JP2000340581A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロ接合界面に
蓄積された移動度の高い電子を利用した電界効果トラン
ジスタ(HEMT:High Electron Mo
bility Transistor)のゲート電極構
造に特徴を有する半導体装置及びその製造方法に関す
る。特に本発明は、表面が酸化を受けやすい電子供給層
あるいは該電子供給層に設けられた不純物拡散領域上に
ゲート電極を形成する場合において、電子供給層あるい
は該電子供給層に設けられた不純物拡散領域表面に形成
された酸化膜による電気抵抗の上昇やバラツキのないオ
ーミック電極、及び該オーミック電極の形成方法に特徴
を有する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field effect transistor (HEMT: High Electron Mo) utilizing electrons having high mobility accumulated at a heterojunction interface.
The present invention relates to a semiconductor device having a feature in a gate electrode structure of a "billness transistor" and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention provides a method for forming a gate electrode on an electron supply layer whose surface is susceptible to oxidation or an impurity diffusion region provided on the electron supply layer. The present invention is characterized by an ohmic electrode free from an increase or variation in electric resistance due to an oxide film formed on the surface of the region, and a method for forming the ohmic electrode.
【0002】なお、本発明において、AlGaAsは、
正確には、Alx Ga1-x As(xは1未満の正数を表
す)で表される化合物半導体であるが、以下において
は、単にAlGaAsと記載する場合がある。また、第
1禁制帯化合物半導体とは、所定の禁制帯幅をもつ化合
物半導体をいい、第2禁制帯化合物半導体とは、第1禁
制帯化合物半導体とは異なる禁制帯幅をもつ化合物半導
体をいう。さらに、第1導電型不純物とは、n型又はp
型不純物をいい、第2導電型不純物とは、第1導電型不
純物とは逆の導電型の不純物をいう。In the present invention, AlGaAs is:
To be precise, it is a compound semiconductor represented by Al x Ga 1 -x As (x represents a positive number less than 1), but may be simply referred to as AlGaAs below. Further, the first forbidden band compound semiconductor refers to a compound semiconductor having a predetermined forbidden band width, and the second forbidden band compound semiconductor refers to a compound semiconductor having a forbidden band width different from the first forbidden band compound semiconductor. . Further, the first conductivity type impurity is n-type or p-type.
Type impurity, and the second conductivity type impurity refers to a conductivity type impurity opposite to the first conductivity type impurity.
【0003】[0003]
【従来の技術】半絶縁性GaAs基板上に、狭い禁制帯
幅の半導体からなる2次元電子ガス層を設け、さらにそ
の上に広い禁制帯幅の半導体からなる電子供給層を設け
た化合物半導体として、ヘテロ接合界面に移動度の高い
電子を蓄積させ、その電子を利用した電界効果型トラン
ジスタ(HEMT:High Electron Mo
bility Transistor)が知られてい
る。2. Description of the Related Art On a semi-insulating GaAs substrate, a two-dimensional electron gas layer made of a semiconductor having a narrow band gap is provided, and an electron supply layer made of a semiconductor having a wide band gap is further provided thereon. A field effect transistor (HEMT: High Electron Mo) utilizing electrons having high mobility accumulated at the heterojunction interface and utilizing the electrons.
Biliability Transistor) is known.
【0004】図10に、このHEMT(接合型電界効果
トランジスタ)の一般的な断面構造を示す。このトラジ
スタは、半絶縁性GaAs基板301上に、アンドープ
GaAsからなるバッファー層302と、該バッファー
層302上に、アンドープAlGaAsからなるスペー
サー層303と、該スペーサー層303上に、Si等の
n型の不純物がドープされたAlGaAsからなる電子
供給層304と、該電子供給層304のオーミック電極
形成領域に、p型不純物拡散領域311と、該不純物拡
散領域311及び電子供給層304上に、窒化シリコン
からなる絶縁膜306とを有し、絶縁膜306のオーミ
ック電極形成領域に、不純物拡散領域311に達するよ
うに設けられた開口部内に、ゲート電極であるオーミッ
ク電極312とを有している。FIG. 10 shows a general sectional structure of this HEMT (junction field effect transistor). The transistor includes a buffer layer 302 made of undoped GaAs on a semi-insulating GaAs substrate 301, a spacer layer 303 made of undoped AlGaAs on the buffer layer 302, and an n-type material such as Si on the spacer layer 303. An electron supply layer 304 made of AlGaAs doped with an impurity, a p-type impurity diffusion region 311 in the ohmic electrode formation region of the electron supply layer 304, and a silicon nitride layer on the impurity diffusion region 311 and the electron supply layer 304. And an ohmic electrode 312 as a gate electrode in an opening provided to reach the impurity diffusion region 311 in the ohmic electrode formation region of the insulating film 306.
【0005】さらに、オーミック電極312の両側の電
子供給層304には、入出力端子となるソース・ドレイ
ン領域308が形成され、それらの領域上にオーミック
コンタクト309が形成されている。Further, source / drain regions 308 serving as input / output terminals are formed in the electron supply layer 304 on both sides of the ohmic electrode 312, and ohmic contacts 309 are formed on those regions.
【0006】また、バッファー層302とスペーサー層
303の界面ではスペーサー層303側が空乏化し、バ
ッファー層302側の厚さ100Å前後の界面に電子が
蓄積された、いわゆる2次元電子ガス層(チャネル層)
305が形成されている。At the interface between the buffer layer 302 and the spacer layer 303, the spacer layer 303 is depleted, and electrons are accumulated at the interface of the buffer layer 302 with a thickness of about 100 °, that is, a so-called two-dimensional electron gas layer (channel layer).
305 are formed.
【0007】この2次元電子ガス層305は、アンドー
プGaAs層302に形成され、電子が走行するときに
不純物による散乱を受けず、電子移動度が高められてい
る。従って、他の電界効果トランジスタに比して、高速
・高周波動作が可能となるものである。[0007] The two-dimensional electron gas layer 305 is formed on the undoped GaAs layer 302, and is not scattered by impurities when electrons travel, thereby increasing electron mobility. Therefore, high-speed and high-frequency operation can be performed as compared with other field effect transistors.
【0008】このトランジスタは、ゲートに加える電圧
Vgを変化させると、下層の2次元電子ガスの濃度が増
減し、その結果、ソース・ドレイン間に流れるドレイン
電流ID が変化して、MOSトランジスタやGaAsF
ETと類似のトランジスタ特性を発揮するものである。In this transistor, when the voltage Vg applied to the gate is changed, the concentration of the two-dimensional electron gas in the lower layer is increased or decreased, and as a result, the drain current ID flowing between the source and the drain is changed. GaAsF
It exhibits transistor characteristics similar to ET.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上記HEMTにおいて
は、p型不純物拡散層311と、該p型不純物拡散層3
11上に、Ti、Pt及びAuがこの順で積層されてな
るゲート電極となるオーミック電極312を有する。ま
た、このオーミック電極312下部のp型不純物拡散層
311は、Zn等のp型不純物をドープしたAlGaA
s半導体により形成されている。In the HEMT, the p-type impurity diffusion layer 311 and the p-type impurity diffusion
On 11, there is provided an ohmic electrode 312 serving as a gate electrode in which Ti, Pt, and Au are stacked in this order. The p-type impurity diffusion layer 311 below the ohmic electrode 312 is made of AlGaAs doped with a p-type impurity such as Zn.
It is formed of an s semiconductor.
【0010】ところで、アルミニウムを含有する化合物
半導体は、一般的に酸化されやすいため空気中で劣化し
やすいという性質がある(例えば、「化合物半導体デバ
イス」p73、今井哲夫ら編、工業調査会、1984
年、等参照。)。AlGaAs半導体も構成成分として
アルミニウムを含有するため、AlGaAs半導体層に
不純物を拡散させて形成された不純物拡散領域表面が空
気中に曝されると、その表面が酸化されて自然酸化膜が
形成される。By the way, compound semiconductors containing aluminum generally have a property of being easily oxidized and thus easily deteriorated in the air (for example, “Compound Semiconductor Device” p73, edited by Tetsuo Imai et al., Industrial Research Institute, 1984.
See year, etc. ). Since the AlGaAs semiconductor also contains aluminum as a constituent component, when the surface of the impurity diffusion region formed by diffusing impurities into the AlGaAs semiconductor layer is exposed to air, the surface is oxidized to form a natural oxide film. .
【0011】一般に酸化膜は絶縁性を有する。また、形
成された自然酸化膜は、製造条件の相違等により、その
膜厚にバラツキがある。従って、表面に自然酸化膜が形
成された不純物拡散領域上にゲート電極を形成する場合
には、不純物拡散領域とゲート電極間の電気抵抗が高抵
抗化したり、抵抗値にバラツキが生じてしまうことにな
る。そして、高速・高周波動作が特徴であるHEMTの
トランジスタ特性に悪影響を与える。Generally, an oxide film has an insulating property. In addition, the thickness of the formed natural oxide film varies due to a difference in manufacturing conditions and the like. Therefore, when a gate electrode is formed on an impurity diffusion region having a native oxide film formed on the surface, the electric resistance between the impurity diffusion region and the gate electrode may be increased or the resistance value may be varied. become. In addition, it adversely affects the transistor characteristics of the HEMT, which is characterized by high-speed and high-frequency operation.
【0012】そこで、本発明はかかる問題点を解決すべ
く、ゲート電極と該ゲート電極下部の不純物拡散層と間
の電気抵抗の上昇が極めて少ない、良好な導通特性を有
するゲート電極を有する、いわゆるヘテロ接合型の電界
効果トランジスタを持つ半導体装置、及びその製造方法
を提供することを目的とする。In order to solve such a problem, the present invention has a so-called gate electrode having a very small increase in electric resistance between a gate electrode and an impurity diffusion layer below the gate electrode and having good conduction characteristics. An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a heterojunction type field effect transistor and a method for manufacturing the same.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく鋭意検討した結果、禁制帯幅の異なる化合
物半導体をヘテロ接合した基板上に、電界効果型トラン
ジスタを形成した半導体装置において、表面に酸化膜が
形成されやすい化合物半導体層上にゲート電極を形成す
る際に、該ゲート電極と表面に酸化膜が形成されやすい
化合物半導体層との間に生成した酸化物による電気抵抗
の上昇を抑制する性質の膜を介在させることにより、良
好な導通特性を有するゲート電極を形成することができ
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that a semiconductor device having a field effect transistor formed on a substrate in which compound semiconductors having different forbidden band widths are heterojunctioned In forming a gate electrode on a compound semiconductor layer on which an oxide film is easily formed on the surface, the electric resistance of the oxide generated between the gate electrode and the compound semiconductor layer on which an oxide film is easily formed is reduced. It has been found that a gate electrode having good conduction characteristics can be formed by interposing a film having a property of suppressing the rise, and the present invention has been completed.
【0014】本発明は、第1に、基板と、前記基板上に
形成された第1禁制帯化合物半導体からなるバッファー
層と、前記バッファー層上に形成された第1導電型不純
物を含有する第2禁制半導体からなる電子供給層と、前
記バッファー層の前記電子供給層側に形成された2次元
電子ガス層と、前記電子供給層上に、少なくとも前記不
純物拡散層側から酸素原子を含む高抵抗化防止層及び金
属層が積層されてなるゲート電極とを有する半導体装置
を提供する。According to the present invention, first, a substrate, a buffer layer formed of a first bandgap compound semiconductor formed on the substrate, and a first conductive type impurity formed on the buffer layer and containing a first conductivity type impurity are formed. (2) an electron supply layer made of a forbidden semiconductor; a two-dimensional electron gas layer formed on the electron supply layer side of the buffer layer; and a high resistance containing oxygen atoms on the electron supply layer at least from the impurity diffusion layer side. Provided is a semiconductor device having a gate electrode formed by stacking an oxidation prevention layer and a metal layer.
【0015】前記本発明の半導体装置において、前記基
板としては、化合物半導体基板であるのが好ましい。化
合物半導体基板は、一般的には、二つ以上の元素からな
る半導体を意味するが、化合物半導体の種類には特に制
限はない。In the semiconductor device of the present invention, the substrate is preferably a compound semiconductor substrate. The compound semiconductor substrate generally means a semiconductor composed of two or more elements, but the kind of the compound semiconductor is not particularly limited.
【0016】かかる化合物半導体基板として、例えば、
GaAsやInGaAs等の化合物半導体が挙げられ
る。本発明においては、入手の容易性、汎用性、取り扱
い性等の観点から半絶縁性GaAs基板を用いるのがよ
り好ましい。As such a compound semiconductor substrate, for example,
Compound semiconductors such as GaAs and InGaAs are exemplified. In the present invention, it is more preferable to use a semi-insulating GaAs substrate from the viewpoint of availability, versatility, handleability, and the like.
【0017】本発明の半導体装置は、異なる禁制帯幅
(Eg)値を有する第1禁制帯化合物半導体と第2禁制
帯半導体とをヘテロ接合してなる基板を用いる。本発明
においては、第1禁制帯半導体の禁制帯幅が第2禁制帯
化合物半導体の禁制帯幅よりも狭い場合が好適である。The semiconductor device of the present invention uses a substrate formed by heterojunction of a first bandgap compound semiconductor and a second bandgap semiconductor having different bandgap (Eg) values. In the present invention, it is preferable that the forbidden band width of the first forbidden band semiconductor is smaller than the forbidden band width of the second forbidden band compound semiconductor.
【0018】前記本発明の半導体装置において、前記バ
ッファー層は、好ましくはアンドープ化合物半導体層、
より好ましくはアンドープGaAs半導体層である。In the semiconductor device of the present invention, the buffer layer is preferably an undoped compound semiconductor layer,
More preferably, it is an undoped GaAs semiconductor layer.
【0019】また、前記本発明の半導体装置において
は、前記2次元電子ガス層と電子供給層との間に、第2
禁制帯半導体からなるスペーサー層をさらに有するのが
好ましい。Further, in the semiconductor device according to the present invention, the second device is provided between the two-dimensional electron gas layer and the electron supply layer.
It is preferable to further include a spacer layer made of a forbidden band semiconductor.
【0020】この場合において、前記スペーサー層は、
アルミニウムを構成成分とするアンドープの化合物半導
体層であるのが好ましく、アンドープAl1-x Gax A
s(式中、xは1未満の正数を表す。)半導体層である
のがより好ましい。In this case, the spacer layer comprises:
An undoped compound semiconductor layer containing aluminum as a component is preferable, and undoped Al 1-x Ga x A
s (where x represents a positive number less than 1) is more preferably a semiconductor layer.
【0021】前記電子供給層は、第1導電型不純物を含
有するアルミニウムを構成成分とする化合物半導体層で
あるのが好ましく、第1導電型不純物を含有するAl
1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を表す。)半
導体層であるのがより好ましい。[0021] The electron supply layer is preferably a compound semiconductor layer containing aluminum containing a first conductivity type impurity as an element.
More preferably, it is a 1-x Ga x As (where x is a positive number less than 1) semiconductor layer.
【0022】また、前記電子供給層は、ゲート電極形成
領域に形成された第2導電型の不純物を含有する不純物
拡散領域を有するのが好ましい。Further, it is preferable that the electron supply layer has an impurity diffusion region containing a second conductivity type impurity formed in the gate electrode formation region.
【0023】前記不純物拡散領域は、第2導電型不純物
を含有するアルミニウムを構成成分とする化合物半導体
層からなるのが好ましく、第2導電型不純物を含有する
Al1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を表
す。)半導体からなるのがより好ましい。The impurity diffusion region is preferably made of a compound semiconductor layer containing aluminum as a constituent element containing an impurity of the second conductivity type, and Al 1-x Ga x As containing an impurity of the second conductivity type (where , X represents a positive number less than 1.) More preferably, it is made of a semiconductor.
【0024】前記酸素原子を含む高抵抗化防止層は、本
発明の半導体装置のゲート電極の前記電子供給層側に形
成されるものであり、前記電子供給層表面に形成された
酸化膜による電気抵抗の上昇を抑制する電極材料からな
る。かかる電極材料として、例えば、窒化酸化チタニウ
ム(TiON)を好ましく用いることができる。The high resistance preventing layer containing oxygen atoms is formed on the side of the electron supply layer of the gate electrode of the semiconductor device of the present invention, and is formed by an oxide film formed on the surface of the electron supply layer. It is made of an electrode material that suppresses a rise in resistance. As such an electrode material, for example, titanium nitride oxide (TiON) can be preferably used.
【0025】前記ゲート電極は、好ましくは、前記不純
物拡散領域上に形成されたオーミック電極であり、より
好ましくは、不純物拡散領域側から、窒化酸化チタニウ
ム(TiON)と他の金属とが順次積層されてなるオー
ミック電極である。The gate electrode is preferably an ohmic electrode formed on the impurity diffusion region, and more preferably, titanium nitride oxide (TiON) and another metal are sequentially laminated from the impurity diffusion region side. Ohmic electrode.
【0026】この場合において、前記ゲート電極は、前
記不純物拡散領域側から、窒化酸化チタニウム(TiO
N)、チタニウム(Ti)、白金(Pt)及び金(A
u)が順次積層されてなるオーミック電極であるのがよ
り好ましい。In this case, the gate electrode is formed of titanium nitride oxide (TiO 2) from the side of the impurity diffusion region.
N), titanium (Ti), platinum (Pt) and gold (A
It is more preferable that u) is an ohmic electrode formed by sequentially laminating u).
【0027】また、本発明は、第2に、化合物半導体基
板上に、第1禁制帯半導体からなるバッファー層を形成
する工程と、前記バッファー層上に第1導電型不純物を
含有する第2禁制帯半導体からなる電子供給層を形成す
る工程と、前記電子供給層のオーミック電極を形成する
領域に、第2導電型の不純物拡散領域を形成する工程
と、前記電子供給層及び不純物拡散層上に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜の不純物拡散層上の領域に、不
純物拡散領域に達する開口部を形成する工程と、前記開
口部内に、前記不純物拡散層表面の酸化膜による電気抵
抗の上昇を抑制する電極材料及び電極材料を積層するこ
とにより、ゲート電極を形成する工程とを有する半導体
装置の製造方法を提供する。According to the present invention, there is also provided, secondly, a step of forming a buffer layer made of a first forbidden band semiconductor on a compound semiconductor substrate, and a step of forming a second forbidden layer containing a first conductivity type impurity on the buffer layer. Forming an electron supply layer made of a band semiconductor, forming a second conductivity type impurity diffusion region in a region of the electron supply layer where an ohmic electrode is formed, and forming an impurity diffusion region on the electron supply layer and the impurity diffusion layer. A step of forming an insulating film, a step of forming an opening reaching the impurity diffusion region in a region of the insulating film on the impurity diffusion layer, and an electric resistance of an oxide film on the surface of the impurity diffusion layer in the opening. Forming a gate electrode by laminating an electrode material for suppressing the rise and an electrode material; and providing a method for manufacturing a semiconductor device.
【0028】前記本発明の半導体装置の製造方法は、前
記第1の本発明である半導体装置の製造方法である。The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the first present invention.
【0029】前記本発明の半導体装置の製造方法におい
て、前記基板としては、化合物半導体基板であるのが好
ましい。かかる化合物半導体基板として、例えば、Ga
AsやInGaAs等の化合物半導体が挙げられる。本
発明においては、入手の容易性、汎用性、取り扱い性等
の観点から半絶縁性GaAs基板を用いるのがより好ま
しい。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the substrate is a compound semiconductor substrate. As such a compound semiconductor substrate, for example, Ga
Compound semiconductors such as As and InGaAs are exemplified. In the present invention, it is more preferable to use a semi-insulating GaAs substrate from the viewpoint of availability, versatility, handleability, and the like.
【0030】本発明に用いられる前記第1禁制帯化合物
半導体と第2禁制帯化合物半導体はは、その禁制帯幅が
異なり、前記第1禁制帯化合物半導体の禁制帯幅は、前
記第2禁制帯化合物半導体の禁制帯幅よりも狭い場合が
好適である。The first forbidden compound semiconductor and the second forbidden compound semiconductor used in the present invention have different forbidden bandwidths, and the forbidden bandwidth of the first forbidden compound semiconductor is the second forbidden band. It is preferable that the band gap is smaller than the band gap of the compound semiconductor.
【0031】また、前記第1禁制帯半導体からなるバッ
ファー層を形成する工程は、前記化合物半導体基板上
に、前記化合物半導体基板上にアンドープGaAs層を
形成する工程を有するのが好ましい。Preferably, the step of forming the buffer layer made of the first forbidden band semiconductor includes the step of forming an undoped GaAs layer on the compound semiconductor substrate on the compound semiconductor substrate.
【0032】前記本発明の半導体装置の製造方法におい
ては、前記バッファー層を形成する工程と電子供給層を
形成する工程との間に、第2禁制帯半導体からなるスペ
ーサー層を形成する工程をさらに有するのが好ましい。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a spacer layer made of a second bandgap semiconductor is further provided between the step of forming the buffer layer and the step of forming the electron supply layer. It is preferred to have.
【0033】前記スペーサー層を形成する工程は、好ま
しくは、前記アンドープGaAs層上にアンドープのア
ルミニウムを構成成分とする化合物半導体層、より好ま
しくは、前記アンドープGaAs層上にアンドープAl
1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を表す。)半
導体層を形成する工程を有する。In the step of forming the spacer layer, preferably, a compound semiconductor layer containing undoped aluminum as a constituent component on the undoped GaAs layer, more preferably, undoped Al on the undoped GaAs layer.
Forming a 1-x Ga x As (where x represents a positive number less than 1) semiconductor layer;
【0034】前記電子供給層を形成する工程は、好まし
くは、前記バッファー層又はスペーサー層上に、第1導
電型不純物を含有するアルミニウムを構成成分とする化
合物半導体層、より好ましくは、第1導電型不純物を含
有するAl1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を
表す。)半導体層を形成する工程を有する。In the step of forming the electron supply layer, preferably, a compound semiconductor layer containing aluminum containing a first conductivity type impurity as a constituent component, more preferably, a first conductive layer is formed on the buffer layer or the spacer layer. Forming an Al 1-x Ga x As (where x represents a positive number less than 1) semiconductor layer containing a type impurity.
【0035】前記不純物拡散領域を形成する工程は、前
記電子供給層のゲート電極を形成する領域に第2導電型
不純物をイオン注入することにより、前記電子供給層の
ゲート電極を形成する領域に第2導電型不純物拡散領域
を形成する工程を有するのが好ましい。In the step of forming the impurity diffusion region, the second conductivity type impurity is ion-implanted into a region of the electron supply layer where the gate electrode is to be formed. It is preferable to include a step of forming a two-conductivity-type impurity diffusion region.
【0036】前記ゲート電極を形成する工程は、前記開
口部内に、前記不純物拡散領域表面の酸化膜による電気
抵抗の上昇を抑制する電極材料を蒸着させる工程と、前
記蒸着させた電極材料上に他の金属を蒸着させる工程を
有するのが好ましい。The step of forming the gate electrode includes the step of depositing an electrode material for suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film on the surface of the impurity diffusion region in the opening, and the step of depositing another electrode material on the deposited electrode material. It is preferable to have a step of vapor-depositing the metal.
【0037】前記ゲート電極を形成する工程は、前記開
口部内に、窒化酸化チタニウム(TiON)、チタニウ
ム(Ti)、白金(Pt)及び金(Au)を順次積層し
たのち、合金化することにより、オーミック電極を形成
する工程を有するのがより好ましい。In the step of forming the gate electrode, titanium nitride oxide (TiON), titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are sequentially laminated in the opening, and then alloyed. More preferably, the method includes a step of forming an ohmic electrode.
【0038】前記本発明の半導体装置の製造方法におい
ては、前記電子供給層を形成する工程と電子供給層上に
絶縁膜を形成する工程との間に、前記電子供給層のゲー
ト電極を形成する領域に、第2導電型の不純物拡散領域
を形成する工程をさらに有するのが好ましい。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a gate electrode of the electron supply layer is formed between the step of forming the electron supply layer and the step of forming an insulating film on the electron supply layer. It is preferable that the method further includes a step of forming a second conductivity type impurity diffusion region in the region.
【0039】この場合においては、前記開口部を形成す
る工程は、前記絶縁膜のゲート電極を形成する領域に、
前記電子供給層の不純物拡散領域に達する開口部を形成
する工程を有するのがより好ましい。In this case, the step of forming the opening is performed in a region of the insulating film where a gate electrode is to be formed.
More preferably, the method further includes a step of forming an opening reaching the impurity diffusion region of the electron supply layer.
【0040】前記ゲート電極を形成する工程は、前記開
口部内に、前記不純物拡散領域表面の酸化膜による電気
抵抗の上昇を抑制する電極材料を蒸着させる工程と、前
記蒸着させた電極材料上に他の金属を蒸着させて、合金
化することにより、オーミック電極を形成する工程を有
するのが好ましい。The step of forming the gate electrode includes the step of depositing an electrode material for suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film on the surface of the impurity diffusion region in the opening, and the step of depositing another electrode material on the deposited electrode material. It is preferable to include a step of forming an ohmic electrode by vapor-depositing the metal and alloying it.
【0041】前記ゲート電極を形成する工程は、前記開
口部内に、窒化酸化チタニウム(TiON)、チタニウ
ム(Ti)、白金(Pt)及び金(Au)を順次積層し
たのち、合金化することにより、オーミック電極を形成
する工程を有するのがより好ましい。In the step of forming the gate electrode, titanium nitride oxide (TiON), titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are sequentially laminated in the opening, and then alloyed. More preferably, the method includes a step of forming an ohmic electrode.
【0042】また、本発明の半導体装置のゲート電極
は、オーミック電極であっても、ショットキー・バリヤ
型の電極であってもよい。The gate electrode of the semiconductor device of the present invention may be an ohmic electrode or a Schottky barrier type electrode.
【0043】本発明の半導体装置は、支持基板上に異な
る禁制帯幅(Eg)値をもつ半導体層をヘテロ接合させ
て得られる基板上に、電界効果トランジスタを形成した
ものであって、特に酸化されやすい化合物半導体材料か
らなる層(電子供給層又は不純物拡散領域)上にゲート
電極を形成する場合に、該電子供給層又は不純物拡散領
域とゲート電極との間に、酸素原子を含む高抵抗化防止
層を介在させることを特徴とする。The semiconductor device of the present invention has a field effect transistor formed on a substrate obtained by heterojunction of semiconductor layers having different bandgap (Eg) values on a supporting substrate. When a gate electrode is formed on a layer (an electron supply layer or an impurity diffusion region) made of a compound semiconductor material which is liable to be formed, the resistance including oxygen atoms is increased between the electron supply layer or the impurity diffusion region and the gate electrode. It is characterized in that a prevention layer is interposed.
【0044】本発明の半導体装置は、ゲート電極とその
下の電子供給層(又は不純物拡散領域)との境界部に酸
素原子を含む高抵抗化防止層を設けているので、電子供
給層(又は不純物拡散領域)表面に形成される酸化膜に
より、電子供給層(又は不純物拡散領域)とゲート電極
間の電気抵抗が上昇したり、酸化膜の膜厚のバラツキ等
による電気抵抗のバラツキが生ずることのない、高品質
かつ高信頼性の半導体装置である。In the semiconductor device of the present invention, since the high resistance preventing layer containing oxygen atoms is provided at the boundary between the gate electrode and the electron supply layer (or impurity diffusion region) thereunder, the electron supply layer (or The oxide film formed on the surface of the impurity diffusion region) causes an increase in the electrical resistance between the electron supply layer (or the impurity diffusion region) and the gate electrode, or variations in the electrical resistance due to variations in the thickness of the oxide film. It is a high quality and highly reliable semiconductor device without any.
【0045】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
上記本発明の半導体装置を製造する方法である。本発明
の半導体装置の製造方法によれば、複数の金属の積層体
(又は金属合金)からなるゲート電極を形成する場合、
ゲート電極を、従来と比較して、酸素原子を含む高抵抗
化防止層を、一層余分に連続的に積層して形成すればよ
い。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
This is a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when forming a gate electrode made of a laminate (or metal alloy) of a plurality of metals,
The gate electrode may be formed by continuously and additionally stacking a higher resistance prevention layer containing an oxygen atom as compared with the related art.
【0046】従って、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、従来法と同様の製造装置をそのまま用い、さし
たる工程増を伴うことなく、また、大幅に製造プロセス
を変更することなく、歩留りよく本発明の半導体装置を
製造することができる。Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the same manufacturing apparatus as that of the conventional method is used as it is, without increasing the number of steps, and without significantly changing the manufacturing process. The semiconductor device of the present invention can be manufactured.
【0047】[0047]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を用いながら説明する。以下の述べるのは、あくまで本
発明の一実施の形態であって、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で、基板、バッファー層、スペーサー層、電子供
給層の種類、膜厚及び形成条件、n型不純物及びp型不
純物の種類、ドープ条件、オーミックコンタクト及びゲ
ート電極の材料等を、適宜選択することができる。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following is merely an embodiment of the present invention, and the types, thicknesses and formation conditions of the substrate, buffer layer, spacer layer, and electron supply layer, and n-type are provided without departing from the gist of the present invention. The kind of the impurity and the p-type impurity, the doping condition, the material of the ohmic contact and the gate electrode, and the like can be appropriately selected.
【0048】第1実施形態 本発明の第1実施形態は、本発明の半導体装置であるH
EMT(接合型電界効果トランジスタのタイプ)であ
る。本実施形態のHEMTの構造断面図を図1に示す。
このHEMTは、半絶縁性ガリウム砒素基板等の基板1
01上に、アンドープ(不純物を含有しない)GaAs
からなるバッファー層102と、該バッファー層102
上に、アンドープAlGaAsからなるスペーサー層1
03と、該スペーサー層103上に、SiやGe等のn
型の不純物がドープされたAlGaAsからなる電子供
給層104と、該電子供給層104のオーミック電極形
成領域に、Zn等のp型不純物がドープされたp型不純
物拡散層111を有する。 First Embodiment A first embodiment of the present invention relates to a semiconductor device H of the present invention.
EMT (junction field effect transistor type). FIG. 1 is a structural cross-sectional view of the HEMT of this embodiment.
This HEMT is a substrate 1 such as a semi-insulating gallium arsenide substrate.
Undoped (does not contain impurities) GaAs
Buffer layer 102 composed of
On top, a spacer layer 1 made of undoped AlGaAs
03 and n such as Si or Ge on the spacer layer 103.
An electron supply layer 104 made of AlGaAs doped with a p-type impurity, and a p-type impurity diffusion layer 111 doped with a p-type impurity such as Zn in an ohmic electrode formation region of the electron supply layer 104.
【0049】さらに、該不純物拡散層111及び電子供
給層104上に、窒化シリコンや酸化シリコンからなる
絶縁膜106と、絶縁膜106のオーミック電極形成領
域に、不純物拡散層111に達するように設けられた開
口部内に、ゲート電極であるオーミック電極112とを
有している。Further, an insulating film 106 made of silicon nitride or silicon oxide is provided on the impurity diffusion layer 111 and the electron supply layer 104, and an ohmic electrode formation region of the insulating film 106 is provided so as to reach the impurity diffusion layer 111. The opening has an ohmic electrode 112 as a gate electrode.
【0050】このHEMTは、不純物を含有しないバッ
ファー層102とスペーサー層103との界面では、ス
ペーサー層103側が空乏化し、バッファー層102側
の厚さ10nm前後の界面に電子が蓄積して、いわゆる
2次元電子ガス層(チャネル層)105が形成された構
造を有している。In the HEMT, at the interface between the buffer layer 102 containing no impurities and the spacer layer 103, the spacer layer 103 side is depleted, and electrons accumulate at the interface with a thickness of about 10 nm on the buffer layer 102 side. It has a structure in which a three-dimensional electron gas layer (channel layer) 105 is formed.
【0051】さらに、オーミック電極112の両側の電
子供給層104には、ソース・ドレイン領域108が形
成され、それらの領域上に、2次元電子ガス層105と
オーミックコンタクトをとるためのオーミックコンタク
ト109を有している。Further, source / drain regions 108 are formed in the electron supply layer 104 on both sides of the ohmic electrode 112, and an ohmic contact 109 for making an ohmic contact with the two-dimensional electron gas layer 105 is formed on those regions. Have.
【0052】このトランジスタは、ゲートに加える電圧
Vgを変化させると、下層の2次元電子ガスの濃度が増
減し、その結果、ソース・ドレイン間に流れるドレイン
電流ID が変化して、MOSトランジスタやGaAsF
ETと類似のトランジスタ特性が発揮され、電界効果ト
ランジスタとして動作するものである。In this transistor, when the voltage Vg applied to the gate is changed, the concentration of the two-dimensional electron gas in the lower layer is increased or decreased. As a result, the drain current ID flowing between the source and the drain is changed. GaAsF
It exhibits transistor characteristics similar to ET and operates as a field effect transistor.
【0053】また、2次元電子ガス層105は、アンド
ープGaAs層に形成されているので、電子が走行する
ときに不純物による散乱を受けない。従って、電子移動
度が高くなり、他のタイプの電界効果トランジスタに比
して、高速・高周波動作が可能となる。Further, since the two-dimensional electron gas layer 105 is formed on the undoped GaAs layer, it is not scattered by impurities when electrons travel. Accordingly, electron mobility is increased, and high-speed and high-frequency operation can be performed as compared with other types of field-effect transistors.
【0054】このHEMTは接合型電界効果トランジス
タであるが、接合型トランジスタの製造においては、不
純物拡散層は、電子供給層にドープされる不純物とは逆
の導電型の不純物を含有する電子供給層と同じ化合物半
導体、例えば、AlGaAs等のアルミニウムを構成成
分とする化合物半導体により形成される。Although the HEMT is a junction field effect transistor, in manufacturing a junction transistor, the impurity diffusion layer is an electron supply layer containing an impurity of the opposite conductivity type to the impurity doped in the electron supply layer. It is formed of the same compound semiconductor as above, for example, a compound semiconductor containing aluminum as a constituent component such as AlGaAs.
【0055】不純物拡散層111上に、Ti(11
4),Pt(115)及びAu(116)の積層体から
なるオーミック電極を形成する際に、不純物拡散層11
1表面に自然酸化膜が形成される場合には、この酸化膜
の影響で、不純物拡散層とオーミック電極間の電気抵抗
が上昇したり、バラツキが生じる場合がある。On the impurity diffusion layer 111, Ti (11
4) When forming an ohmic electrode made of a laminate of Pt (115) and Au (116), the impurity diffusion layer 11
When a natural oxide film is formed on one surface, the electrical resistance between the impurity diffusion layer and the ohmic electrode may increase or vary due to the influence of the oxide film.
【0056】本実施形態のHEMTは、不純物拡散層1
11上に、窒化酸化チタニウム(TiON)等の高抵抗
化防止膜113と、Ti(114)、Pt(115)及
びAu(116)の積層体等からなる他の金属層とが積
層された構造のオーミック電極を有している。前記酸素
原子を含む高抵抗化防止層は、前記不純物拡散層表面に
形成された酸化膜による電気抵抗の上昇を抑制する働き
を有する。The HEMT according to the present embodiment uses the impurity diffusion layer 1
A structure in which a high resistance prevention film 113 such as titanium nitride oxide (TiON) and another metal layer made of a laminate of Ti (114), Pt (115) and Au (116) and the like are laminated on 11 Ohmic electrode. The resistance increasing prevention layer containing oxygen atoms has a function of suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film formed on the surface of the impurity diffusion layer.
【0057】従って、本実施形態の半導体装置は、不純
物拡散層111表面の自然酸化膜により不純物拡散層と
オーミック電極間の電気抵抗が上昇したり、バラツキが
生じることのない、信頼性が高く高品質の半導体装置と
なっている。Therefore, the semiconductor device according to the present embodiment has high reliability and high reliability without the electric resistance between the impurity diffusion layer and the ohmic electrode being increased or uneven due to the natural oxide film on the surface of the impurity diffusion layer 111. It is a quality semiconductor device.
【0058】第2実施形態 本発明の第2実施形態は、本発明の半導体装置であるH
EMT(ショットキー・バリヤ型電界効果トランジスタ
のタイプ)である。本実施形態のHEMTの構造断面図
を図2に示す。 Second Embodiment A second embodiment of the present invention relates to a semiconductor device H of the present invention.
EMT (Schottky barrier type field effect transistor type). FIG. 2 is a structural cross-sectional view of the HEMT of the present embodiment.
【0059】このHEMTは、前記第1の実施形態とほ
ぼ同様な層構造を有しており、ゲート電極212が、シ
ョットキー・バリヤ型である点が相違している。このゲ
ート電極は、ゲート金属と半導体間にショットキー障壁
を有し、金属から半導体への電子の流入が阻止された整
流性をもつ。This HEMT has substantially the same layer structure as that of the first embodiment, except that the gate electrode 212 is of a Schottky barrier type. The gate electrode has a Schottky barrier between the gate metal and the semiconductor, and has a rectifying property in which electrons are prevented from flowing from the metal to the semiconductor.
【0060】即ち、本実施形態のHEMTは、半絶縁性
ガリウム砒素基板等の基板201上に、アンドープ(不
純物を含有しない)GaAsからなるバッファー層20
2と、該バッファー層202上に、アンドープAlGa
Asからなるスペーサー層203と、該スペーサー層2
03上に、SiやGe等のn型の不純物がドープされた
AlGaAsからなる電子供給層204と、該電子供給
層204上に、窒化シリコンや酸化シリコンからなる絶
縁膜206と、絶縁膜206のゲート電極形成領域に、
ショットキー・バリヤ型のゲート電極212を有してい
る。That is, the HEMT of the present embodiment comprises a buffer layer 20 made of undoped (does not contain impurities) GaAs on a substrate 201 such as a semi-insulating gallium arsenide substrate.
2 and undoped AlGa on the buffer layer 202.
A spacer layer 203 made of As and the spacer layer 2
An electron supply layer 204 made of AlGaAs doped with an n-type impurity such as Si or Ge; an insulating film 206 made of silicon nitride or silicon oxide; In the gate electrode formation area,
It has a Schottky barrier type gate electrode 212.
【0061】さらに、ゲート電極212の両側の電子供
給層204には、ソース・ドレイン領域208が形成さ
れ、それらの領域上に、二次元電子ガス層 とオーミッ
クコンタクトをとるためのオーミックコンタクト209
を有している。Further, source / drain regions 208 are formed in the electron supply layer 204 on both sides of the gate electrode 212, and an ohmic contact 209 for making an ohmic contact with the two-dimensional electron gas layer is formed on those regions.
have.
【0062】このトランジスタは、ショットキー・バリ
ヤ型のゲート電極を有し、ゲートに加える電圧Vgを変
化させて、ゲート電極下部の電子供給層の電子密度を制
御することにより、下層の2次元電子ガスの濃度が増減
させることができる。その結果、ソース・ドレイン間に
流れるドレイン電流ID が変化して、MOSトランジス
タやGaAsFETと類似のトランジスタ特性が発揮さ
れ、電界効果トランジスタとして動作するものである。This transistor has a Schottky barrier type gate electrode, and by changing the voltage Vg applied to the gate to control the electron density of the electron supply layer below the gate electrode, the lower two-dimensional electron The concentration of the gas can be increased or decreased. As a result, the drain current ID flowing between the source and the drain changes, so that transistor characteristics similar to those of a MOS transistor or a GaAs FET are exhibited, and the device operates as a field effect transistor.
【0063】また、2次元電子ガス層105は、アンド
ープGaAs層に形成されているので、電子が走行する
ときに不純物による散乱を受けない。従って、電子移動
度が高くなり、他のタイプの電界効果トランジスタに比
して、高速・高周波動作が可能となるものである。Since the two-dimensional electron gas layer 105 is formed on an undoped GaAs layer, it does not suffer from scattering due to impurities when electrons travel. Therefore, electron mobility is increased, and high-speed and high-frequency operation can be performed as compared with other types of field-effect transistors.
【0064】本実施形態のHEMTのゲート電極はショ
ットキー・バリヤ型であるため、電子供給層204にp
型不純物拡散領域を形成しないが、ゲート電極がショッ
トキー・バリヤ型の場合においても、電子供給層204
がAlGaAs等の空気中で酸化されやすい化合物半導
体からなるので、その表面に自然酸化膜が形成され、電
極−電子供給層間の電気抵抗値が上昇したり、電気抵抗
にバラツキが生じたりする場合がある。Since the gate electrode of the HEMT of this embodiment is of a Schottky barrier type,
Even if the gate electrode is of the Schottky barrier type, the electron supply layer 204 is not formed.
Is made of a compound semiconductor, such as AlGaAs, which is easily oxidized in the air, so that a natural oxide film is formed on the surface thereof, and the electric resistance between the electrode and the electron supply layer may increase or the electric resistance may vary. is there.
【0065】本実施形態の半導体装置は、そのゲート電
極が、電子供給層側204から、高抵抗化防止層213
と他の金属層が積層された構造を有しているので、電子
供給層表面に形成された酸化膜により、電極−電子供給
層間の電気抵抗値が上昇したり、酸化膜の膜厚の変動に
より電気抵抗のバラツキが生じたりすることのない、高
信頼性、かつ高品質な半導体装置となっている。In the semiconductor device of the present embodiment, the gate electrode is connected to the high resistance preventing layer 213 from the electron supply layer side 204.
And other metal layers are laminated, the oxide film formed on the surface of the electron supply layer increases the electrical resistance between the electrode and the electron supply layer, or changes in the thickness of the oxide film. As a result, the semiconductor device has high reliability and high quality without causing variation in electric resistance.
【0066】第3実施形態 本実施形態は、前記第1の実施形態の半導体装置を製造
する例である。以下、図1に示すHEMTの製造方法に
ついて、図面を用いながら説明する。 Third Embodiment This embodiment is an example of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. Hereinafter, a method of manufacturing the HEMT shown in FIG. 1 will be described with reference to the drawings.
【0067】先ず、比抵抗106 〜108 Ω・cm程度
の半絶縁性ガリウム砒素基板101を用意する。この半
絶縁性ガリウム砒素基板101は、水平ブリッジマン
法、引上げ法等の公知の方法によって製造・入手するこ
とができる。First, a semi-insulating gallium arsenide substrate 101 having a specific resistance of about 10 6 to 10 8 Ω · cm is prepared. The semi-insulating gallium arsenide substrate 101 can be manufactured and obtained by a known method such as a horizontal Bridgman method or a pulling method.
【0068】次に、図3(a)に示すように、アンドー
プGaAs層(バッファー層)102、アンドープAl
GaAs層(スペーサー層)103、及びn型不純物を
含有するAlGaAs層(電子供給層)104を順次積
層する。Next, as shown in FIG. 3A, an undoped GaAs layer (buffer layer) 102, an undoped Al
A GaAs layer (spacer layer) 103 and an AlGaAs layer (electron supply layer) 104 containing an n-type impurity are sequentially stacked.
【0069】アンドープGaAs層102は、厚さ0.
2〜0.3μm程度であり、例えば、液相エピタキシー
による方法、気相エピタキシーによる方法、分子線エピ
タキシーによる方法などにより形成することができる。The undoped GaAs layer 102 has a thickness of 0.1 mm.
It is about 2 to 0.3 μm, and can be formed by, for example, a method using liquid phase epitaxy, a method using gas phase epitaxy, a method using molecular beam epitaxy, or the like.
【0070】スペーサー層103は、アンドープAlG
aAsからなっており、厚さ1〜2nm程度で形成され
る。このものは、例えば、液相エピタキシーによる方
法、気相エピタキシーによる方法、分子線エピタキシー
による方法などにより形成することができる。The spacer layer 103 is made of undoped AlG
It is made of aAs and has a thickness of about 1 to 2 nm. This can be formed by, for example, a method using liquid phase epitaxy, a method using gas phase epitaxy, a method using molecular beam epitaxy, or the like.
【0071】このスペーサー層103は、HEMTの動
作原理からは必ずしも必要ではないが、上層の電子供給
層104中の不純物のポテンシャルが、GaAs層10
2にしみだして、2次元電子ガス層105中の電子の移
動度の低下をもたらすのを防止する為に設けられる。Although the spacer layer 103 is not always necessary in view of the operation principle of the HEMT, the potential of the impurity in the upper electron supply layer 104 is reduced by the GaAs layer 10.
2 is provided to prevent a decrease in the mobility of electrons in the two-dimensional electron gas layer 105 due to seepage.
【0072】電子供給層104は、厚さ0.1〜0.2
μm程度であり、実際には、AlxGa1-x As(x
は、1未満の正数を表す。通常、x=0.3程度であ
る。)で表される。電子供給層104は、n型不純物と
して、Si,Ge,Se等の周期律表第IV属あるいは
第VI属元素の化合物を用い、例えば、液相エピタキシ
ーによる方法、気相エピタキシーによる方法、分子線エ
ピタキシーによる方法等により形成することができる。
電子供給層104中のn型不純物濃度は、通常、1×1
018〜2×1018/cm3 程度である。The electron supply layer 104 has a thickness of 0.1 to 0.2.
μm, and in fact, Al x Ga 1 -x As (x
Represents a positive number less than 1. Usually, x is about 0.3. ). The electron supply layer 104 uses a compound of an element of Group IV or Group VI of the Periodic Table such as Si, Ge, or Se as an n-type impurity, for example, a method by liquid phase epitaxy, a method by vapor phase epitaxy, It can be formed by an epitaxy method or the like.
The n-type impurity concentration in the electron supply layer 104 is usually 1 × 1
It is about 0 18 to 2 × 10 18 / cm 3 .
【0073】なお、本実施形態では、バッファー層20
2をGaAs半導体、スペーサー層203及び電子供給
層204をAlGaAs半導体で形成する。これは、バ
ッファー層202とスペーサー層203及び電子供給層
204とをヘテロ接合する場合には、バッファー層を構
成する化合物半導体と格子定数が一致するエピタキシャ
ル層を形成する必要があるからである。その他の例とし
ては、InGaAs半導体基板を用いる場合には、In
AlAs半導体を用いるものが挙げられる。In the present embodiment, the buffer layer 20
2 is formed of a GaAs semiconductor, and the spacer layer 203 and the electron supply layer 204 are formed of an AlGaAs semiconductor. This is because, when the buffer layer 202 is heterojuncted with the spacer layer 203 and the electron supply layer 204, it is necessary to form an epitaxial layer having the same lattice constant as the compound semiconductor forming the buffer layer. As another example, when an InGaAs semiconductor substrate is used, In
An example using an AlAs semiconductor is given.
【0074】次いで、図3(b)に示すように、メサ・
エッチングにより活性領域の電気的分離を行う。この場
合、メサ・エッチングの代わりに、電気的に分離したい
領域にO+ イオンを注入することにより、活性領域の電
気的分離を行うこともできる。Next, as shown in FIG.
The active region is electrically separated by etching. In this case, instead of the mesa etching, the active region can be electrically separated by implanting O + ions into the region to be electrically separated.
【0075】その後、図3(c)に示すように、全面に
絶縁膜106を形成する。絶縁膜106としては、酸化
シリコンや窒化シリコン膜を挙げることができる。これ
らの絶縁膜は、例えば、CVD(Chemical V
apor Deposition)法等により形成する
ことができる。Thereafter, as shown in FIG. 3C, an insulating film 106 is formed on the entire surface. As the insulating film 106, a silicon oxide or silicon nitride film can be given. These insulating films are formed, for example, by CVD (Chemical V).
(a deposition) method.
【0076】次いで、図4(d)に示すように、絶縁膜
106上に、オーミックオンタクト(ソース・ドレイ
ン)形成のためのレジストパターン107を成膜し、絶
縁膜106のオーミックコンタクト形成領域をエッチン
グにより開口することにより、開口部Aを形成する。Next, as shown in FIG. 4D, a resist pattern 107 for forming ohmic on-tact (source / drain) is formed on the insulating film 106, and an ohmic contact formation region of the insulating film 106 is formed. An opening A is formed by opening by etching.
【0077】次いで、図4(e)に示すように、オーミ
ックコンタクトを形成する領域に、Zn.Mg等のp型
の不純物(周期律表第II属元素)を、例えば、イオン
注入法により注入し、オーミック領域108を形成す
る。Next, as shown in FIG. 4E, Zn. A p-type impurity such as Mg (Group II element of the periodic table) is implanted by, for example, an ion implantation method to form the ohmic region 108.
【0078】次に、図5(f)に示すように、オーミッ
クコンタクト材料として、例えば、基板側からAu,G
e及びNiを順次蒸着させる。次いで、レジストパター
ンを除去したのち、合金化することにより、図5(g)
に示すように、2次元電子チャネルとオーミックコンタ
クトをとるためのオーミックコンタクト(ソース・ドレ
イン)109 を形成する(いわゆるリフトオフ法)。Next, as shown in FIG. 5F, as an ohmic contact material, for example, Au, G
e and Ni are sequentially deposited. Next, after the resist pattern is removed, alloying is performed, thereby forming FIG.
As shown in FIG. 5, an ohmic contact (source / drain) 109 for forming an ohmic contact with a two-dimensional electron channel is formed (a so-called lift-off method).
【0079】なお、図5(f)以後の図面においては、
基板側からAu,Ge及びNiの3層からなる積層体の
詳細な図示を便宜上省略して、合わせて109’と図示
している。また、合金化は、Au,Ge及びNiを連続
蒸着させた後、490〜540℃程度に加熱処理するこ
とにより行うことができる。In the drawings after FIG. 5 (f),
Detailed illustration of a laminated body composed of three layers of Au, Ge and Ni is omitted from the substrate side for convenience, and is shown as 109 'in total. In addition, alloying can be performed by continuously depositing Au, Ge, and Ni, and then performing a heat treatment at about 490 to 540 ° C.
【0080】この工程においては、p型不純物を含有す
るAlGaAsからなるオーミック領域108上にオー
ミックコンタクトを形成する。この場合、オーミック領
域108表面は自然酸化を受けやすいので、後述するゲ
ート電極を形成する場合と同様の理由から、オーミック
領域108と、オーミックコンタクト109との境界面
に高抵抗化防止膜を介在させることもできる。In this step, an ohmic contact is formed on ohmic region 108 made of AlGaAs containing a p-type impurity. In this case, since the surface of the ohmic region 108 is easily susceptible to natural oxidation, a high resistance preventing film is interposed at the interface between the ohmic region 108 and the ohmic contact 109 for the same reason as when a gate electrode described later is formed. You can also.
【0081】次に、図6(h)に示すように、ゲート電
極形成のためのレジストパターン110を成膜・形成
し、ゲート電極形成領域の絶縁膜106をエッチングす
ることにより、開口部Bを形成する。Next, as shown in FIG. 6H, a resist pattern 110 for forming a gate electrode is formed and formed, and the insulating film 106 in the gate electrode forming region is etched to form an opening B. Form.
【0082】その後、図6(i)に示すように、該開口
部B下に電子供給層104に、Zn,Mg等のp型不純
物を、例えばイオン注入法により注入することにより、
p型不純物領域111を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 6I, a p-type impurity such as Zn or Mg is implanted into the electron supply layer 104 below the opening B by, for example, an ion implantation method.
A p-type impurity region 111 is formed.
【0083】なお、この場合においては、図7に示すよ
うに、絶縁膜106及び電子供給層104の所定の深さ
までエッチングを行って開口部Cを形成し、その中へ、
例えば、液相エピタキシーによる方法、気相エピタキシ
ーによる方法、分子線エピタキシーによる方法等により
p型不純物を含有するAlGaAsからなるp型不純物
拡散領域111を形成することもできる。In this case, as shown in FIG. 7, the insulating film 106 and the electron supply layer 104 are etched to a predetermined depth to form an opening C, into which an opening C is formed.
For example, the p-type impurity diffusion region 111 made of AlGaAs containing a p-type impurity can be formed by a method using liquid phase epitaxy, a method using gas phase epitaxy, a method using molecular beam epitaxy, or the like.
【0084】次いで、図8(j)に示すように、レジス
トパターン110及びp型不純物拡散領域111上に、
電極材料であるTiON,Ti,Pt及びAuを順次堆
積させる。その後、レジストを除去して、p型不純物拡
散層119上のみに電極材料112’を残し、その後、
加熱処理を施すことにより合金化して、ゲート電極とな
るオーミック電極112を形成することができる。Next, as shown in FIG. 8J, the resist pattern 110 and the p-type impurity diffusion region 111 are
The electrode materials TiON, Ti, Pt and Au are sequentially deposited. After that, the resist is removed to leave the electrode material 112 ′ only on the p-type impurity diffusion layer 119.
The ohmic electrode 112 serving as a gate electrode can be formed by alloying by performing heat treatment.
【0085】TiON層113は、例えば、O2 及びN
2 雰囲気下で、Tiをターゲットとするスパッタリング
法により形成することができる。なお、図8において
は、TiON,Ti,Pt及びAuからなる積層体の詳
細な図示を便宜上省略し、これらをまとめて112’、
112と図示している。The TiON layer 113 is made of, for example, O 2 and N
It can be formed by a sputtering method using Ti as a target under two atmospheres. In FIG. 8, a detailed illustration of a laminate made of TiON, Ti, Pt, and Au is omitted for convenience, and these are collectively referred to as 112 ′,
It is shown as 112.
【0086】このゲート電極は、p型不純物拡散領域1
19とTi層114との間にTiON層113を有する
ことが特徴的である。このTiON層113は、p型不
純物拡散領域119とゲート電極112間の電気抵抗が
高抵抗化するのを防止する役割を果たす。TiONとp
型不純物拡散層119表面に形成される自然酸化物との
間に何らかの作用が働いて、該自然酸化物がTiON層
中に取り込まれることによって、酸化膜がない状態と同
レベルの電気抵抗値を有するものとなるものと考えられ
る。This gate electrode is formed in p-type impurity diffusion region 1
It is characteristic that a TiON layer 113 is provided between the TiN layer 19 and the Ti layer 114. The TiON layer 113 serves to prevent the electric resistance between the p-type impurity diffusion region 119 and the gate electrode 112 from increasing. TiON and p
Some action acts on the native oxide formed on the surface of the impurity diffusion layer 119, and the native oxide is taken into the TiON layer, so that the same electrical resistance value as that without the oxide film is obtained. It is thought that it will have.
【0087】また、p型不純物拡散領域111表面に形
成される自然酸化膜の膜厚は、製造条件の微妙な相違に
よってバラツキが生じるため、自然酸化膜の膜厚の相違
による各ロット毎のp型不純物拡散領域111とゲート
電極112間の電気抵抗にバラツキが生じる。本実施形
態によれば、酸化膜上にTiON層を介在させることに
よって、各ロット毎のp型不純物拡散領域111とゲー
ト電極112間の電気抵抗を均一にすることができる。The thickness of the natural oxide film formed on the surface of the p-type impurity diffusion region 111 varies due to slight differences in manufacturing conditions. The electric resistance between the impurity diffusion region 111 and the gate electrode 112 varies. According to the present embodiment, by interposing the TiON layer on the oxide film, the electric resistance between the p-type impurity diffusion region 111 and the gate electrode 112 for each lot can be made uniform.
【0088】なお、本実施形態では、p型不純物拡散領
域111の幅(図面上の横の長さ)と同じ長さのゲート
長を有すゲート電極112を形成しているが、図1に示
すゲート電極の如く、p型不純物拡散領域111の幅よ
りも長いゲート電極の形成等、所定の長さ及び高さの電
極形成を形成することができる。また、本実施形態で
は、いわゆるリフトオフ法によりゲート電極の形成を行
う例を示しているが、電極材料を連続蒸着させた後、フ
ォトレジストの加工技術を用いることにより、ゲート電
極加工を行うこともできる。In this embodiment, the gate electrode 112 having the same gate length as the width (the horizontal length in the drawing) of the p-type impurity diffusion region 111 is formed. As shown in the figure, an electrode having a predetermined length and height can be formed, for example, a gate electrode longer than the width of the p-type impurity diffusion region 111 can be formed. Further, in the present embodiment, an example in which the gate electrode is formed by a so-called lift-off method is described. However, after the electrode material is continuously deposited, the gate electrode may be processed by using a photoresist processing technique. it can.
【0089】その後は、図示を省略しているが、オーミ
ックコンタクト109上に配線層を形成し、全面に層間
絶縁膜等を形成することにより、図1に示すのと同様な
HMETを製造することができる。Thereafter, although not shown, a wiring layer is formed on the ohmic contact 109 and an interlayer insulating film or the like is formed on the entire surface to manufacture an HMET similar to that shown in FIG. Can be.
【0090】第4実施形態 本実施形態は、前記第2の実施形態の半導体装置を製造
する例である。以下、図2に示すHEMTの製造方法に
ついて、図面を用いながら説明する。先ず、前記第3の
実施形態と同様の工程を経ることにより、図6(h)に
示すのと同様の構造を得る。 Fourth Embodiment This embodiment is an example of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment. Hereinafter, a method of manufacturing the HEMT shown in FIG. 2 will be described with reference to the drawings. First, a structure similar to that shown in FIG. 6H is obtained through the same steps as in the third embodiment.
【0091】次いで、図9(a)に示すように、ゲート
電極形成のためのレジストパターン210を成膜・形成
した後、TiON,Ti,Pt及びAuを、電子供給層
204及びレジストパターン212上に連続的に堆積さ
せる。これらの金属層は、公知の蒸着法等により形成す
ることができる。図9では、TiON,Ti,Pt及び
Auの4層からなるゲート電極層の詳細な図示を省略
し、ゲート電極層212と図示している。Next, as shown in FIG. 9A, after forming and forming a resist pattern 210 for forming a gate electrode, TiON, Ti, Pt and Au are deposited on the electron supply layer 204 and the resist pattern 212. Continuously. These metal layers can be formed by a known vapor deposition method or the like. In FIG. 9, detailed illustration of a gate electrode layer composed of four layers of TiON, Ti, Pt and Au is omitted, and is illustrated as a gate electrode layer 212.
【0092】ショットキー電極の酸素原子を含む高抵抗
化防止層以外の金属層の電極材料としては、Al、Cr
−Pt−Au,Ti−Pt−Au,Pt,Mo,W,T
iW,WSix ,WAl,WN,Si−Ge−B,Ta
Si,TaWSi等を用いることができる。As the electrode material of the metal layer other than the high resistance preventing layer containing oxygen atoms of the Schottky electrode, Al, Cr
-Pt-Au, Ti-Pt-Au, Pt, Mo, W, T
iW, WSi x, WAl, WN , Si-Ge-B, Ta
Si, TaWSi or the like can be used.
【0093】その後、図9(b)に示すように、レジス
トパターン210を除去することにより、電子供給層2
04上のみにゲート電極層を残し、ゲート電極212を
形成する。このゲート電極は合金化しておらず、ショッ
トキー・バリヤ型のゲート電極である。Thereafter, as shown in FIG. 9B, by removing the resist pattern 210, the electron supply layer 2 is removed.
The gate electrode 212 is formed while leaving the gate electrode layer only on the substrate 04. This gate electrode is not alloyed and is a Schottky barrier type gate electrode.
【0094】その後は、図示を省略しているが、オーミ
ックコンタクト109上に配線層を形成し、全面に層間
絶縁膜等を形成することにより、図2に示すのと同様な
HMETを製造することができる。Thereafter, although not shown, a wiring layer is formed on the ohmic contact 109, and an interlayer insulating film and the like are formed on the entire surface to manufacture an HMET similar to that shown in FIG. Can be.
【0095】本実施の形態のHEMTのゲート電極も、
TiON(213),Ti(214),Pt(215)
及びAu(216)の積層体からなっており、電子供給
層204とゲート電極212の境界面にTiON層21
3を有するのが特徴的である。The gate electrode of the HEMT of this embodiment is also
TiON (213), Ti (214), Pt (215)
And a layered structure of Au (216), and a TiON layer 21 is formed on a boundary surface between the electron supply layer 204 and the gate electrode 212.
3 is characteristic.
【0096】TiON層213は、電子供給層204と
ゲート電極212間の電気抵抗が高抵抗化するのを防止
する役割を果たす。本実施形態では、電極材料を合金化
させないが、前記第3のTiONと電子供給層204表
面に形成される酸化物との間に何らかの作用が働いて、
酸化膜がない状態と同レベルの電気抵抗値を有するもの
となるものと考えられる。The TiON layer 213 plays a role in preventing the electric resistance between the electron supply layer 204 and the gate electrode 212 from increasing. In this embodiment, the electrode material is not alloyed, but some action acts between the third TiON and the oxide formed on the surface of the electron supply layer 204,
It is considered that the electric resistance value is the same as the state without the oxide film.
【0097】また、電子供給層204表面に形成される
酸化膜の膜厚は、製造条件の微妙な相違によってバラツ
キが生じるため、酸化膜の膜厚の相違による各ロット毎
の電子供給層204とゲート電極212間の電気抵抗に
バラツキが生じる。本実施形態によれば、酸化膜上にT
iON層を介在させることによって、各ロット毎の電子
供給層204とゲート電極212間の電気抵抗を均一に
することができる。Further, since the thickness of the oxide film formed on the surface of the electron supply layer 204 varies due to slight differences in the manufacturing conditions, the thickness of the oxide film formed on the surface of the electron supply layer 204 varies depending on the thickness of the oxide film. The electric resistance between the gate electrodes 212 varies. According to the present embodiment, T is formed on the oxide film.
By interposing the iON layer, the electric resistance between the electron supply layer 204 and the gate electrode 212 for each lot can be made uniform.
【0098】[0098]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は、ゲート電極とその下の電子供給層(又は不純物拡
散領域)との境界部に酸素原子を含む高抵抗化防止層を
設けているので、電子供給層(又は不純物拡散領域)表
面に形成される酸化膜により、電子供給層(又は不純物
拡散領域)とゲート電極間の電気抵抗が上昇したり、酸
化膜の膜厚のバラツキ等による電気抵抗のバラツキが生
ずることのない、高品質かつ高信頼性の半導体装置であ
る。As described above, the semiconductor device of the present invention has a high resistance preventing layer containing oxygen atoms at the boundary between the gate electrode and the electron supply layer (or impurity diffusion region) thereunder. Therefore, due to the oxide film formed on the surface of the electron supply layer (or the impurity diffusion region), the electric resistance between the electron supply layer (or the impurity diffusion region) and the gate electrode increases, and the thickness of the oxide film varies. This is a high-quality and highly-reliable semiconductor device that does not cause variations in electric resistance due to the semiconductor device.
【0099】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
上記本発明の半導体装置を製造する方法である。本発明
の半導体装置の製造方法によれば、複数の金属の積層体
(又は金属合金)からなるゲート電極を形成する場合、
ゲート電極を、従来と比較して、酸素原子を含む高抵抗
化防止層を一層余分に連続的に積層して形成すればよ
い。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
This is a method for manufacturing the semiconductor device of the present invention. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when forming a gate electrode made of a laminate (or metal alloy) of a plurality of metals,
The gate electrode may be formed by successively laminating an extra layer of high resistance containing oxygen atoms as compared with the related art.
【0100】従って、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、従来法と同様の製造装置をそのまま用い、さし
たる工程増を伴うことなく、また、大幅に製造プロセス
を変更することなく、歩留りよく本発明の半導体装置を
製造することができる。Therefore, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the same manufacturing apparatus as that of the conventional method is used as it is, without increasing the number of steps, without significantly changing the manufacturing process, and improving the yield. The semiconductor device of the present invention can be manufactured.
【図1】図1は、本発明の半導体装置(HEMT)の構
造断面図である。FIG. 1 is a structural sectional view of a semiconductor device (HEMT) of the present invention.
【図2】図2は、本発明の半導体装置(HEMT)の構
造断面図である。FIG. 2 is a structural sectional view of a semiconductor device (HEMT) of the present invention.
【図3】図3は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図4】図4は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図5】図5は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図6】図6は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図7】図7は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図8】図8は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図9】図9は、本発明の半導体装置の製造法の主要工
程断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a main step in a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図10】図10は、従来の半導体装置(HEMT)の
構造断面図である。FIG. 10 is a structural sectional view of a conventional semiconductor device (HEMT).
101,201,301…基板、102,202,30
2…バッファー層、103,203.303…スペーサ
ー層、104、204,304…電子供給層、105,
205,305…二次元電子ガス層、106,206,
306…絶縁膜、107,110…レジストパターン、
108…オーミック領域、109…オーミックコンタク
ト、109’…オミックコンタクト用金属層、111,
311…不純物拡散領域、112,212,312…ゲ
ート電極、113,213…TiON層、114,21
4,314…Ti層、115,215,315…Pt
層、116,216,316…Au層、A,B,C…開
口部101, 201, 301 ... substrate, 102, 202, 30
2 ... buffer layer, 103, 203.303 ... spacer layer, 104, 204, 304 ... electron supply layer, 105,
205, 305: two-dimensional electron gas layer, 106, 206,
306: insulating film, 107, 110: resist pattern,
108: ohmic region, 109: ohmic contact, 109 ': metal layer for ohmic contact, 111,
311: impurity diffusion region, 112, 212, 312: gate electrode, 113, 213: TiO layer, 114, 21
4,314 ... Ti layer, 115,215,315 ... Pt
Layers, 116, 216, 316... Au layers, A, B, C.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/808 (72)発明者 中村 光宏 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 塚本 弘範 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4M104 AA05 BB02 BB06 BB13 BB15 BB16 BB18 BB27 BB28 BB29 BB33 CC01 CC03 DD07 DD16 DD17 DD34 DD62 DD63 DD68 DD78 FF07 FF18 HH16 5F102 GD01 GD04 GJ05 GK05 GM06 GQ01 GR04 GS02 GS04 GT03 GT04 GV07 GV08 HC01 HC07 HC11 HC19 HC21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/808 (72) Inventor Mitsuhiro Nakamura 6-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo (72) Inventor Hironori Tsukamoto 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo F-term within Sony Corporation (reference) 4M104 AA05 BB02 BB06 BB13 BB15 BB16 BB18 BB27 BB28 BB29 BB33 CC01 CC03 DD07 DD16 DD17 DD34 DD62 DD63 DD68 DD78 FF07 FF18 HH16 5F102 GD01 GD04 GJ05 GK05 GM06 GQ01 GR04 GS02 GS04 GT03 GT04 GV07 GV08 HC01 HC07 HC11 HC19 HC21
Claims (38)
るバッファー層と、 前記バッファー層上に形成された第1導電型不純物を含
有する第2禁制帯半導体からなる電子供給層と、 前記バッファー層の前記電子供給層側に形成された2次
元電子ガス層と、 前記電子供給層上に、少なくとも前記電子供給層側か
ら、酸素原子を含む高抵抗化防止層及び金属層が積層さ
れてなるゲート電極とを有する、 半導体装置。1. A substrate, a buffer layer made of a first bandgap compound semiconductor formed on the substrate, and a second bandgap semiconductor containing a first conductivity type impurity formed on the buffer layer. An electron supply layer, a two-dimensional electron gas layer formed on the electron supply layer side of the buffer layer, and a high resistance prevention layer containing oxygen atoms on the electron supply layer at least from the electron supply layer side; A semiconductor device comprising: a gate electrode on which a metal layer is stacked.
る、 請求項1記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said substrate is a semi-insulating GaAs substrate.
帯幅が前記第2禁制帯化合物半導体の禁制帯幅よりも狭
い禁制帯幅を有する、 請求項1記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first forbidden band compound semiconductor has a forbidden band width smaller than that of the second forbidden band compound semiconductor.
導体層である、 請求項1記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said buffer layer is an undoped compound semiconductor layer.
半導体層である、 請求項1記載の半導体装置。6. The buffer layer is made of undoped GaAs.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor layer.
に、第2禁制帯半導体からなるスペーサー層をさらに有
する、 請求項1記載の半導体装置。7. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a spacer layer made of a second bandgap semiconductor between the two-dimensional electron gas layer and the electron supply layer.
ニウムを構成成分とする化合物半導体層である、 請求項7記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 7, wherein said spacer layer is a compound semiconductor layer containing undoped aluminum as a constituent.
1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を表す。)半
導体層である、 請求項7記載の半導体装置。9. The spacer layer is made of undoped Al.
The semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is a 1-x Ga x As (where x represents a positive number less than 1) semiconductor layer.
含有するアルミニウムを構成成分とする化合物半導体層
である、 請求項1記載の半導体装置。10. The semiconductor device according to claim 1, wherein said electron supply layer is a compound semiconductor layer containing aluminum containing a first conductivity type impurity as a constituent.
含有するAl1-x Gax As(式中、xは1未満の正数
を表す。)半導体層である、 請求項1記載の半導体装置。11. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electron supply layer is an Al 1-x Ga x As (where x is a positive number less than 1) semiconductor layer containing a first conductivity type impurity. Semiconductor device.
に形成された第2導電型の不純物拡散領域を有する、 請求項1記載の半導体装置。12. The semiconductor device according to claim 1, wherein said electron supply layer has a second conductivity type impurity diffusion region formed in a gate electrode formation region.
物を含有するアルミニウムを構成成分とする化合物半導
体からなる、 請求項12記載の半導体装置。13. The semiconductor device according to claim 12, wherein said impurity diffusion region is made of a compound semiconductor containing aluminum containing a second conductivity type impurity as a constituent.
物を含有するAl1-x Gax As(式中、xは1未満の
正数を表す。)半導体からなる、 請求項12記載の半導体装置。14. The impurity diffusion region according to claim 12, wherein said impurity diffusion region is made of an Al 1-x Ga x As (where x is a positive number less than 1) semiconductor containing an impurity of a second conductivity type. Semiconductor device.
上に形成されている、 請求項12記載の半導体装置。15. The semiconductor device according to claim 12, wherein said gate electrode is formed on said impurity diffusion region.
前記不純物拡散領域表面に形成された酸化膜による電気
抵抗の上昇を抑制する電極材料からなる、 請求項1記載の半導体装置。16. The high resistance prevention layer containing oxygen atoms,
2. The semiconductor device according to claim 1, comprising an electrode material for suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film formed on a surface of said impurity diffusion region.
窒化酸化チタニウム(TiON)層である、 請求項1記載の半導体装置。17. The high resistance preventing layer containing oxygen atoms,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a titanium nitride oxide (TiON) layer.
領域側から、窒化酸化チタニウム(TiON)と他の金
属とが順次積層されてなる、 請求項1記載の半導体装置。18. The semiconductor device according to claim 1, wherein said ohmic electrode is formed by sequentially laminating titanium nitride oxide (TiON) and another metal from said impurity diffusion region side.
領域側から、窒化酸化チタニウム(TiON)、チタニ
ウム(Ti)、白金(Pt)及び金(Au)が順次積層
されてなる、 請求項1記載の半導体装置。19. The ohmic electrode according to claim 1, wherein titanium oxide (TiON), titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are sequentially stacked from the side of the impurity diffusion region. Semiconductor device.
ッファー層を形成する工程と、 前記バッファー層上に第1導電型不純物を含有する第2
禁制帯半導体からなる電子供給層を形成する工程と、 前記電子供給層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁
膜のゲート電極を形成する領域に、前記電子供給層に達
する開口部を形成する工程と、 前記開口部内に、前記不純物拡散層表面の酸化膜による
電気抵抗の上昇を抑制する電極材料及び他の電極材料を
積層することにより、ゲート電極を形成する工程とを有
する、 半導体装置の製造方法。20. A step of forming a buffer layer made of a first bandgap semiconductor on a substrate, and forming a second layer containing a first conductivity type impurity on the buffer layer.
Forming an electron supply layer made of a forbidden band semiconductor; forming an insulating film on the electron supply layer; forming an opening reaching the electron supply layer in a region of the insulating film where a gate electrode is formed. A step of forming a gate electrode by laminating an electrode material for suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film on the surface of the impurity diffusion layer and another electrode material in the opening. Manufacturing method.
る、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。22. The method according to claim 20, wherein the substrate is a semi-insulating GaAs substrate.
制帯幅が前記第2禁制帯化合物半導体の禁制帯幅よりも
狭い禁制帯幅を有する、 請求項20記載の半導体装置。23. The semiconductor device according to claim 20, wherein said first forbidden band compound semiconductor has a forbidden band width narrower than that of said second forbidden band compound semiconductor.
ー層を形成する工程は、前記化合物半導体基板上に、前
記化合物半導体基板上にアンドープGaAs層を形成す
る工程を有する、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。24. The semiconductor according to claim 20, wherein the step of forming the buffer layer made of the first bandgap semiconductor includes a step of forming an undoped GaAs layer on the compound semiconductor substrate on the compound semiconductor substrate. Device manufacturing method.
供給層を形成する工程との間に、第2禁制帯半導体から
なるスペーサー層を形成する工程をさらに有する、 請求項20記載の半導体装置。25. The semiconductor device according to claim 20, further comprising a step of forming a spacer layer made of a second bandgap semiconductor between the step of forming the buffer layer and the step of forming the electron supply layer.
ンドープのアルミニウムを構成成分とする化合物半導体
層を形成する工程を有する、 請求項25記載の半導体装置の製造方法。26. The method according to claim 25, wherein the step of forming the spacer layer includes a step of forming a compound semiconductor layer containing undoped aluminum as a constituent.
ンドープのAl1-x Gax As(式中、xは1未満の正
数を表す。)半導体層を形成する工程を有する、 請求項25記載の半導体装置の製造方法。27. The method according to claim 25, wherein forming the spacer layer includes forming an undoped Al 1-x Ga x As (where x is a positive number less than 1) semiconductor layer. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
バッファー層上に、第1導電型不純物を含有するアルミ
ニウムを構成成分とする化合物半導体層を形成する工程
を有する、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。28. The method according to claim 20, wherein the step of forming the electron supply layer includes a step of forming, on the buffer layer, a compound semiconductor layer containing aluminum containing a first conductivity type impurity as a component. A method for manufacturing a semiconductor device.
バッファー層上に、第1導電型不純物を含有するAl
1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を表す。)半
導体層を形成する工程を有する、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。29. The method according to claim 29, wherein the step of forming the electron supply layer comprises: forming an Al-containing first conductivity type impurity on the buffer layer.
21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, comprising a step of forming a 1-x Ga x As (where x represents a positive number less than 1) semiconductor layer.
スペーサー層上に、第1導電型不純物を含有するアルミ
ニウムを構成成分とする化合物半導体層を形成する工程
を有する、 請求項25記載の半導体装置の製造方法。30. The method according to claim 25, wherein the step of forming the electron supply layer includes a step of forming, on the spacer layer, a compound semiconductor layer containing aluminum containing a first conductivity type impurity as a component. A method for manufacturing a semiconductor device.
スペーサー層上に、第1導電型不純物を含有するAl
1-x Gax As(式中、xは1未満の正数を表す。)半
導体層を形成する工程を有する、 請求項25記載の半導体装置の製造方法。31. The step of forming the electron supply layer includes forming an Al-containing first conductivity type impurity on the spacer layer.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 25, further comprising: forming a 1-x Ga x As (where x represents a positive number less than 1) semiconductor layer.
給層上に絶縁膜を形成する工程との間に、前記電子供給
層のゲート電極を形成する領域に、第2導電型の不純物
拡散領域を形成する工程をさらに有する、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。32. Between the step of forming the electron supply layer and the step of forming an insulating film on the electron supply layer, a region of the electron supply layer where a gate electrode is formed is doped with a second conductivity type impurity. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, further comprising a step of forming a region.
前記電子供給層のゲート電極を形成する領域に第2導電
型不純物をイオン注入する工程を有する、 請求項32記載の半導体装置の製造方法。33. The step of forming the impurity diffusion region,
33. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 32, further comprising a step of ion-implanting a second conductivity type impurity into a region of the electron supply layer where a gate electrode is to be formed.
開口部内に、前記電子供給層表面の酸化膜による電気抵
抗の上昇を抑制する電極材料を蒸着させる工程と、前記
蒸着させた電極材料上に他の金属を蒸着させる工程を有
する、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。34. The step of forming the gate electrode comprises the steps of: depositing, in the opening, an electrode material for suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film on the surface of the electron supply layer; 21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, further comprising a step of depositing another metal on the substrate.
開口部内に、窒化酸化チタニウム(TiON)、チタニ
ウム(Ti)、白金(Pt)及び金(Au)を順次積層
したのち、合金化することにより、オーミック電極を形
成する工程を有する、 請求項20記載の半導体装置の製造方法。35. In the step of forming the gate electrode, titanium nitride oxide (TiON), titanium (Ti), platinum (Pt) and gold (Au) are sequentially laminated in the opening, and then alloyed. 21. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 20, further comprising the step of forming an ohmic electrode.
膜のゲート電極を形成する領域に、前記電子供給層の不
純物拡散領域に達する開口部を形成する工程を有する、 請求項32記載の半導体装置の製造方法。36. The method according to claim 32, wherein the step of forming the opening includes a step of forming an opening reaching the impurity diffusion region of the electron supply layer in a region of the insulating film where the gate electrode is formed. A method for manufacturing a semiconductor device.
開口部内に、前記不純物拡散領域表面の酸化膜による電
気抵抗の上昇を抑制する電極材料を蒸着させる工程と、
前記蒸着させた電極材料上に他の金属を蒸着させて、合
金化することにより、オーミック電極を形成する工程を
有する、 請求項32記載の半導体装置の製造方法。37. A step of forming the gate electrode, comprising: depositing, in the opening, an electrode material for suppressing an increase in electric resistance due to an oxide film on the surface of the impurity diffusion region;
33. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 32, further comprising a step of forming an ohmic electrode by depositing another metal on the deposited electrode material and alloying the same.
開口部内に、窒化酸化チタニウム(TiON)、チタニ
ウム(Ti)、白金(Pt)及び金(Au)を順次積層
したのち、合金化することにより、オーミック電極を形
成する工程を有する、 請求項32記載の半導体装置の製造方法。38. In the step of forming the gate electrode, titanium nitride oxide (TiON), titanium (Ti), platinum (Pt) and gold (Au) are sequentially laminated in the opening, and then alloyed. 33. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 32, further comprising a step of forming an ohmic electrode.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2009130046A (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Sharp Corp | Multilayer electrode structure for nitride-based semiconductor device |
JP2009537983A (en) * | 2006-05-16 | 2009-10-29 | クリー インコーポレイテッド | Semiconductor device provided with self-aligned heat-resistant contact and method for manufacturing the same |
-
1999
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009537983A (en) * | 2006-05-16 | 2009-10-29 | クリー インコーポレイテッド | Semiconductor device provided with self-aligned heat-resistant contact and method for manufacturing the same |
US9040398B2 (en) | 2006-05-16 | 2015-05-26 | Cree, Inc. | Method of fabricating seminconductor devices including self aligned refractory contacts |
JP2009130046A (en) * | 2007-11-21 | 2009-06-11 | Sharp Corp | Multilayer electrode structure for nitride-based semiconductor device |
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