channel length is almost i-type GaAs.
Since the thickness is determined by the thickness of the s layer 63, the thickness is determined by the crystal growth accuracy without depending on the lithography limit, and a channel length on the order of several tens of nm is possible.

【0009】また、この場合には、i型AlGaAs層
65とi型GaAs層63との間の電子親和力の差によ
って、その界面に二次元電子ガス(2DEG)69が形
成され、この二次元電子ガス69を利用した高速動作が
行われる。
In this case, a two-dimensional electron gas (2DEG) 69 is formed at the interface due to a difference in electron affinity between the i-type AlGaAs layer 65 and the i-type GaAs layer 63. High-speed operation using the gas 69 is performed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な縦型
の電界効果トランジスタにおいては、ゲート電圧によっ
て変調される二次元電子ガス69による電流よりも、ゲ
ート電圧と無関係に流れる電流、即ち、パラレルコンダ
クション70が大きくなるため、ゲート電極66に負の
電圧を印加した場合、即ち、オフ状態の場合にもソース
・ドレイン間の電流が無くならず、消費電力が大きくな
るという問題がある。
However, in such a vertical field-effect transistor, a current flowing independently of the gate voltage, that is, a parallel current, rather than a current caused by the two-dimensional electron gas 69 modulated by the gate voltage. Since the conduction 70 increases, there is a problem that current does not disappear between the source and the drain even when a negative voltage is applied to the gate electrode 66, that is, when the gate electrode 66 is in an off state, and power consumption increases.

【0011】この様なパラレルコンダクション70の問
題を解決するためには、二次元電子ガス69の形成領域
を残して、酸素等をイオン注入して、パラレルコンダク
ション70の生ずる部分を絶縁化すれば良いが、イオン
注入のための−小領域に対するリソグラフィーの位置合
わせの精度には限界があるの、ウェハ毎に再現性良く絶
縁化することは非常に困難である。
In order to solve such a problem of the parallel conductor 70, oxygen or the like is ion-implanted so as to leave a region where the two-dimensional electron gas 69 is formed, thereby insulating a portion where the parallel conductor 70 occurs. However, there is a limit in the accuracy of lithography alignment with respect to a small region for ion implantation, and it is very difficult to insulate with good reproducibility for each wafer.

【0012】したがって、本発明は、リソグラフィー限
界に影響されずにパラレルコンダクションをなくし、設
計通りの動作特性を得ると共に、低消費電力化すること
を目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the parallel conduction without being affected by the lithography limit, to obtain the operating characteristics as designed, and to reduce the power consumption.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 (1)本発明は、化合物半導体装置において、少なくと
も第1の一導電型半導体層2、ノン・ドープ半導体層
3、及び、第2の一導電型半導体層4からなる積層構造
体に、第2の一導電型半導体層4上に設けたオーミック
電極5及びダミー電極6に自己整合し、且つ、その側壁
が結晶方位の同じ結晶面から構成される2つのストライ
プ状の溝7を設け、ノン・ドープ半導体層3の端部に二
次元キャリアガス11を発生させるために少なくとも溝
7の表面に設けたゲートバリア層9を介してゲート電極
10を設けたことを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. See FIG. 1. (1) The present invention relates to a compound semiconductor device having a stacked structure including at least a first one-conductivity-type semiconductor layer 2, a non-doped semiconductor layer 3, and a second one-conductivity-type semiconductor layer 4. Two stripe-shaped grooves 7 which are self-aligned with the ohmic electrode 5 and the dummy electrode 6 provided on the second one-conductivity-type semiconductor layer 4 and whose side walls are formed of crystal planes having the same crystal orientation. In addition, a gate electrode 10 is provided via a gate barrier layer 9 provided at least on the surface of the groove 7 to generate a two-dimensional carrier gas 11 at an end of the non-doped semiconductor layer 3.

【0014】この様に、側壁が結晶方位の同じ結晶面か
ら構成される2つのストライプ状の溝7を利用すること
により、縦型電界効果トランジスタのチャネル層8の幅
xをオーミック電極5、即ち、ドレイン電極或いはソー
ス電極の幅によって規定することができ、ドレイン電極
或いはソース電極の幅を、ゲート電極10に負のバイア
スを印加したときにチャネル層8が両側から全て空乏化
する長さにすることによって、パラレルコンダクション
をなくすことができ、従来と同じチャネル長の素子にお
けるより低消費電力化することができる。
As described above, the width x of the channel layer 8 of the vertical field effect transistor can be reduced by using the two stripe-shaped grooves 7 whose side walls are formed of the same crystal plane having the same crystal orientation. , The width of the drain electrode or the source electrode, and the width of the drain electrode or the source electrode is set to such a length that the channel layer 8 is depleted from both sides when a negative bias is applied to the gate electrode 10. As a result, parallel conduction can be eliminated, and lower power consumption can be achieved in an element having the same channel length as in the related art.

【0015】(2)本発明は、化合物半導体装置におい
て、少なくとも第1の一導電型半導体層2、ノン・ドー
プ半導体層3、及び、第2の一導電型半導体層4からな
る積層構造体に、その側壁が結晶方位の同じ結晶面から
構成される2つのストライプ状の溝7を設け、ノン・ド
ープ半導体層3の端部に二次元キャリアガス11を発生
させるために少なくとも溝7の表面に設けたゲートバリ
ア層9を介してゲート電極10を設けると共に、ゲート
電極10の表面に設けた絶縁膜上に延在し、且つ、第2
の一導電型半導体層4に接するオーミック電極5を設け
たことを特徴とする。
(2) The present invention relates to a compound semiconductor device having a laminated structure comprising at least a first one conductivity type semiconductor layer 2, a non-doped semiconductor layer 3, and a second one conductivity type semiconductor layer 4. Two stripe-shaped grooves 7 whose side walls are formed of crystal planes having the same crystal orientation are provided at least at the surface of the grooves 7 in order to generate a two-dimensional carrier gas 11 at the end of the non-doped semiconductor layer 3. The gate electrode 10 is provided via the provided gate barrier layer 9, and extends over the insulating film provided on the surface of the gate electrode 10, and
An ohmic electrode 5 in contact with the one conductivity type semiconductor layer 4 is provided.

【0016】この場合には、上記(1)と同様にパラレ
ルコンダクションをなくすことができ、且つ、従来と同
じチャネル長の素子においてより低消費電力化すること
ができると共に、ゲート電極10上に絶縁膜を設け、こ
の絶縁膜上に延在し、且つ、第2の一導電型半導体層4
に接する様にオーミック電極5を設けているので、オー
ミック電極5側の寄生抵抗、即ち、直列抵抗を小さくす
ることができる。
In this case, similar to the above (1), the parallel conduction can be eliminated, the power consumption can be reduced in a device having the same channel length as the conventional one, and the gate electrode 10 Providing an insulating film, extending over the insulating film, and forming a second one-conductivity-type semiconductor layer 4;
Since the ohmic electrode 5 is provided so as to be in contact with the ohmic electrode 5, the parasitic resistance on the ohmic electrode 5 side, that is, the series resistance can be reduced.

【0017】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、溝7の断面形状がV字状であり、且
つ、ゲートバリア層9を設けた後の溝7の先端の位置が
第1の一導電型半導体層2とノン・ドープ半導体層3と
の界面と一致することを特徴とする。
(3) According to the present invention, in the above (1) or (2), the groove 7 has a V-shaped cross section, and the tip of the groove 7 after the gate barrier layer 9 is provided. The position coincides with the interface between the first one conductivity type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor layer 3.

【0018】この様な構成にすることによって、ゲート
電極10を通常に埋め込んでも、ゲート電極10に起因
する寄生容量を小さくすることができる。
With such a configuration, the parasitic capacitance caused by the gate electrode 10 can be reduced even when the gate electrode 10 is buried normally.

【0019】(4)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、溝7の断面形状がV字状であり、且
つ、第1の一導電型半導体層2とノン・ドープ半導体層
3との界面の近傍の高さにノン・ドープ半導体埋込層を
設け、その上にゲート電極10を設けることを特徴とす
る。
(4) In the present invention, in the above (1) or (2), the groove 7 has a V-shaped cross section, and the first one conductivity type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor A non-doped semiconductor buried layer is provided at a height near an interface with the layer 3, and a gate electrode 10 is provided thereon.

【0020】この様な構成にすることによって、溝7の
深さとノン・ドープ半導体層3との位置関係に拘わら
ず、ゲート電極10に起因する寄生容量を小さくするこ
とができ、且つ、ゲート電極10の断面積を大きくする
ことができるので、ゲート抵抗を低減することができ
る。
With this configuration, the parasitic capacitance caused by the gate electrode 10 can be reduced irrespective of the positional relationship between the depth of the groove 7 and the non-doped semiconductor layer 3, and the gate electrode Since the cross-sectional area of 10 can be increased, the gate resistance can be reduced.

【0021】(5)また、本発明は、上記(1)におい
て、溝7の断面形状が逆メサ状であり、且つ、第1の一
導電型半導体層2とノン・ドープ半導体層3との界面に
一導電型のエッチングストップ層を有することを特徴と
する。
(5) According to the present invention, in the above (1), the cross-sectional shape of the groove 7 is an inverted mesa shape and the first one conductivity type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor layer 3 It is characterized by having an etching stop layer of one conductivity type at the interface.

【0022】この様に、溝7の断面形状を逆メサ状とし
た場合には、幅の広いオーミック電極5によって、幅の
狭いチャネル層8を形成することができるのでドレイン
電流のカットオフ特性を良好にすることができ、且つ、
同じチャネル層8の幅xを形成する場合に、オーミック
電極5側の寄生抵抗を小さくすることができ、このオー
ミック電極5の幅は第2の一導電型半導体層4の厚さで
制御することができる。
As described above, when the cross-sectional shape of the groove 7 is an inverted mesa shape, the narrow ohmic electrode 5 can form the narrow channel layer 8, so that the cutoff characteristic of the drain current can be reduced. Can be good, and
When the same width x of the channel layer 8 is formed, the parasitic resistance on the ohmic electrode 5 side can be reduced, and the width of the ohmic electrode 5 is controlled by the thickness of the second one conductivity type semiconductor layer 4. Can be.

【0023】(6)また、本発明は、化合物半導体装置
の製造方法において、半絶縁性半導体基板1上に、少な
くとも第1の一導電型半導体層2、ノン・ドープ半導体
層3、及び、第2の一導電型半導体層4からなる積層構
造体を設ける工程、第2の一導電型半導体層4上にスト
ライプ状のオーミック電極5と、このオーミック電極5
と対向するストライプ状のダミー電極6を形成する工
程、オーミック電極5及びダミー電極6をマスクとして
積層構造体をエッチングすることにより、オーミック電
極5及びダミー電極6に自己整合し、且つ、その側壁が
結晶方位の同じ結晶面から構成される溝7を形成する工
程、少なくとも溝7の表面にノン・ドープ半導体層3の
端部に二次元キャリアガス11を発生させるゲートバリ
ア層9を設ける工程、及び、溝7内にノン・ドープ半導
体層3と第2の一導電型半導体層4との界面を越える高
さまでゲート電極10を埋め込む工程を含むことを特徴
とする。
(6) The present invention also provides a method of manufacturing a compound semiconductor device, comprising the steps of: providing a semi-insulating semiconductor substrate 1 with at least a first one conductivity type semiconductor layer 2; a non-doped semiconductor layer 3; A step of providing a laminated structure composed of two one-conductivity-type semiconductor layers 4; a stripe-shaped ohmic electrode 5 on the second one-conductivity-type semiconductor layer 4;
Forming a dummy electrode 6 in the form of a stripe facing the substrate, etching the laminated structure using the ohmic electrode 5 and the dummy electrode 6 as a mask, so as to be self-aligned with the ohmic electrode 5 and the dummy electrode 6, Forming a groove 7 composed of crystal planes having the same crystal orientation, providing a gate barrier layer 9 for generating a two-dimensional carrier gas 11 at least at the end of the non-doped semiconductor layer 3 on the surface of the groove 7, and And a step of burying the gate electrode 10 in the trench 7 to a height exceeding the interface between the non-doped semiconductor layer 3 and the second one conductivity type semiconductor layer 4.

【0024】この様に、オーミック電極5及びダミー電
極6をマスクとしたエッチングを用いることによって、
リソグラフィー限界とは関係なく、パラレルコンダクシ
ョンの無い狭い幅xのチャネル層8を自己整合的に形成
することができる。
As described above, by using the etching with the ohmic electrode 5 and the dummy electrode 6 as a mask,
Regardless of the lithography limit, the channel layer 8 having a narrow width x without parallel conduction can be formed in a self-aligned manner.

【0025】(7)また、本発明は、上記(6)におい
て、溝7の断面形状がV字状であり、且つ、ゲートバリ
ア層9を設けた後の溝7の先端の位置が第1の一導電型
半導体層2とノン・ドープ半導体層3との界面に一致す
るように、オーミック電極5とダミー電極6との間隔y
を決定することを特徴とする。
(7) According to the present invention, in the above (6), the groove 7 has a V-shaped cross section, and the position of the tip of the groove 7 after the gate barrier layer 9 is provided is the first position. The distance y between the ohmic electrode 5 and the dummy electrode 6 is adjusted so as to coincide with the interface between the one conductivity type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor layer 3.
Is determined.

【0026】この様にオーミック電極5とダミー電極6
との間隔yを決定することによって、ゲート電極10を
通常に埋め込んでも、ゲート電極10に起因する寄生容
量を小さくすることができる。
As described above, the ohmic electrode 5 and the dummy electrode 6
Is determined, the parasitic capacitance caused by the gate electrode 10 can be reduced even when the gate electrode 10 is buried normally.

【0027】(8)また、本発明は、化合物半導体装置
の製造方法において、半絶縁性半導体基板1上に、少な
くとも第1の一導電型半導体層2、ノン・ドープ半導体
層3、及び、第2の一導電型半導体層4からなる積層構
造体を設ける工程、第2の一導電型半導体層4上にスト
ライプ状ラインとストライプ状のスペースが交互に並ん
だパターンを形成する工程、パターンをマスクとして積
層構造体をエッチングすることにより、ストライプ状ラ
インに自己整合し、且つ、その側壁が結晶方位の同じ結
晶面から構成される溝7を形成する工程、少なくとも溝
7の表面にノン・ドープ半導体層3の端部に二次元キャ
リアガス11を発生させるゲートバリア層9を設ける工
程、及び、溝7内にノン・ドープ半導体層3と第2の一
導電型半導体層4との界面を越える高さまでゲート電極
10を埋め込む工程、ゲート電極10の表面に絶縁膜を
設けたのち、溝7に囲まれた積層構造体の表面に露出し
ているゲートバリア層9を除去する工程、及び、少なく
とも除去部を覆うようにオーミック電極5を設ける工程
を含むことを特徴とする。
(8) Further, according to the present invention, in the method for manufacturing a compound semiconductor device, at least the first one conductivity type semiconductor layer 2, the non-doped semiconductor layer 3, and the Providing a stacked structure composed of two one-conductivity-type semiconductor layers 4, forming a pattern in which stripe-shaped lines and stripe-shaped spaces are alternately arranged on the second one-conductivity-type semiconductor layer 4, and masking the pattern. Forming a groove 7 which is self-aligned to a stripe-shaped line and whose side wall is formed of a crystal plane having the same crystal orientation by etching the laminated structure, wherein at least the surface of the groove 7 has a non-doped semiconductor A step of providing a gate barrier layer 9 for generating a two-dimensional carrier gas 11 at an end of the layer 3, and a step of providing a non-doped semiconductor layer 3 and a second one conductivity type semiconductor layer 4 in a groove 7. Burying the gate electrode 10 to a height exceeding the interface of the gate electrode 10, providing an insulating film on the surface of the gate electrode 10, and removing the gate barrier layer 9 exposed on the surface of the multilayer structure surrounded by the groove 7 And providing an ohmic electrode 5 so as to cover at least the removed portion.

【0028】この様に、ストライプ状ラインとストライ
プ状のスペースが交互に並んだパターンをマスクとした
エッチングを用いることによって、リソグラフィー限界
とは関係なく、パラレルコンダクションの無い狭い幅x
のチャネル層8を自己整合的に形成することができ、且
つ、任意の大きさのオーミック電極5を形成することが
できるので、寄生抵抗を低減することができる。
As described above, by using etching using a pattern in which stripe-shaped lines and stripe-shaped spaces are alternately arranged as a mask, regardless of the lithography limit, a narrow width x without parallel conduction can be obtained.
The channel layer 8 can be formed in a self-aligned manner, and the ohmic electrode 5 of an arbitrary size can be formed, so that the parasitic resistance can be reduced.

【0029】(9)また、本発明は、上記(8)におい
て、溝7の断面形状がV字状であり、且つ、ゲートバリ
ア層9を設けた後の溝7の先端の位置が第1の一導電型
半導体層2とノン・ドープ半導体層3との界面に一致す
るように、ストライプ状ラインとストライプ状のスペー
スとの間隔yを決定することを特徴とする。
(9) According to the present invention, in the above (8), the cross-sectional shape of the groove 7 is V-shaped, and the position of the tip of the groove 7 after the gate barrier layer 9 is provided is the first position. The distance y between the stripe-shaped line and the stripe-shaped space is determined so as to coincide with the interface between the one conductivity type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor layer 3.

【0030】この様な構成にすることによって、ゲート
電極10を通常に埋め込んでも、ゲート電極10に起因
する寄生容量を小さくすることができる。
With such a configuration, the parasitic capacitance caused by the gate electrode 10 can be reduced even when the gate electrode 10 is normally buried.

【0031】(10)また、本発明は、上記(6)また
は(8)において、溝7の断面形状がV字状であり、且
つ、ゲートバリア層9を設けたのち、ゲート電極10を
埋め込む工程の前に、第1の一導電型半導体層2とノン
・ドープ半導体層3との界面の近傍まで、ノン・ドープ
半導体埋込層を選択成長させることを特徴とする。
(10) In the present invention, in the above (6) or (8), the groove 7 has a V-shaped cross section, and after the gate barrier layer 9 is provided, the gate electrode 10 is embedded. Prior to the step, a non-doped semiconductor buried layer is selectively grown to near the interface between the first one-conductivity-type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor layer 3.

【0032】この様な構成にすることによって、溝7の
深さとノン・ドープ半導体層3との位置関係に拘わら
ず、ゲート電極10に起因する寄生容量を小さくするこ
とができ、且つ、ゲート電極10の断面積を大きくする
ことができるので、ゲート抵抗を低減することができ
る。
With such a structure, the parasitic capacitance caused by the gate electrode 10 can be reduced irrespective of the positional relationship between the depth of the groove 7 and the non-doped semiconductor layer 3, and the gate electrode 10 Since the cross-sectional area of 10 can be increased, the gate resistance can be reduced.

【0033】(11)また、本発明は、上記(6)にお
いて、溝7の断面形状が逆メサ状であり、且つ、第1の
一導電型半導体層2とノン・ドープ半導体層3との界面
に一導電型のエッチングストップ層を有することを特徴
とする。
(11) According to the present invention, in the above (6), the cross-sectional shape of the groove 7 is an inverted mesa shape and the first one conductivity type semiconductor layer 2 and the non-doped semiconductor layer 3 It is characterized by having an etching stop layer of one conductivity type at the interface.

【0034】この様に、溝7の断面形状を逆メサ状とし
た場合には、幅の広いオーミック電極5によって、幅の
狭いチャネル層8を形成することができるので、ドレイ
ン電流のカットオフ特性を良好にすることができ、且
つ、同じチャネル層8の幅xを形成する場合に、オーミ
ック電極5側の寄生抵抗を小さくすることができ、この
オーミック電極5の幅は第2の一導電型半導体層4の厚
さで制御することができ、さらに、エッチングストップ
層を設けているので溝7の底面の位置を精度良く制御す
ることができ、ゲート電極10のオフセットを防止する
ことができる。
In the case where the cross-sectional shape of the groove 7 is an inverted mesa, the narrow channel layer 8 can be formed by the wide ohmic electrode 5, so that the cutoff characteristic of the drain current is reduced. And when the same width x of the channel layer 8 is formed, the parasitic resistance on the ohmic electrode 5 side can be reduced, and the width of the ohmic electrode 5 is the second one conductivity type. The thickness can be controlled by the thickness of the semiconductor layer 4, and the position of the bottom surface of the groove 7 can be accurately controlled because the etching stop layer is provided, and the offset of the gate electrode 10 can be prevented.

【0035】(12)また、本発明は、上記(11)に
おいて、ゲートバリア層9を成長させたのち、溝7の底
面にイオンを注入して第1の一導電型半導体層2の一部
を絶縁化することを特徴とする。
(12) In the present invention, according to (11), after the gate barrier layer 9 is grown, ions are implanted into the bottom of the groove 7 to form a part of the first one-conductivity type semiconductor layer 2. Is insulated.

【0036】この様に、第1の一導電型半導体層2の一
部を絶縁化することによって、ゲート電極10と第1の
一導電型半導体層2との間の寄生容量を大幅に低減する
ことができる。
As described above, by partially insulating the first one-conductivity-type semiconductor layer 2, the parasitic capacitance between the gate electrode 10 and the first one-conductivity-type semiconductor layer 2 is greatly reduced. be able to.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の第1の実施の形
態を図2及び図3を参照して説明する。 図2(a)参照 まず、(100)面を主面とする半絶縁性GaAs基板
21上に、MOVPE法(有機金属気相成長法)を用い
て、不純物濃度が1×1018〜1×1019cm -3、例え
ば、5×1018cm-3で、厚さが10〜1000nm、
例えば、100nmのn+ 型GaAs層22、厚さ10
〜100nm、例えば、20nmのチャネル層となるノ
ン・ドープのi型GaAs層23、及び、不純物濃度が
1×10 18〜1×1019cm-3、例えば、5×1018
-3で、厚さが10〜1000nm、例えば、100n
mのn+ 型GaAs層24を順次堆積させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, a first embodiment of the present invention will be described.
The state will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 2A, first, a semi-insulating GaAs substrate having a (100) plane as a main surface.
MOVPE (metal organic chemical vapor deposition)
And the impurity concentration is 1 × 1018~ 1 × 1019cm -3,example
5 × 1018cm-3With a thickness of 10 to 1000 nm,
For example, n of 100 nm+Type GaAs layer 22, thickness 10
To become a channel layer of about 100 nm, for example, 20 nm.
Undoped i-type GaAs layer 23 and impurity concentration
1 × 10 18~ 1 × 1019cm-3, For example, 5 × 1018c
m-3And a thickness of 10 to 1000 nm, for example, 100 n
m for n+Type GaAs layers 24 are sequentially deposited.

【0038】次いで、フッ酸系エッチング液を用いてメ
サエッチングを行うことによって、素子のアイソレーシ
ョン、及び、ソース電極接触領域の形成を行う。
Next, mesa etching is performed using a hydrofluoric acid-based etchant, thereby isolating the element and forming a source electrode contact region.

【0039】図2(b)参照 次いで、Au・Ge層を10〜100nm、例えば、5
0nm、及び、Au層を100〜1000nm、例え
ば、500nm堆積させ、間隔dが20〜1000n
m、例えば、300nmで、ドレイン電極25の幅wが
10〜500nm、例えば、50nmになるようにパタ
ーニングして、Au・Ge/Au層からなるストライプ
状のドレイン電極25及びダミー電極26を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the Au.Ge layer is
0 nm and an Au layer are deposited at 100 to 1000 nm, for example, 500 nm, and the distance d is 20 to 1000 n.
m, for example, 300 nm, and the width w of the drain electrode 25 is patterned so as to be 10 to 500 nm, for example, 50 nm, thereby forming a striped drain electrode 25 and a dummy electrode 26 made of an Au.Ge/Au layer. .

【0040】次いで、ドレイン電極25及びダミー電極
26をマスクとし、(100)面よりも(111)面の
エッチングレートの小さなエッチング液、例えば、ブロ
ムメタノールを用いてエッチングすることにより、(0
1−1)断面において側面が(111)面からなるスト
ライプ状のV溝27をドレイン電極25及びダミー電極
26に自己整合的に形成する。なお、本明細書において
は、通常“1バー”等で表される面方位を明細書作成の
便宜上“−1”で表す。
Next, using the drain electrode 25 and the dummy electrode 26 as a mask, etching is performed using an etching solution having a smaller etching rate on the (111) plane than the (100) plane, for example, bromomethanol, to obtain (0).
1-1) A V-shaped groove 27 having a stripe shape having a (111) side surface in a cross section is formed in the drain electrode 25 and the dummy electrode 26 in a self-aligned manner. In the present specification, a plane orientation usually represented by “1 bar” or the like is represented by “−1” for convenience of preparing the specification.

【0041】この場合、V溝27が形成された時点で、
即ち、V溝27の頂点が形成された時点でエッチングは
自動的に停止し、V溝27に挟まれたi型GaAs層2
3がチャネル層28となる。
In this case, when the V-groove 27 is formed,
That is, the etching is automatically stopped when the top of the V groove 27 is formed, and the i-type GaAs layer 2 sandwiched between the V grooves 27 is formed.
3 becomes the channel layer 28.

【0042】図2(c)参照 次いで、MOVPE法によって、ゲートバリア層となる
厚さ5〜100nm、例えば、20nmのノン・ドープ
のi型AlGaAs層(Al組成比0.5)29をn+
型GaAs層22、i型GaAs層23、及び、n+
GaAs層24の露出表面に選択成長させる。
Next, as shown in FIG. 2C, a non-doped i-type AlGaAs layer 29 (Al composition ratio 0.5) having a thickness of 5 to 100 nm, for example, 20 nm, serving as a gate barrier layer, is formed into n + by MOVPE.
Selective growth on the exposed surfaces of the n-type GaAs layer 22, the i-type GaAs layer 23, and the n + -type GaAs layer 24.

【0043】この場合、AlGaAsの電子親和力はG
aAsの電子親和力より小さいので、ゲート電極に正の
バイアスを印加した場合には、i型AlGaAs層29
とi型GaAs層23との界面のi型GaAs層23側
に二次元電子ガス30が発生する。
In this case, the electron affinity of AlGaAs is G
Since it is smaller than the electron affinity of aAs, when a positive bias is applied to the gate electrode, the i-type AlGaAs layer 29
The two-dimensional electron gas 30 is generated on the i-type GaAs layer 23 side of the interface between the semiconductor device and the i-type GaAs layer 23.

【0044】図3(d)参照 次いで、レジストマスク31を設けたのちAl膜を真空
蒸着法によって堆積させることによって、その頂部がi
型GaAs層23とn+ 型GaAs層24との界面より
上になるようにV溝27の内部にゲート電極32を埋め
込む。
Next, as shown in FIG. 3D, after the resist mask 31 is provided, an Al film is deposited by a vacuum evaporation method, so that the top is made i
The gate electrode 32 is buried in the V-groove 27 so as to be above the interface between the n-type GaAs layer 23 and the n + -type GaAs layer 24.

【0045】図3(e)参照 次いで、レジストマスク31を除去することによって、
不要部に堆積したAl膜をリフトオフ法によって除去し
たのち、ソース電極33を形成する領域におけるi型A
lGaAs層29をフッ酸系エッチング液を用いて選択
的に除去して、除去部にAu・Ge/Auからなるソー
ス電極33を形成する。
Next, by removing the resist mask 31, as shown in FIG.
After removing the Al film deposited on the unnecessary portion by the lift-off method, the i-type A in the region where the source electrode 33 is formed is formed.
The lGaAs layer 29 is selectively removed using a hydrofluoric acid-based etchant, and a source electrode 33 made of Au.Ge/Au is formed at the removed portion.

【0046】この様に、本発明の第1の実施の形態にお
いては、チャネル長は従来の縦型電界効果トランジスタ
と同様に、チャネル層28の厚さで決定されるため、リ
ソグラフィー限界を越えた短チャネル化が可能である。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the channel length is determined by the thickness of the channel layer 28 as in the case of the conventional vertical field effect transistor, and thus exceeds the lithography limit. Shorter channels are possible.

【0047】また、チャネル層28の幅はドレイン電極
25の幅によって自動的に決定されるため、ドレイン電
極25の幅を狭くすることによって、ゲート電極32に
負の電圧を印加した場合に、チャネル層28全体を空乏
化することができるので、ゲート電圧に依存しない電
流、即ち、パラレルコンダクションをなくすことがで
き、低消費電力化が可能になる。
Further, since the width of the channel layer 28 is automatically determined by the width of the drain electrode 25, the channel width can be reduced by applying a negative voltage to the gate electrode 32 by reducing the width of the drain electrode 25. Since the entire layer 28 can be depleted, a current that does not depend on the gate voltage, that is, parallel conduction can be eliminated, and power consumption can be reduced.

【0048】次に、図4を参照して本発明の第1の実施
例に関する2つの変形例を説明する。 図4(a)参照 この第1の変形例の場合には、V溝27の表面にi型A
lGaAs層29を設けた際の溝の頂部が、n+ 型Ga
As層22とi型GaAs層23との界面に一致する様
に、ドレイン電極25とダミー電極26との間隔dを設
定する。
Next, two modifications of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 4A, in the case of the first modification, the i-type A
When the lGaAs layer 29 is provided, the top of the groove is n + -type Ga.
The distance d between the drain electrode 25 and the dummy electrode 26 is set so as to coincide with the interface between the As layer 22 and the i-type GaAs layer 23.

【0049】この場合、界面と頂部は厳密に一致する必
要はないが、オフセット領域の発生を防ぐためには、V
溝27の表面にi型AlGaAs層29を設けた際の溝
の頂部が、n+ 型GaAs層22とi型GaAs層23
との界面より若干深くなるようにすることが望まれる。
In this case, the interface and the top do not need to exactly coincide with each other.
When the i-type AlGaAs layer 29 is provided on the surface of the groove 27, the top of the groove is formed by the n + -type GaAs layer 22 and the i-type GaAs layer 23.
It is desired that the depth be slightly deeper than the interface with.

【0050】この様な構成にすることによって、ゲート
電極32とソース側のn+ 型GaAs層22との間の寄
生容量を少なくすることができ、寄生容量に起因する動
作の遅延を低減することができる。
With this configuration, the parasitic capacitance between the gate electrode 32 and the n + -type GaAs layer 22 on the source side can be reduced, and the operation delay caused by the parasitic capacitance can be reduced. Can be.

【0051】図4(b)参照 この第2の変形例の場合には、i型AlGaAs層29
を成長させたのち、MOVPE法の条件をV溝27の頂
部のみにノン・ドープのi型GaAs層34が成長する
様に制御することによって、n+ 型GaAs層22とi
型GaAs層23の界面近傍までi型GaAs層34で
埋め込み、次いで、ゲート電極を設けるものである。
Referring to FIG. 4B, in the case of the second modification, the i-type AlGaAs layer 29 is formed.
Is grown, and the conditions of the MOVPE method are controlled so that the non-doped i-type GaAs layer 34 grows only on the top of the V-groove 27, so that the n + -type GaAs layers 22 and i
The i-type GaAs layer 34 is buried to the vicinity of the interface of the type GaAs layer 23, and then a gate electrode is provided.

【0052】この様なV溝27の頂部のみへの選択成長
は、例えば、(111)面に対する成長速度が(10
0)面に対する成長速度より遅くなるように、成長原子
の平均拡散距離がV溝27の(111)面の長さ以上に
なるように成長温度を制御することによって可能にな
る。
In such selective growth on only the top of the V-groove 27, for example, the growth rate on the (111) plane is (10).
The growth temperature can be controlled by controlling the growth temperature such that the average diffusion distance of the grown atoms becomes longer than the length of the (111) plane of the V-groove 27 so as to be lower than the growth rate for the 0) plane.

【0053】この第2の変形例の場合には、i型GaA
s層34の選択成長の成長速度を制御することによっ
て、その頂部の位置を精確に制御することができるの
で、ゲート電極32とソース側のn+ 型GaAs層22
との間の寄生容量を少なくすることができ、且つ、ゲー
ト電極32の断面積を大きくすることができるので、ゲ
ート抵抗を低減することができる。
In the case of the second modification, i-type GaAs
By controlling the growth rate of the selective growth of the s layer 34, the position of the top can be precisely controlled, so that the gate electrode 32 and the n + -type GaAs layer 22 on the source side can be precisely controlled.
And the cross-sectional area of the gate electrode 32 can be increased, so that the gate resistance can be reduced.

【0054】次に、図5及び図6を参照して本発明の第
2の実施の形態を説明する。 図5(a)参照 まず、第1の実施の形態と同様に、(100)面を主面
とする半絶縁性GaAs基板21上に、MOVPE法
(有機金属気相成長法)を用いて、不純物濃度が1×1
18〜1×1019cm-3、例えば、5×1018cm
-3で、厚さが10〜1000nm、例えば、100nm
のn+ 型GaAs層22、厚さ10〜100nm、例え
ば、20nmのチャネル層となるノン・ドープのi型G
aAs層23、及び、不純物濃度が1×1018〜1×1
19cm-3、例えば、5×1018cm-3で、厚さが10
〜1000nm、例えば、100nmのn+ 型GaAs
層24を順次堆積させ、次いで、フッ酸系エッチング液
を用いてメサエッチングを行うことによって、素子のア
イソレーション、及び、ソース電極接触領域の形成を行
う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Referring to FIG. 5A, first, as in the first embodiment, the MOVPE (metal organic chemical vapor deposition) method is used on a semi-insulating GaAs substrate 21 having a (100) plane as a main surface. 1 × 1 impurity concentration
0 18 to 1 × 10 19 cm −3 , for example, 5 × 10 18 cm
-3 , the thickness is 10 to 1000 nm, for example, 100 nm
N + -type GaAs layer 22, a non-doped i-type G layer serving as a channel layer having a thickness of 10 to 100 nm, for example, 20 nm
aAs layer 23 and an impurity concentration of 1 × 10 18 to 1 × 1
0 19 cm -3 , for example, 5 × 10 18 cm -3 and a thickness of 10
N + -type GaAs of about 1000 nm, for example, 100 nm
By sequentially depositing the layer 24 and then performing mesa etching using a hydrofluoric acid-based etchant, isolation of the element and formation of a source electrode contact region are performed.

【0055】図5(b)参照 次いで、レジストを塗布したのち、間隔dが20〜10
00nm、例えば、300nmで、幅wが10〜500
nm、例えば、50nmになるようにパターニングし
て、ストライプ状開口部を有するレジストパターン35
を形成し、このレジストパターン35をマスクとし、
(100)面よりも(111)面のエッチングレートの
小さなエッチング液、例えば、ブロムメタノールを用い
てエッチングすることにより、(01−1)断面におい
て側面が(111)面からなるストライプ状のV溝27
をレジストパターン35の端部に自己整合的に形成す
る。
Referring to FIG. 5B, after the resist is applied, the distance d is set to 20 to 10.
00 nm, for example, 300 nm, and the width w is 10 to 500.
pattern 35 having a stripe-shaped opening.
Is formed, and using this resist pattern 35 as a mask,
By etching with an etching solution having a smaller etching rate on the (111) plane than the (100) plane, for example, bromomethanol, a V-shaped groove having a (111) plane on the (01-1) cross section is obtained. 27
Is formed on the end of the resist pattern 35 in a self-aligned manner.

【0056】この場合も、V溝27が形成された時点で
エッチングは自動的に停止し、V溝27に挟まれたi型
GaAs層23がチャネル層28となる。
Also in this case, the etching is automatically stopped when the V-groove 27 is formed, and the i-type GaAs layer 23 sandwiched between the V-grooves 27 becomes the channel layer 28.

【0057】図5(c)参照 次いで、レジストパターン35を除去したのち、MOV
PE法によって、ゲートバリア層となる厚さ5〜100
nm、例えば、20nmのノン・ドープのi型AlGa
As層(Al組成比0.5)29を全面に成長させる。
Referring to FIG. 5C, the resist pattern 35 is removed.
By PE method, a thickness of 5 to 100 to be a gate barrier layer
nm, for example, 20 nm non-doped i-type AlGa
An As layer (Al composition ratio 0.5) 29 is grown on the entire surface.

【0058】この場合も、AlGaAsの電子親和力は
GaAsの電子親和力より小さいので、i型AlGaA
s層29とi型GaAs層23との界面のi型GaAs
層23側に二次元電子ガス30が発生する。
Also in this case, since the electron affinity of AlGaAs is smaller than the electron affinity of GaAs, i-type AlGaAs
i-type GaAs at the interface between the s-layer 29 and the i-type GaAs layer 23
Two-dimensional electron gas 30 is generated on the layer 23 side.

【0059】図6(d)参照 次いで、TMAl(トリメチルアルミニウム)からなる
原料ガスを用いたCVD法により、Alからなるゲート
電極32を、その頂面がi型GaAs層23とn+ 型G
aAs層24との界面より上になるようにV溝27の内
部に選択成長させて埋め込む。
Next, as shown in FIG. 6D, a gate electrode 32 made of Al is formed by CVD using a source gas made of TMAl (trimethylaluminum) to form an i-type GaAs layer 23 and an n + -type G
It is selectively grown and buried inside the V-groove 27 so as to be above the interface with the aAs layer 24.

【0060】図6(e)参照 次いで、Alからなるゲート電極32を酸化雰囲気中で
熱処理することによって、ゲート電極32の露出表面に
絶縁膜36、即ち、酸化アルミニウムを形成する。
Next, by heat-treating the gate electrode 32 made of Al in an oxidizing atmosphere, an insulating film 36, that is, aluminum oxide is formed on the exposed surface of the gate electrode 32, as shown in FIG.

【0061】図6(f)参照 次いで、ソース電極33を形成する領域におけるi型A
lGaAs層29及び絶縁膜36に囲まれたi型AlG
aAs層29及びその表面に形成された自己酸化膜をフ
ッ酸系エッチング液を用いて選択的に除去したのち、絶
縁膜36上に延在するAu・Ge/Au膜からなるドレ
イン電極25及びソース電極33をリフトオフ法によっ
て形成する。
Next, as shown in FIG. 6F, the i-type A in the region where the source electrode 33 is formed is formed.
i-type AlG surrounded by an lGaAs layer 29 and an insulating film 36
After the aAs layer 29 and the self-oxidized film formed on the surface thereof are selectively removed using a hydrofluoric acid-based etchant, the drain electrode 25 made of an Au.Ge/Au film extending on the insulating film 36 and the source are formed. The electrode 33 is formed by a lift-off method.

【0062】この様に、本発明の第2の実施の形態にお
いても、チャネル長は従来の縦型電界効果トランジスタ
と同様に、チャネル層28の厚さで決定されるため、リ
ソグラフィー限界を越えた短チャネル化が可能である。
As described above, also in the second embodiment of the present invention, the channel length is determined by the thickness of the channel layer 28, similarly to the conventional vertical field effect transistor, and thus exceeds the lithography limit. Shorter channels are possible.

【0063】また、チャネル層28の幅はレジストパタ
ーンの幅wによって決定され、このレジストパターンの
幅wはドレイン電極25の直列抵抗、即ち、寄生抵抗と
係わりなく狭くすることができるので、チャネル層28
の幅を任意に狭くすることができ、また、ドレイン電極
25を任意の大きさに大きくすることでき、且つ、ドレ
イン領域、即ち、n+ 型GaAs層34との接触面積を
大きくすることができるので、ドレインの寄生抵抗を十
分小さくすることができる。
The width of the channel layer 28 is determined by the width w of the resist pattern, and the width w of the resist pattern can be reduced irrespective of the series resistance of the drain electrode 25, that is, regardless of the parasitic resistance. 28
Can be arbitrarily narrowed, the drain electrode 25 can be increased to an arbitrary size, and the contact area with the drain region, that is, the n + -type GaAs layer 34 can be increased. Therefore, the parasitic resistance of the drain can be sufficiently reduced.

【0064】次に、図7を参照して本発明の第2の実施
例に関する2つの変形例を説明する。 図7(a)参照 この第1の変形例は、図4(a)の変形例に対応するも
のであり、この場合には、V溝27の表面にi型AlG
aAs層29を設けた際の溝の頂部が、n+ 型GaAs
層22とi型GaAs層23との界面に一致する様に、
レジストパターン35の間隔dを設定する。
Next, two modifications of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7A. This first modification corresponds to the modification of FIG. 4A, and in this case, the i-type AlG
When the aAs layer 29 is provided, the top of the groove is made of n + -type GaAs.
In order to match the interface between the layer 22 and the i-type GaAs layer 23,
An interval d between the resist patterns 35 is set.

【0065】この場合も、界面と頂部は厳密に一致する
必要はないが、オフセット領域の発生を防ぐためには、
V溝27の表面にi型AlGaAs層29を設けた際の
溝の頂部が、n+ 型GaAs層22とi型GaAs層2
3との界面より若干深くなるようにすることが望まれ
る。
Also in this case, the interface and the top do not need to exactly coincide with each other, but in order to prevent the occurrence of the offset region,
When the i-type AlGaAs layer 29 is provided on the surface of the V-shaped groove 27, the top of the groove is formed by the n + -type GaAs layer 22 and the i-type GaAs layer 2
It is desired to be slightly deeper than the interface with No.3.

【0066】この様な構成にすることによって、ゲート
電極32とソース側のn+ 型GaAs層22との間の寄
生容量を少なくすることができ、寄生容量に起因する動
作の遅延を低減することができる。
With such a configuration, the parasitic capacitance between the gate electrode 32 and the n + -type GaAs layer 22 on the source side can be reduced, and the operation delay caused by the parasitic capacitance can be reduced. Can be.

【0067】図7(b)参照 この第2の変形例は図4(b)の変形例に対応するもの
であり、i型AlGaAs層29を成長させたのち、M
OVPE法の条件をV溝27の頂部のみにノン・ドープ
のi型GaAs層34が成長する様に制御することによ
って、n+ 型GaAs層22とi型GaAs層23の界
面近傍までi型GaAs層34で埋め込み、次いで、ゲ
ート電極32を設けるものである。
FIG. 7 (b) This second modification corresponds to the modification of FIG. 4 (b). After the i-type AlGaAs layer 29 has been grown, M
By controlling the conditions of the OVPE method so that the non-doped i-type GaAs layer 34 grows only at the top of the V-groove 27, the i-type GaAs is brought to the vicinity of the interface between the n + -type GaAs layer 22 and the i-type GaAs layer 23. It is embedded with a layer 34, and then a gate electrode 32 is provided.

【0068】この第2の変形例の場合には、ゲート電極
32とソース側のn+ 型GaAs層22との間の寄生容
量を少なくすることができ、且つ、ゲート電極32の断
面積を大きくすることができるので、ゲート抵抗を低減
することができる。
In the case of the second modification, the parasitic capacitance between the gate electrode 32 and the n + -type GaAs layer 22 on the source side can be reduced, and the sectional area of the gate electrode 32 is increased. Therefore, the gate resistance can be reduced.

【0069】なお、この第2の実施の形態及びその変形
例においては、ゲート電極32の表面に設ける絶縁膜を
熱酸化により形成しているが、熱酸化膜に限られるもの
ではなく、CVD法によって堆積させたものであっても
良い。
In the second embodiment and its modification, the insulating film provided on the surface of the gate electrode 32 is formed by thermal oxidation. However, the present invention is not limited to the thermal oxide film. May be deposited.

【0070】次に、図8及び図9を参照して本発明の第
3の実施の形態を説明する。 図8(a)参照 まず、(100)面を主面とする半絶縁性GaAs基板
41上に、MOVPE法(有機金属気相成長法)を用い
て、不純物濃度が1×1018〜1×1019cm -3、例え
ば、5×1018cm-3で、厚さが10〜1000nm、
例えば、100nmのn+ 型GaAs層42、不純物濃
度が1×1018〜1×1019cm-3、例えば、5×10
18cm-3で、厚さが1〜50nm、例えば、10nmの
エッチングストップ層となるn型AlGaAs層(Al
組成比0.5)43、厚さ10〜100nm、例えば、
20nmのチャネル層となるノン・ドープのi型GaA
s層44、及び、不純物濃度が1×1018〜1×1019
cm-3、例えば、5×10 18cm-3で、厚さが10〜1
000nm、例えば、100nmのn+ 型GaAs層4
5を順次堆積させる。
Next, referring to FIG. 8 and FIG.
A third embodiment will be described. Referring to FIG. 8A, first, a semi-insulating GaAs substrate having a (100) plane as a main surface.
41, using MOVPE (metal organic chemical vapor deposition)
And the impurity concentration is 1 × 1018~ 1 × 1019cm -3,example
5 × 1018cm-3With a thickness of 10 to 1000 nm,
For example, n of 100 nm+Type GaAs layer 42, impurity concentration
Degree 1 × 1018~ 1 × 1019cm-3, For example, 5 × 10
18cm-3And has a thickness of 1 to 50 nm, for example, 10 nm.
N-type AlGaAs layer (Al
Composition ratio 0.5) 43, thickness 10 to 100 nm, for example,
Non-doped i-type GaAs serving as a 20 nm channel layer
s layer 44 and an impurity concentration of 1 × 1018~ 1 × 1019
cm-3, For example, 5 × 10 18cm-3And the thickness is 10-1
000 nm, for example 100 nm n+Type GaAs layer 4
5 are sequentially deposited.

【0071】次いで、フッ酸系エッチング液を用いてメ
サエッチングを行うことによって、素子のアイソレーシ
ョン、及び、ソース電極接触領域の形成を行う。
Next, by performing mesa etching using a hydrofluoric acid-based etching solution, isolation of the element and formation of a source electrode contact region are performed.

【0072】図8(b)参照 次いで、Au・Ge層を10〜100nm、例えば、5
0nm、及び、Au層を100〜1000nm、例え
ば、500nm堆積させ、間隔dが20〜1000n
m、例えば、300nmで、ドレイン電極46の幅wが
10〜500nm、例えば、50nmになるようにパタ
ーニングして、Au・Ge/Au層からなるストライプ
状のドレイン電極46及びダミー電極47を形成する。
Next, as shown in FIG. 8 (b), the Au.Ge layer is
0 nm and an Au layer are deposited at 100 to 1000 nm, for example, 500 nm, and the distance d is 20 to 1000 n.
m, for example, 300 nm, and the width w of the drain electrode 46 is patterned so as to be 10 to 500 nm, for example, 50 nm, thereby forming a striped drain electrode 46 and a dummy electrode 47 made of an Au.Ge/Au layer. .

【0073】次いで、ドレイン電極46及びダミー電極
47をマスクとし、(111)面よりも(100)面の
エッチングレートの大きなエッチング液、例えば、ブロ
ムメタノールを用いてエッチングすることにより、(0
11)断面において側面が(111)面からなるストラ
イプ状で且つ逆メサ状溝48をドレイン電極46及びダ
ミー電極47に自己整合的に形成する。
Next, using the drain electrode 46 and the dummy electrode 47 as a mask, etching is performed using an etching solution having a higher etching rate on the (100) plane than on the (111) plane, for example, bromomethanol, thereby forming (0).
11) In the cross section, a side surface is formed in a stripe shape having a (111) plane, and an inverted mesa-shaped groove 48 is formed in a self-aligned manner with the drain electrode 46 and the dummy electrode 47.

【0074】この場合、逆メサ状溝48がエッチングス
トップ層となるn型AlGaAs層43に達して時点
で、エッチングは自動的に停止し、逆メサ状溝48に挟
まれたi型GaAs層44がチャネル層49となる。
In this case, when the inverted mesa-shaped groove 48 reaches the n-type AlGaAs layer 43 serving as an etching stop layer, the etching is automatically stopped, and the i-type GaAs layer 44 sandwiched between the inverted mesa-shaped groove 48 is formed. Becomes the channel layer 49.

【0075】図8(c)参照 次いで、例えば、フッ酸をエッチング液として用いてn
型AlGaAs層43を除去するが、この場合もn+
GaAs層42が露出した時点でエッチングが自動的に
停止する。
Next, as shown in FIG. 8 (c), for example, n
The n-type AlGaAs layer 43 is removed, but also in this case, the etching automatically stops when the n + -type GaAs layer 42 is exposed.

【0076】図9(d)参照 次いで、ダミー電極47を除去したのち、SiO2 マス
ク50によって不所望な領域を覆い、次いで、MOVP
E法によって、ゲートバリア層となる厚さ5〜100n
m、例えば、20nmのノン・ドープのi型AlGaA
s層(Al組成比0.5)51を逆メサ状溝48に露出
したn+ 型GaAs層42、n型AlGaAs層43、
i型GaAs層44、及び、n+ 型GaAs層45の表
面に選択成長させる。
Next, after removing the dummy electrode 47, an undesired region is covered with a SiO 2 mask 50, and then the MOVP is removed.
The thickness of the gate barrier layer is 5 to 100 n by the method E.
m, for example, 20 nm non-doped i-type AlGaAs
An n + -type GaAs layer 42, an n-type AlGaAs layer 43 exposing an s layer (Al composition ratio 0.5)
Selective growth is performed on the surfaces of the i-type GaAs layer 44 and the n + -type GaAs layer 45.

【0077】この場合も、AlGaAsの電子親和力は
GaAsの電子親和力より小さいので、i型AlGaA
s層51とi型GaAs層44との界面のi型GaAs
層44側に二次元電子ガス52が発生する。
Also in this case, since the electron affinity of AlGaAs is smaller than the electron affinity of GaAs, i-type AlGaAs
i-type GaAs at the interface between the s-layer 51 and the i-type GaAs layer 44
A two-dimensional electron gas 52 is generated on the layer 44 side.

【0078】図9(e)参照 次いで、レジストマスク53を設けたのちAl膜をCV
D法によって堆積させることによって、その頂部がi型
GaAs層44とn+ 型GaAs層45との界面より上
になるように逆メサ状溝48の内部にゲート電極54を
埋め込む。
Next, after a resist mask 53 is provided, the Al film is
By depositing by the D method, the gate electrode 54 is buried in the reverse mesa-shaped groove 48 so that the top is above the interface between the i-type GaAs layer 44 and the n + -type GaAs layer 45.

【0079】図9(f)参照 次いで、レジストマスク53及びSiO2 マスク50を
除去することによって、不要部に堆積したAl膜をリフ
トオフ法によって除去したのち、リフトオフ法によって
Au・Ge/Auからなるソース電極55を形成する。
Next, as shown in FIG. 9F, the resist film 53 and the SiO 2 mask 50 are removed to remove the Al film deposited on the unnecessary portion by a lift-off method, and thereafter, is made of Au.Ge/Au by a lift-off method. The source electrode 55 is formed.

【0080】この様に、本発明の第3の実施の形態にお
いても、チャネル長は従来の縦型電界効果トランジスタ
と同様に、チャネル層49の厚さで決定されるため、リ
ソグラフィー限界を越えた短チャネル化が可能である。
As described above, also in the third embodiment of the present invention, the channel length is determined by the thickness of the channel layer 49, similarly to the conventional vertical field effect transistor, and therefore exceeds the lithography limit. Shorter channels are possible.

【0081】また、チャネル層49の幅はドレイン電極
46の幅によって自動的に決定されるが、上記の第1の
実施の形態は異なって、ドレイン電極46の幅を広くし
ても十分狭い幅のチャネル層49を形成することができ
るので、簡単な製造工程で、ドレイン側の寄生抵抗を十
分低くした状態で、ドレイン電流のカットオフ特性を良
好にすることができ、且つ、パラレルコンダクションを
なくすことができるので、低消費電力化が可能になる。
The width of the channel layer 49 is automatically determined by the width of the drain electrode 46. However, unlike the first embodiment, the width of the drain electrode 46 is sufficiently small even if the width of the drain electrode 46 is increased. Can be formed, the cut-off characteristic of the drain current can be improved in a simple manufacturing process, with the drain-side parasitic resistance sufficiently reduced, and the parallel conduction can be reduced. Since it can be eliminated, power consumption can be reduced.

【0082】なお、図9(f)の状態では、ゲート電極
53とソース側のn+ 型GaAs層42との間の重なり
面積が大きくなりゲート電極53に起因する寄生容量が
大きくなるので、ゲート電極53の形成前に、酸素イオ
ン、或いは、プロトン、即ち、水素イオンを逆メサ状溝
48の底部にイオン注入して、n+ 型GaAs層42の
ゲート電極53と対向する部分を絶縁化することが望ま
しい。
In the state shown in FIG. 9F, the overlapping area between the gate electrode 53 and the n + -type GaAs layer 42 on the source side increases, and the parasitic capacitance caused by the gate electrode 53 increases. Prior to the formation of the electrode 53, oxygen ions or protons, ie, hydrogen ions, are ion-implanted into the bottom of the reverse mesa-shaped groove 48 to insulate the portion of the n + -type GaAs layer 42 facing the gate electrode 53. It is desirable.

【0083】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は、GaAs/AlGaAs系に限られる
ものでなく、InGaAs/GaAs系を始めとして、
通常の横型HEMTに用いられている半導体の組合せで
あれば何でも良い。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the GaAs / AlGaAs system, but includes the InGaAs / GaAs system.
Any combination of semiconductors used in a normal horizontal HEMT may be used.

【0084】また、上記の説明においては、高速動作を
目指すためにn型素子、即ち、二次元電子ガスを用いた
素子で説明しているが、p型素子、即ち、価電子帯側に
形成される二次元正孔ガスを用いた素子でも良く、特
に、相補型装置を構成する場合には必要になるが、その
場合のゲートバリア層は、その禁制帯幅EgBと電子親和
力χB の和、即ち、EgB+χB がチャネル層を構成する
半導体の禁制帯幅と電子親和力の和、即ち、EgC+χC
より大きくなるように選択する必要がある。
In the above description, an n-type element, that is, an element using a two-dimensional electron gas, is described for the purpose of high-speed operation. However, a p-type element, that is, an element formed on the valence band side is used. A device using a two-dimensional hole gas may be used. In particular, this is necessary when a complementary device is to be constructed. In this case, the gate barrier layer has a forbidden band width E gB and an electron affinity χ B. The sum, ie, E gB + χ B is the sum of the forbidden bandwidth and the electron affinity of the semiconductor constituting the channel layer, ie, E gC + χ C
It must be chosen to be larger.

【0085】また、上記の説明においては、凸部上に形
成する電極をドレイン電極としているが、これをソース
電極にしても良いものであり、その場合には、半絶縁性
基板側のn+ 型層上にドレイン電極を形成すれば良い。
In the above description, the electrode formed on the convex portion is the drain electrode. However, the drain electrode may be used as the source electrode. In that case, the n + on the semi-insulating substrate side may be used. A drain electrode may be formed on the mold layer.

【0086】また、上記の説明においては、一つの素子
構造を説明してきたが、本発明はこの様な素子構造をデ
ィスクリートデバイスとして用いても良いし、これらを
集積化した化合物半導体集積回路装置として用いても良
いものである。
In the above description, one element structure has been described. However, in the present invention, such an element structure may be used as a discrete device, or as a compound semiconductor integrated circuit device in which these are integrated. It may be used.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば、縦型電界効果トランジ
スタのチャネル層の幅を、ドレイン電極等のストライプ
状パターンの幅によって自己整合的に決定しているの
で、チャネル幅をリソグラフィー工程における位置合わ
せ精度と無関係に狭くすることができ、パラレルコンダ
クションを無くして低消費電力化が可能になる。
According to the present invention, the width of the channel layer of the vertical field effect transistor is determined in a self-aligned manner by the width of the stripe pattern such as the drain electrode. The width can be reduced irrespective of the alignment accuracy, and parallel power can be eliminated to reduce power consumption.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention after FIG. 2;

【図4】本発明の第1の実施の形態の変形例の説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態の図5以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the second embodiment of the present invention after FIG. 5;

【図7】本発明の第2の実施の形態の変形例の説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a modified example of the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施の形態の図8以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the third embodiment of the present invention after FIG. 8;

【図10】従来の縦型電界効果トランジスタの要部断面
図である。
FIG. 10 is a sectional view of a main part of a conventional vertical field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性基板 2 第1導電型半導体層 3 ノン・ドープ半導体層 4 第1導電型半導体層 5 オーミック電極 6 ダミー電極 7 溝 8 チャネル層 9 ゲートバリア層 10 ゲート電極 11 二次元キャリアガス 12 オーミック電極 21 半絶縁性GaAs基板 22 n+ 型GaAs層 23 i型GaAs層 24 n+ 型GaAs層 25 ドレイン電極 26 ダミー電極 27 V溝 28 チャネル層 29 i型AlGaAs層 30 二次元電子ガス 31 レジストマスク 32 ゲート電極 33 ソース電極 34 i型GaAs層 35 レジストパターン 36 絶縁膜 41 半絶縁性GaAs基板 42 n+ 型GaAs層 43 n型AlGaAs層 44 i型GaAs層 45 n+ 型GaAs層 46 ドレイン電極 47 ダミー電極 48 逆メサ状溝 49 チャネル層 50 SiO2 マスク 51 i型AlGaAs層 52 二次元電子ガス 53 レジストマスク 54 ゲート電極 55 ソース電極 61 半絶縁性GaAs基板 62 n+ 型GaAs層 63 i型GaAs層 64 n+ 型GaAs層 65 i型AlGaAs層 66 ゲート電極 67 ドレイン電極 68 ソース電極 69 二次元電子ガス 70 パラレルコンダクションREFERENCE SIGNS LIST 1 semi-insulating substrate 2 first conductivity type semiconductor layer 3 undoped semiconductor layer 4 first conductivity type semiconductor layer 5 ohmic electrode 6 dummy electrode 7 groove 8 channel layer 9 gate barrier layer 10 gate electrode 11 two-dimensional carrier gas 12 ohmic Electrode 21 semi-insulating GaAs substrate 22 n + -type GaAs layer 23 i-type GaAs layer 24 n + -type GaAs layer 25 drain electrode 26 dummy electrode 27 V-groove 28 channel layer 29 i-type AlGaAs layer 30 two-dimensional electron gas 31 resist mask 32 Gate electrode 33 source electrode 34 i-type GaAs layer 35 resist pattern 36 insulating film 41 semi-insulating GaAs substrate 42 n + -type GaAs layer 43 n-type AlGaAs layer 44 i-type GaAs layer 45 n + -type GaAs layer 46 drain electrode 47 dummy electrode 48 Inverted mesa groove 49 Channel layer Reference Signs List 50 SiO 2 mask 51 i-type AlGaAs layer 52 two-dimensional electron gas 53 resist mask 54 gate electrode 55 source electrode 61 semi-insulating GaAs substrate 62 n + -type GaAs layer 63 i-type GaAs layer 64 n + -type GaAs layer 65 i-type AlGaAs Layer 66 Gate electrode 67 Drain electrode 68 Source electrode 69 Two-dimensional electron gas 70 Parallel conduction

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも第1の一導電型半導体層、ノ
ン・ドープ半導体層、及び、第2の一導電型半導体層か
らなる積層構造体に、第2の一導電型半導体層上に設け
たオーミック電極及びダミー電極に自己整合し、且つ、
その側壁が結晶方位の同じ結晶面から構成される2つの
ストライプ状の溝を設け、前記ノン・ドープ半導体層の
端部に二次元キャリアガスを発生させるために少なくと
も前記溝の表面に設けたゲートバリア層を介してゲート
電極を設けたことを特徴とする化合物半導体装置。
1. A laminated structure comprising at least a first one-conductivity-type semiconductor layer, a non-doped semiconductor layer, and a second one-conductivity-type semiconductor layer, provided on the second one-conductivity-type semiconductor layer. Self-aligned with the ohmic and dummy electrodes, and
A gate provided with two stripe-shaped grooves whose side walls are formed of the same crystal plane having the same crystal orientation, and provided at least on the surface of the groove to generate a two-dimensional carrier gas at an end of the non-doped semiconductor layer. A compound semiconductor device comprising a gate electrode provided via a barrier layer.
【請求項2】 少なくとも第1の一導電型半導体層、ノ
ン・ドープ半導体層、及び、第2の一導電型半導体層か
らなる積層構造体に、その側壁が結晶方位の同じ結晶面
から構成される2つのストライプ状の溝を設け、前記ノ
ン・ドープ半導体層の端部に二次元キャリアガスを発生
させるために少なくとも前記溝の表面に設けたゲートバ
リア層を介してゲート電極を設けると共に、前記ゲート
電極の表面に設けた絶縁膜上に延在し、且つ、前記第2
の一導電型半導体層に接するオーミック電極を設けたこ
とを特徴とする化合物半導体装置。
2. A stacked structure comprising at least a first one conductivity type semiconductor layer, a non-doped semiconductor layer, and a second one conductivity type semiconductor layer, wherein a side wall is formed of a crystal plane having the same crystal orientation. Two stripe-shaped grooves are provided, and a gate electrode is provided via at least a gate barrier layer provided on a surface of the groove to generate a two-dimensional carrier gas at an end of the non-doped semiconductor layer. Extending on an insulating film provided on the surface of the gate electrode;
A compound semiconductor device provided with an ohmic electrode in contact with the one conductivity type semiconductor layer.
【請求項3】 上記溝の断面形状がV字状であり、且
つ、上記ゲートバリア層を設けた後の上記溝の先端の位
置が上記第1の一導電型半導体層と上記ノン・ドープ半
導体層との界面と一致することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の化合物半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the groove has a V-shaped cross section, and the tip of the groove after the gate barrier layer is provided is located between the first one conductivity type semiconductor layer and the non-doped semiconductor. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor device coincides with an interface with the layer.
【請求項4】 上記溝の断面形状がV字状であり、且
つ、上記第1の一導電型半導体層と上記ノン・ドープ半
導体層との界面の近傍の高さにノン・ドープ半導体埋込
層を設け、前記ノン・ドープ半導体埋込層の上に上記ゲ
ート電極を設けることを特徴とする請求項1または2に
記載の化合物半導体装置。
4. A non-doped semiconductor buried at a height near an interface between the first one conductivity type semiconductor layer and the non-doped semiconductor layer, wherein the groove has a V-shaped cross section. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein a layer is provided, and the gate electrode is provided on the non-doped semiconductor buried layer.
【請求項5】 上記溝の断面形状が逆メサ状であり、且
つ、上記第1の一導電型半導体層と上記ノン・ドープ半
導体層との界面に一導電型のエッチングストップ層を有
することを特徴とする請求項1記載の化合物半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 5, wherein the cross-sectional shape of the groove is an inverted mesa shape, and an etching stop layer of one conductivity type is provided at an interface between the first one conductivity type semiconductor layer and the non-doped semiconductor layer. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項6】 半絶縁性半導体基板上に、少なくとも第
1の一導電型半導体層、ノン・ドープ半導体層、及び、
第2の一導電型半導体層からなる積層構造体を設ける工
程、前記第2の一導電型半導体層上にストライプ状のオ
ーミック電極と、前記オーミック電極と対向するストラ
イプ状のダミー電極を形成する工程、前記オーミック電
極及びダミー電極をマスクとして前記積層構造体をエッ
チングすることにより、前記オーミック電極及びダミー
電極に自己整合し、且つ、その側壁が結晶方位の同じ結
晶面から構成される溝を形成する工程、少なくとも前記
溝の表面に前記ノン・ドープ半導体層の端部に二次元キ
ャリアガスを発生させるゲートバリア層を設ける工程、
及び、前記溝内に前記ノン・ドープ半導体層と前記第2
の一導電型半導体層との界面を越える高さまでゲート電
極を埋め込む工程を含むことを特徴とする化合物半導体
装置の製造方法。
6. A semi-insulating semiconductor substrate comprising at least a first one conductivity type semiconductor layer, a non-doped semiconductor layer, and
A step of providing a laminated structure made of a second one-conductivity-type semiconductor layer; and a step of forming a stripe-shaped ohmic electrode on the second one-conductivity-type semiconductor layer and a stripe-shaped dummy electrode facing the ohmic electrode. By etching the laminated structure using the ohmic electrode and the dummy electrode as a mask, a groove is formed which is self-aligned with the ohmic electrode and the dummy electrode and whose side wall is formed of a crystal plane having the same crystal orientation. Providing a gate barrier layer for generating a two-dimensional carrier gas at an end of the non-doped semiconductor layer on at least the surface of the groove,
And the non-doped semiconductor layer and the second
A step of burying the gate electrode to a height exceeding an interface with the one conductivity type semiconductor layer.
【請求項7】 上記溝の断面形状がV字状であり、且
つ、上記ゲートバリア層を設けた後の前記溝の先端の位
置が上記第1の一導電型半導体層と上記ノン・ドープ半
導体層との界面に一致するように、上記オーミック電極
とダミー電極との間隔を決定することを特徴とする請求
項6記載の化合物半導体装置の製造方法。
7. The semiconductor device according to claim 7, wherein the groove has a V-shaped cross section, and the tip of the groove after the gate barrier layer is provided is located between the first one conductivity type semiconductor layer and the non-doped semiconductor. 7. The method according to claim 6, wherein a distance between the ohmic electrode and the dummy electrode is determined so as to coincide with an interface with the layer.
【請求項8】 半絶縁性半導体基板上に、少なくとも第
1の一導電型半導体層、ノン・ドープ半導体層、及び、
第2の一導電型半導体層からなる積層構造体を設ける工
程、前記第2の一導電型半導体層上にストライプ状ライ
ンとストライプ状のスペースが交互に並んだパターンを
形成する工程、前記パターンをマスクとして前記積層構
造体をエッチングすることにより、前記ストライプ状ラ
インに自己整合し、且つ、その側壁が結晶方位の同じ結
晶面から構成される溝を形成する工程、少なくとも前記
溝の表面に前記ノン・ドープ半導体層の端部に二次元キ
ャリアガスを発生させるゲートバリア層を設ける工程、
及び、前記溝内に前記ノン・ドープ半導体層と前記第2
の一導電型半導体層との界面を越える高さまでゲート電
極を埋め込む工程、前記ゲート電極の表面に絶縁膜を設
けたのち、前記溝に囲まれた前記積層構造体の表面に露
出している前記ゲートバリア層を除去する工程、及び、
少なくとも前記除去部を覆うようにオーミック電極を設
ける工程を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製
造方法。
8. On a semi-insulating semiconductor substrate, at least a first one conductivity type semiconductor layer, a non-doped semiconductor layer, and
Providing a stacked structure composed of a second one-conductivity-type semiconductor layer, forming a pattern in which stripe-like lines and stripe-like spaces are alternately arranged on the second one-conductivity-type semiconductor layer; Forming a groove which is self-aligned with the stripe-shaped line by etching the laminated structure as a mask, and whose side wall is formed of a crystal plane having the same crystallographic orientation; Providing a gate barrier layer for generating a two-dimensional carrier gas at an end of the doped semiconductor layer;
And the non-doped semiconductor layer and the second
Embedding the gate electrode to a height exceeding the interface with the one conductivity type semiconductor layer, providing an insulating film on the surface of the gate electrode, and then exposing the surface of the stacked structure surrounded by the groove. Removing the gate barrier layer; and
A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising a step of providing an ohmic electrode so as to cover at least the removed portion.
【請求項9】 上記溝の断面形状がV字状であり、且
つ、上記ゲートバリア層を設けた後の前記溝の先端の位
置が上記第1の一導電型半導体層と上記ノン・ドープ半
導体層との界面に一致するように、上記ストライプ状ラ
インと上記ストライプ状のスペースの間隔を決定するこ
とを特徴とする請求項8に記載の化合物半導体装置の製
造方法。
9. The semiconductor device according to claim 9, wherein the groove has a V-shaped cross section, and the tip of the groove after the gate barrier layer is provided is located between the first one conductivity type semiconductor layer and the non-doped semiconductor. 9. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 8, wherein an interval between the stripe-shaped line and the stripe-shaped space is determined so as to coincide with an interface with the layer.
【請求項10】 上記溝の断面形状がV字状であり、且
つ、上記ゲートバリア層を設けたのち、上記ゲート電極
を埋め込む工程の前に、上記第1の一導電型半導体層と
上記ノン・ドープ半導体層との界面の近傍まで、ノン・
ドープ半導体埋込層を選択成長させることを特徴とする
請求項6または8に記載の化合物半導体装置の製造方
法。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove has a V-shaped cross section, and after the gate barrier layer is provided, before the step of embedding the gate electrode, the first one-conductivity-type semiconductor layer and the non-conductive semiconductor layer are formed.・ Non-up to the vicinity of the interface with the doped semiconductor layer
9. The method according to claim 6, wherein the doped semiconductor buried layer is selectively grown.
【請求項11】 上記溝の断面形状が逆メサ状であり、
且つ、上記第1の一導電型半導体層と上記ノン・ドープ
半導体層との界面に一導電型のエッチングストップ層を
有することを特徴とする請求項6記載の化合物半導体装
置の製造方法。
11. A cross-sectional shape of the groove is an inverted mesa shape,
7. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 6, further comprising a one-conductivity-type etching stop layer at an interface between the first one-conductivity-type semiconductor layer and the non-doped semiconductor layer.
【請求項12】 上記ゲートバリア層を成長させたの
ち、上記溝の底面にイオンを注入して上記第1の一導電
型半導体層の一部を絶縁化することを特徴とする請求項
11記載の化合物半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein, after growing the gate barrier layer, ions are implanted into the bottom of the trench to partially insulate the first one conductivity type semiconductor layer. The manufacturing method of the compound semiconductor device of the above.
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JP2008306200A (en) * 2001-11-27 2008-12-18 Furukawa Electric Co Ltd:The POWER CONVERSION DEVICE AND GaN-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE USED THEREFOR
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