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JP2001257342A - Compound semiconductor device - Google Patents

Compound semiconductor device

Info

Publication number
JP2001257342A
JP2001257342A JP2000064337A JP2000064337A JP2001257342A JP 2001257342 A JP2001257342 A JP 2001257342A JP 2000064337 A JP2000064337 A JP 2000064337A JP 2000064337 A JP2000064337 A JP 2000064337A JP 2001257342 A JP2001257342 A JP 2001257342A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
compound semiconductor
electrode
gate
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000064337A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Takahashi
剛 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2000064337A priority Critical patent/JP2001257342A/en
Publication of JP2001257342A publication Critical patent/JP2001257342A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化合物半導体装置に関し、化合物半導体デバ
イスのゲート近傍に段差がなく、しかも、リセスと同等
に機能する構成をもたせ、ゲート近傍の平坦化を実現
し、ゲート・パターンの精度向上、ゲート容量の低減、
リセス・エッチングに依るダメージやしきい値ばらつき
の抑制を実現しようとする。 【解決手段】 n−InAlAs電子供給層24上に選
択的に設けた酸化In導電層27に接して形成されたソ
ース電極28並びにドレイン電極29、n−InAlA
s電子供給層24に接して直接形成されたゲート電極3
4を備える。
(57) Abstract: A compound semiconductor device has a structure in which there is no step near the gate of the compound semiconductor device and which has the same function as a recess, realizes flattening near the gate, and realizes a gate pattern. Improved accuracy, reduced gate capacitance,
An attempt is made to reduce damage and threshold variation due to recess etching. SOLUTION: A source electrode 28 and a drain electrode 29 formed in contact with an oxidized In conductive layer 27 selectively provided on an n-InAlAs electron supply layer 24, and n-InAlA
Gate electrode 3 directly formed in contact with s electron supply layer 24
4 is provided.

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、HEMT(hig
h electron mobility trans
istor)、MESFET(metal semic
onductorfield effect tran
sistor)など、化合物半導体を材料とする半導体
デバイスを含む化合物半導体装置の改良に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a HEMT (hig
electron mobility trans
istor), MESFET (metal semimic)
conductorfield effect tran
The present invention relates to an improvement of a compound semiconductor device including a semiconductor device using a compound semiconductor as a material, such as a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】HEMT、MESFETなどの半導体デ
バイスのうち、特にHEMTは、低雑音であることか
ら、マイクロ波帯やミリ波帯に於ける増幅器、或いは、
光通信に於ける信号処理回路などに用いられている。
2. Description of the Related Art Among semiconductor devices such as HEMTs and MESFETs, HEMTs, in particular, have low noise, and therefore have an amplifier or a microwave band or a millimeter wave band.
It is used for signal processing circuits in optical communication.

【0003】図8は化合物半導体デバイスの一つである
HEMTの従来例を表す要部切断側面図であり、図に於
いて、1はInP基板、2はi−InAlAsバッファ
層、3はi−InGaAsチャネル層、4はn−InA
lAs電子供給層、5はn+−InGaAsキャップ
層、5Aはリセス、6はSiN表面保護層、7はゲート
電極、8はソース電極、9はドレイン電極をそれぞれ示
している。
FIG. 8 is a sectional side view showing a conventional example of a HEMT which is one of the compound semiconductor devices. In FIG. 8, 1 is an InP substrate, 2 is an i-InAlAs buffer layer, and 3 is an i-InAlAs buffer layer. InGaAs channel layer, 4 is n-InA
1As electron supply layer, 5 is an n + -InGaAs cap layer, 5A is a recess, 6 is a SiN surface protective layer, 7 is a gate electrode, 8 is a source electrode, and 9 is a drain electrode.

【0004】図から明らかであるが、ゲート電極7を形
成する部分は、キャップ層5を彫り込んでリセス5Aを
形成し、その底には電子供給層4を表出させる構造を採
っている。
As is apparent from the drawing, the portion where the gate electrode 7 is formed has a structure in which the cap layer 5 is carved to form a recess 5A, and the electron supply layer 4 is exposed at the bottom.

【0005】このリセス構造は、その形成精度の如何に
依って、HEMTのしきい値や高周波特性に大きな影響
を与えるので、大変重要な部分と考えられている。
The recess structure is considered to be a very important part because it greatly affects the threshold value and the high frequency characteristics of the HEMT depending on the accuracy of the formation.

【0006】リセス構造を作製するには、キャップ層5
を高い精度でエッチングすることが必要であり、また、
段差が生成されることから、信頼性の問題が派生した
り、ゲート電極7の近傍に寄生容量が生成されて高周波
特性の低下が起こったりすることが知られている。
To form a recess structure, a cap layer 5 is formed.
Must be etched with high precision, and
It is known that the occurrence of a step causes a problem of reliability, or that a parasitic capacitance is generated in the vicinity of the gate electrode 7 so that high-frequency characteristics are reduced.

【0007】ところで、通常の化合物半導体デバイスで
は、GaAsを材料とすることが多いのであるが、例え
ば、InAlAs/InGaAsを用いたHEMTのよ
うにInを含む材料を用いた化合物半導体デバイスは、
通常のGaAs系の化合物半導体デバイスに比較して動
作が高速である旨の利点がある。
By the way, in general compound semiconductor devices, GaAs is often used as a material. For example, a compound semiconductor device using a material containing In such as a HEMT using InAlAs / InGaAs,
There is an advantage that the operation speed is higher than that of a normal GaAs-based compound semiconductor device.

【0008】然しながら、Inを含む化合物半導体は、
例えばリセスを形成する場合、選択エッチングが困難で
あること、或いは、金属電極や絶縁層と反応し易い旨の
性質が問題となっていて、特に、Inを含む半導体材料
上に酸化物絶縁層の代表であるSiO2 層を形成する
と、界面に導電層が生成され、絶縁不良が発生する。
However, a compound semiconductor containing In is
For example, in the case of forming a recess, there is a problem that the selective etching is difficult, or a property that it easily reacts with a metal electrode or an insulating layer. In particular, the oxide insulating layer is formed on a semiconductor material containing In. When a typical SiO 2 layer is formed, a conductive layer is generated at the interface, and insulation failure occurs.

【0009】従って、前記のような問題を解消するに
は、リセスに依る段差をなくして信頼性を向上させ、ま
た、ゲートに於ける容量増加を抑制することが必要であ
る。
Therefore, in order to solve the above problems, it is necessary to improve the reliability by eliminating the step due to the recess and to suppress the increase in the capacitance at the gate.

【0010】リセスをなくす為には、キャップ層を形成
しなければ良いのであるが、その場合、ソース抵抗が著
しく増加し、高周波特性が劣化する。
In order to eliminate the recess, it is sufficient that the cap layer is not formed. However, in that case, the source resistance remarkably increases and the high frequency characteristics deteriorate.

【0011】そこで、キャップ層を薄くし、また、ソー
ス抵抗を低減できる構造にすれば、前記諸問題を解決す
ることができる。因みに、キャップ層を薄くし、且つ、
ソース電極及びドレイン電極を合金化処理して作成する
手段も考えられているが、この場合、合金化がチャネル
にまで進行して耐圧が低下する旨の問題が派生する。
The above problems can be solved by reducing the thickness of the cap layer and reducing the source resistance. By the way, thin the cap layer, and
Means for forming the source electrode and the drain electrode by alloying is considered, but in this case, a problem arises in that alloying proceeds to the channel and the breakdown voltage is reduced.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明では、化合物半
導体デバイスのゲート近傍に段差がなく、しかも、リセ
スと同等に機能する構成をもたせ、ゲート近傍の平坦化
を実現し、ゲート・パターンの精度向上、ゲート容量の
低減、リセス・エッチングに依るダメージやしきい値ば
らつきの抑制を実現しようとする。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, there is provided a structure in which there is no step near the gate of a compound semiconductor device and which has a function equivalent to that of a recess, realizes flattening near the gate, and improves the accuracy of the gate pattern. It seeks to achieve improvements, reduce gate capacitance, and suppress damage and threshold variations due to recess etching.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】一般に、Inを含む化合
物半導体が酸化膜と反応し易いことから、Inを含まな
い化合物半導体に比較し、プロセス上の制限が多く、ま
た、デバイス動作の信頼性が低いことが知られているの
で、それを回避するには、絶縁膜としてSiNなど、酸
素を含まない絶縁層を用いると良い。
In general, a compound semiconductor containing In easily reacts with an oxide film, so that there are many process restrictions as compared with a compound semiconductor containing no In, and the reliability of device operation is high. In order to avoid this, it is preferable to use an insulating layer containing no oxygen, such as SiN, as the insulating film.

【0014】ところで、Inの酸化物であるIn2 3
は導電性であることから、透明電極として多用されてい
るところであるが、このIn2 3 は、InAlAsや
InGaAsなどのInを含む化合物半導体層上に酸素
を含むSiO2 などの絶縁層を堆積させることに依り、
その界面に生成させることができる。
Incidentally, In 2 O 3 which is an oxide of In
Is often used as a transparent electrode because it is conductive. However, this In 2 O 3 is formed by depositing an insulating layer such as SiO 2 containing oxygen on a compound semiconductor layer containing In such as InAlAs or InGaAs. Depending on
It can be created at that interface.

【0015】従って、絶縁膜として、SiNとSiO2
とを使い分けることで、Inを含む化合物半導体層上に
導電層と絶縁層を作り分けることができる。
Therefore, SiN and SiO 2 are used as insulating films.
By selectively using (a) and (b), a conductive layer and an insulating layer can be separately formed on a compound semiconductor layer containing In.

【0016】さて、前記知見を応用すれば、例えばHE
MTの場合、通常であれば、リセスの底に表出されるI
n含有化合物半導体からなる電子供給層の部分にはSi
N層を形成して絶縁し、キャップ層に相当する部分には
SiO2 層を形成する事で表面に導電層を形成すること
ができる筈である。
By applying the above knowledge, for example, HE
In the case of MT, I usually appears at the bottom of the recess.
The portion of the electron supply layer made of the n-containing compound semiconductor is Si
An N layer should be formed and insulated, and a conductive layer could be formed on the surface by forming an SiO 2 layer in a portion corresponding to the cap layer.

【0017】然しながら、SiO2 層を用いた場合、前
処理の関係でInの酸化程度が変化するなどの問題が起
こり、界面に於ける酸化Inの状態を安定に実現できな
いことが判った。
However, when an SiO 2 layer was used, it was found that problems such as a change in the degree of oxidation of In occurred due to the pretreatment, and that the state of In oxide at the interface could not be stably realized.

【0018】図1は本発明の原理を説明する為のHEM
Tを表す要部切断側面図であり、図に於いて、11はI
nP基板、12はi−InAlAsバッファ層、13は
i−InGaAsチャネル層、14はn−InAlAs
電子供給層、15はSiN絶縁層、16は酸化In導電
層、17はソース電極、18はドレイン電極、19はS
iN表面保護層、20はゲート電極をそれぞれ示してい
る。
FIG. 1 is a HEM for explaining the principle of the present invention.
It is a principal part cut-away side view showing T, In the figure, 11 is I
nP substrate, 12 is an i-InAlAs buffer layer, 13 is an i-InGaAs channel layer, 14 is n-InAlAs
An electron supply layer, 15 is a SiN insulating layer, 16 is an In oxide conductive layer, 17 is a source electrode, 18 is a drain electrode, and 19 is S
An iN surface protection layer 20 indicates a gate electrode.

【0019】図示のHEMTは、最上層がn−InAl
As電子供給層14であり、Inを含んでいるので酸化
Inが生成され易い。
The HEMT shown has an uppermost layer of n-InAl.
Since it is the As electron supply layer 14 and contains In, In oxide is easily generated.

【0020】従って、通常であればリセスを形成すべき
場所、即ち、ゲート近傍を避けて酸化することで酸化I
n導電層16が生成されるものであり、その際、ゲート
近傍は酸化し難い材料であるSiNからなる絶縁層15
で覆ってある為、ゲートに於けるショットキ耐圧は維持
される。
Therefore, the oxidation is usually avoided by avoiding the place where the recess is to be formed, that is, the vicinity of the gate, so that the oxidation
An n conductive layer 16 is generated. At this time, an insulating layer 15 made of SiN, which is a hardly oxidizable material, is formed near the gate.
, The Schottky breakdown voltage at the gate is maintained.

【0021】図2は本発明に依る化合物半導体装置に関
連する特性を説明する為の図であって、(A)は酸化I
n導電層厚と抵抗値との関係を表し、(B)は酸化In
導電層が介在する場合のエネルギ・バンド・ダイヤグラ
ムを表している。
FIG. 2 is a diagram for explaining characteristics relating to the compound semiconductor device according to the present invention.
(B) shows the relationship between the thickness of the n-type conductive layer and the resistance value.
3 shows an energy band diagram in the case where a conductive layer is interposed.

【0022】図2(A)からすると、酸化In層の厚さ
は50〔Å〕程度はあった方が低抵抗となることが看取
され、そして、図2(B)からすると、酸化InがIn
AlAsと電極とのバリヤを低下させる効果もあり、従
って、ノン・アロイでソース電極及びドレイン電極を形
成することができ、アロイ電極を用いた場合のような電
界集中効果を緩和することもできる。
From FIG. 2A, it is observed that the resistance is lower when the thickness of the In oxide layer is about 50 [Å], and according to FIG. Is In
There is also an effect of lowering the barrier between AlAs and the electrode, so that the source electrode and the drain electrode can be formed non-alloy, and the electric field concentration effect as in the case of using an alloy electrode can be reduced.

【0023】前記したところから、本発明に依る化合物
半導体装置に於いては、 (1)Inを含む化合物半導体層(例えばn−InAl
As電子供給層24)上に選択的に形成された酸化In
導電層(例えば酸化In導電層27)に接して形成され
た電極(例えばソース電極28及びドレイン電極29)
及び該Inを含む化合物半導体層に接して直接形成され
た電極(例えばゲート電極34)を備えてなることを特
徴とするか、又は、
As described above, in the compound semiconductor device according to the present invention, (1) a compound semiconductor layer containing In (for example, n-InAl
In oxide oxide selectively formed on the As electron supply layer 24)
Electrodes (for example, source electrode 28 and drain electrode 29) formed in contact with a conductive layer (for example, oxidized In conductive layer 27)
And an electrode (for example, a gate electrode 34) directly formed in contact with the In-containing compound semiconductor layer, or

【0024】(2)前記(1)に於いて、Inを含む化
合物半導体層上に選択的に形成された酸化In導電層に
接して形成された電極がソース電極及びドレイン電極で
あると共に該Inを含む化合物半導体層に接して直接形
成された電極がゲート電極であることを特徴とするか、
又は、
(2) In the above (1), the electrodes formed in contact with the In oxide conductive layer selectively formed on the In-containing compound semiconductor layer are the source electrode and the drain electrode, and Wherein the electrode directly formed in contact with the compound semiconductor layer containing is a gate electrode,
Or

【0025】(3)前記(2)に於いて、酸化In導電
層及びゲート電極と接するInを含む化合物半導体層の
表面が同一平面上に在ることを特徴とする。
(3) In the above (2), the surface of the In oxide-containing conductive layer and the surface of the compound semiconductor layer containing In in contact with the gate electrode are on the same plane.

【0026】前記手段を採ることに依り、従来に於ける
リセスを形成した場合と同等の作用がありながら、段差
がない平坦な電界効果型半導体デバイスを実現すること
ができ、特にゲート近傍の平坦性が良好であることか
ら、ゲート・パターン形成時の精度向上、ゲート容量の
低減、リセス・エッチングに起因するダメージやしきい
値ばらつきなどの抑制が可能である。
By adopting the above-described means, a flat field-effect semiconductor device having no step and having the same action as that of the conventional recess can be realized. Because of the good performance, it is possible to improve the accuracy in forming a gate pattern, reduce the gate capacitance, and suppress damage due to recess etching, threshold variation, and the like.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】図3及び図4は本発明に於ける実
施の形態1であるHEMTを製造する場合の工程要所に
於けるHEMTを表す要部切断側面図であり、以下、こ
れ等の図を参照しつつ説明する。
FIG. 3 and FIG. 4 are cutaway side views of a main part of a HEMT in a key step of a process for manufacturing a HEMT according to a first embodiment of the present invention. The description will be made with reference to the drawings such as FIG.

【0028】図3(A)参照 3−(1) MBE(molecular beam epitax
y)法を適用することに依り、基板21上にバッファ層
22、チャネル層23、電子供給層24を成長する。
See FIG. 3A. 3- (1) MBE (Molecular Beam Epitax)
The buffer layer 22, the channel layer 23, and the electron supply layer 24 are grown on the substrate 21 by applying the y) method.

【0029】上記基板21などに関する主要なデータを
例示すると以下の通りである。 基板21について 材料:InP バッファ層22について 材料:i−InAlAs 厚さ:300〔nm〕 チャネル層23について 材料:i−InGaAs 厚さ:25〔nm〕 電子供給層24について 材料:n−InAlAs 不純物濃度:3×1018〔cm-3〕 厚さ:25〔nm〕
Examples of main data relating to the substrate 21 and the like are as follows. About substrate 21 Material: About InP buffer layer 22 Material: i-InAlAs Thickness: 300 [nm] About channel layer 23 Material: i-InGaAs Thickness: 25 [nm] About electron supply layer 24 Material: n-InAlAs Impurity concentration : 3 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 25 [nm]

【0030】3−(2) プラズマCVD(plasma chemical v
apour deposition)法を適用すること
に依り、厚さ500〔Å〕のSiNからなる絶縁層25
を形成する。
3- (2) Plasma CVD (plasma CVD)
The insulating layer 25 made of SiN having a thickness of 500 [Å] is obtained by applying an apour deposition method.
To form

【0031】3−(3) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、通常のリセスに相当する部分をレジスト
層26で覆う。
3- (3) A portion corresponding to a normal recess is covered with a resist layer 26 by applying a resist process in lithography technology.

【0032】3−(4) CF4 系ガスをエッチング・ガスをとするドライ・エッ
チング法を適用することに依り、レジスト層26をマス
クとして絶縁層25のエッチングを行ってから、レジス
ト層26を除去する。
3- (4) The insulating layer 25 is etched using the resist layer 26 as a mask by applying a dry etching method using a CF 4 -based gas as an etching gas. Remove.

【0033】これに依って、通常のリセスに相当する部
分であるゲート近傍のみがSiNからなる絶縁層25で
覆われた状態となる。尚、絶縁層25をエッチングする
には、緩衝フッ酸をエッチャントとするウエット・エッ
チング法を適用しても良い。
As a result, only the vicinity of the gate, which corresponds to a normal recess, is covered with the insulating layer 25 made of SiN. To etch the insulating layer 25, a wet etching method using buffered hydrofluoric acid as an etchant may be applied.

【0034】3−(5) NH4 OH溶液に浸漬し、表出しているn−InAlA
sからなる電子供給層24の部分をアルカリ処理するこ
とに依ってInリッチの状態にする。
3- (5) dipped in NH 4 OH solution to expose n-InAlA
The portion of the electron supply layer 24 made of s is made into an In-rich state by alkali treatment.

【0035】3−(6) 大気中での自然酸化に依って、厚さが1原子層以上の酸
化In導電層27を形成する。
3- (6) The oxidized In conductive layer 27 having a thickness of one atomic layer or more is formed by natural oxidation in the atmosphere.

【0036】酸化In導電層27を作成するには、自然
酸化の他、酸素プラズマ処理、陽極酸化などの手段を採
って良く、また、真空蒸着法やスパッタリング法に依っ
て、意図的にInOx 導電層を作成したり、或いは、真
空蒸着法に依って2原子層〜3原子層程度のIn層を形
成し、前記説明と同様の手段で酸化しても良い。但し、
層厚は表面に段差が生成されない程度、例えば100
〔Å〕以下が望ましい。
In order to form the oxidized In conductive layer 27, means such as oxygen plasma treatment and anodic oxidation may be employed in addition to natural oxidation. InO x is intentionally formed by a vacuum deposition method or a sputtering method. A conductive layer may be formed, or an In layer of about 2 to 3 atomic layers may be formed by a vacuum evaporation method, and oxidized by the same means as described above. However,
The layer thickness is such that no step is formed on the surface, for example, 100
[Å] The following is desirable.

【0037】図3(B)参照 3−(7) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ソース電極形成予定部分及びドレイン電
極形成予定部分に開口をもつ二層レジストからなるマス
クを形成してから、真空蒸着法、リフト・オフ法を適用
することに依り、厚さが100〔Å〕/50〔Å〕/3
000〔Å〕であるAuGe/Ni/Auからなるソー
ス電極28及びドレイン電極29を形成する。
3- (7) A mask made of a two-layer resist having openings in portions where a source electrode is to be formed and a drain electrode is to be formed by applying a resist process in lithography. Is formed and then the thickness is 100 [Å] / 50 [Å] / 3 by applying the vacuum evaporation method and the lift-off method.
A source electrode 28 and a drain electrode 29 made of AuGe / Ni / Au of 000 [Å] are formed.

【0038】尚、この場合、二層レジストとしては、上
層に比較して下層は感度が高いものを用いると良い。
In this case, as the two-layer resist, a resist having a higher sensitivity in the lower layer than in the upper layer is preferably used.

【0039】3−(8) プラズマCVD法を適用することに依り、全面に厚さ5
00〔Å〕のSiNからなる絶縁層30を形成する。
3- (8) By applying the plasma CVD method, a thickness of 5
An insulating layer 30 made of 00 [Å] SiN is formed.

【0040】このとき、基板温度を300〔℃〕〜35
0〔℃〕に設定すると、自然に合金化反応が起こって、
酸化In導電層27及び電子供給層24とオーミック・
コンタクトをとることができる。
At this time, the substrate temperature is set at 300 ° C. to 35 ° C.
When set to 0 [° C], the alloying reaction occurs spontaneously,
Ohmic oxide conductive layer 27 and electron supply layer 24
Contact can be made.

【0041】図4(A)参照 4−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ゲート電極形成予定部分に開口31A、
32A、33Aをもつレジスト層31、32、33を形
成する。
Referring to FIG. 4A, 4- (1) an opening 31A is formed in a portion where a gate electrode is to be formed by applying a resist process in lithography technology.
The resist layers 31, 32 and 33 having 32A and 33A are formed.

【0042】この場合、三層のレジスト層に於ける感度
は32>33>31とすれば好結果が得られる。
In this case, good results can be obtained if the sensitivity in the three resist layers is 32>33> 31.

【0043】4−(2) エッチング・ガスをCF4 系ガスとするドライ・エッチ
ング法を適用することに依り、絶縁層30及び絶縁層2
5のエッチングを行って開口31Aと同じパターンの開
口25Aを形成して電子供給層24の一部を表出させ
る。
4- (2) The insulating layer 30 and the insulating layer 2 are formed by applying a dry etching method in which the etching gas is a CF 4 -based gas.
By performing etching of No. 5, an opening 25A having the same pattern as the opening 31A is formed to expose a part of the electron supply layer 24.

【0044】図4(B)参照 4−(2) 真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用することに依り、
厚さ5000〔Å〕のAlからなるゲート電極34を形
成する。
FIG. 4 (B) 4- (2) By applying the vacuum evaporation method and the lift-off method,
A gate electrode 34 made of Al having a thickness of 5000 [Å] is formed.

【0045】ゲート電極34は、その直下及び周辺に酸
化In導電層27が存在しないので、ショットキ耐圧は
充分に維持される。
Since the gate electrode 34 has no In oxide conductive layer 27 immediately below and around the gate electrode 34, the Schottky breakdown voltage is sufficiently maintained.

【0046】図5及び図6は本発明に於ける実施の形態
2であるHEMTを製造する場合の工程要所に於けるH
EMTを表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図
を参照しつつ説明する。尚、図3及び図4に於いて用い
た記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つ
ものとする。
FIG. 5 and FIG. 6 show H in the process steps when manufacturing the HEMT according to the second embodiment of the present invention.
It is a principal part cut-away side view showing EMT, and it demonstrates below, referring these figures. Note that the same symbols as those used in FIGS. 3 and 4 represent the same parts or have the same meanings.

【0047】図5(A)参照 5−(1) MBE法を適用することに依り、基板21上にバッファ
層22、チャネル層23、電子供給層24を成長する。
Referring to FIG. 5A, 5- (1) a buffer layer 22, a channel layer 23 and an electron supply layer 24 are grown on a substrate 21 by applying the MBE method.

【0048】上記基板21などに関する主要なデータは
実施の形態1のHEMTと全く同じにして良い。
The main data relating to the substrate 21 and the like may be exactly the same as the HEMT of the first embodiment.

【0049】5−(2) NH4 OH溶液に浸漬し、表出しているn−InAlA
sからなる電子供給層24の表面をアルカリ処理するこ
とに依ってInリッチの状態にする。
5- (2) n-InAlA immersed in an NH 4 OH solution and exposed
The surface of the electron supply layer 24 made of s is made into an In-rich state by alkali treatment.

【0050】5−(3) 大気中での自然酸化に依って、厚さが1原子層以上の酸
化In導電層27を形成する。
5- (3) The oxidized In conductive layer 27 having a thickness of one atomic layer or more is formed by natural oxidation in the atmosphere.

【0051】酸化In導電層27を作成するには、実施
の形態1と同様、自然酸化の他、酸素プラズマ処理、陽
極酸化などの手段を採って良く、また、真空蒸着法やス
パッタリング法に依って、意図的にInOx 導電層を作
成したり、或いは、真空蒸着法に依って2原子層〜3原
子層程度のIn層を形成し、前記説明と同様の手段で酸
化しても良い。但し、層厚は表面に段差が生成されない
程度にしなければならない。
In order to form the oxidized In conductive layer 27, as in the first embodiment, other than natural oxidation, means such as oxygen plasma treatment and anodic oxidation may be employed. Then, an InO x conductive layer may be intentionally formed, or an In layer of about 2 to 3 atomic layers may be formed by a vacuum deposition method, and may be oxidized by the same means as described above. However, the layer thickness must be such that no step is formed on the surface.

【0052】5−(4) プラズマCVD法を適用することに依り、酸化In導電
層27上の全面に厚さ500〔Å〕のSiNからなる絶
縁層25を形成する。
5- (4) An insulating layer 25 made of SiN having a thickness of 500 [Å] is formed on the entire surface of the oxidized In conductive layer 27 by applying the plasma CVD method.

【0053】5−(5) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、通常のリセスに相当する部分に開口26
Aをもつレジスト層26を形成する。
5- (5) An opening 26 is formed in a portion corresponding to a normal recess by applying a resist process in lithography technology.
A resist layer 26 having A is formed.

【0054】5−(6) CF4 系ガス(SiN用)をエッチング・ガスをとする
ドライ・エッチング法を適用することに依り、レジスト
層26をマスクとして絶縁層25のエッチングを行った
後、レジスト層26を除去する。尚、この場合、酸化I
n導電層27は自然に除去される。
5- (6) The insulating layer 25 is etched using the resist layer 26 as a mask by applying a dry etching method using a CF 4 -based gas (for SiN) as an etching gas. The resist layer 26 is removed. In this case, the oxidation I
The n conductive layer 27 is naturally removed.

【0055】これに依って、通常のリセスに相当する部
分であるゲート近傍に於けるSiNからなる絶縁層25
及び酸化In導電層27は、開口26Aと同じパターン
で除去されるので、開口27Aが生成され、その底に
は、電子供給層24の一部が表出される。尚、絶縁層2
5をエッチングするには、緩衝フッ酸をエッチャントと
するウエット・エッチング法を適用して良い。
As a result, the insulating layer 25 made of SiN near the gate, which is a portion corresponding to a normal recess, is formed.
Since the In conductive oxide layer 27 is removed in the same pattern as the opening 26A, an opening 27A is generated, and a part of the electron supply layer 24 is exposed at the bottom. The insulating layer 2
In order to etch No. 5, a wet etching method using buffered hydrofluoric acid as an etchant may be applied.

【0056】図5(B)参照 5−(7) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ソース電極形成予定部分及びドレイン電
極形成予定部分に開口をもつ二層レジストからなるマス
クを形成してから、CF4 系ガス(SiN用)をエッチ
ング・ガスをとするドライ・エッチング法を適用し、ソ
ース電極コンタクト窓、及び、ドレイン電極コンタクト
窓を形成する。
Referring to FIG. 5B, 5- (7) a mask made of a two-layer resist having openings in portions where a source electrode is to be formed and a drain electrode is to be formed by applying a resist process in lithography technology. Then, a dry etching method using a CF 4 -based gas (for SiN) as an etching gas is applied to form a source electrode contact window and a drain electrode contact window.

【0057】5−(8) 真空蒸着法、並びに、リフト・オフ法を適用することに
依り、厚さが100〔Å〕/50〔Å〕/3000
〔Å〕であるAuGe/Ni/Auからなるソース電極
28及びドレイン電極29を形成する。
5- (8) The thickness is 100 [Å] / 50 [Å] / 3000 by applying the vacuum evaporation method and the lift-off method.
[Å] A source electrode 28 and a drain electrode 29 made of AuGe / Ni / Au are formed.

【0058】図6(A)参照 6−(1) プラズマCVD法を適用することに依り、全面に厚さ5
00〔Å〕のSiNからなる絶縁層30を形成する。
6 (A) 6- (1) By applying the plasma CVD method, a thickness of 5
An insulating layer 30 made of 00 [Å] SiN is formed.

【0059】このとき、基板温度を300〔℃〕〜35
0〔℃〕に設定すると、自然に合金化反応が起こって、
酸化In導電層27及び電子供給層24とオーミック・
コンタクトをとることができる。
At this time, the substrate temperature is set at 300 ° C. to 35 ° C.
When set to 0 [° C], the alloying reaction occurs spontaneously,
Ohmic oxide conductive layer 27 and electron supply layer 24
Contact can be made.

【0060】6−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用す
ることに依り、ゲート電極形成予定部分に開口31A、
32A、33Aをもつレジスト層31、32、33を形
成する。
6- (2) By applying a resist process in lithography technology, an opening 31A is formed in a portion where a gate electrode is to be formed.
The resist layers 31, 32 and 33 having 32A and 33A are formed.

【0061】6−(3) エッチング・ガスをCF4 系ガスとするドライ・エッチ
ング法を適用することに依り、絶縁層30のエッチング
を行って開口31Aと同じパターンの開口30Aを形成
して電子供給層24の一部を表出させる。
6- (3) By applying a dry etching method using an etching gas of CF 4 -based gas, the insulating layer 30 is etched to form an opening 30A having the same pattern as the opening 31A, thereby forming an electron. A part of the supply layer 24 is exposed.

【0062】図6(B)参照 6−(2) 真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用することに依り、
厚さ5000〔Å〕のAlからなるゲート電極34を形
成する。
6 (B) 6- (2) By applying the vacuum evaporation method and the lift-off method,
A gate electrode 34 made of Al having a thickness of 5000 [Å] is formed.

【0063】図7は本発明に於ける実施の形態3である
HEMTを製造する場合の工程要所に於けるHEMTを
表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照し
つつ説明する。尚、図3及び図4に於いて用いた記号と
同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとす
る。
FIG. 7 is a fragmentary side view showing the HEMT at a key point in the process of manufacturing the HEMT according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, referring to these drawings, FIG. explain. Note that the same symbols as those used in FIGS. 3 and 4 represent the same parts or have the same meanings.

【0064】実施の形態3に於いて、図7に見られるH
EMTを製造する場合、基板21上にバッファ層22、
チャネル層23、電子供給層24を成長し、次いで、リ
セスに相当するゲート近傍のみに絶縁層25を形成し、
次いで、表出されている電子供給層24の部分に酸化I
n導電層27を形成し、次いで、酸化In導電層27上
にソース電極28及びドレイン電極29を形成するまで
は、実施の形態1と全く同じ工程を採ることができるの
で、その次の段階から説明する。
In the third embodiment, H shown in FIG.
When manufacturing an EMT, a buffer layer 22 on a substrate 21,
The channel layer 23 and the electron supply layer 24 are grown, and then the insulating layer 25 is formed only near the gate corresponding to the recess,
Next, the exposed portion of the electron supply layer 24 is
Until the n conductive layer 27 is formed, and then the source electrode 28 and the drain electrode 29 are formed on the oxidized In conductive layer 27, exactly the same steps as in Embodiment 1 can be employed. explain.

【0065】 リソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセスを適用することに依り、ゲート電極形成予定部
分に開口をもつレジスト膜を形成する。 CF4 系ガスをエッチング・ガスをとするドライ・
エッチング法を適用することに依り、レジスト層をマス
クとして絶縁層25のエッチングを行って、ゲート電極
コンタクト窓を形成する。 真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用することに依
り、厚さ5000〔Å〕のAlからなるゲート電極34
を形成する。 プラズマCVD法を適用することに依り、全面に厚
さ500〔Å〕のSiNからなる絶縁層30を形成す
る。 通常のリソグラフィ技術を適用することに依り、絶
縁層30のエッチングを行って、各電極に対応するパッ
ド用開口を形成して電極引き出し部分(図示せず)を形
成する。
The resist in the lithography technology
By applying the process, a resist film having an opening in a portion where a gate electrode is to be formed is formed. Drying using CF 4 gas as an etching gas
By applying the etching method, the insulating layer 25 is etched using the resist layer as a mask to form a gate electrode contact window. By applying the vacuum deposition method and the lift-off method, a gate electrode 34 made of Al having a thickness of 5000 [Å] is formed.
To form By applying the plasma CVD method, an insulating layer 30 made of SiN having a thickness of 500 [全面] is formed on the entire surface. By applying a normal lithography technique, the insulating layer 30 is etched to form a pad opening corresponding to each electrode to form an electrode lead-out portion (not shown).

【0066】本発明に於いては、前記説明した実施の形
態に限られることなく、また、特許請求の範囲に記載し
た範囲を逸脱することなく、他に多くの改変を実現する
ことができる。
In the present invention, many other modifications can be realized without being limited to the above-described embodiment and without departing from the scope described in the claims.

【0067】例えば、本発明で用いることができる絶縁
層の材料は、前記SiNの他にSiON、AlN、Al
2 3 などが挙げられる。
For example, the material of the insulating layer which can be used in the present invention is SiON, AlN, Al
2 O 3 and the like.

【0068】また、Inを含む化合物半導体としては、
実施の形態に用いたInAlAs、InGaAs、In
Pは勿論のこと、InGaP、InAs、InGaAs
P、InAlP、InN、InAlN、InGaN、I
nSb、InAlSb、InAlAsSb、InAlG
aN、InAlAsN、InAlGaAsNなど多くの
材料を適用することができる。
The compound semiconductor containing In includes:
InAlAs, InGaAs, In used in the embodiment
P, of course, InGaP, InAs, InGaAs
P, InAlP, InN, InAlN, InGaN, I
nSb, InAlSb, InAlAsSb, InAlG
Many materials such as aN, InAlAsN, and InAlGaAsN can be applied.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明に依る化合物半導体装置に於いて
は、Inを含む化合物半導体層上に選択的に形成された
酸化In導電層に接して形成された電極及び該Inを含
む化合物半導体層に接して直接形成された電極を備え
る。
In the compound semiconductor device according to the present invention, an electrode formed in contact with an In oxide conductive layer selectively formed on a compound semiconductor layer containing In and a compound semiconductor layer containing the In And an electrode formed directly on the substrate.

【0070】前記構成を採ることに依り、従来に於ける
リセスを形成した場合と同等の作用がありながら、段差
がない平坦な電界効果型半導体デバイスを実現すること
ができ、特にゲート近傍の平坦性が良好であることか
ら、ゲート・パターン形成時の精度向上、ゲート容量の
低減、リセス・エッチングに起因するダメージやしきい
値ばらつきなどの抑制が可能である。
By adopting the above configuration, it is possible to realize a flat field-effect semiconductor device having no step and having the same operation as that of forming a conventional recess. Because of the good performance, it is possible to improve the accuracy in forming a gate pattern, reduce the gate capacitance, and suppress damage due to recess etching, threshold variation, and the like.

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

【図1】本発明の原理を説明する為のHEMTを表す要
部切断側面図である。
FIG. 1 is a fragmentary side view showing a HEMT for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明に依る化合物半導体装置に関連する特性
を説明する為の図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining characteristics related to the compound semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明に於ける実施の形態1であるHEMTを
製造する場合の工程要所に於けるHEMTを表す要部切
断側面図である。
FIG. 3 is a cutaway side view showing a main part of the HEMT at a key step in the process of manufacturing the HEMT according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明に於ける実施の形態1であるHEMTを
製造する場合の工程要所に於けるHEMTを表す要部切
断側面図である。
FIG. 4 is a fragmentary side view showing the HEMT at a key step in the process of manufacturing the HEMT according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明に於ける実施の形態2であるHEMTを
製造する場合の工程要所に於けるHEMTを表す要部切
断側面図である。
FIG. 5 is a cutaway side view of a main part of the HEMT at a key step in the process of manufacturing the HEMT according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明に於ける実施の形態2であるHEMTを
製造する場合の工程要所に於けるHEMTを表す要部切
断側面図である。
FIG. 6 is a cutaway side view showing a main part of the HEMT at a key step in the process of manufacturing the HEMT according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明に於ける実施の形態3であるHEMTを
製造する場合の工程要所に於けるHEMTを表す要部切
断側面図である。
FIG. 7 is a fragmentary side view showing the HEMT at a key step in the process of manufacturing the HEMT according to the third embodiment of the present invention.

【図8】化合物半導体デバイスの一つであるHEMTの
従来例を表す要部切断側面図である。
FIG. 8 is a cutaway side view of a main part showing a conventional example of a HEMT which is one of the compound semiconductor devices.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 基板 22 バッファ層 23 チャネル層 24 電子供給層 25 絶縁層 26 レジスト層 27 酸化In導電層 28 ソース電極 29 ドレイン電極 30 絶縁層 31〜33 レジスト層 34 ゲート電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Substrate 22 Buffer layer 23 Channel layer 24 Electron supply layer 25 Insulating layer 26 Resist layer 27 In oxide conductive layer 28 Source electrode 29 Drain electrode 30 Insulating layer 31-33 Resist layer 34 Gate electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Inを含む化合物半導体層上に選択的に形
成された酸化In導電層に接して形成された電極及び該
Inを含む化合物半導体層に接して直接形成された電極
を備えてなることを特徴とする化合物半導体装置。
An electrode formed in contact with an In oxide conductive layer selectively formed on a compound semiconductor layer containing In and an electrode formed directly in contact with the compound semiconductor layer containing In. A compound semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】Inを含む化合物半導体層上に選択的に形
成された酸化In導電層に接して形成された電極がソー
ス電極及びドレイン電極であると共に該Inを含む化合
物半導体層に接して直接形成された電極がゲート電極で
あることを特徴とする請求項1記載の化合物半導体装
置。
2. An electrode formed in contact with an In oxide conductive layer selectively formed on a compound semiconductor layer containing In is a source electrode and a drain electrode and is directly in contact with the compound semiconductor layer containing In. 2. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the formed electrode is a gate electrode.
【請求項3】酸化In導電層及びゲート電極と接するI
nを含む化合物半導体層の表面が同一平面上に在ること
を特徴とする請求項2記載の化合物半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said I oxide layer is in contact with an In oxide conductive layer and a gate electrode.
3. The compound semiconductor device according to claim 2, wherein the surfaces of the compound semiconductor layer containing n are on the same plane.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012104760A (en) * 2010-11-12 2012-05-31 Fujitsu Ltd Compound semiconductor device, and manufacturing method of the same

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