JPH11345962A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11345962A
JPH11345962A JP8681399A JP8681399A JPH11345962A JP H11345962 A JPH11345962 A JP H11345962A JP 8681399 A JP8681399 A JP 8681399A JP 8681399 A JP8681399 A JP 8681399A JP H11345962 A JPH11345962 A JP H11345962A
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JP
Japan
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layer
semiconductor
electron supply
semiconductor device
channel
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Application number
JP8681399A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeharu Matsushita
重治 松下
Shigeyoshi Fujii
栄美 藤井
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, wherein the leakage current from the electrode such as a gate electrode is suppressed. SOLUTION: This is the semiconductor device wherein a channel layer 2 comprising undoped In0.2 Ga0.8 As and having large electron affinity, and electron supply layer 4 comprising Al0.2 Ga0.8 As wherein Si, whose electron affinity is smaller than the channel layer 2, are formed. In this case, a contact preventing layer 5 which protrudes sideward than the channel layer 2 and electron supply layer and comprises Al0.4 Ga0.6 As that is undraped or doped at the concentration lower than the electron supply layer, is formed. A gate electrode 6 is formed on this contact preventing layer 5.

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】本発明は電界効果型トランジ
スタ等の半導体装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device such as a field effect transistor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体を用いたヘテロ接合型の電
界効果型トランジスタは、電子移動度が高く、マイクロ
波やミリ波帯の信号に用いるデバイスとして、近年様々
な分野で応用されている。
2. Description of the Related Art A heterojunction field effect transistor using a compound semiconductor has a high electron mobility and has been applied in various fields as a device used for signals in a microwave or millimeter wave band in recent years.

【0003】ヘテロ接合型のトランジスタは、一般にエ
ピタキシャル成長基板が用いられ、ドーピング層はエピ
タキシャル成長中に形成される。このような基板を用い
て電界効果型トランジスタを製造する場合、トランジス
タ間の素子分離をする必要があり、その素子分離をする
方法としてはメサエッチングによる方法が一般的であ
る。
In general, a heterojunction transistor uses an epitaxial growth substrate, and a doping layer is formed during epitaxial growth. When a field-effect transistor is manufactured using such a substrate, it is necessary to separate elements between the transistors. As a method for separating the elements, a method using mesa etching is generally used.

【0004】図7は従来の電界効果型トランジスタのゲ
ート電極部分の構造を示す断面図である。尚、図7に示
す断面図は、電界効果型トランジスタを上方から観た図
8においてゲート電極Gの部分を破線A−A’に沿って
分断したときの断面図である。図8において、Sはソー
ス電極、Dはドレイン電極である。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a gate electrode portion of a conventional field effect transistor. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 7 is a cross-sectional view of the field-effect transistor when the gate electrode G is cut along the broken line AA ′ in FIG. 8 when viewed from above. In FIG. 8, S is a source electrode, and D is a drain electrode.

【0005】この従来の電界効果型トランジスタは、例
えば、InP等の半導体基板(図示せず)上に、InA
lAs層等のバッファ層11、InGaAs層等のチャ
ネル層12、n型−InAlAs層等の電子供給層13
が順に形成された高電子移動度トランジスタ(HEM
T)であり、メサエッチングにより素子分離された後、
電子供給層13上にゲート電極14が形成された構造で
ある。
[0005] This conventional field-effect transistor is composed of a semiconductor substrate (not shown) made of InP or the like.
A buffer layer 11 such as an lAs layer, a channel layer 12 such as an InGaAs layer, and an electron supply layer 13 such as an n-type InAlAs layer.
Are sequentially formed in a high electron mobility transistor (HEM).
T) and after element isolation by mesa etching,
This is a structure in which a gate electrode 14 is formed on the electron supply layer 13.

【0006】しかしながら、この図7に示す電界効果型
トランジスタでは、ゲート電極14への配線部14aが
高濃度にドーピングされた電子供給層13の側壁やバン
ドギャップの狭いチャネル層12の側壁と接触するた
め、ゲートリーク電流が大きくなり、その結果としてゲ
ート耐圧が劣化したり、トランジスタの動作特性が劣化
するという問題がある。
However, in the field-effect transistor shown in FIG. 7, the wiring portion 14a to the gate electrode 14 comes into contact with the side wall of the highly doped electron supply layer 13 and the side wall of the channel layer 12 having a narrow band gap. Therefore, there is a problem in that the gate leakage current increases, and as a result, the gate breakdown voltage deteriorates and the operating characteristics of the transistor deteriorate.

【0007】一方、このような高電子移動度トランジス
タと呼ばれる電子供給層とチャネル層からなるデバイス
においては、特開平4−321237号公報に示されて
いるように、メサ段差部においてバンドギャップの狭い
チャネル層をオーバーハングが生じるようにサイドエッ
チングすることにより、ゲートリーク電流の増大を抑制
する方法が提案されている。
On the other hand, in a device such as a high electron mobility transistor comprising an electron supply layer and a channel layer, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-321237, a band gap is narrow at a mesa step. There has been proposed a method of suppressing an increase in gate leak current by side-etching a channel layer so as to cause overhang.

【0008】図9はこの高電子移動度トランジスタのゲ
ート電極部分の構造を示す断面図である。尚、この図9
に示す断面図も図8のゲート電極Gの部分を破線A−
A’に沿って分断したときの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a gate electrode portion of the high electron mobility transistor. Note that FIG.
In the cross-sectional view shown in FIG.
It is sectional drawing at the time of dividing along A '.

【0009】この図9に示す高電子移動度トランジスタ
は、InP等の半絶縁性基板(図示せず)上に、InA
lAs層等のバッファ層15、InGaAs層等のチャ
ネル層16、n型−InAlAs層等の電子供給層17
が順に形成されており、メサエッチングにより素子分離
された後、チャネル層16をサイドエッチングし、その
後電子供給層17上にゲート電極18が形成された構造
である。
[0009] The high electron mobility transistor shown in FIG. 9 is obtained by forming InA on a semi-insulating substrate (not shown) of InP or the like.
A buffer layer 15 such as an lAs layer, a channel layer 16 such as an InGaAs layer, and an electron supply layer 17 such as an n-type InAlAs layer.
Are sequentially formed, and after the elements are separated by mesa etching, the channel layer 16 is side-etched, and then the gate electrode 18 is formed on the electron supply layer 17.

【0010】しかしながら、この図9に示す構造におい
ても、図10に示すように電子供給層17のうちチャネ
ル層16のサイドエッチングした領域161の上方部分
に、電子が残留する領域、即ち空乏化が行われない領域
171が発生し、その結果、ゲート耐圧、特にブレーク
ダウン電圧が充分に大きくならないという問題がある。
However, also in the structure shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, a region where electrons remain, that is, depletion occurs in a portion of the electron supply layer 17 above the side-etched region 161 of the channel layer 16. There is a problem that a region 171 where the operation is not performed occurs, and as a result, the gate breakdown voltage, especially the breakdown voltage does not become sufficiently large.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来例
の欠点に鑑み為されたものであり、ゲート電極等の電極
からのリーク電流を抑制した半導体装置及びその製造方
法を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has as its object to provide a semiconductor device in which leakage current from an electrode such as a gate electrode is suppressed and a method of manufacturing the same. It is the purpose.

【0012】更に、本発明は電子供給層に空乏化が行わ
れていない領域が発生するのを抑えた構造の半導体装置
及びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
It is a further object of the present invention to provide a semiconductor device having a structure in which the generation of an undepleted region in the electron supply layer is suppressed, and a method of manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上に電子親和力の大きいチャネル層と、該チ
ャネル層よりも電子親和力の小さい電子供給層とを有す
る半導体装置において、前記チャネル層の上部に、該チ
ャネル層よりも側方に突出し、アンドープ或いは前記電
子供給層より低濃度にドープされた接触防止層が形成さ
れ、該接触防止層上に電極が形成されていることを特徴
とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
In a semiconductor device having a channel layer having a high electron affinity on a semiconductor substrate and an electron supply layer having a lower electron affinity than the channel layer, an upper portion of the channel layer projects laterally from the channel layer and is undoped or A contact prevention layer doped at a lower concentration than the electron supply layer is formed, and an electrode is formed on the contact prevention layer.

【0014】このような構成の半導体装置では、電極か
ら基板上面側に延びる電極配線部が接触防止層の突出に
よりチャネル層に接触することが防止され、電極からチ
ャネル層へのリーク電流が低減する。
In the semiconductor device having such a configuration, the electrode wiring portion extending from the electrode to the upper surface of the substrate is prevented from coming into contact with the channel layer due to the projection of the contact prevention layer, and the leakage current from the electrode to the channel layer is reduced. .

【0015】また、本発明の半導体装置は、半導体基板
上に電子親和力の大きいチャネル層と、該チャネル層よ
りも電子親和力の小さい電子供給層とを有する半導体装
置において、前記チャネル層及び電子供給層の上部に、
該チャネル層及び電子供給層よりも側方に突出し、アン
ドープ或いは前記電子供給層より低濃度にドープされた
接触防止層が形成され、該接触防止層上に電極が形成さ
れていることを特徴とする。
Further, according to the present invention, in a semiconductor device having a channel layer having a high electron affinity on a semiconductor substrate and an electron supply layer having an electron affinity lower than the channel layer, the channel layer and the electron supply layer At the top of
A contact prevention layer projecting laterally from the channel layer and the electron supply layer, undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer is formed, and an electrode is formed on the contact prevention layer. I do.

【0016】このような構成の半導体装置では、電極か
ら基板上面側に延びる電極配線部が接触防止層の突出に
よりチャネル層及び電子供給層に接触することが防止さ
れ、電極からチャネル層及び電子供給層へのリーク電流
が低減する。
In the semiconductor device having such a structure, the electrode wiring portion extending from the electrode to the upper surface of the substrate is prevented from coming into contact with the channel layer and the electron supply layer due to the projection of the contact prevention layer. Leakage current to the layer is reduced.

【0017】また、本発明の半導体装置は、半導体基板
上に電子親和力の大きいチャネル層が形成され、前記チ
ャネル層上に該チャネル層よりも電子親和力の小さい電
子供給層が形成されている半導体装置において、前記電
子供給層上に、前記チャネル層及び前記電子供給層より
も側方に突出し、アンドープ或いは前記電子供給層より
低濃度にドープされた接触防止層が形成され、該接触防
止層上に電極が形成されていることを特徴とする。
Further, according to the semiconductor device of the present invention, a channel layer having a high electron affinity is formed on a semiconductor substrate, and an electron supply layer having a lower electron affinity than the channel layer is formed on the channel layer. In the above, on the electron supply layer, a contact prevention layer protruding laterally than the channel layer and the electron supply layer, undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer is formed, and on the contact prevention layer An electrode is formed.

【0018】このような構成の半導体装置では、電極か
ら基板上面側に延びる電極配線部が接触防止層の突出に
よりチャネル層及び電子供給層に接触することが防止さ
れ、電極からチャネル層及び電子供給層へのリーク電流
が低減する。
In the semiconductor device having such a configuration, the electrode wiring portion extending from the electrode to the upper surface of the substrate is prevented from coming into contact with the channel layer and the electron supply layer due to the protrusion of the contact prevention layer. Leakage current to the layer is reduced.

【0019】また、本発明の半導体装置は、半導体基板
上に電子親和力の大きいチャネル層が形成され、前記チ
ャネル層上に該チャネル層よりも電子親和力の小さい第
1電子供給層が形成されている半導体装置において、前
記第1電子供給層上に、前記チャネル層及び前記第1電
子供給層よりも側方に突出し、アンドープ或いは前記電
子供給層より低濃度にドープされた接触防止層が形成さ
れ、該接触防止層上に前記チャネル層よりも電子親和力
の小さい第2電子供給層が形成され、該第2電子供給層
上に電極が形成されていることを特徴とする。
In the semiconductor device according to the present invention, a channel layer having a higher electron affinity is formed on a semiconductor substrate, and a channel layer having a lower electron affinity than the channel layer is formed on the channel layer.
(1) In a semiconductor device having an electron supply layer formed thereon, the semiconductor layer protrudes laterally from the channel layer and the first electron supply layer on the first electron supply layer, and is undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer. A contact prevention layer formed thereon, a second electron supply layer having a smaller electron affinity than the channel layer is formed on the contact prevention layer, and an electrode is formed on the second electron supply layer. And

【0020】このような構成の半導体装置では、電極か
ら基板上面側に延びる電極配線部が接触防止層の突出に
よりチャネル層及び第1電子供給層に接触することが防
止され、電極からチャネル層及び第1電子供給層へのリ
ーク電流が低減する。しかも、接触防止層よりも電極側
に位置する第2電子供給層では、空乏化されない領域は
減少する。また、電子供給層が第1電子供給層と第2電
子供給層との2層構造であるため、第1、第2電子供給
層は各々の層厚を薄くすることが可能となり、空乏化さ
れやすくなる。
In the semiconductor device having such a configuration, the electrode wiring portion extending from the electrode to the upper surface of the substrate is prevented from coming into contact with the channel layer and the first electron supply layer due to the protrusion of the contact prevention layer. Leakage current to the first electron supply layer is reduced. Moreover, in the second electron supply layer located closer to the electrode than the contact prevention layer, the area that is not depleted is reduced. Further, since the electron supply layer has a two-layer structure of the first electron supply layer and the second electron supply layer, the thickness of each of the first and second electron supply layers can be reduced, and the electron supply layer is depleted. It will be easier.

【0021】更に、本発明の半導体装置では、前記接触
防止層が前記チャネル層よりもエッチングレートの低い
半導体層であることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, the contact prevention layer is a semiconductor layer having a lower etching rate than the channel layer.

【0022】このような半導体装置では、エッチング溶
液の選択により接触防止層をチャネル層よりも容易に突
出させることが出来る。
In such a semiconductor device, the contact preventing layer can be made to protrude more easily than the channel layer by selecting an etching solution.

【0023】また、本発明の半導体装置では、前記接触
防止層が前記チャネル層及び前記電子供給層よりもエッ
チングレートの低い半導体層であることを特徴とする。
In the semiconductor device according to the present invention, the contact prevention layer is a semiconductor layer having an etching rate lower than that of the channel layer and the electron supply layer.

【0024】このような半導体装置では、エッチング溶
液の選択により接触防止層をチャネル層及び電子供給層
よりも容易に突出させることが出来る。
In such a semiconductor device, the contact prevention layer can be made to protrude more easily than the channel layer and the electron supply layer by selecting an etching solution.

【0025】また、本発明の半導体装置では、前記接触
防止層は前記チャネル層よりもバンドギャップが広い半
導体層であることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, the contact prevention layer is a semiconductor layer having a wider band gap than the channel layer.

【0026】このような半導体装置では、電子供給層か
らの電子が接触防止層側に伝わることが防止される。
In such a semiconductor device, transmission of electrons from the electron supply layer to the contact prevention layer is prevented.

【0027】また、本発明の半導体装置としては、前記
チャネル層がGaAs或いはInの組成比が0.3以下
のInGaAsからなり、前記電子供給層がAlxGa
1-xAs(0≦x≦0.3)からなり、前記接触防止層
がAlyGa1-yAs(0<y<0.45:x<y)或い
はInzGa1-zP(0.4≦z≦1)からなるものが挙
げられる。
In the semiconductor device of the present invention, the channel layer is made of GaAs or InGaAs having a composition ratio of In of 0.3 or less, and the electron supply layer is made of Al x Ga.
1-x consists As (0 ≦ x ≦ 0.3) , wherein the contact prevention layer is Al y Ga 1-y As ( 0 <y <0.45: x <y) , or In z Ga 1-z P ( 0.4 ≦ z ≦ 1).

【0028】また、本発明の半導体装置としては、前記
チャネル層がInの組成比が0.53以上のInGaA
sからなり、前記電子供給層がAlxIn1-xAs(0.
45≦x≦0.5)からなり、前記接触防止層がAly
In1-yAs(0.45<y<1:x<y)或いはInz
Ga1-zP(0.85≦z≦1)からなるものが挙げら
れる。
In the semiconductor device according to the present invention, the channel layer may be made of InGaAs having an In composition ratio of 0.53 or more.
s, and the electron supply layer is made of Al x In 1-x As (0.
45 ≦ x ≦ 0.5), and the contact prevention layer is made of Al y
In 1-y As (0.45 <y <1: x <y) or In z
Ga 1-z P (0.85 ≦ z ≦ 1) is exemplified.

【0029】また、本発明の半導体装置では、前記電極
がゲート電極であることを特徴とする。
In the semiconductor device according to the present invention, the electrode is a gate electrode.

【0030】この場合、ゲート電極からのゲートリーク
電流を低減することが出来る。
In this case, the gate leakage current from the gate electrode can be reduced.

【0031】また、本発明の半導体装置では、前記接触
防止層がInGaP若しくはInPからなることを特徴
とする。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, the contact prevention layer is made of InGaP or InP.

【0032】この場合、半導体表面近傍に表面再結合速
度が遅い接触防止層が配置されるため、半導体表面にお
ける電子と正孔との生成・再結合を抑えることが出来
る。
In this case, since the contact prevention layer having a low surface recombination speed is disposed near the semiconductor surface, generation and recombination of electrons and holes on the semiconductor surface can be suppressed.

【0033】更に、本発明の半導体装置では、前記半導
体基板上のチャネル層、電子供給層、及び接触防止層に
より構成される半導体ウエハ上に、ソース電極とドレイ
ン電極が形成され、前記ソース電極とドレイン電極との
間にゲート電極が形成されていることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, a source electrode and a drain electrode are formed on a semiconductor wafer including a channel layer, an electron supply layer, and a contact prevention layer on the semiconductor substrate. A gate electrode is formed between the gate electrode and the drain electrode.

【0034】これにより、半導体表面における電子と正
孔の生成・再結合を抑えた電界効果型トランジスタを形
成することが出来る。
Thus, it is possible to form a field effect transistor in which generation and recombination of electrons and holes on the semiconductor surface are suppressed.

【0035】また、本発明の半導体装置では、前記ゲー
ト電極が前記電子供給層にまで達する埋め込み構造を有
していることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device according to the present invention, the gate electrode has a buried structure reaching the electron supply layer.

【0036】この場合、ゲート電極が接触防止層を突き
抜けるため、ゲート電極と接触防止層との接触部は、半
導体基板に対して平行な方向の半導体との接触となり、
バンドギャップが実質上大きくなったように見え、ゲー
ト耐圧が低下しない。
In this case, since the gate electrode penetrates the contact prevention layer, the contact portion between the gate electrode and the contact prevention layer comes into contact with the semiconductor in a direction parallel to the semiconductor substrate,
The band gap appears to be substantially increased, and the gate breakdown voltage does not decrease.

【0037】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に電子親和力の大きいチャネル層となる第
1の半導体層と、該チャネル層よりも電子親和力の小さ
い電子供給層となる第2の半導体層と、少なくとも前記
第1の半導体層の上部に位置し、アンドープ或いは前記
第2の半導体層より低濃度にドープされた接触防止層と
なる第3の半導体層を成膜形成する工程と、前記第1、
第2、第3の半導体層にエッチングを行いメサ部を形成
する工程と、前記メサ部の側壁をサイドエッチングする
ことにより前記第3の半導体層を前記第1の半導体層よ
りも側方に突出させる工程と、前記メサ部の上部に電極
を形成する工程と、からなることを特徴とする。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
A first semiconductor layer serving as a channel layer having a large electron affinity on a semiconductor substrate, a second semiconductor layer serving as an electron supply layer having a smaller electron affinity than the channel layer, and at least an upper portion of the first semiconductor layer. Forming a third semiconductor layer, which is to be a contact prevention layer, which is undoped or doped at a lower concentration than the second semiconductor layer;
Forming a mesa portion by etching the second and third semiconductor layers, and projecting the third semiconductor layer laterally beyond the first semiconductor layer by side-etching the side walls of the mesa portion. And forming an electrode on the mesa.

【0038】このような半導体装置の製造方法により、
上述の本発明の半導体装置を製造することが出来る。
According to such a method of manufacturing a semiconductor device,
The above-described semiconductor device of the present invention can be manufactured.

【0039】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に電子親和力の大きいチャネル層となる第
1の半導体層と、該第1の半導体層よりも電子親和力の
小さい電子供給層となる第2の半導体層と、少なくとも
前記第1の半導体層の上部に位置し、アンドープ或いは
前記第2の半導体層より低濃度にドープされた接触防止
層となる第3の半導体層と、該第3の半導体層上に位置
し、前記第1の半導体層よりも電子親和力の小さい電子
供給層となる第4の半導体層とを成膜形成する工程と、
前記第1、第2、第3、第4の半導体層にエッチングを
行いメサ部を形成する工程と、前記メサ部の側壁をサイ
ドエッチングすることにより前記第3の半導体層を前記
第1の半導体層及び第2の半導体層よりも側方に突出さ
せる工程と、前記メサ部の上部に電極を形成する工程と
からなることを特徴とする。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
A first semiconductor layer serving as a channel layer having a high electron affinity on a semiconductor substrate, a second semiconductor layer serving as an electron supply layer having an electron affinity lower than the first semiconductor layer, and at least the first semiconductor layer A third semiconductor layer located above the first semiconductor layer and serving as a contact preventing layer undoped or doped at a lower concentration than the second semiconductor layer; and the first semiconductor layer located on the third semiconductor layer. Forming a fourth semiconductor layer serving as an electron supply layer having a smaller electron affinity than the first semiconductor layer;
Forming a mesa portion by etching the first, second, third, and fourth semiconductor layers; and side-etching a side wall of the mesa portion to form the third semiconductor layer into the first semiconductor layer. A step of projecting laterally from the layer and the second semiconductor layer; and a step of forming an electrode on the mesa portion.

【0040】この半導体装置の製造方法により、第1電
子供給層上に、チャネル層及び第1電子供給層よりも側
方に突出し、アンドープ或いは電子供給層より低濃度に
ドープされた接触防止層が形成され、該接触防止層上に
前記チャネル層よりも電子親和力の小さい第2電子供給
層が形成された構造の半導体装置を製造することが出来
る。
According to this method of manufacturing a semiconductor device, a contact prevention layer projecting laterally from the channel layer and the first electron supply layer and undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer is formed on the first electron supply layer. A semiconductor device having a structure in which a second electron supply layer having a smaller electron affinity than the channel layer is formed on the contact prevention layer can be manufactured.

【0041】更に、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記サイドエッチングを前記第1の半導体層に対するエ
ッチングレートの方が前記第3の半導体層に対するエッ
チングレートよりも速いエッチング溶液を用いて行うこ
とを特徴とする。
Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention
The side etching is performed by using an etching solution having an etching rate for the first semiconductor layer higher than that for the third semiconductor layer.

【0042】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、第3の半導体層を第1の半導体層よりも容易に突出
させることが出来る。
According to such a method of manufacturing a semiconductor device, the third semiconductor layer can be more easily protruded than the first semiconductor layer.

【0043】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
前記サイドエッチングを前記第1の半導体層及び前記第
2の半導体層に対するエッチングレートの方が前記第3
の半導体層に対するエッチングレートよりも速いエッチ
ング溶液を用いて行うことを特徴とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
In the side etching, the etching rate of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is higher than the third semiconductor layer.
The etching is performed using an etching solution faster than the etching rate for the semiconductor layer.

【0044】このような半導体装置の製造方法によれ
ば、第3の半導体層を第1の半導体層及び第2の半導体
層よりも容易に突出させることが出来る。
According to such a method of manufacturing a semiconductor device, the third semiconductor layer can be made to protrude more easily than the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、図面に従い本発明の実施の
形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0046】図1は本発明の実施の形態である第1の実
施例の半導体装置のゲート電極部分における構成を示す
断面図である。尚、図1は図8のゲート電極Gの部分を
破線A−A‘に沿って分断した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a gate electrode portion of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of the gate electrode G in FIG. 8 cut along a broken line AA ′.

【0047】この第1の実施例の半導体装置はGaAs
基板を用いた電界効果型トランジスタであり、GaAs
基板(図示せず)上にはアンドープのGaAsからなる
バッファ層1が形成され、バッファ層1上にはアンドー
プのIn0.2Ga0.8Asからなり電子親和力の大きいチ
ャネル層2が形成され、チャネル層2上にはアンドープ
のAl0.2Ga0.8Asからなるスペーサ層3が形成さ
れ、スペーサ層3上にはSiがドープされたAl0.2
0.8Asからなり電子親和力の小さい電子供給層4が
形成され、電子供給層4上にはアンドープのAl0.4
0.6Asからなる接触防止層5が形成されている。前
記各層の層厚は、バッファ層1が800nm、チャネル
層2が10nm、スペーサ層3が2nm、電子供給層4
が30nm、接触防止層5が15nmである。また、電
子供給層4はSiを2×1018cm-3ドーピングするこ
とにより形成されている。尚、スペーサ層3はチャネル
層2と電子供給層4とを所定距離だけ離し、チャネル層
2での電子の移動度を向上させるための層である。ま
た、接触防止層5上にはゲート電極6が形成されてお
り、GaAs基板(図示せず)上に向かってゲート配線
部6aが延びている。
The semiconductor device according to the first embodiment is composed of GaAs.
A field effect transistor using a substrate, GaAs
A buffer layer 1 made of undoped GaAs is formed on a substrate (not shown), and a channel layer 2 made of undoped In 0.2 Ga 0.8 As and having a high electron affinity is formed on the buffer layer 1. A spacer layer 3 made of undoped Al 0.2 Ga 0.8 As is formed thereon, and an Al 0.2 G doped with Si is formed on the spacer layer 3.
An electron supply layer 4 made of a 0.8 As and having a low electron affinity is formed, and undoped Al 0.4 G is formed on the electron supply layer 4.
The contact prevention layer 5 made of a 0.6 As is formed. The thickness of each layer is 800 nm for the buffer layer 1, 10 nm for the channel layer 2, 2 nm for the spacer layer 3, and 2 nm for the electron supply layer 4.
Is 30 nm, and the contact prevention layer 5 is 15 nm. The electron supply layer 4 is formed by doping Si at 2 × 10 18 cm −3 . Note that the spacer layer 3 is a layer for separating the channel layer 2 and the electron supply layer 4 by a predetermined distance to improve the mobility of electrons in the channel layer 2. Further, a gate electrode 6 is formed on the contact preventing layer 5, and a gate wiring portion 6a extends toward a GaAs substrate (not shown).

【0048】この第1実施例の半導体装置では、バッフ
ァ層1のゲート配線部6a側の側壁とチャネル層2のゲ
ート配線部6a側の側壁とにより傾斜した第1の側壁a
が形成されており、スペーサ層3のゲート配線部6a側
の側壁と電子供給層4のゲート配線部6a側の側壁とに
より傾斜した第2の側壁bが形成されており、接触防止
層5のゲート配線部6a側の側壁により傾斜した第3の
側壁cが形成されている。第2の側壁bは第3の側壁c
よりも内側に凹んでおり、第1の側壁aは第2の側壁b
よりも内側に凹んでいる。即ち、電子供給層4上に、バ
ッファ層1、チャネル層2、スペーサ層3、電子供給層
4よりも側方(ゲート配線部6a側)に突出している接
触防止層5が形成されているため、ゲート配線部6aは
第3の側壁cには接触しているが、第1の側壁a及び第
2の側壁bとの間には空隙7が形成されており、第1の
側壁a及び第2の側壁bとは接触していない。
In the semiconductor device of the first embodiment, the first side wall a inclined by the side wall of the buffer layer 1 on the side of the gate wiring section 6a and the side wall of the channel layer 2 on the side of the gate wiring section 6a.
Is formed, and a second side wall b inclined by the side wall of the spacer layer 3 on the side of the gate wiring section 6a and the side wall of the electron supply layer 4 on the side of the gate wiring section 6a is formed. A third side wall c inclined by the side wall on the side of the gate wiring portion 6a is formed. The second side wall b is the third side wall c
The first side wall a is inwardly recessed from the second side wall b.
Recessed inward. That is, the buffer layer 1, the channel layer 2, the spacer layer 3, and the contact prevention layer 5 projecting laterally (toward the gate wiring portion 6 a) from the electron supply layer 4 are formed on the electron supply layer 4. The gate wiring portion 6a is in contact with the third side wall c, but a gap 7 is formed between the first side wall a and the second side wall b. No contact is made with the second side wall b.

【0049】図2は第1実施例の半導体装置のゲート電
極部分の製造方法を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a method of manufacturing the gate electrode portion of the semiconductor device according to the first embodiment.

【0050】先ず、図2(a)に示すようにGaAs基
板(図示せず)上にバッファ層1、チャネル層(第1の
半導体層)2、スペーサ層3、電子供給層(第2の半導
体層)4、接触防止層(第3の半導体層)5を順に堆積
して形成し、次いで接触防止層5上の所定位置にフォト
レジスト8をパターニング形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a buffer layer 1, a channel layer (first semiconductor layer) 2, a spacer layer 3, and an electron supply layer (second semiconductor layer) are formed on a GaAs substrate (not shown). A layer 4) and a contact prevention layer (third semiconductor layer) 5 are sequentially deposited and formed, and then a photoresist 8 is patterned and formed at a predetermined position on the contact prevention layer 5.

【0051】次に、酒石酸系のエッチャントを用いてメ
サエッチングを行い、図2(b)に示すように側壁が面
一に傾斜しているメサ部9を形成する。
Next, mesa etching is performed using a tartaric acid-based etchant to form a mesa portion 9 whose side walls are inclined flush with each other as shown in FIG. 2B.

【0052】次に、クエン酸系エッチャント(クエン
酸:過酸化水素=5:2)を用いてメサ部9の側壁をエ
ッチングする。バッファ層1、チャネル層2、スペーサ
層3、電子供給層4、接触防止層5に用いられた各半導
体層の前記クエン酸エッチャントによるエッチングレー
トは、表1に示す通りである。即ち、接触防止層5とな
るAl0.4Ga0.6As層よりも電子供給層4、スペーサ
層3となるAl0.2Ga0 .8As層の方がエッチングレー
トが高く、また、電子供給層4、スペーサ層3となるA
0.2Ga0.8As層よりもチャネル層2、バッファ層1
となるGaAsの方がエッチングレートが高い。このた
め、図2(c)に示すように、接触防止層5の側壁より
も電子供給層4、スペーサ層3の側壁の方がエッチング
による凹みが大きく、更に、電子供給層4、スペーサ層
3の側壁よりもチャネル層2、バッファ層1の側壁の方
がエッチングによる凹みが大きくなり、メサ部9の側壁
には前述した第1の側壁a、第2の側壁b、第3の側壁
cが形成される。
Next, a citric acid-based etchant (citric acid
Using acid: hydrogen peroxide = 5: 2), etch the sidewalls of the mesa 9
Switch. Buffer layer 1, channel layer 2, spacer
Each semiconductor used for the layer 3, the electron supply layer 4, and the contact prevention layer 5
Etching of body layer with citric acid etchant
Are as shown in Table 1. That is, the contact prevention layer 5 is formed.
Al0.4Ga0.6Electron supply layer 4 rather than As layer, spacer
Al to be layer 30.2Ga0 .8Et layer is better for As layer
A, which is high in the electron supply layer 4 and the spacer layer 3
l0.2Ga0.8Channel layer 2 and buffer layer 1 rather than As layer
GaAs has a higher etching rate. others
Therefore, as shown in FIG.
Also, the side walls of the electron supply layer 4 and the spacer layer 3 are etched.
And the electron supply layer 4 and the spacer layer
3 is closer to the side wall of the channel layer 2 and the side wall of the buffer layer 1 than the side wall of
Is increased by etching, and the side wall of the mesa 9
The first side wall a, the second side wall b, and the third side wall
c is formed.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】尚、チャネル層2は、In0.3Ga0.7As
から形成することも可能であり、また接触防止層5は、
In0.4Ga0.6P、In0.49Ga051P、In0.6Ga
0.4P、In0.85Ga0.15P若しくはInPから形成す
ることも可能であり、これらのエッチングレートを表1
中に併記した。
The channel layer 2 is made of In 0.3 Ga 0.7 As.
It is also possible to form from
In 0.4 Ga 0.6 P, In 0.49 Ga 0 . 51 P, In 0.6 Ga
0.4 P, In 0.85 Ga 0.15 P or InP can also be used.
Also described in the inside.

【0055】以上の工程を行った後、フォトレジスト8
を除去し、ゲート電極6を形成することにより、図1に
示したゲート電極構造が形成される。
After performing the above steps, the photoresist 8
Is removed and the gate electrode 6 is formed, whereby the gate electrode structure shown in FIG. 1 is formed.

【0056】このような第1実施例の半導体装置では、
ゲート電極6から引き出された配線部6aがアンドープ
の接触防止層5には接触するが、電子供給層4には接触
せず、更にチャネル層2にも接触しないため、ゲートリ
ーク電流が低減し、且つゲート耐圧が向上する。尚、接
触防止層5を電子供給層4よりも低濃度にドープされた
層にしても同様の効果が得られる。
In the semiconductor device of the first embodiment,
The wiring portion 6a drawn out from the gate electrode 6 contacts the undoped contact prevention layer 5, but does not contact the electron supply layer 4 and further does not contact the channel layer 2, so that the gate leakage current is reduced. In addition, the gate breakdown voltage is improved. The same effect can be obtained even if the contact prevention layer 5 is a layer doped at a lower concentration than the electron supply layer 4.

【0057】図3は上述した第1実施例の半導体装置よ
りなる電界効果型トランジスタと従来構造の半導体装置
よりなる電界効果型トランジスタとのゲート電極の特性
を示す図である。図3より判るように、第1実施例の電
界効果型トランジスタでは、従来のものと比較してゲー
トリーク電流が低減して、ゲート耐圧が従来構造の−7
Vから−11Vまで向上したことが判る。尚、従来構造
の半導体装置とは、第1実施例の半導体装置と比較し
て、表面の接触防止層5の代わりにアンドープのAl
0.2Ga0.8As層を15nm厚配置する以外は、第1実
施例と同様にして形成されたものである。
FIG. 3 is a graph showing the characteristics of the gate electrodes of the field effect transistor formed of the semiconductor device of the first embodiment and the field effect transistor formed of the conventional semiconductor device. As can be seen from FIG. 3, in the field-effect transistor of the first embodiment, the gate leakage current is reduced as compared with the conventional one, and the gate breakdown voltage is -7 of the conventional structure.
It can be seen that the voltage was improved from V to -11V. The conventional semiconductor device is different from the semiconductor device of the first embodiment in that an undoped Al is used instead of the contact prevention layer 5 on the surface.
It was formed in the same manner as in the first embodiment, except that the 0.2 Ga 0.8 As layer was arranged to have a thickness of 15 nm.

【0058】次に、本発明の第2実施例の半導体装置に
ついて説明する。
Next, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0059】図4は本発明の第2実施例の半導体装置の
構成を示す断面図であり、図1と同一部分には同一符号
を付し、その説明は割愛する。この第2の実施例の半導
体装置では、スペーサ層3上にはSiがドープされたA
0.2Ga0.8Asからなり電子親和力の小さい第1電子
供給層41が形成され、第1電子供給層41上にはアン
ドープのAl0.4Ga0.6Asからなる接触防止層51が
形成され、接触防止層51上にはSiがドープされたA
0.2Ga0.8Asからなり電子親和力の小さい第2電子
供給層42が形成されている。前記各層の層厚は、第1
電子供給層41が12nm、接触防止層51が10n
m、第2電子供給層42が12nmである。また、第1
電子供給層41、42はSiを2×1018cm-3ドーピ
ングすることにより形成されている。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. In the semiconductor device according to the second embodiment, Si doped A
A first electron supply layer 41 made of l 0.2 Ga 0.8 As and having a small electron affinity is formed, and a contact prevention layer 51 made of undoped Al 0.4 Ga 0.6 As is formed on the first electron supply layer 41. A on which Si doped A
A second electron supply layer 42 made of l 0.2 Ga 0.8 As and having a small electron affinity is formed. The layer thickness of each layer is the first
12 nm for the electron supply layer 41 and 10 n for the contact prevention layer 51
m, the second electron supply layer 42 is 12 nm. Also, the first
The electron supply layers 41 and 42 are formed by doping Si at 2 × 10 18 cm −3 .

【0060】この第2実施例の半導体装置では、バッフ
ァ層1のゲート配線部6a側の側壁とチャネル層2のゲ
ート配線部6a側の側壁とにより傾斜した第1の側壁a
が形成されており、スペーサ層3のゲート配線部6a側
の側壁と第1電子供給層41のゲート配線部6a側の側
壁とにより傾斜した第2の側壁bが形成されており、接
触防止層51のゲート配線部6a側の側壁により傾斜し
た第3の側壁cが形成されており、第2電子供給層42
のゲート配線部6a側の側壁により傾斜した第4の側壁
dが形成されている。第2の側壁bは第3の側壁cより
も内側に凹んでおり、第1の側壁aは第2の側壁bより
も内側に凹んでいる。また、第4の側壁dは第3の側壁
cよりも内側に凹んでいる。即ち、第1電子供給層41
と第2電子供給層42との間に、バッファ層1、チャネ
ル層2、スペーサ層3、第1、第2電子供給層41,4
2よりも側方(ゲート配線部6a側)に突出している接
触防止層51が形成されているため、ゲート配線部6a
は第3の側壁c及び第4の側壁dには接触しているが、
第1の側壁a及び第2の側壁bとの間には空隙7が形成
されており、第1の側壁a及び第2の側壁bとは接触し
ていない。
In the semiconductor device of the second embodiment, the first side wall a inclined by the side wall of the buffer layer 1 on the side of the gate wiring section 6a and the side wall of the channel layer 2 on the side of the gate wiring section 6a.
Is formed, and a second side wall b inclined by the side wall of the spacer layer 3 on the side of the gate wiring section 6a and the side wall of the first electron supply layer 41 on the side of the gate wiring section 6a is formed. A third sidewall c is formed by the sidewall of the gate electrode portion 51 on the side of the gate wiring portion 6a.
A fourth side wall d inclined by the side wall on the side of the gate wiring portion 6a is formed. The second side wall b is recessed inward from the third side wall c, and the first side wall a is recessed inward from the second side wall b. Further, the fourth side wall d is recessed inward from the third side wall c. That is, the first electron supply layer 41
Between the buffer layer 1, the channel layer 2, the spacer layer 3, and the first and second electron supply layers 41 and 4.
Since the contact prevention layer 51 is formed so as to protrude sideward (toward the gate wiring portion 6a) from the gate wiring portion 6a.
Is in contact with the third side wall c and the fourth side wall d,
A gap 7 is formed between the first side wall a and the second side wall b, and is not in contact with the first side wall a and the second side wall b.

【0061】図5(a)〜(c)は、第2実施例の半導
体装置におけるゲート電極部分の製造方法を示す断面図
である。この製造方法は、第1実施例の場合と比較する
と、図5(a)においてスペーサ層3上に第1電子供給
層41、接触防止層51、第2電子供給層42を形成す
る以外は、第1実施例と同様であって、図5(b)の如
く酒石酸系エッチャントを用いてエッチングすることに
よりメサ部を形成し、次いで、図5(c)に示す如くク
エン酸系エッチャントを用いて前記メサ部の側壁をエッ
チングすることにより第1、第2、第3、第4の端面
a、b、c、dを形成し、その後、フォトレジストを除
去しゲート電極を形成する。
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views showing a method of manufacturing a gate electrode portion in the semiconductor device according to the second embodiment. This manufacturing method is different from that of the first embodiment except that a first electron supply layer 41, a contact prevention layer 51, and a second electron supply layer 42 are formed on the spacer layer 3 in FIG. As in the first embodiment, a mesa portion is formed by etching using a tartaric acid-based etchant as shown in FIG. 5B, and then using a citric acid-based etchant as shown in FIG. 5C. First, second, third, and fourth end faces a, b, c, and d are formed by etching the sidewalls of the mesa portion, and then the photoresist is removed to form a gate electrode.

【0062】このような第2実施例の半導体装置では、
ゲート電極6から引き出された配線部6aが、空乏化し
た第2電子供給層42及びアンドープの接触防止層51
には接触するが、第1電子供給層41に接触せず、更に
チャネル層2にも接触しないため、ゲートリーク電流が
低減し、且つゲート耐圧が向上する。しかも、第2電子
供給層42がゲート電極6により確実に空乏化されるた
め、ゲート耐圧、特にブレークダウン電圧が充分に大き
くなる。また、電子供給層が第1電子供給層41と第2
電子供給層42との2層構造であるため、第1、第2電
子供給層41、42は、各々の層厚は12nmと薄くな
っており、空乏化されやすい。尚、接触防止層51を第
1、第2電子供給層41、42よりも低濃度にドープさ
れた層にしても同様の効果が得られる。
In the semiconductor device according to the second embodiment,
The wiring portion 6a drawn out from the gate electrode 6 has a depleted second electron supply layer 42 and an undoped contact prevention layer 51.
, But does not contact the first electron supply layer 41 and further does not contact the channel layer 2, so that the gate leakage current is reduced and the gate breakdown voltage is improved. In addition, since the second electron supply layer 42 is surely depleted by the gate electrode 6, the gate breakdown voltage, particularly the breakdown voltage, is sufficiently high. Further, the electron supply layer is formed of the first electron supply layer 41 and the second electron supply layer 41.
Since it has a two-layer structure with the electron supply layer 42, each of the first and second electron supply layers 41 and 42 has a thin thickness of 12 nm and is easily depleted. The same effect can be obtained even if the contact prevention layer 51 is a layer doped at a lower concentration than the first and second electron supply layers 41 and 42.

【0063】図6は上述した第2実施例の半導体装置よ
りなる電界効果型トランジスタと従来構造の半導体装置
よりなる電界効果型トランジスタとのゲート電極の特性
を示す図である。図6より判るように、第1実施例の電
界効果型トランジスタでは、従来のものと比較してゲー
トリーク電流が低減して、ゲート耐圧が従来構造の−7
Vから−10Vまで向上したことが判る。尚、従来構造
の半導体装置とは、第1実施例の図3で用いた従来構造
の半導体装置と同様の構造である。
FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the gate electrodes of the field effect transistor formed of the semiconductor device of the second embodiment and the field effect transistor formed of the conventional semiconductor device. As can be seen from FIG. 6, in the field-effect transistor of the first embodiment, the gate leakage current is reduced as compared with the conventional one, and the gate breakdown voltage is -7 in the conventional structure.
It can be seen that the voltage was improved from V to -10V. The conventional semiconductor device has the same structure as the conventional semiconductor device used in FIG. 3 of the first embodiment.

【0064】この第2実施例では、第1接触防止層41
と第2接触防止層42とを同じ半導体材料、同じ膜厚で
形成したが、異なる半導体材料、異なる膜厚で形成して
もよい。
In the second embodiment, the first contact prevention layer 41
Although the second contact prevention layer 42 and the second contact prevention layer 42 are formed with the same semiconductor material and the same thickness, they may be formed with different semiconductor materials and different thicknesses.

【0065】尚、上述の第1、第2実施例では、電子供
給層2としてAl02Ga08Asを用い、接触防止層
5、51としてAl04Ga06Asを用いたが、それ以
外にも電子供給層2としてDXセンターの少ないAlx
Ga1-xAs(0≦x≦0.3)を用い、接触防止層
5、51としてAlyGa1-yAs(0<y<0.45:
x<y)或いはInzGa1-zP(0.4≦z≦1)を用
いてもよい。但し、接触防止層5、51としてInz
1-zPを用いた場合、接触防止層5、51をメサエッ
チングするためにはHCl系のエッチャントを用いる必
要がある。尚、上述の表1には、接触防止層5、51と
してInzGa1-zPを用いた場合の一例として、z=
0.4、0.49、0.6、0.85、1のクエン酸系
エッチャントによるエッチングレートを示している。但
し、z=0.49以外のInzGa1-zP層を接触防止層
として用いた場合は、GaAs或いはAlGaAsと格
子整合しないので、その膜厚は臨界膜厚の範囲内に制御
する必要がある。
In the first and second embodiments, Al 0 is used as the electron supply layer 2. 2 Ga 0 . 8 As was used, and Al 0 was used as the contact prevention layers 5 and 51. 4 Ga 0 . 6 As was used, but as the electron supply layer 2, Al x with less DX center was used.
Ga 1-x As with (0 ≦ x ≦ 0.3), Al y Ga 1-y As (0 as a contact-preventing layer 5,51 <y <0.45:
x <y) or In z Ga 1-z P (0.4 ≦ z ≦ 1) may be used. However, as the contact prevention layers 5 and 51, In z G
When a 1-z P is used, it is necessary to use an HCl-based etchant to mesa-etch the contact prevention layers 5 and 51. Note that Table 1 shows that z = z as an example when In z Ga 1-z P is used as the contact prevention layers 5 and 51.
The etching rates of citric acid-based etchants of 0.4, 0.49, 0.6, 0.85 and 1 are shown. However, when an In z Ga 1 -z P layer other than z = 0.49 is used as a contact prevention layer, lattice matching with GaAs or AlGaAs is not performed, so that the film thickness needs to be controlled within a critical film thickness range. There is.

【0066】また、上述の第1、第2実施例では、チャ
ネル層2としてIn02Ga08Asを用いたが、GaA
s或いはInの組成比が0.3以下のInGaAsを用
いても良い。但し、チャネル層の膜厚を臨界膜厚の範囲
内に制御する必要がある。
In the first and second embodiments described above, In 0 is used as the channel layer 2. 2 Ga 0 . 8 As was used, but GaAs
InGaAs having a composition ratio of s or In of 0.3 or less may be used. However, it is necessary to control the thickness of the channel layer within the range of the critical thickness.

【0067】また、上述の第1、第2実施例では、Ga
As基板上に堆積したウエハ構造を用いた電界効果型ト
ランジスタを例に挙げたが、InP基板上に堆積したウ
エハ構造を用いた電界効果型トランジスタに対しても本
発明は適用可能である。この場合、電子供給層としてA
xIn1-xAs(0.45≦x≦0.5)を用い、接触
防止層としてAlyIn1-yAs(0.45<y<1:x
<y)或いはInzGa1-zP(0.85≦z≦1)を用
い、チャネル層としてInの組成比が0.53以上のI
nGaAsを用いても上述の第1、第2実施例と同様の
効果が得られる。尚、これらの半導体材料におけるクエ
ン酸系エッチャント(クエン酸:過酸化水素=5:2)
に対するエッチングレートを表2に示す。
In the first and second embodiments described above, Ga
The field effect transistor using a wafer structure deposited on an As substrate has been described as an example, but the present invention is also applicable to a field effect transistor using a wafer structure deposited on an InP substrate. In this case, A as the electron supply layer
l x In 1-x As (0.45 ≦ x ≦ 0.5), and Aly In 1-y As (0.45 <y <1: x) as a contact prevention layer
<Y) or In z Ga 1-z P (0.85 ≦ z ≦ 1), and the channel layer is made of I with an In composition ratio of 0.53 or more.
Even if nGaAs is used, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained. Incidentally, a citric acid-based etchant (citric acid: hydrogen peroxide = 5: 2) in these semiconductor materials.
Table 2 shows the etching rates with respect to.

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】尚、チャネル層2としては、In0.65Ga
0.35Asを用いることも可能であり、そのエッチングレ
ート表2中に併記した。
The channel layer 2 is made of In 0.65 Ga
It is also possible to use 0.35 As, and its etching rate is also shown in Table 2.

【0070】但し、接触防止層としてInzGa1-z
(0.85≦z≦1)を用いた場合、これらの層をメサ
エッチングするためにはHCl系のエッチャントを用い
る必要がある。また、接触防止層、電子供給層及びチャ
ネル層の膜厚は臨界膜厚の範囲内に制御する必要があ
る。
However, In z Ga 1 -z P is used as the contact prevention layer.
When (0.85 ≦ z ≦ 1) is used, it is necessary to use an HCl-based etchant to mesa-etch these layers. Further, it is necessary to control the thicknesses of the contact prevention layer, the electron supply layer and the channel layer within the range of the critical thickness.

【0071】尚、本発明は、上記実施例に限らず、特許
請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱しない範
囲で種々の変形を行うことが出来る。例えば、上述の第
1実施例又は第2実施例の半導体装置において、接触防
止層5、51をIn0.49Ga 0.51P、In0.4Ga
0.6P、In0.6Ga0.4P、In0.85Ga0.15P或いは
InPにより形成すれば、スペーサ層3及び電子供給層
4が表面再結合速度の速い半導体層となり、接触防止層
5、51がスペーサ層3及び電子供給層4よりも表面再
結合速度の遅い半導体層となる。この場合、半導体基板
上のチャネル層2、電子供給層4、及び接触防止層5に
より構成される半導体ウエハ上に、ソース電極とドレイ
ン電極を形成し、ソース電極とドレイン電極との間にゲ
ート電極を形成する。ここで、ゲート電極は、電子供給
層4にまで達する埋め込み構造とすることが好ましい。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Claims that do not depart from the spirit of the invention as set forth in the claims.
Various modifications can be made in the box. For example,
In the semiconductor device of the first embodiment or the second embodiment,
Stop layers 5 and 51 are made of In.0.49Ga 0.51P, In0.4Ga
0.6P, In0.6Ga0.4P, In0.85Ga0.15P or
If formed by InP, the spacer layer 3 and the electron supply layer
4 is a semiconductor layer having a high surface recombination speed, and is a contact prevention layer.
5 and 51 are more surface-rear than the spacer layer 3 and the electron supply layer 4.
The semiconductor layer has a low bonding speed. In this case, the semiconductor substrate
The upper channel layer 2, electron supply layer 4, and contact prevention layer 5
A source electrode and a drain on a semiconductor wafer
A source electrode and a gate electrode between the source and drain electrodes.
A gate electrode is formed. Here, the gate electrode is
A buried structure that reaches the layer 4 is preferable.

【0072】このような半導体装置では、スペーサ層3
及び電子供給層4、41よりも半導体表面に近い部分に
表面再結合速度が遅い接触防止層5、51が配置されて
いるため、半導体表面における電子と正孔との生成・再
結合が抑えられ、位相雑音が発生し難い構造となる。
In such a semiconductor device, the spacer layer 3
In addition, since the contact prevention layers 5 and 51 having a lower surface recombination speed are arranged in a portion closer to the semiconductor surface than the electron supply layers 4 and 41, generation and recombination of electrons and holes on the semiconductor surface are suppressed. And a structure in which phase noise hardly occurs.

【0073】また、上述の第1実施例又は第2実施例で
は、シングルヘテロ構造の半導体装置について説明した
が、本発明はダブルヘテロ構造や、チャネル層と電子供
給層と位置関係を上下逆転させた他の構造のヘテロ接合
構造の半導体装置においても本発明は適用可能である。
In the first and second embodiments described above, a semiconductor device having a single hetero structure has been described. However, the present invention is directed to a double hetero structure or a structure in which the positional relationship between the channel layer and the electron supply layer is reversed. The present invention is applicable to a semiconductor device having a heterojunction structure having another structure.

【0074】また、上述の実施例では、本発明を電界効
果型トランジスタのゲート電極の部分に用いた例を示し
たが、他の半導体素子の電極の部分に用いても、その電
極からのリーク電流を低減することが出来る。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the gate electrode portion of a field effect transistor has been described. The current can be reduced.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明に依れば、ゲート電極等の電極か
らのリーク電流を抑制した半導体装置を提供し得る。
According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device in which a leak current from an electrode such as a gate electrode is suppressed.

【0076】更に、本発明に依れば、電子供給層に空乏
化が行われていない領域を減少させた構造の半導体装置
を提供し得る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having a structure in which the region where the electron supply layer is not depleted is reduced.

【0077】また、本発明に依れば、上述の効果を有す
る半導体装置を製造することが出来る半導体装置の製造
方法を提供し得る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of manufacturing a semiconductor device having the above-described effects.

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

【図1】本発明の第1実施例の半導体装置の要部断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の半導体装置の製造方法を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例の半導体装置と従来構造の
半導体装置とのゲート電極の特性を示す図である。
FIG. 3 is a view showing characteristics of gate electrodes of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention and a semiconductor device having a conventional structure.

【図4】本発明の第2実施例の半導体装置の要部断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第2実施例の半導体装置の製造方法を
示す図である。
FIG. 5 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施例の半導体装置と従来構造の
半導体装置とのゲート電極の特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of gate electrodes of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention and a semiconductor device having a conventional structure.

【図7】従来の半導体装置の要部断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a conventional semiconductor device.

【図8】半導体装置を上方から観た概略図である。FIG. 8 is a schematic view of the semiconductor device as viewed from above.

【図9】従来の半導体装置の要部断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a main part of a conventional semiconductor device.

【図10】従来の半導体装置の欠点を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a defect of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 チャネル層 4 電子供給層 5 接触防止層 6 ゲート電極 9 メサ部 41 第1電子供給層 42 第2電子供給層 2 channel layer 4 electron supply layer 5 contact prevention layer 6 gate electrode 9 mesa section 41 first electron supply layer 42 second electron supply layer

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に電子親和力の大きいチャ
ネル層と、該チャネル層よりも電子親和力の小さい電子
供給層とを有する半導体装置において、前記チャネル層
の上部に、該チャネル層よりも側方に突出し、アンドー
プ或いは前記電子供給層より低濃度にドープされた接触
防止層が形成され、該接触防止層上に電極が形成されて
いることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having, on a semiconductor substrate, a channel layer having a high electron affinity and an electron supply layer having a lower electron affinity than the channel layer. A contact preventing layer that protrudes from the substrate and is undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer, and an electrode is formed on the contact preventing layer.
【請求項2】 半導体基板上に電子親和力の大きいチャ
ネル層と、該チャネル層よりも電子親和力の小さい電子
供給層とを有する半導体装置において、前記チャネル層
及び電子供給層の上部に、該チャネル層及び電子供給層
よりも側方に突出し、アンドープ或いは前記電子供給層
より低濃度にドープされた接触防止層が形成され、該接
触防止層上に電極が形成されていることを特徴とする半
導体装置。
2. A semiconductor device having a channel layer having a high electron affinity on a semiconductor substrate and an electron supply layer having a lower electron affinity than the channel layer, wherein the channel layer is provided above the channel layer and the electron supply layer. And a contact prevention layer protruding laterally from the electron supply layer, undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer, and an electrode formed on the contact prevention layer. .
【請求項3】 半導体基板上に電子親和力の大きいチャ
ネル層が形成され、前記チャネル層上に該チャネル層よ
りも電子親和力の小さい電子供給層が形成されている半
導体装置において、前記電子供給層上に、前記チャネル
層及び前記電子供給層よりも側方に突出し、アンドープ
或いは前記電子供給層より低濃度にドープされた接触防
止層が形成され、該接触防止層上に電極が形成されてい
ることを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor device in which a channel layer having a high electron affinity is formed on a semiconductor substrate and an electron supply layer having an electron affinity lower than the channel layer is formed on the channel layer. A contact prevention layer that projects laterally from the channel layer and the electron supply layer and is undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer, and an electrode is formed on the contact prevention layer. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 半導体基板上に電子親和力の大きいチャ
ネル層が形成され、前記チャネル層上に該チャネル層よ
りも電子親和力の小さい第1電子供給層が形成されてい
る半導体装置において、前記第1電子供給層上に、前記
チャネル層及び前記第1電子供給層よりも側方に突出
し、アンドープ或いは前記電子供給層より低濃度にドー
プされた接触防止層が形成され、該接触防止層上に前記
チャネル層よりも電子親和力の小さい第2電子供給層が
形成され、該第2電子供給層上に電極が形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a channel layer having a high electron affinity is formed on a semiconductor substrate, and a first electron supply layer having a lower electron affinity than the channel layer is formed on the channel layer. On the electron supply layer, a contact prevention layer projecting laterally from the channel layer and the first electron supply layer and undoped or doped at a lower concentration than the electron supply layer is formed, and the contact prevention layer is formed on the contact prevention layer. A semiconductor device, comprising: a second electron supply layer having a smaller electron affinity than a channel layer; and an electrode formed on the second electron supply layer.
【請求項5】 前記接触防止層が前記チャネル層よりも
エッチングレートの低い半導体層であることを特徴とす
る請求項1、2、3又は4記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the contact prevention layer is a semiconductor layer having a lower etching rate than the channel layer.
【請求項6】 前記接触防止層が前記チャネル層及び前
記電子供給層よりもエッチングレートの低い半導体層で
あることを特徴とする請求項2、3又は4記載の半導体
装置。
6. The semiconductor device according to claim 2, wherein said contact preventing layer is a semiconductor layer having a lower etching rate than said channel layer and said electron supply layer.
【請求項7】 前記接触防止層は前記チャネル層よりも
バンドギャップが広い半導体層であることを特徴とする
請求項1,2,3,4,5又は6記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said contact prevention layer is a semiconductor layer having a wider band gap than said channel layer.
【請求項8】 前記チャネル層がGaAs或いはInの
組成比が0.3以下のInGaAsからなり、前記電子
供給層がAlxGa1-xAs(0≦x≦0.3)からな
り、前記接触防止層がAlyGa1-yAs(0<y<0.
45:x<y)或いはInzGa1-zP(0.4≦z≦
1)からなることを特徴とする請求項1、2、3、4、
5、6又は7記載の半導体装置。
8. The method according to claim 1, wherein the channel layer is made of GaAs or InGaAs having a composition ratio of In of 0.3 or less, and the electron supply layer is made of Al x Ga 1 -x As (0 ≦ x ≦ 0.3). The contact prevention layer is made of Al y Ga 1-y As (0 <y <0.
45: x <y) or In z Ga 1-z P (0.4 ≦ z ≦
The method according to claim 1, 2, 3, 4, or 1, wherein
8. The semiconductor device according to 5, 6, or 7.
【請求項9】 前記チャネル層がInの組成比が0.5
3以上のInGaAsからなり、前記電子供給層がAl
xIn1-xAs(0.45≦x≦0.5)からなり、前記
接触防止層がAlyIn1-yAs(0.45<y<1:x
<y)或いはInzGa1-zP(0.85≦z≦1)から
なることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又
は7記載の半導体装置。
9. The method according to claim 1, wherein the channel layer has an In composition ratio of 0.5.
3 or more InGaAs, and the electron supply layer is made of Al
x In 1-x As (0.45 ≦ x ≦ 0.5) consists, said contact preventing layer Al y In 1-y As ( 0.45 <y <1: x
<Y), or In z Ga 1-z P ( 0.85 ≦ z ≦ 1) that consists of a semiconductor device according to claim 1,2,3,4,5,6 or 7 wherein.
【請求項10】 前記電極がゲート電極であることを特
徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8又は9
記載の半導体装置。
10. The method according to claim 1, wherein the electrode is a gate electrode.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項11】 前記接触防止層がInGaP若しくは
InPからなることを特徴とする請求項1、2、3、
4、5、6、7、8、9又は10記載の半導体装置。
11. The method according to claim 1, wherein said contact prevention layer is made of InGaP or InP.
The semiconductor device according to 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10.
【請求項12】 前記半導体基板上のチャネル層、電子
供給層、及び接触防止層により構成される半導体ウエハ
上に、ソース電極とドレイン電極が形成され、前記ソー
ス電極とドレイン電極との間にゲート電極が形成されて
いることを特徴とする請求項11記載の半導体装置。
12. A source electrode and a drain electrode are formed on a semiconductor wafer including a channel layer, an electron supply layer, and a contact prevention layer on the semiconductor substrate, and a gate is provided between the source electrode and the drain electrode. The semiconductor device according to claim 11, wherein an electrode is formed.
【請求項13】 前記ゲート電極が前記電子供給層にま
で達する埋め込み構造を有していることを特徴とする請
求項12記載の半導体装置。
13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the gate electrode has a buried structure reaching the electron supply layer.
【請求項14】 半導体基板上に電子親和力の大きいチ
ャネル層となる第1の半導体層と、該第1の半導体層よ
りも電子親和力の小さい電子供給層となる第2の半導体
層と、少なくとも前記第1の半導体層の上部に位置し、
アンドープ或いは前記第2の半導体層より低濃度にドー
プされた接触防止層となる第3の半導体層を成膜形成す
る工程と、 前記第1、第2、第3の半導体層にエッチングを行いメ
サ部を形成する工程と、 前記メサ部の側壁をサイドエッチングすることにより前
記第3の半導体層を前記第1の半導体層よりも側方に突
出させる工程と、 前記メサ部の上部に電極を形成する工程とからなること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
14. A semiconductor device comprising: a first semiconductor layer serving as a channel layer having a higher electron affinity on a semiconductor substrate; a second semiconductor layer serving as an electron supply layer having a lower electron affinity than the first semiconductor layer; Located on top of the first semiconductor layer,
Forming a third semiconductor layer to be a contact prevention layer undoped or doped at a lower concentration than the second semiconductor layer; and etching the first, second, and third semiconductor layers to form a mesa. Forming a portion, forming a third semiconductor layer laterally beyond the first semiconductor layer by side-etching a sidewall of the mesa portion, and forming an electrode on the mesa portion. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】 半導体基板上に電子親和力の大きいチ
ャネル層となる第1の半導体層と、該第1の半導体層よ
りも電子親和力の小さい電子供給層となる第2の半導体
層と、少なくとも前記第1の半導体層の上部に位置し、
アンドープ或いは前記第2の半導体層より低濃度にドー
プされた接触防止層となる第3の半導体層と、該第3の
半導体層上に位置し、前記第1の半導体層よりも電子親
和力の小さい電子供給層となる第4の半導体層とを成膜
形成する工程と、 前記第1、第2、第3、第4の半導体層にエッチングを
行いメサ部を形成する工程と、 前記メサ部の側壁をサイドエッチングすることにより前
記第3の半導体層を前記第1の半導体層及び第2の半導
体層よりも側方に突出させる工程と、 前記メサ部の上部に電極を形成する工程とからなること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
15. A semiconductor device comprising: a first semiconductor layer serving as a channel layer having a high electron affinity on a semiconductor substrate; a second semiconductor layer serving as an electron supply layer having a lower electron affinity than the first semiconductor layer; Located on top of the first semiconductor layer,
A third semiconductor layer serving as a contact prevention layer undoped or doped at a lower concentration than the second semiconductor layer; and a third semiconductor layer located on the third semiconductor layer and having a lower electron affinity than the first semiconductor layer. A step of forming a fourth semiconductor layer to be an electron supply layer; a step of forming a mesa by etching the first, second, third, and fourth semiconductor layers; A step of projecting the third semiconductor layer laterally beyond the first semiconductor layer and the second semiconductor layer by side-etching a side wall; and a step of forming an electrode on the mesa portion. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項16】 前記サイドエッチングを前記第1の半
導体層に対するエッチングレートの方が前記第3の半導
体層に対するエッチングレートよりも速いエッチング溶
液を用いて行うことを特徴とする請求項14又は15記
載の半導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 14, wherein the side etching is performed by using an etching solution having an etching rate for the first semiconductor layer higher than that for the third semiconductor layer. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項17】 前記サイドエッチングを前記第1の半
導体層及び前記第2の半導体層に対するエッチングレー
トの方が前記第3の半導体層に対するエッチングレート
よりも速いエッチング溶液を用いて行うことを特徴とす
る請求項14又は15記載の半導体装置の製造方法。
17. The method according to claim 17, wherein the side etching is performed by using an etching solution in which an etching rate for the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is higher than an etching rate for the third semiconductor layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein:
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