JPH10256533A - Compound semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Compound semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH10256533A
JPH10256533A JP6272897A JP6272897A JPH10256533A JP H10256533 A JPH10256533 A JP H10256533A JP 6272897 A JP6272897 A JP 6272897A JP 6272897 A JP6272897 A JP 6272897A JP H10256533 A JPH10256533 A JP H10256533A
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JP
Japan
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layer
gate electrode
contact layer
electrode
ohmic contact
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Application number
JP6272897A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukie Nishikawa
幸江 西川
Masayuki Sugiura
政幸 杉浦
Yasuo Ashizawa
康夫 芦沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the source and drain resistances by forming a first InGaP compd. semiconductor layer between a semiconductor substrate and channel layer, and forming an Ohmic contact layer contg. an n-type impurity, adjacent to the first semiconductor layer and channel layer. SOLUTION: A device is produced by forming on a semi-insulative substrate 101, a buffer layer 102, first InGaP compd. semiconductor regrown surface layer 103, buffer layer 104, second InGaAs compd. semiconductor channel layer 105, spacer layer 106, electron feed layer 107, Schottky contact layer 108, gate electrode 111, and insulation film 112, etching with this film 112 used for a mask to form a mesa gate electrode region laminate, and forming an n-type impurity-contg. GaAs Ohmic contact layer 109, InGaAs Ohmic contact layer 110, drain electrode 113 and source electrode 114.

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を構成
材料とする電界効果トランジスタおよびその製造方法に
関し、特に、高電子移動度トランジスタ(HEMT)お
よびその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a field effect transistor using a compound semiconductor as a constituent material and a method for manufacturing the same, and more particularly to a high electron mobility transistor (HEMT) and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から電界効果トランジスタ(FE
T)の一種として、半絶縁性GaAs基板上に、ノンド
ープInGaAsチャネル層と、InGaAsより電子
親和力が小さくn型の不純物が高濃度にドーピングされ
たAlGaAsあるいはInGaPなど半導体からなる
電子供給層との、へテロ接台を有する高電子移動度トラ
ンジスタ(以下HEMTという。)が知られている。H
EMTの特徴は、高純度なInGaAsチャネル層中に
形成された電子移動度が高い2次元電子ガス(2DE
G)をキャリアとすることによって、高速性や雑音特性
に優れているという点である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a field effect transistor (FE) has been used.
As one type of T), on a semi-insulating GaAs substrate, a non-doped InGaAs channel layer and an electron supply layer made of a semiconductor such as AlGaAs or InGaP doped with a high concentration of n-type impurities having a smaller electron affinity than InGaAs. 2. Description of the Related Art A high electron mobility transistor (hereinafter, referred to as a HEMT) having a hetero abutment is known. H
A feature of the EMT is that a two-dimensional electron gas (2DE) having a high electron mobility formed in a high-purity InGaAs channel layer is used.
By using G) as a carrier, high speed and noise characteristics are excellent.

【0003】他方、電界効果トランジスタの高性能化を
実現するためにはゲート長の短縮、ゲート抵抗、ソース
抵抗そのほかの寄生抵抗や寄生容量の低減が必要であ
る。このため、この種の電界効果トランジスタにおいて
は、ゲート長を短縮し、かつゲート抵抗を下げるために
T字形のゲート電極を使うことが多い。図9は従来のI
nGaPを電子供給層とするHEMTの断面構造を示す
図である。
On the other hand, in order to realize high performance of a field effect transistor, it is necessary to reduce a gate length, a gate resistance, a source resistance, and other parasitic resistances and capacitances. Therefore, in this type of field effect transistor, a T-shaped gate electrode is often used to reduce the gate length and the gate resistance. FIG. 9 shows a conventional I
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a HEMT using nGaP as an electron supply layer.

【0004】このようなHEMTの製造方法は、まず有
機金属気相成長法(MOCVD法)等によって、半絶縁
性GaAs基板501上に、ノンドープGaAsバッフ
ア層502、ノンドープInGaAsチャネル層50
3、ノンドープInGaPスペーサ層504、Siドー
プn型InGaP電子供給層505、ノンドープInG
aPシヨットキーコンタクト層506、Siドープn型
GaAsオーミックコンタクト層507を、順次成長す
る。次いで、フォトリソグラフィーによる電極金属蒸着
およびアロイ工程により、ドレイン電極508およびソ
ース電極509を離間して形成する。その後、電子ビー
ム露光によって一部分だけ露出させたn型GaAsオー
ミックコンタクト層507に凹溝状のリセス510を形
成し、ノンドープInGaPシヨットキーコンタクト層
の表面を露出させ、その上にゲート電極511を形成す
る。
[0004] In such a HEMT manufacturing method, first, a non-doped GaAs buffer layer 502 and a non-doped InGaAs channel layer 50 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 501 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or the like.
3, non-doped InGaP spacer layer 504, Si-doped n-type InGaP electron supply layer 505, non-doped InG
An aP short key contact layer 506 and a Si-doped n-type GaAs ohmic contact layer 507 are sequentially grown. Next, the drain electrode 508 and the source electrode 509 are formed apart from each other by an electrode metal vapor deposition and alloying process by photolithography. Thereafter, a recess 510 having a concave groove shape is formed in the n-type GaAs ohmic contact layer 507 partially exposed by the electron beam exposure, and the surface of the non-doped InGaP Schottky contact layer is exposed, and a gate electrode 511 is formed thereon. .

【0005】このような構造の従来のHEMTにおいて
は、リセス510の形成にはエッチング液を用いたウエ
ットエッチングが主に用いられており、その深さ方向や
幅方向の制御が難しく製造歩留まりの低下によるコスト
上昇を生じていた。また、ウェットエッチングにより露
出した表面にシヨツトキー電極となるゲート電極511
を形成した場合、表面状態が変化しやすく、ゲートリー
ク電流が大きくなるなど特性の劣化を引き起こす一因と
なっていた。
In the conventional HEMT having such a structure, wet etching using an etchant is mainly used for forming the recess 510, and it is difficult to control the depth direction and the width direction of the recess 510, thereby lowering the manufacturing yield. Caused a rise in costs. A gate electrode 511 serving as a shot key electrode is formed on the surface exposed by wet etching.
When formed, the surface state is liable to change, and this has been a factor that causes deterioration of characteristics such as an increase in gate leak current.

【0006】また、この種のトランジスタにおいては、
ソース抵抗あるいはドレイン抵抗等のいわゆる寄生抵抗
が存在するが、これらの抵抗が大きくなると、動作周波
数帯域、雑音特性、信頼性の低下を引き起こす。他方、
これらの寄生抵抗を小さくしようとすると、ゲートード
レイン耐圧(ブレークダウン電圧)が十分に得られない
という問題を生ずる。例えば、ゲートードレイン耐圧を
改善するために、ゲート電極をリセス510底部のソー
ス電極509側に近い位置に設け、ドレイン電極508
から遠ざけようとすると、今度はゲート電極511がソ
ース電極509側のGaAsオーミックコンタクト層5
07に接触するという問題を生じる。また、ゲート電極
511と不純物濃度の高いオーミックコンタクト層50
7との距離が近づくとゲート寄生容量が増加して、高周
波特性の劣化を招く。また、ゲート抵抗を小さくするた
めにゲート電極の脚部を低くして頭部の高さと幅をとも
に大きくすると、上記の問題はより顕著になる等、種々
の問題を生じた。
In this type of transistor,
There are so-called parasitic resistances such as a source resistance and a drain resistance. When these resistances increase, the operating frequency band, noise characteristics, and reliability are reduced. On the other hand,
If these parasitic resistances are reduced, there arises a problem that a sufficient gate-drain breakdown voltage (breakdown voltage) cannot be obtained. For example, in order to improve the gate-drain breakdown voltage, a gate electrode is provided at a position near the source electrode 509 at the bottom of the recess 510 and the drain electrode 508 is formed.
If the gate electrode 511 is to be kept away from the GaAs ohmic contact layer 5 on the source electrode 509 side,
07 occurs. Further, the gate electrode 511 and the ohmic contact layer 50 having a high impurity concentration are formed.
As the distance from the gate electrode 7 decreases, the parasitic capacitance of the gate increases and the high-frequency characteristics deteriorate. Further, if the height and width of the head are increased by lowering the legs of the gate electrode in order to reduce the gate resistance, various problems such as the above problem become more remarkable.

【0007】このようなリセス構造を有するHEMTに
特有の問題点を改善するために、ゲート電極が形成され
る領域以外の部分をエッチングにより除去して、低抵抗
層で埋め込むHEMT構造が提案されている。例えば、
特開平2−143432、特開平5−13467、特開
平6−216160、特開平6−342811などがあ
る。図10に代表例として、特開平6−342811に
よるHEMTの構造を示す。半絶縁性GaAs基板60
1と膜厚が約500nmのアンドープGaAsバッフア
層602と、膜厚が約50nmのアンドープGaAs層
からなる第1の半導体層(図9のチャネル層503に対
応)603と、膜厚が約40nmで、ドナー密度が約2
×1018cm-3のn型AlGaAs層からなる第2の半
導体層(図9の電子供給層505に対応)604と、膜
厚が約100nmで、ドナー密度が約4×1018cm-3
のn型GaAs層からなる第3の半導体層(図9のオー
ミックコンタクト層507に対応)605と、WSiに
よるゲート電極606と、AuGe/Ni/Auによる
ソース電極608とドレイン電極607と、SiO2に
よるゲート電極庇下の絶縁膜とから形成されている。第
1の半導体層と第2の半導体層は、低抵抗の第3の半導
体層と電気的に接触するように形成されている。
[0007] In order to improve the problem peculiar to the HEMT having such a recess structure, a HEMT structure in which a portion other than a region where a gate electrode is formed is removed by etching and buried with a low resistance layer has been proposed. I have. For example,
JP-A-2-143432, JP-A-5-13467, JP-A-6-216160, JP-A-6-34211 and the like. FIG. 10 shows the structure of a HEMT according to JP-A-6-342811 as a representative example. Semi-insulating GaAs substrate 60
1 and an undoped GaAs buffer layer 602 having a thickness of about 500 nm, a first semiconductor layer (corresponding to the channel layer 503 in FIG. 9) 603 made of an undoped GaAs layer having a thickness of about 50 nm, and a film thickness of about 40 nm. , Donor density is about 2
A second semiconductor layer 604 (corresponding to the electron supply layer 505 in FIG. 9) made of an n-type AlGaAs layer of × 10 18 cm −3, a thickness of about 100 nm, and a donor density of about 4 × 10 18 cm −3
A third semiconductor layer (corresponding to the ohmic contact layer 507 in FIG. 9) 605 made of an n-type GaAs layer, a gate electrode 606 made of WSi, a source electrode 608 and a drain electrode 607 made of AuGe / Ni / Au, and SiO2 It is formed from an insulating film below a gate electrode eave. The first semiconductor layer and the second semiconductor layer are formed so as to be in electrical contact with the low-resistance third semiconductor layer.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図10に示すような構
造の従来のHEMTによれば、リセスエッチングを行わ
ないため、リセス歩留まりの向上やゲートリーク電流の
低減が期待できる。また、低抵抗層で埋め込むことによ
り、ソース抵抗・ドレイン抵抗の低減が図られ、高周波
特性の改善も期待できる。しかしながら、このような構
造のHEMTについては、その製造プロセス上多くの問
題を含んでいる。すなわち、第2の半導体層となるAl
組成の高いAlGaAsでは選択ドライエッチングが可
能であるが、第1の半導体層となるGaAs層やInG
aAs層のウエットエッチングでは選択性がほとんどな
いため、エッチング深さ(埋込み層の厚さ)やリセス幅
がウェハの面内において大きく変動するという問題があ
る。特に大口径GaAs基板を用いた場合、エッチング
深さが均一にならず、エッチング後に完全に平坦な表面
が得られないため、ゲートとソース電極あるいはドレイ
ン電極との間隔が変動し、その結果ソース抵抗、ドレイ
ン抵抗がウェハ状の異なる場所において形成される素子
毎に変動したり、あるいはゲート−ドレイン耐圧の低下
をもたらす恐れがある。このような理由により、高周波
特性や雑音特性の改善を十分に達成することができな
い。また、製品歩留まりの向上も期待できない。
According to the conventional HEMT having the structure as shown in FIG. 10, since recess etching is not performed, improvement in recess yield and reduction in gate leak current can be expected. Further, by embedding with a low resistance layer, the source resistance and the drain resistance can be reduced, and improvement of high frequency characteristics can be expected. However, the HEMT having such a structure has many problems in the manufacturing process. That is, the Al that becomes the second semiconductor layer
Selective dry etching is possible with AlGaAs having a high composition, but a GaAs layer serving as a first semiconductor layer or InG
Since there is almost no selectivity in the wet etching of the aAs layer, there is a problem that the etching depth (the thickness of the buried layer) and the recess width vary greatly in the plane of the wafer. In particular, when a large-diameter GaAs substrate is used, the etching depth is not uniform, and a completely flat surface cannot be obtained after etching, so that the distance between the gate and the source or drain electrode fluctuates. In addition, the drain resistance may fluctuate for each element formed at a different location on the wafer, or the gate-drain breakdown voltage may be reduced. For these reasons, high-frequency characteristics and noise characteristics cannot be sufficiently improved. Also, improvement in product yield cannot be expected.

【0009】したがって本発明は、上記したHEMT素
子が抱える問題点を解決し、低いソース抵抗、ドレイン
抵抗および高いゲートードレイン耐圧を有するHEMT
素子を歩留まりよく製造する方法およびそれを可能とす
る素子構造の提供を目的とするものである。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the HEMT device, and has a HEMT having a low source resistance, a low drain resistance and a high gate-drain breakdown voltage.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an element with a high yield and an element structure enabling the method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の実施形態
によれば、半導体基板上にIn、Ga、およびPを含む
第1化合物半導体層を形成し、この第1化合物半導体層
上に、直接またはバッファ層を介して、少なくともGa
およびAsを含む第2の化合物半導体層からなるチャン
ネル層を形成する工程と、このチャネル層上に、電子供
給層およびショットキーコンタクト層を積層する工程
と、このショットキーコンタクト層上に形成されたマス
クを介して前記第1化合物半導体層に向かってエッチン
グ処理を施してメサ状のゲート電極領域積層体を形成す
る工程と、このメサ状のゲート電極領域積層体の両側に
露出した前記第1化合物半導体上に、n型不純物を含む
半導体からなるオーミックコンタクト層を成長する工程
とを備えたことを特徴とする化合物半導体装置の製造方
法が提供される。
According to a first embodiment of the present invention, a first compound semiconductor layer containing In, Ga, and P is formed on a semiconductor substrate, and the first compound semiconductor layer is formed on the first compound semiconductor layer. , Directly or via a buffer layer, at least Ga
Forming a channel layer made of a second compound semiconductor layer containing Al and As, laminating an electron supply layer and a Schottky contact layer on the channel layer, and forming a channel layer on the Schottky contact layer. Forming a mesa-shaped gate electrode region laminate by performing an etching process toward the first compound semiconductor layer via a mask; and forming the first compound exposed on both sides of the mesa-shaped gate electrode region laminate. Growing an ohmic contact layer made of a semiconductor containing an n-type impurity on the semiconductor.

【0011】この第1の実施形態により製造される化合
物半導体装置は、高融点金属からなるゲート電極が前記
シヨットキーコンタクト層上に形成され、前記ゲート電
極に自己整合的にソース電極側のオーミックコンタクト
層が形成され、前記ゲート電極とソース電極側のオーミ
ックコンタクト層との距離をゲート電極とドレイン電極
側のオーミックコンタクト層との距離より短くしたこと
を特徴としている。
In the compound semiconductor device manufactured according to the first embodiment, a gate electrode made of a refractory metal is formed on the Schottky contact layer, and the ohmic contact on the source electrode side is self-aligned with the gate electrode. A layer is formed, and the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the source electrode side is shorter than the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the drain electrode side.

【0012】さらに、第1の実施形態により製造される
化合物半導体装置は、半絶縁性半導体基板上に形成され
たチャネル層と、前記半絶縁性半導体基板と前記チャネ
ル層との間に形成されたInGaAlP層と、n型不純
物を含む前記チャネル層より電子親和力が小さい電子供
給層と、前記チャネル層より電子親和力の小さいシヨッ
トキーコンタクト層と、前記InGaAlP層と前記チ
ャネル層に接して形成されたn型不純物を含み、シヨッ
トキーコンタクト層より電子親和力が大きくい低抵抗半
導体層からなるオーミックコンタクト層を備え、前記オ
ーミックコンタクト層上にドレイン電極とソース電極が
形成されていることを特徴としている。次に、本発明の
第2の実施形態によれば、低抵抗半導体層である前記オ
ーミックコンタクト層を再成長する場合には、前記ゲー
ト電極領域積層体に隣接して露出した半導体層表面を絶
縁膜で被覆し、前記ゲート電極領域積層体の両側壁から
横方向にエピタキシャル成長させる製造方法を採用す
る。この方法を採用することにより、再成長領域とゲー
ト電極領域積層体の両側壁との間に発生し易い結晶欠陥
や深いエネルギー準位の導入を低減することができる。
Further, the compound semiconductor device manufactured according to the first embodiment has a channel layer formed on a semi-insulating semiconductor substrate, and a channel layer formed between the semi-insulating semiconductor substrate and the channel layer. An InGaAlP layer, an electron supply layer having an electron affinity smaller than that of the channel layer containing an n-type impurity, a Schottky contact layer having an electron affinity smaller than that of the channel layer, and an n formed in contact with the InGaAlP layer and the channel layer. An ohmic contact layer comprising a low-resistance semiconductor layer containing a semiconductor impurity and having a higher electron affinity than that of the Schottky contact layer. A drain electrode and a source electrode are formed on the ohmic contact layer. Next, according to the second embodiment of the present invention, when the ohmic contact layer, which is a low-resistance semiconductor layer, is regrown, the surface of the semiconductor layer exposed adjacent to the gate electrode region laminate is insulated. A manufacturing method is employed in which the film is covered with a film and epitaxially grown laterally from both side walls of the gate electrode region laminate. By employing this method, it is possible to reduce the introduction of crystal defects and deep energy levels that are likely to occur between the regrowth region and the side walls of the gate electrode region stack.

【0013】また、この第2の実施形態により製造され
る化合物半導体装置は、高融点金属からなるゲート電極
を有し、ソース電極とドレイン電極を形成する低抵抗半
導体層が再成長で形成され、半導体基板と再成長層との
間に再成長時のマスクとなる材料が残っているため、基
板との間の寄生容量を低減することができる。
The compound semiconductor device manufactured according to the second embodiment has a gate electrode made of a high melting point metal, and a low resistance semiconductor layer forming a source electrode and a drain electrode is formed by regrowth. Since a material serving as a mask during regrowth remains between the semiconductor substrate and the regrown layer, parasitic capacitance between the semiconductor substrate and the regrown layer can be reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照にしながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明の第1の実施の形態における
第1の実施例に係るHEMTの構成を摸式的に示す断面
図である。このHEMTは、有機金属気相成長法(MO
CVD法)によって、半絶縁性GaAs基板101上
に、500nmのノンドープGaAsバツフア層10
2、100nmのノンドープIn0.48Ga0.52P再成長
表面層103、20nmのノンドープGaAsバッファ
層104、10nmのノンドープIn0.22Ga0.78As
チャネル層105、3nmのノンドープIn0.3 Ga
0.7 Pスペーサ層106、Si面密度Ns=3×1012
cm-2のプレーナードーピング層からなる電子供給層1
07、15nmのノンドープIn0.48Ga0.52Pシヨッ
トキーコンタクト層108、In0.48Ga0.52P再成長
表面層103とIn0.22Ga0.78Asチャネル層105
に接して45nmでND =5×1018cm-3のSiドー
プn型GaAsオーミックコンタクト層109、5nm
でND =5×1019cm-3のTeドープn型In0.5
0.5 Asオーミックコンタクト層110を成長する。
In0.48Ga0.52Pシヨットキーコンタクト層108上
にはゲート電極111と絶縁膜112が形成され、In
0.5 Ga0.5 Asオーミックコンタクト層110上には
ドレイン電極113とソース電極114が形成されてい
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a HEMT according to a first example of the first embodiment of the present invention. This HEMT is manufactured by metal organic chemical vapor deposition (MO)
The non-doped GaAs buffer layer 10 of 500 nm is formed on the semi-insulating GaAs substrate 101 by CVD.
2, 100 nm non-doped In 0.48 Ga 0.52 P regrowth surface layer 103, 20 nm non-doped GaAs buffer layer 104, 10 nm non-doped In 0.22 Ga 0.78 As
Channel layer 105, 3 nm non-doped In 0.3 Ga
0.7 P spacer layer 106, Si surface density Ns = 3 × 10 12
Electron supply layer 1 consisting of a planar doping layer of cm −2
07, 15 nm non-doped In 0.48 Ga 0.52 P Schottky contact layer 108, In 0.48 Ga 0.52 P regrown surface layer 103 and In 0.22 Ga 0.78 As channel layer 105
Si-doped n-type GaAs ohmic contact layer 109 of 45 nm and N D = 5 × 10 18 cm −3 , 5 nm
And N D = 5 × 10 19 cm −3 Te-doped n-type In 0.5 G
a 0.5 As ohmic contact layer 110 is grown.
A gate electrode 111 and an insulating film 112 are formed on the In 0.48 Ga 0.52 P Schottky contact layer 108,
A drain electrode 113 and a source electrode 114 are formed on the 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 110.

【0016】なお、上記本発明の実施例において、In
0.48Ga0.52P再成長表面層103は、GaAs基板ほ
ぼ格子整合するInGaAlP材料ならばよく、In
0.48(Ga0.6 Al0.4 0.52PなどのAlを含む層で
もよい。In0.22Ga0.78Asチャネル層105のIn
組成yは、y=0.22±0.1の範囲であればよい。
また、In0.3 Ga0.7 Pスペーサ層106のIn組成
zは、z=0.2〜0.6の範囲であればよい。スペー
サ層106、シヨットキーコンタクト層108は、In
GaAlP材料、例えば、Alを含むIn0.48(Ga
0.6 Al0.4 0. 52Pなどの材料でも良いし、AlGa
Asでも良い。AlGaAsを用いる場合、Al組成x
は、x=0.15〜0.3程度が適当である。In0.5
Ga0.5 Asオーミックコンタクト層110のIn組成
wはw=0.2〜1.0の範囲にあればよい。
In the above embodiment of the present invention, In
The 0.48 Ga 0.52 P regrowth surface layer 103 may be made of an InGaAlP material that is substantially lattice-matched with a GaAs substrate.
A layer containing Al such as 0.48 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.52 P may be used. In 0.22 Ga 0.78 In of the channel layer 105
The composition y may be in the range of y = 0.22 ± 0.1.
The In composition z of the In 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 106 may be in the range of z = 0.2 to 0.6. The spacer layer 106 and the shot key contact layer 108 are made of In.
GaAlP material, for example, In 0.48 (Ga
0.6 Al 0.4) may be a material such as 0. 52 P, AlGa
As may be used. When using AlGaAs, the Al composition x
It is appropriate that x is about 0.15 to 0.3. In 0.5
The In composition w of the Ga 0.5 As ohmic contact layer 110 may be in the range of w = 0.2 to 1.0.

【0017】次に、上記のようなHEMTの製造方法を
説明する。図2(a)に示すように、半絶縁性GaAs
基板101上に、GaAsバッフア層102、In0.48
Ga0.52P再成長表面層103、GaAsバッファ層1
04、In0.22Ga0.78Asチャネル層105、In
0.3 Ga0.7 Pスペーサ層106、プレーナードーピン
グ層107、In0.48Ga0.52Pシヨットキーコンタク
ト層108をMOCVD法で順次形成する。
Next, a method of manufacturing the above HEMT will be described. As shown in FIG. 2A, semi-insulating GaAs
On a substrate 101, a GaAs buffer layer 102, In 0.48
Ga 0.52 P regrowth surface layer 103, GaAs buffer layer 1
04, In 0.22 Ga 0.78 As channel layer 105, In
A 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 106, a planar doping layer 107, and an In 0.48 Ga 0.52 P short key contact layer 108 are sequentially formed by MOCVD.

【0018】次に、図2(b)に示すように、Si
2 、またはSiNなどの絶縁膜112aを形成した
後、電子ビーム露光によって一部分だけショットキーコ
ンタクト層108の表面を露出させ、その上にゲート電
極111を形成する。ゲート電極金属としては、WSi
を用いた。ゲート電極としては、他のWTi、WN、W
などの高融点金属を用いてもよい。ゲート長dl は0.
1μmとした。ゲート電極はウェットエッチングにより
露出させた表面ではなく成長最表面に形成されるため、
表面状態は常に安定であるというメリットがある。ウエ
ットリセスエッチングを用いた場合に比べ、ゲートリー
ク電流が50%以上低減され、ゲート電極形成時の歩留
まりが向上することが確認された。その後、再成長用の
マスクとなる絶縁膜112bを形成し、ゲート電極近傍
以外の部分を図2(b)の形状のように除去する。ゲー
ト電極に自己整合的にソース電極側のオーミックコンタ
クト層を形成するために、ソース電極側の絶縁膜112
bはゲート電極上のみを残して除去する。ゲート電極と
ソース電極側のオーミックコンタクト層との距離をゲー
ト電極とドレイン電極側のオーミックコンタクト層との
距離より短くするために、ドレイン電極側の絶縁膜11
2a、112bはゲート電極部以外も残すようにする。
この時、絶緑膜の寸法はd2 =0.25μm.d3
0.50μmとした。
Next, as shown in FIG.
After forming an insulating film 112a such as O 2 or SiN, only part of the surface of the Schottky contact layer 108 is exposed by electron beam exposure, and a gate electrode 111 is formed thereon. As a gate electrode metal, WSi
Was used. As the gate electrode, other WTi, WN, W
For example, a high melting point metal such as The gate length d l is 0.
It was 1 μm. Since the gate electrode is formed not on the surface exposed by wet etching but on the outermost growth surface,
There is an advantage that the surface state is always stable. It was confirmed that the gate leakage current was reduced by 50% or more as compared with the case where wet recess etching was used, and the yield at the time of forming the gate electrode was improved. After that, an insulating film 112b serving as a mask for regrowth is formed, and portions other than the vicinity of the gate electrode are removed as shown in FIG. In order to form the ohmic contact layer on the source electrode side in a self-aligned manner with the gate electrode, the insulating film 112 on the source electrode side is formed.
b is removed leaving only on the gate electrode. In order to make the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the source electrode side shorter than the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the drain electrode side, the insulating film 11 on the drain electrode side is used.
In 2a and 112b, portions other than the gate electrode portion are left.
At this time, the dimension of the absolute green film was d 2 = 0.25 μm. d 3 =
It was 0.50 μm.

【0019】図2(c)に示すように、絶縁膜112を
マスクとしてIn0.48Ga0.52P再成長表面層103が
露出するようにエッチングをする。In0.3 Ga0.7
スペーサ層106、プレーナードーピング層107、I
0.48Ga0.52Pシヨットキーコンタクト層108のエ
ッチングには、塩酸とりん酸の混合溶液を用いた。
As shown in FIG. 2C, etching is performed so that the In 0.48 Ga 0.52 P regrowth surface layer 103 is exposed using the insulating film 112 as a mask. In 0.3 Ga 0.7 P
Spacer layer 106, planar doping layer 107, I
A mixed solution of hydrochloric acid and phosphoric acid was used for etching the n 0.48 Ga 0.52 P short key contact layer.

【0020】次に、GaAsバッフア層104、In
0.22Ga0.78Asチャネル層105のエッチングには、
硫酸と過酸化水素と水の混合液を用いた。この硫酸系混
合液ではInGaPはほとんどエッチングされずGaA
sとの選択エッチングが可能である。このため、大口径
のウェハ全面にわたって、エッチング深さ(埋込み層の
厚さ)やリセス幅の面内分布をほとんど無くすことがで
きた。
Next, the GaAs buffer layer 104, In
For etching the 0.22 Ga 0.78 As channel layer 105,
A mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water was used. In this sulfuric acid-based mixed solution, InGaP is hardly etched and GaAs
Selective etching with s is possible. Therefore, the in-plane distribution of the etching depth (the thickness of the buried layer) and the recess width could be almost eliminated over the entire surface of the large-diameter wafer.

【0021】次に、図2(d)のように、MOCVD法
でIn0.48Ga0.52P再成長表面層103上にGaAs
オーミックコンタクト層109とInGaAsオーミッ
クコンタクト層110を再成長する。再成長温度は50
0℃とした。ゲート電極には高融点金属を用いているの
で、再成長による高温プロセスを経てもシヨットキー特
性の劣化は起らずゲートリーク電流の増加も見られなか
った。Tiなどの低融点金属では再成長温度でも半導体
膜中への拡散が起るため、本実施例のような再成長を行
うようなデバイス構造では高融点金属を用いることが必
要である。再成長時には絶縁膜112の部分には成長が
起こらず、エッチングした部分のみ選択的に成長が進み
埋め込まれる。硫酸系混合液を用いてエッチングするこ
とによりIn0.48Ga0.52P再成長表面層が清浄化され
ることと、GaAsに比べてInGaPでは表面酸化膜
が形成されにくいことにより、再成長より良好な表面モ
ホロジを得ることができた。埋め込み層の厚さ(GaA
sオーミックコンタクト層109とIn0.5 Ga0.5
sオーミックコンタクト層110の厚さの和)はエッチ
ング除去した層の厚さ(GaAsバッファ層104、I
0.22Ga0.78Asチャネル層105、In0.3 Ga
0.7 Pスペーサ層106、プレーナードーピング層10
7、In0.48Ga0.52Pシヨットキーコンタクト層10
8の厚さの和)と同じにした。In0.5 Ga0.5 Asオ
ーミックコンタクト層110は無くてもよいが、ドレイ
ン電極・ソース電極の接触抵抗を減らすためにはあった
方が望ましい。
Next, as shown in FIG. 2D, GaAs is formed on the In 0.48 Ga 0.52 P regrowth surface layer 103 by MOCVD.
The ohmic contact layer 109 and the InGaAs ohmic contact layer 110 are regrown. Regrowth temperature is 50
0 ° C. Since a high melting point metal was used for the gate electrode, no degradation of the Schottky characteristics occurred even after a high temperature process by regrowth, and no increase in gate leak current was observed. Since a low melting point metal such as Ti diffuses into the semiconductor film even at the regrowth temperature, it is necessary to use a high melting point metal in the device structure for performing the regrowth as in this embodiment. At the time of regrowth, no growth occurs in the portion of the insulating film 112, and only the etched portion selectively grows and is buried. And the In 0.48 Ga 0.52 P regrown surface layer is cleaned by etching with sulfuric acid-based mixture, by a surface oxide film in InGaP is not easily formed as compared with GaAs, better surface than regrowth I got the morphology. Buried layer thickness (GaAs
s ohmic contact layer 109 and In 0.5 Ga 0.5 A
The sum of the thickness of the s ohmic contact layer 110 (the thickness of the GaAs buffer layer 104,
n 0.22 Ga 0.78 As channel layer 105, In 0.3 Ga
0.7 P spacer layer 106, planar doping layer 10
7, In 0.48 Ga 0.52 P Schottky contact layer 10
8 sum). The In 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 110 may not be provided, but is preferably provided to reduce the contact resistance between the drain electrode and the source electrode.

【0022】その後、フオトリソグラフィー、電極金属
蒸着およびアロイ工程によって、ドレイン電極113、
およびソース電極114を離間して図2(e)のように
形成する。このような工程を経て、図1に示したような
HEMT構造が作成される。図3を用いて再成長埋込み
層の厚さの影響について説明する。図3(a)に示すよ
うに、In0.3 Ga0.7 Pスペーサ層106、プレーナ
ードーピンダ層107、In0.48Ga0.52Pシヨットキ
ーコンタクト層108のみをエッチングした場合、埋め
込み層の厚さはエッチング除去した層の厚さと同じとす
ると20nmとなる。ND =5×1018cm-3のSiド
ープn型GaAsオーミックコンタクト層109を15
nm、ND =5×1019cm-3のTeドープn型In
0.5 Ga0.5 Asオーミックコンタクト層110を5n
m成長した場合、埋込み層のシート抵抗は300Ω/口
以上と高くなってしまう。これは、埋込み層の厚さが2
0nmと薄いためである。ソース抵抗、ドレイン抵抗の
低減のためには、オーミックコンタクト層のシート抵抗
は200Ω/口以下、望ましくは120Ω/口以下であ
ることが必要である。GaAsのキャリア濃度をND
5×1018cm-3とした場合、シート抵抗を200Ω/
口以下にするには埋込み層の厚さを30nm以上、12
0Ω/口以下とするには50nm以上とすることが必要
となる。シート抵抗を下げるためには、オーミックコン
タクト層のキャリア濃度を高くする手法もあるが、MO
CVD成長のSiドープGaAsではND =5×1018
cm-3より高くさらにドーピングを行うとモホロジの著
しい劣化が起こるため不可能である。
Thereafter, the drain electrode 113 and the drain electrode 113 are formed by photolithography, electrode metal deposition and alloying steps.
Then, the source electrode 114 is formed to be separated as shown in FIG. Through these steps, a HEMT structure as shown in FIG. 1 is created. The effect of the thickness of the regrown buried layer will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3A, when only the In 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 106, the planar doughpin layer 107, and the In 0.48 Ga 0.52 P short key contact layer 108 were etched, the thickness of the buried layer was removed by etching. If it is the same as the thickness of the layer, it will be 20 nm. The N D = 5 × 10 18 Si-doped n-type GaAs ohmic contact layer 109 of cm -3 15
nm, N D = 5 × 10 19 cm −3 Te-doped n-type In
0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 110 is 5 n
In the case of m growth, the buried layer has a high sheet resistance of 300 Ω / port or more. This means that the thickness of the buried layer is 2
This is because it is as thin as 0 nm. In order to reduce the source resistance and the drain resistance, the sheet resistance of the ohmic contact layer needs to be 200 Ω / port or less, preferably 120 Ω / port or less. When the carrier concentration of GaAs is N D =
In the case of 5 × 10 18 cm −3 , the sheet resistance is 200 Ω /
The thickness of the buried layer should be 30 nm or more and 12
In order to make it 0 Ω / port or less, it is necessary to make it 50 nm or more. To reduce the sheet resistance, there is a method of increasing the carrier concentration of the ohmic contact layer.
For Si-doped GaAs grown by CVD, N D = 5 × 10 18
Further doping above cm -3 is not possible because of significant degradation of the morphology.

【0023】一方、図3(b)に示すように、埋め込み
層の厚さをエッチング除去した層の厚さより厚く成長す
る方法も考えられる。しかし、このような形状では、ゲ
ート電極111とIn0.5 Ga0.5 Asオーミックコン
タクト層110が接触するなどの問題を生じる。また、
ゲート電極と不純物濃度の高いオーミックコンタクト層
との距離が近づくとゲート寄生容量が増加して、高周波
特性の劣化を招くという弊害もある。このため、埋め込
み層の厚さはエッチング除去した層の厚さより5nm程
度までなら厚くて問題は無いが、同程度であることが必
要である。オーミックコンタクト層とシヨットキーコン
タクト層がほぼ同一平面にあるような構造とすることに
より、ゲート電極とオーミックコンタクト層との距離を
十分に離すことが可能となり、図7に示したような従来
構造のHEMTに比べて大幅にゲート寄生容量を低減で
きる。短チャネル効果を抑制し最大利得Gmを大きくと
るためには、2次元電子ガスとシヨットキーコンタクト
までの距離は短い方が良い。スペーサ層、電子供給層、
シヨットキーコンタクト層の厚さの和が小さい方が有利
ということである。つまり、図3に示したようにチャネ
ル層を残した場合、埋め込み層の厚さはさらに薄くな
り、オーミックコンタクト層のシート抵抗を低減し、且
つ、グート電極とオーミックコンタクト層との距離が近
づかないようにすることはできない。しかし本発明の実
施例のように、半導体基板とチャネル層との間にInG
aAlP再成長表面層を形成してエッチングを行い埋め
込み層を形成することにより、シート抵抗とゲート寄生
容量の低減の両立が始めて可能となる。GaAsバッフ
ァ層104の厚さを変化させることにより、シート抵抗
の低減か可能である。本実施例ではGaAsバッファ層
厚を20nmとすることにより、シート抵抗は120Ω
/口と非常に低い値とすることができた。埋込み層の厚
さが厚くなるとシート抵抗は下がるが再成長に要する時
間が長くなり、プレーナドーピング層からのSi拡散が
生じるため、おおよそ、100nm以下が適当であるこ
とが実験的に確認された。埋め込み層の厚さは、前述の
ようにシート抵抗との兼ね台いにより少なくとも30n
m以上、望ましくは50nm以上とし、さらに、約10
0nm以下とするとことにより、素子性能向上が図れる
ことが明らかとなった。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, a method of growing the buried layer so that the thickness of the buried layer is larger than the thickness of the layer removed by etching can be considered. However, such a shape causes problems such as the gate electrode 111 and the In 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 110 being in contact with each other. Also,
When the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer having a high impurity concentration is reduced, the parasitic capacitance of the gate is increased, and there is a disadvantage that the high frequency characteristics are deteriorated. For this reason, the thickness of the buried layer is not problematic as long as it is about 5 nm thicker than the thickness of the layer removed by etching, but it is necessary that it be about the same. With a structure in which the ohmic contact layer and the Schottky contact layer are substantially on the same plane, the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer can be sufficiently increased, and the conventional structure as shown in FIG. The gate parasitic capacitance can be significantly reduced as compared with the HEMT. In order to suppress the short channel effect and increase the maximum gain Gm, the shorter the distance between the two-dimensional electron gas and the Schottky contact, the better. Spacer layer, electron supply layer,
It is advantageous that the sum of the thicknesses of the shot key contact layers is small. That is, when the channel layer is left as shown in FIG. 3, the thickness of the buried layer is further reduced, the sheet resistance of the ohmic contact layer is reduced, and the distance between the good electrode and the ohmic contact layer is not reduced. I can't do that. However, as in the embodiment of the present invention, InG is provided between the semiconductor substrate and the channel layer.
Forming the aAlP regrowth surface layer and etching to form the buried layer makes it possible for the first time to achieve both reduction in sheet resistance and reduction in gate parasitic capacitance. By changing the thickness of the GaAs buffer layer 104, the sheet resistance can be reduced. In this embodiment, the sheet resistance is set to 120Ω by setting the thickness of the GaAs buffer layer to 20 nm.
/ Mouth and very low value. As the thickness of the buried layer increases, the sheet resistance decreases but the time required for regrowth increases, and Si diffusion from the planar doping layer occurs. Therefore, it has been experimentally confirmed that a thickness of about 100 nm or less is appropriate. As described above, the thickness of the buried layer is at least 30 n due to the combination with the sheet resistance.
m or more, preferably 50 nm or more, and about 10
It has been clarified that the element performance can be improved by setting the thickness to 0 nm or less.

【0024】図1に示したような断面構造のHEMTに
おいて、ゲート幅200μmの素子の特性を評価した。
ゲートードレイン耐圧は10V、ソース抵抗は1Ω、ド
レイン抵抗は2Ωであった。図7に示した従来のHEM
Tに比較し、ゲート電極とドレイン電極側のオーミック
コンタクト層との距離をソース電極側の2倍とすること
により、耐圧は5V以上向上した。ソース抵抗2Ω以
上、ドレイン抵抗は1Ω以上低下し、大きな改善が見ら
れた。このようなソース抵抗・ドレイン抵抗とゲート寄
生容量の低減により、高周波特性も優れていることが確
認された。最大発振周波数fmaxとしては160GH
zが得られ、従来より3OGHz以上向上した。素子動
作時の劣化も無く、信頼性向上も図ることができた。
In the HEMT having the cross-sectional structure as shown in FIG. 1, the characteristics of the device having a gate width of 200 μm were evaluated.
The gate-drain breakdown voltage was 10 V, the source resistance was 1Ω, and the drain resistance was 2Ω. The conventional HEM shown in FIG.
By making the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the drain electrode side twice as large as T, the withstand voltage was improved by 5 V or more. The source resistance decreased by 2Ω or more, and the drain resistance decreased by 1Ω or more, and significant improvements were observed. It has been confirmed that such a reduction in source resistance / drain resistance and gate parasitic capacitance leads to excellent high frequency characteristics. 160 GH as the maximum oscillation frequency fmax
z was obtained, which was improved by 30 GHz or more. There was no deterioration during the operation of the device, and the reliability was improved.

【0025】図4は本発明の第1の実施の形態における
第2の実施例に係るHEMTの構成を摸式的に示す断面
図である。このHEMTは、有機金属気相成長法(MO
CVD法)によって、半絶縁性GaAs基板201上
に、500nmのノンドープGaAsバッファ層20
2、100nmのノンドープIn0.48Ga0.52P再成長
表面層203、10nmのノンドープIn0.22Ga0.78
Asチャネル層204、3nmのノンドープIn0.3
0.7 Pスペーサ層205、10nmでND =4×10
18cm-3のSiドープn型In0.48Ga0.52P電子供給
層206、10nmのノンドープIn0.48Ga0.52Pシ
ヨットキーコンタクト層207、In0.48Ga0.52P再
成長表面層203とIn0.22Ga0.78Asチャネル層2
04に接して30nmでND =5×1018cm-3のSi
ドープn型GaAsオーミックコンタクト層208、3
nmでND =5×1019cm-3のTeドープn型In
0.5 Ga0.5 Asオーミックコンタクト層209を成長
する。In0.48Ga0.52Pシヨットキーコン夕クト層2
07上にはゲート電極210と絶縁膜211が形成さ
れ、In0.5 Ga0.5 Asオーミツクコン夕クト層20
9上にはドレイン電極212とソース電極213が形成
されている。製造方法は図2に示した方法と同様の手順
で作成した。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of a HEMT according to a second example of the first embodiment of the present invention. This HEMT is manufactured by metal organic chemical vapor deposition (MO)
A 500 nm non-doped GaAs buffer layer 20 is formed on the semi-insulating GaAs substrate 201 by CVD.
2, 100 nm undoped In 0.48 Ga 0.52 P regrowth surface layer 203, 10 nm undoped In 0.22 Ga 0.78
As channel layer 204, 3 nm non-doped In 0.3 G
a 0.7 P spacer layer 205, N D = 4 × 10 at 10 nm
18 cm −3 Si-doped n-type In 0.48 Ga 0.52 P electron supply layer 206, 10 nm non-doped In 0.48 Ga 0.52 P Schottky contact layer 207, In 0.48 Ga 0.52 P regrown surface layer 203 and In 0.22 Ga 0.78 As channel Layer 2
Si of 30 nm and N D = 5 × 10 18 cm -3
Doped n-type GaAs ohmic contact layers 208, 3
Te doped n-type In with N D = 5 × 10 19 cm −3 in nm
A 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 209 is grown. In 0.48 Ga 0.52 P Schott key contact layer 2
A gate electrode 210 and an insulating film 211 are formed on the gate electrode 07 and the In 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 20.
On 9, a drain electrode 212 and a source electrode 213 are formed. The manufacturing method was made in the same procedure as the method shown in FIG.

【0026】前述した図1の実施例においては、電子供
給層であるプレーナードーピング層107は厚さが薄い
面構造であるのに対し、この実施例においてはIn0.48
Ga0.52P電子供給層206の厚さを10nmと厚くし
たこと、また、図1の実施例におけるGaAsバッファ
層104が形成されていない点が異なっている。GaA
sバッファ層104が形成されていない理由は、In
0.48Ga0.52P電子供給層206の厚さを10nmと厚
くしたため、埋め込み層の厚さを図1の実施例の場合と
ほぼ同じにするためである。
In the above-described embodiment of FIG. 1, the planar doping layer 107 as the electron supply layer has a thin surface structure, whereas in this embodiment, In 0.48
The difference is that the thickness of the Ga 0.52 P electron supply layer 206 is increased to 10 nm, and that the GaAs buffer layer 104 in the embodiment of FIG. 1 is not formed. GaAs
The reason that the s buffer layer 104 is not formed is that In
This is because the thickness of the 0.48 Ga 0.52 P electron supply layer 206 is increased to 10 nm, so that the thickness of the buried layer is substantially the same as that in the embodiment of FIG.

【0027】なお、上記本発明の実施例においても、前
述の実施例と同様に、In0.48Ga0.52P再成長表面層
203は、GaAs基板にほぼ格子整合するInGaA
lP材料ならばよく、In0.48(Ga0.6 Al0.4
0.52PなどのAlを含む層でもよい。In0.22Ga0.78
Asチャネル層204のIn組成yは、y=0.22±
0.1の範囲であればよい。In0.3 Ga0.7 Pスペー
サ層205のIn組成zは、z=0.2〜0.6の範囲
であればよい。スペーサ層205、電子供給層206、
シヨットキーコンタクト層207は、InGaAlP材
料、例えば、Alを含むIn0.48(Ga0.6 Al0.4
0.52Pなどの材料でも良いし、AlGaAsでも良い。
AlGaAsを用いる場合、Al組成Xは、x=0.1
5〜0.3程度が適当である。In0.5 Ga0.5 Asオ
ーミックコンタクト層209のIn組成wはw=0.2
〜1.0の範囲にあればよい。
In the embodiment of the present invention, similarly to the above-described embodiment, the In 0.48 Ga 0.52 P regrown surface layer 203 is formed of InGaAs substantially lattice-matched to the GaAs substrate.
Any material can be used as long as the material is InP, In 0.48 (Ga 0.6 Al 0.4 )
A layer containing Al such as 0.52 P may be used. In 0.22 Ga 0.78
The In composition y of the As channel layer 204 is y = 0.22 ±
It may be in the range of 0.1. The In composition z of the In 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 205 may be in the range of z = 0.2 to 0.6. Spacer layer 205, electron supply layer 206,
The shot key contact layer 207 is made of an InGaAlP material, for example, In 0.48 (Ga 0.6 Al 0.4 ) containing Al.
A material such as 0.52 P or AlGaAs may be used.
When using AlGaAs, the Al composition X is x = 0.1
About 5 to 0.3 is appropriate. The In composition w of the In 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 209 is w = 0.2
It may be in the range of ~ 1.0.

【0028】図4に示したような断面構造のHEMTに
おいて、ゲート幅200μmの素子の特性を評価した。
グートードレイン耐圧は12V、ソース抵抗は1Ω、ド
レイン抵抗は2Ωと良好であった。従来のHEMTに比
較し、大きな改善が見られ、高周波特性や信頼性にも優
れていることが確認された。
In a HEMT having a sectional structure as shown in FIG. 4, the characteristics of the device having a gate width of 200 μm were evaluated.
The Goutow drain withstand voltage was as good as 12 V, the source resistance was 1 Ω, and the drain resistance was 2 Ω. Compared with the conventional HEMT, a great improvement was observed, and it was confirmed that the high frequency characteristics and the reliability were excellent.

【0029】図5は本発明の第1の実施の形態における
第3の実施例に係るHEMTの構成を摸式的に示す断面
図である。このHEMTは、有機金属気相成長法(MO
CVD法)によって、半絶縁性GaAs基板301上
に、500nmのノンドープGaAsバッフア層30
2、10nmのノンドープIn0.48Ga0.52P層30
4、10nmでND =4×1018cm-3のSiドープn
型In0.48Ga0.52P電子供給層305、3nmのノン
ドープIn0.3 Ga0.7 Pスペーサ層306、10nm
のノンドープIn0.22Ga0.78Asチャネル層307、
3nmのノンドープIn0.3 Ga0.7 Pスペーサ層30
8、10nmでND=4×1018cm-3のSiドープn
型In0.48Ga0.52P電子供給層309、10nmのノ
ンドープIn0. 48Ga0.52Pシヨットキーコンタクト層
310、In0.3 Ga0.7 Pスペーサ層306とIn
0.22Ga0.78Asチャネル層307に接して30nmで
ND=5×1018cm-3のSiドープn型GaAsオー
ミックコンタクト層311、3nmND =5×1019
-3のTeドープn型In0.5 Ga0.5 Asオーミック
コンタクト層312を成長する。In0.48Ga0.52Pシ
ヨットキーコンタクト層31O 上にはゲート電極313
と絶縁膜314が形成され、In0.5 Ga0.5 Asオー
ミックコンタクト層312上にはドレイン電極315と
ソース電極316が形成されている。本実施例はダブル
ヘテロ構造となっており、ノンドープIn0.3Ga0.7
Pスペーサ層306が再成長表面層を兼ねている。この
構造は図2に示した方法と同様の手順で作成した。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing the configuration of a HEMT according to a third embodiment of the first embodiment of the present invention. This HEMT is manufactured by metal organic chemical vapor deposition (MO)
A 500 nm non-doped GaAs buffer layer 30 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 301 by CVD.
2, 10 nm non-doped In 0.48 Ga 0.52 P layer 30
Si-doped n with N D = 4 × 10 18 cm −3 at 4,10 nm
Type In 0.48 Ga 0.52 P electron supply layer 305, 3 nm non-doped In 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 306, 10 nm
Non-doped In 0.22 Ga 0.78 As channel layer 307,
3 nm non-doped In 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 30
8, 10 nm, ND = 4 × 10 18 cm −3 Si-doped n
Type In 0.48 Ga 0.52 P electron supply layer 309,10nm of undoped In 0. 48 Ga 0.52 P Shi yacht key contact layer 310, In 0.3 Ga 0.7 P spacer layer 306 and the In
In contact with 0.22 Ga 0.78 As channel layer 307, 30 nm ND = 5 × 10 18 cm -3 Si-doped n-type GaAs ohmic contact layer 311, 3 nm N D = 5 × 10 19 c
A m −3 Te-doped n-type In 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 312 is grown. The gate electrode 313 is formed on the In 0.48 Ga 0.52 P Schottky contact layer 31O.
And an insulating film 314 are formed. On the In 0.5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 312, a drain electrode 315 and a source electrode 316 are formed. This embodiment has a double hetero structure, and has a non-doped In 0.3 Ga 0.7
The P spacer layer 306 also serves as a regrowth surface layer. This structure was created by the same procedure as the method shown in FIG.

【0030】なお、この実施例においても、In0.22
0.78Asチャネル層307のIn組成yは、y=0.
22±0.1の範囲であればよい。In0.3 Ga0.7
スペーサ層306、308のIn組成zは、z=0.2
〜0.6の範囲であればよい。スペーサ層306、30
8、電子供給層305、309、シヨットキーコンタク
ト層310は、InGaAlP材料、例えば、Alを含
むIn0.48(Ga0.6Al0.4 0.52Pなどの材料でも
良いし、AlGaAsでも良い。AlGaAsを用いる
場合、Al組成xは、x=0.15〜0.3程度が適当
である。In0. 5 Ga0.5 Asオーミックコンタクト層
312のIn組成Wはw=0.2〜1.0の範囲にあれ
ばよい。
In this embodiment, In 0.22 G
The In composition y of the a 0.78 As channel layer 307 is y = 0.
It may be in the range of 22 ± 0.1. In 0.3 Ga 0.7 P
The In composition z of the spacer layers 306 and 308 is z = 0.2
It may be in the range of 0.6. Spacer layers 306, 30
8, the electron supply layer 305,309, shea yacht key contact layer 310, InGaAlP material, for example, also may a material such as In 0.48 (Ga 0.6 Al 0.4) 0.52 P containing Al, may be AlGaAs. When AlGaAs is used, it is appropriate that the Al composition x is about x = 0.15 to 0.3. In composition W of In 0. 5 Ga 0.5 As ohmic contact layer 312 may be in the range of w = 0.2 to 1.0.

【0031】図5に示したような断面構造のHEMTに
おいて、ゲートードレイン耐圧、ソース抵抗、ドレイン
抵抗とも従来のHEMTに比較し大きな改善が見られ、
高周波特性や信頼性にも優れていることが確認された。
In the HEMT having the sectional structure as shown in FIG. 5, the gate-drain breakdown voltage, the source resistance, and the drain resistance are greatly improved as compared with the conventional HEMT.
It was confirmed that the high frequency characteristics and the reliability were also excellent.

【0032】図6は本発明の第1の実施形態における第
4の実施例に係るHEMTの構成を摸式的に示す断面図
である。このHEMTは、有機金属気相成長法(MOC
VD法)によって、半絶縁性GaAs基板401上に、
500nmのノンドープGaAsバッフア層402、1
00nmのノンドープIn0.48Ga0.52P再成長表面層
403、10nmのノンドープGaAsバッファ層40
4、50nmのノンドープAl0.2 Ga0.8 As層40
5、5nmでND =2×1018cm-3のSiドープn型
Al0.2 Ga0.8 As電子供給層406、3nmのノン
ドープAl0.2Ga0.8 As層スペーサ層407、15
nmのノンドープIn0.15Ga0.85Asチャネル層40
8、3nmのノンドープAl0.2 Ga0.8 Asスペーサ
層409、Si面密度Ns=5×1012cm-2のプレー
ナードーピング層からなる電子供給層410、10nm
でND =5×1017cm-3のSiドーブAl0.2 Ga
0.8Asシヨットキーコンタクト層411、In0.3
0.7 P再成長表面層403とIn0.15Ga0.85Asチ
ャネル層408に接して96nmでND =5×1018
-3のSiドープn型GaAsオーミックコンタクト層
412を成長する。Al0.2 Ga0.8 Asシヨットキー
コンタクト層411上にはゲート電極413と絶縁膜4
14が形成され、GaAsオーミックコンタクト層41
2上にはドレイン電極415とソース電極416が形成
されている。本実施例はInGaP層の代わりにAlG
aAs層を用いたダブルヘテロ構造となっており、図2
に示した方法と同様の手順で作成した。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a HEMT according to a fourth example of the first embodiment of the present invention. This HEMT is a metal organic chemical vapor deposition (MOC)
VD method) on a semi-insulating GaAs substrate 401
500 nm non-doped GaAs buffer layer 402, 1
00 nm non-doped In 0.48 Ga 0.52 P regrowth surface layer 403, 10 nm non-doped GaAs buffer layer 40
4, 50 nm non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As layer 40
Si-doped n-type Al 0.2 Ga 0.8 As electron supply layer 406 with N D = 2 × 10 18 cm −3 at 5 and 5 nm, 3 nm non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As layer spacer layers 407 and 15
nm non-doped In 0.15 Ga 0.85 As channel layer 40
8, 3 nm non-doped Al 0.2 Ga 0.8 As spacer layer 409, electron supply layer 410 consisting of a planar doping layer with Si surface density Ns = 5 × 10 12 cm −2 , 10 nm
And N D = 5 × 10 17 cm −3 Si dove Al 0.2 Ga
0.8 As short-cut key contact layer 411, In 0.3 G
N D = 5 × 10 18 c at 96 nm in contact with the a 0.7 P regrowth surface layer 403 and the In 0.15 Ga 0.85 As channel layer 408
An m- 3 Si-doped n-type GaAs ohmic contact layer 412 is grown. A gate electrode 413 and an insulating film 4 are formed on the Al 0.2 Ga 0.8 As short-circuit key contact layer 411.
14 is formed, and the GaAs ohmic contact layer 41 is formed.
On 2, a drain electrode 415 and a source electrode 416 are formed. This embodiment uses AlG instead of the InGaP layer.
It has a double hetero structure using an aAs layer.
Was prepared in the same manner as the method shown in FIG.

【0033】なお、上記実施例において、In0.15Ga
0.85Asチャネル層408のIn組成yは、y=0.1
5±0.1の範囲であればよい。スペーサ層407、4
09、電子供給層406、シヨットキーコンタクト層4
11は、InGaAlP材料、例えば、In0.3 Ga
0.7 P、In0.48Ga0.52PやAlを含むIn0.48(G
0.6 Al0.4 0.52Pなどの材料でも良い。AlGa
Asを用いる場合、Al組成Xは、x=0.15〜0.
3の範囲にあれば良い。
In the above embodiment, In 0.15 Ga
0.85 The In composition y of the As channel layer 408 is y = 0.1
It may be in the range of 5 ± 0.1. Spacer layers 407, 4
09, the electron supply layer 406, the Schottky key contact layer 4
11 is an InGaAlP material, for example, In 0.3 Ga
0.7 P, In 0.48 Ga 0.52 In 0.48 (G
a 0.6 Al 0.4 ) A material such as 0.52 P may be used. AlGa
When As is used, the Al composition X is such that x = 0.15-0.
It suffices if it is in the range of 3.

【0034】図6に示したような断面構造のHEMTに
おいて、ゲートードレイン耐圧、ソース抵抗、ドレイン
抵抗とも従来のHEMTに比較し大きな改善が見られ、
高周波特性や信頼性にも優れていることが確認された。
In the HEMT having the cross-sectional structure shown in FIG. 6, the gate-drain breakdown voltage, the source resistance, and the drain resistance are greatly improved as compared with the conventional HEMT.
It was confirmed that the high frequency characteristics and the reliability were also excellent.

【0035】図7は本発明の第2の実施形態におけるへ
テロ接合電界効果トランジスタの第1の実施例を示す概
略断面図である。(001)結晶面を有する半絶縁性G
aAs基板701上に、有機金属気相成長法によりノン
ドープGaAsバッフア層702、ノンドープInGa
Asチャンネル層703、ノンドープAlGaAsスペ
ーサ層、SiドープAlGaAs電子供給層704を成
長する。成長原料にはトリメチルガリウム(CH3 3
Ga、トリメチルアルミニウム(CH3 3 Al、トリ
メチルインジウム(CH3 3 In、アルシンAs
3 、ドーパント原料としてジシランSi2 6 を使用
する(図7−a)。この上に厚さ200nmのWSiN
からなるゲート電極705をスパッタ蒸着したした後、
SiO2 層706を形成する。リソグラフィによりゲー
ト部分を残してWSiNとSiO2 706を除去した
後、再度SiO2 を全面蒸着し、レジストでゲート電極
部分を覆った後、異方性ドライエッチングを行うことで
サイドウオール707を形成する(図7−b)。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a first example of the heterojunction field effect transistor according to the second embodiment of the present invention. Semi-insulating G having (001) crystal plane
A non-doped GaAs buffer layer 702 and a non-doped InGa are formed on an aAs substrate 701 by metal organic chemical vapor deposition.
An As channel layer 703, a non-doped AlGaAs spacer layer, and a Si-doped AlGaAs electron supply layer 704 are grown. Trimethyl gallium (CH 3 ) 3
Ga, trimethyl aluminum (CH 3 ) 3 Al, trimethyl indium (CH 3 ) 3 In, arsine As
H 3 and disilane Si 2 H 6 are used as a dopant material (FIG. 7A). On top of this, a 200 nm thick WSiN
After the gate electrode 705 made of
An SiO 2 layer 706 is formed. After removing WSiN and SiO 2 706 while leaving the gate portion by lithography, SiO 2 is again vapor-deposited on the entire surface, the gate electrode portion is covered with a resist, and then anisotropic dry etching is performed to form a sidewall 707. (FIG. 7-b).

【0036】次に、H3 P04 、H2 2 、H2 Oの混
合液で半導体をバッフア層702までエッチングし(図
7−c)、その後ほぼ垂直方向から第2のSiO2 層7
08を蒸着して露出したGaAsバッフア層702を覆
い、再成長時のマスクとして使う(図7−d)。ゲート
電極部分がマスクとなるため、ゲート下の斜面にはSi
2 は堆積しない。次に有機金属気相成長法により高濃
度Teドープ低抵抗GaAs層709を成長する。ここ
ではトリエチルガリウムとターシャルブチルアルシン、
ダイイソブロピルテルルを原料として使い、低温で成長
速度を大きくする(図7−e)。再成長が終了した後、
低抵抗GaAs層709上にAuGeNiオーミック電
極710を形成する(図7−f)。ゲート電極705上
のSiO2 706はドライエッチングにより除去する。
以上の工程によりオーミック層の下部に絶縁膜がある電
界効果トランジスタが形成できる。
[0036] Then, H 3 P0 4, H 2 0 2, H 2 and semiconductor at O mixture was etched to Baffua layer 702 (FIG. 7-c), from subsequent substantially vertical second SiO 2 layer 7
08 is deposited to cover the exposed GaAs buffer layer 702 and used as a mask during regrowth (FIG. 7-d). Since the gate electrode portion serves as a mask, the slope beneath the gate has Si
O 2 does not deposit. Next, a high-concentration Te-doped low-resistance GaAs layer 709 is grown by metal organic chemical vapor deposition. Here, triethylgallium and tert-butylarsine,
The growth rate is increased at a low temperature by using diisopropyl propyl tellurium as a raw material (FIG. 7-e). After regrowth is over,
An AuGeNi ohmic electrode 710 is formed on the low-resistance GaAs layer 709 (FIG. 7F). The SiO 2 706 on the gate electrode 705 is removed by dry etching.
Through the above steps, a field effect transistor having an insulating film below the ohmic layer can be formed.

【0037】図8は本発明の第2の実施形態におけるへ
テロ接合電界効果トランジスタの第2の実施例を示す概
略断面図である。図8においては、図7の実施例と対応
する部分には対応する番号を付し、詳細な説明は省略す
る。図8の(a)から(c)は図7に示した第1の実施
例と同じ工程で形成する。図8(d)において、SiO
2 層708を蒸着した後、抵抗加熱法で基板の垂直方向
からTi/Pt/Ge/Ptをこの順で蒸着したオーミ
ック電極711を形成する。次に、図8(e)において
低抵抗GaAs層712を成長する間にオーミック電極
711を構成するPtがGaAs層712中に拡散して
PtGa,PtAs2 などの化合物を形成していく。G
eを加えることにより電極711とGaAs層712と
の界面の反応層の抵抗を下げることができ、オーミック
電極を実現できる。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a second example of the heterojunction field effect transistor according to the second embodiment of the present invention. 8, parts corresponding to those in the embodiment of FIG. 7 are denoted by corresponding reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. 8A to 8C are formed in the same steps as in the first embodiment shown in FIG. In FIG. 8D, SiO
After the two layers 708 are deposited, an ohmic electrode 711 is formed by depositing Ti / Pt / Ge / Pt in this order from the vertical direction of the substrate by a resistance heating method. Then diffuses into Pt is in GaAs layer 712 constituting the ohmic electrode 711 during the growth of the low-resistance GaAs layer 712 in FIG. 8 (e) PtGa, continue to form a compound such as PTAS 2. G
By adding e, the resistance of the reaction layer at the interface between the electrode 711 and the GaAs layer 712 can be reduced, and an ohmic electrode can be realized.

【0038】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例ではGaAs、AlGaAs、
InGaAsを構成材料とするへテロ接台電界効果トラ
ンジスタについて説明したが、MESFET+GaAs
以外のInP、InGaAs、InAlAs、InPな
どを構成材料とするへテロ接合電界効果トランジスタへ
の適用も可能である。また、低抵抗層の下部の絶縁膜は
SiO2 以外にもSiN、SiON、Al2 3 を使っ
ても構わない。
The present invention is not limited to the embodiment described above. In the embodiment, GaAs, AlGaAs,
The heterojunction field effect transistor using InGaAs as a constituent material has been described, but MESFET + GaAs
It is also possible to apply to a heterojunction field effect transistor using InP, InGaAs, InAlAs, InP or the like as a constituent material. The insulating film below the low resistance layer may be made of SiN, SiON, or Al 2 O 3 other than SiO 2 .

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の実
施形態に基づく電界効果トランジスタでは、半導体基板
とチャネル層との間にIn、Ga、Pを含む第1の化合
物半導体層を形成し、この第1の化合物半導体層とチャ
ネル層に接してn型不純物を含低抵抗半導体からなるオ
ーミックコンタクト層を形成している。
As described above, in the field-effect transistor according to the first embodiment of the present invention, the first compound semiconductor layer containing In, Ga, and P is formed between the semiconductor substrate and the channel layer. Then, an ohmic contact layer made of a low-resistance semiconductor containing an n-type impurity is formed in contact with the first compound semiconductor layer and the channel layer.

【0040】また、高融点金属からなるゲート電極をシ
ヨットキーコンタクト層上に形成し、ゲート電極に自己
整合的にソース電極側のオーミックコンタクト層を形成
し、ゲート電極とソース電極側のオーミックコンタクト
層との距離をゲート電極とドレイン電極側のオーミック
コンタクト層との距離より短くした。これらの手段によ
り、本発明ではソース抵抗・ドレイン抵抗を低減し、且
つ、ゲートードレイン耐圧を向上させ、HEMTの素子
性能を向上させることを可能としている。
A gate electrode made of a refractory metal is formed on the Schottky contact layer, an ohmic contact layer on the source electrode side is formed in self-alignment with the gate electrode, and an ohmic contact layer on the gate electrode and the source electrode side is formed. Is shorter than the distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the drain electrode side. By these means, in the present invention, it is possible to reduce the source resistance and the drain resistance, improve the gate-drain breakdown voltage, and improve the element performance of the HEMT.

【0041】さらに、本発明の第2の実施形態に基づく
電界効果トランジスタによれば、オーミックコンタクト
層に高濃度にn型ドーピングを行った低抵抗層を用いる
ことができ、ソース抵抗を低減できる。また、オーミッ
クコンタクト層の基板側に絶縁層があるため、基板との
間の寄生容量を低減できる。さらに、再成長が高融点金
属を蒸着する時にショットキコンタクト層に導入される
ダメージのアニールを兼ねている。
Further, according to the field-effect transistor according to the second embodiment of the present invention, it is possible to use a low-resistance layer in which high-concentration n-type doping is performed in the ohmic contact layer, and it is possible to reduce the source resistance. Further, since the insulating layer is provided on the substrate side of the ohmic contact layer, the parasitic capacitance between the ohmic contact layer and the substrate can be reduced. Furthermore, the regrowth also serves as annealing of the damage introduced into the Schottky contact layer when depositing the refractory metal.

【0042】また、この実施形態によれば、再成長層と
ゲート下の半導体層との間に欠陥を生じたり、これらの
界面が高抵抗化したり、深い準位が高密度で導入される
ことがなく、良好な再成長層を形成することができる。
According to this embodiment, a defect is generated between the regrown layer and the semiconductor layer under the gate, the interface between them is increased in resistance, and a deep level is introduced at a high density. And a good regrowth layer can be formed.

【0043】なお本発明は上記の実施例に限定されるも
のではない。例えば、リセス構造を形成するために、ゲ
ート電極をマスクとしたエッチングを半導体基板に施し
ているが、ショットキコンタクト層上にマスクを形成
し、リセス構造形成のためのエッチングを行った後、マ
スクを除去し、マスクを除去した部分にゲート電極を形
成する方法を用いることも可能である。その他、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in order to form a recess structure, etching using a gate electrode as a mask is performed on a semiconductor substrate, but after forming a mask on a Schottky contact layer and performing etching for forming a recess structure, the mask is removed. It is also possible to use a method of removing and removing the mask to form a gate electrode. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

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

【図1】本発明の実施例に係るHEMTの断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a HEMT according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す本発明のHEMTの製造方法を示す
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the HEMT of the present invention shown in FIG.

【図3】図1に示す本発明のHEMTの変形例を示す断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the HEMT of the present invention shown in FIG.

【図4】本発明の他の実施例に係るHEMTの断面図で
ある。
FIG. 4 is a sectional view of a HEMT according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例に係るHEMTの断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view of a HEMT according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例に係るHEMTの断面図で
ある。
FIG. 6 is a sectional view of a HEMT according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例に係るHEMTの断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view of a HEMT according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例に係るHEMTの断面図で
ある。
FIG. 8 is a sectional view of a HEMT according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来のHEMTの構造を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional HEMT.

【図10】従来のHEMTの他の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view showing another structure of the conventional HEMT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半絶縁性GaAs基板 102 GaAsバツフア層 103 InGaP再成長表面層 104 GaAsバッフア層 105 InGaAsチャネル層 106 InGaPスペーサ層 107 Siプレーナドーピング層からなる電子供給層 108 InGaPシヨットキーコンタクト層 109 GaAsオーミックコンタクト層 110 InGaAsオーミックコンタクト層 111 ゲート電極 112 絶縁膜 113 ドレイン電極 114 ソース電極 701 GaAs基板 702 GaAsバッフア層 703 InGaAsチャンネル層 704 AlGaAs電子供給層 705 ゲート電極 706 SiO2 層 707 サイドウオール 708 第2のSiO2 層 709 低抵抗GaAs層 710 AuGeNiオーミック電極 711 オーミック電極 712 低抵抗GaAs層Reference Signs List 101 semi-insulating GaAs substrate 102 GaAs buffer layer 103 InGaP regrown surface layer 104 GaAs buffer layer 105 InGaAs channel layer 106 InGaP spacer layer 107 Electron supply layer made of Si planar doping layer 108 InGaP Schottky contact layer 109 GaAs ohmic contact layer 110 InGaAs ohmic contact layer 111 Gate electrode 112 Insulating film 113 Drain electrode 114 Source electrode 701 GaAs substrate 702 GaAs buffer layer 703 InGaAs channel layer 704 AlGaAs electron supply layer 705 Gate electrode 706 SiO 2 layer 707 Side wall 708 Second ninth SiO 2 layer Low resistance GaAs layer 710 AuGeNi ohmic electrode 711 Ohmic electrode 71 Low-resistance GaAs layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にIn、Ga、およびPを
含む第1化合物半導体層を形成し、この第1化合物半導
体層上に、直接またはバッファ層を介して、少なくとも
GaおよびAsを含む第2の化合物半導体層からなるチ
ャンネル層を形成する工程と、このチャネル層上に、電
子供給層およびショットキーコンタクト層を積層する工
程と、このショットキーコンタクト層上に形成されたマ
スクを介して前記第1化合物半導体層に向かってエッチ
ング処理を施してメサ状のゲート電極領域積層体を形成
する工程と、このメサ状のゲート電極領域積層体の両側
に露出した前記第1化合物半導体上に、n型不純物を含
む半導体からなるオーミックコンタクト層を成長する工
程とを備えたことを特徴とする化合物半導体装置の製造
方法。
1. A first compound semiconductor layer containing In, Ga, and P is formed on a semiconductor substrate, and a first compound semiconductor layer containing at least Ga and As is directly or via a buffer layer on the first compound semiconductor layer. Forming a channel layer made of the compound semiconductor layer of No. 2, a step of stacking an electron supply layer and a Schottky contact layer on the channel layer, and the step of: Forming a mesa-shaped gate electrode region laminate by performing an etching process toward the first compound semiconductor layer; and forming n on the first compound semiconductor exposed on both sides of the mesa-shaped gate electrode region laminate. Growing an ohmic contact layer made of a semiconductor containing a type impurity.
【請求項2】 半導体基板上にチャネル層、電子供給
層、ショットキーコンタクト層を積層形成する工程と、
前記ショットキーコンタクト層上に形成されたマスクを
介して前記半導体基板に対してエッチング処理を施して
メサ状のゲート電極領域積層体を形成する工程と、この
ゲート電極領域積層体の両側に露出した前記半導体基板
に平行な半導体層表面を絶縁膜で被覆する工程と、前記
ゲート電極領域積層体の露出した両側壁から横方向にエ
ピタキシャル成長させ前記絶縁膜上に低抵抗半導体層で
あるオーミックコンタクト層を形成する工程と、このオ
ーミックコンタクト層上にソース電極およびドレイン電
極を形成する工程とを備えたことを特徴とする化合物半
導体装置の製造方法。
2. A step of laminating a channel layer, an electron supply layer, and a Schottky contact layer on a semiconductor substrate;
A step of performing an etching process on the semiconductor substrate through a mask formed on the Schottky contact layer to form a mesa-shaped gate electrode region laminate, and exposing the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode region laminate Covering the semiconductor layer surface parallel to the semiconductor substrate with an insulating film, and epitaxially growing laterally from the exposed side walls of the gate electrode region laminate, forming an ohmic contact layer as a low-resistance semiconductor layer on the insulating film. Forming a source electrode and a drain electrode on the ohmic contact layer.
【請求項3】 前記ショットキーコンタクト層上にゲー
ト電極を形成し、このゲート電極の上面および両側面に
前記マスクを形成することを特徴とする請求項2記載の
化合物半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein a gate electrode is formed on the Schottky contact layer, and the mask is formed on an upper surface and both side surfaces of the gate electrode.
【請求項4】 半絶縁性半導体基板上に形成されたチャ
ネル層と、前記半絶縁性半導体基板と前記チャネル層と
の間に形成されたInGaAlP層と、n型不純物を含
む前記チャネル層より電子親和力が小さい電子供給層
と、前記チャネル層より電子親和力の小さいシヨットキ
ーコンタクト層と、前記InGaAlP層と前記チャネ
ル層に接して形成されたn型不純物を含み、シヨットキ
ーコンタクト層より電子親和力が大きくい低抵抗半導体
層からなるオーミックコンタクト層を備え、前記オーミ
ックコンタクト層上にドレイン電極とソース電極が形成
されていることを特徴とする化合物半導体装置。
4. A semiconductor device comprising: a channel layer formed on a semi-insulating semiconductor substrate; an InGaAlP layer formed between the semi-insulating semiconductor substrate and the channel layer; and electrons from the channel layer containing an n-type impurity. An electron supply layer having a small affinity, a Schottky key contact layer having a smaller electron affinity than the channel layer, an n-type impurity formed in contact with the InGaAlP layer and the channel layer, and having a larger electron affinity than the Schottky contact layer. A compound semiconductor device comprising: an ohmic contact layer made of a low-resistance semiconductor layer; and a drain electrode and a source electrode formed on the ohmic contact layer.
【請求項5】 高融点金属からなるゲート電極が前記シ
ヨットキーコントクト層上に形成され、前記ゲート電極
に自己整合的にソース電極側のオーミックコンタクト層
が形成され、前記ゲート電極とソース電極側のオーミッ
クコンタクト層との距離が前記ゲート電極とドレイン電
極側のオーミックコンタクト層との距離より短いことを
特徴とする請求項4記載の化合物半導体装置。
5. A gate electrode made of a refractory metal is formed on the Schottky contact layer, an ohmic contact layer on a source electrode side is formed in self-alignment with the gate electrode, and a gate electrode and a source electrode side are formed. 5. The compound semiconductor device according to claim 4, wherein a distance between the gate electrode and the ohmic contact layer is shorter than a distance between the gate electrode and the ohmic contact layer on the drain electrode side.
【請求項6】 高融点金属からなるゲート電極を有し、
ソース電極とドレイン電極を形成する低抵抗半導体層が
再成長で形成され、半導体基板と再成長層との間に再成
長時のマスクとなる材料が残っていることを特徴とする
化合物半導体装置。
6. It has a gate electrode made of a high melting point metal,
A compound semiconductor device, wherein a low-resistance semiconductor layer forming a source electrode and a drain electrode is formed by regrowth, and a material serving as a mask during regrowth remains between the semiconductor substrate and the regrown layer.
【請求項7】 再成長時のマスク材料が、SiO2また
はSiNxまたはSiONまたはAl2 3 などの絶縁
膜であることを特徴とする請求項6記載の化合物半導体
装置。
7. A mask material during regrowth, a compound semiconductor device according to claim 6, characterized in that the insulating film such as SiO2 or SiNx or SiON, or Al 2 0 3.
【請求項8】 高融点金属からなるゲート電極を有し、
ソース電極とドレイン電極を形成する低抵抗半導体層が
再成長で形成され、半導体基板と再成長層の間に再成長
時のマスクとなる材料とオーミック電極が挟まれてなる
ことを特徴とする化合物半導体装置。
8. It has a gate electrode made of a high melting point metal,
A compound in which a low-resistance semiconductor layer forming a source electrode and a drain electrode is formed by regrowth, and a material serving as a mask during regrowth and an ohmic electrode are sandwiched between the semiconductor substrate and the regrown layer. Semiconductor device.
【請求項9】 再成長前にオーミック電極を形成するに
際し、少なくとも1つの前記オーミック電極が異なる複
数の金属の積層構造からなり、かつ電極の最上層がPt
もしくはPdからなり、前記低抵抗層の再成長後に前記
オーミック電極と低抵抗層の接触部がPtもしくはPd
と化合物半導体の構成元素との金属間化合物からなるこ
とを特徴とする請求項8記載の化合物半導体装置。
9. When forming an ohmic electrode before regrowth, at least one of the ohmic electrodes has a laminated structure of a plurality of different metals, and the uppermost layer of the electrode is Pt.
Alternatively, the contact portion between the ohmic electrode and the low-resistance layer is made of Pt or Pd after the low-resistance layer is regrown.
9. The compound semiconductor device according to claim 8, comprising an intermetallic compound of the compound and a constituent element of the compound semiconductor.
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