JPS6165480A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6165480A
JPS6165480A JP59188442A JP18844284A JPS6165480A JP S6165480 A JPS6165480 A JP S6165480A JP 59188442 A JP59188442 A JP 59188442A JP 18844284 A JP18844284 A JP 18844284A JP S6165480 A JPS6165480 A JP S6165480A
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JP
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layer
gate electrode
compound layer
etching
conductive
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JP59188442A
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Shigeru Kuroda
黒田 滋
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関するものであり、特
に化合物半導体を基板とする高周波、超高速rc用の半
導体装置の製造方法である。
近時、優れた高周波特性を有する半導体装置の進歩が著
しく、高電子移動度半導体装置(HEMT)などが実用
化されている。
本発明はこれらの化合物半導体装置における、ゲート電
極を高耐圧で且つソース抵抗を小に形成する製造方法で
ある。
〔従来の技術〕
第4図(al〜第4図fQ)は、従来の製造方法の工程
を説明するための断面図であり、例としてHEMTの製
造工程について慨要を説明する。
第4図(alは、基板1の表面に順次アンドープのガリ
ウム砒素(GaAs) m 2を6000人程度1電子
供給層としてn型アルミニウムガリウム砒素(n−AI
GaAs)層3を300人の厚みで濃度が2 xlO”
’ / ad程度、その上にキャップ層としてn型ガリ
ウム砒素(n−にaAs)Fi 4を厚みが500人、
4’M度を2xlO”’/Ca程度に積層したものであ
り、点線aは二次元電子ガス領域を示している。
第4図(′b)は、上記積層をメサエッチングを行って
、その表面に二酸化シリコン(SiO2)膜5をCVD
法により3000人程度金波膜する。
第4図(Cンは、ソース電極とドレイン電極を形成する
ために、5i02W15の所定領域を除去してオーミッ
ク電極材料として金ゲエルマニウム/金(AuGe /
Au)を被着し、450°C1分の熱処理を行なってソ
ース電極6とトレイン電極7を形成したものである。
第4図(d+は、ゲート電極を形成するために、5i0
2膜の所定領域を除去して、その開口部8からn−Ga
As層4の表面の酸化物を除去する目的で、深さが約1
00金波度のウェットエツチングを行い、引続きn−A
lGaAs層3に突き当たるまでの深さである約400
 金波度をドライエツチングを行なって、n−GaAs
層4にゲート電極の形成孔を9を設けたものである。こ
の際のドライエツチングのへl (0,3)Ga (0
,7) Asに対するGaAsのエツチングの選択比は
約200程度である。
第4図(e)は、ゲート電極材料を被着して上記開口部
にゲート電極10を形成したものである。
このような製造工程によって形成された、ゲート電極は
、キャップ層であるn−GaAs層4の開口孔の側壁が
、殆どドライエツチングで開口されているために、開口
孔の側壁が垂直であり、そのためにゲート電極がキャッ
プ層であるn−GaAs層4と接触することになって、
ゲート電極からキャンプ層に漏洩電流が流れるために、
ゲート電極の逆方向の耐圧が劣化するという欠点があり
、更に順方向についてもAlGaAsとのショットキー
接触ではなく、GaAsとのショットキー接触が大部分
であるので立ち上がり特性も低(なる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の構成の半導体装置では、キャップ層に形成される
開口孔が殆ど異方性のドライエツチングでなされるため
に、開口孔の壁面が垂直になり、そのためにゲート電極
がキャップ層に接触することになって漏洩電流が発生す
るもので、即ちゲート電極がショットキー電極になって
いないという問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記問題点を解消した半導体装置を提供する
もので、その手段は、基板表面に、順次ガリウム砒素化
合物層、導電性のアルミニウムガリウム砒素化合物層、
導電性のガリウム砒素化合物層を積層して所定領域をメ
サエッチングする工程と、その表面の所定領域にオーミ
ック電極材料を被着してソース電極とドレイン電極を形
成する工程と、ゲート電極形成領域に絶縁膜を被着して
所定領域を開口する工程と、該開口部から上記導電性の
ガリウム砒素化合物層の大部分をウェットエツチングを
行なった後、残りの厚み分をドライエツチングを行って
、上記導電性のアルミニウムガリウム砒素化合物層まで
エツチングを行った後、上記開口部からゲート電極材料
を所定領域に被着してゲート電極を形成する工程を含ん
でなることを特徴とする半導体装置の製造方法によって
達成できる。
〔作用〕
本発明は、キャップ層であるn−GaAs層の開口孔の
側壁が、殆どドライエツチングで開口されているために
、開口部の側壁が垂直であるために、ゲート電極がキャ
ップ層であるn−GaAs層と接触して、キャップ層に
漏洩電流が流れ、ゲート電極の逆方向耐圧の劣化防止の
ために、キャップ層であるn−GaAs層の開口はキャ
ップ層の厚さの約90%を等方性のウェットエツチング
を行い、しかる後に供給層であるn−AlGaAs層に
達する迄の、残りのキャップ層の厚さである約10%を
異方性のドライエツチングを行い、ゲート電極がキャッ
プ層に接触することなく、同時に供給層に完全に被着す
るように形成するように考慮したものである。
(実施例〕 第1図(a)〜第1図(81は本発明の製造工程の一実
施例を示す断面図である。
第1図ta+は、基板1の上に、順次GaAs化合物屓
2を6000人程度1供給層としてn −A I G 
a A s 層3を300人程金波その上にキャップ層
としてn−GaAs14を少なくとも450 A以上の
厚みに積層したものである。
第1図中)は、上記積層をメサエッチングを行って、そ
の表面に二酸化シリコン(Si02 )膜5をCVD法
により3000人程度金波膜する。
第1図(C1は、ソース電極とドレイン電極を形成する
ために、SiO2膜5の所定領域を除去してオーミック
電極材料として金ゲエルマニウム/金(AuGe /A
u)を被着し、450℃1分の熱処理を行なってソース
電極6とドレイン電極7を形成したものである。
第1図Fdlは、ゲート電極を形成するために、5i0
2膜11の所定領域を除去して、その開口部12からn
−GaAs層4をウェットエツチングを行うが、この深
さd、は全体の厚みを約500人とすると、その90%
にあたる約450 金波度をウェットエツチングを行い
、引続きn−AlGaAs層3に突き当たるまでの深さ
d2を約50金波度のドライエツチングを行なって開口
孔13を形成したものである。
ドライエツチングは、供給層であるn−AlGaAs層
3をエツチングしないで、その上にあるキャンプ ′層
のn−GaAs層4を完全に除去するので、後工程でゲ
ート電極を形成する際には、ゲート電極はn−AlGa
As層3に完全に被着される。
第1図(e)は、Si02膜5の開口部12からゲート
電極材料を蒸着により被着してゲート電極14を形成し
た状態である。
キャンプ層のn−GaAs層3の開口孔13が等方性エ
ツチングがなされて、ゲート電極14の幅よりも大きい
ために、キャップ層のn−GaAs層3とゲート電極1
4が接合することなく、従って漏洩電流が流れず、ゲー
ト逆方向耐圧は6ボルト程度になって、従来の1.5ボ
ルトに比較して著しく改善され、又ゲート抵抗も従来に
比較して同等であることが確認された。
IC回路で、E−HEMT(エンハンスメントモードH
EMT)とD−HEMT(デプレッションモードHEM
T)の双方を同一ウェハ上に形成する場合には、E−H
EMTとD−HEMTの構成が異なるために、E−HE
MTとD−HEMTの双方の素子にドライエツチングを
採用するためには、キャップ層にD−HEMTのストッ
プ層を設けた構造が考えられる。
第2図は、このようなストップ層があるHEMTの断面
図であるが、基板21の表面に順次アンドープのG a
 A s N 22を6000人、導電性AlGaAs
層23を厚みが300人、キャップ層としてアンドープ
のGaAs層24を厚みが100人とストップ層として
導電性AtGaAs屓25を厚みが50人、更に最上層
に厚みYが600人程金波導電性GaAs層26が積層
されている。
このようなストップ層付構造の場合でも製造方法は同様
で、この場合にはD−HEMTのゲートの逆方向耐圧を
高めるために、キャップ層の厚みが450 Å以上であ
るとすると、最低450 人のウェットエツチングが必
要である。
第3図(a)〜第3図FdlはE−HEMTとD−HE
MTを作り分ける際の製造方法を示すもので、第3図(
a)は、E  HEMTのみを最初にウェットエツチン
グ27.を行い、ストップ層25の手前までの深さXだ
けエツチングし、第3図(′b)はE−HEMT28と
D−HEMT29の双方のゲート部にウェットエ・ノチ
ングを施して、E−HEMT側がストップ層を越えた所
でウェットエツチングを停止させ、次に第3図(C1に
示すように、E−HEMTとD−HEMTの双方にドラ
イリセスエッチングを行なう。
第3図[d)はゲート電極3o、31を形成した断面図
である。
このようにすれば、E−HEMTはストップ層の下の導
電性AlGaAs層で、D−HEMTはストップ層でエ
ツチングが停止し、所望のしきい値電圧のFETが得ら
れる。
例えば、ストップ層の厚みを50人とすると、Y +5
0− X >450  (人)の関係が必要になり、X
は通常200〜400人であるので、Yは600Å以上
必要になる。
第2図(elは、最後にゲートメタルを形成した状態で
ある。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明の半導体装置の製造方
法を採用することにより、高性能のHEMTが供し得る
という効果大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図、 第2図はスト・ノブ層があるHEMTの断面図、第3図
はE−HEMTとD−HEMTの製造工程を説明するた
めの断面図、 第4図は、従来の半導体装置の製造工程を説明するため
の断面図、 図において、1ば基板、2ばGaAs化合物層、3は導
電性AIGaAsFi、4は導電性GaAsJii、 
5は二酸化シリコン膜、6はソース電極、7はドレイン
電極、1■は二酸化シリコン膜、12は開口部、13は
開口孔、14はゲート電極をそれぞれ示す。 第3図 第 4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板表面に、順次ガリウム砒素化合物層、導電性のアル
    ミニウムガリウム砒素化合物層、導電性のガリウム砒素
    化合物層を積層して所定領域をメサエッチングする工程
    と、その表面の所定領域にオーミック電極材料を被着し
    てソース電極とドレイン電極を形成する工程と、ゲート
    電極形成領域に絶縁膜を被着して所定領域を開口する工
    程と、該開口部から上記導電性のガリウム砒素化合物層
    の大部分をウェットエッチングを行なった後、残りの厚
    み分をドライエッチングを行って、上記導電性のアルミ
    ニウムガリウム砒素化合物層までエッチングを行った後
    、上記開口部からゲート電極材料を所定領域に被着して
    ゲート電極を形成する工程を含んでなることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP59188442A 1984-09-07 1984-09-07 半導体装置の製造方法 Granted JPS6165480A (ja)

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