JP2008218461A - Manufacturing method of field effect transistor, field effect transistor, semiconductor device equipped with the field effect transistor and communication apparatus - Google Patents
Manufacturing method of field effect transistor, field effect transistor, semiconductor device equipped with the field effect transistor and communication apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008218461A JP2008218461A JP2007049524A JP2007049524A JP2008218461A JP 2008218461 A JP2008218461 A JP 2008218461A JP 2007049524 A JP2007049524 A JP 2007049524A JP 2007049524 A JP2007049524 A JP 2007049524A JP 2008218461 A JP2008218461 A JP 2008218461A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- semiconductor substrate
- compound semiconductor
- field effect
- effect transistor
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 77
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 106
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 94
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 56
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 37
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 26
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 92
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 27
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 23
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 17
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 16
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 9
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 8
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 5
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 4
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 101150015217 FET4 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 1
- -1 GaAs compound Chemical class 0.000 description 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 101150079361 fet5 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、相互変調歪みを低減した電界効果トランジスタの製造方法及び電界効果トランジスタ、この電界効果トランジスタを備える半導体装置及び通信機器に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor with reduced intermodulation distortion, a field effect transistor, a semiconductor device including the field effect transistor, and a communication device.
携帯電話等の送受信機器においては、アンテナから送受信する高周波信号を切り替えるスイッチとして電界効果トランジスタ(以下FET:Field Effect Transistorという)が使用されている。この様なスイッチとして、例えばGaAs化合物半導体を用いた接合型電界効果トランジスタ(以下JFET:Junction type Field Effect Transistor)を多段に構成したシリーズスイッチ及びシャントスイッチが知られている。 In a transmission / reception device such as a cellular phone, a field effect transistor (hereinafter referred to as a field effect transistor) is used as a switch for switching a high-frequency signal transmitted / received from an antenna. As such a switch, for example, a series switch and a shunt switch in which a junction field effect transistor (hereinafter referred to as JFET) using a GaAs compound semiconductor is configured in multiple stages are known.
図13は、携帯電話等の通信機器の回路図を示し、図14は、携帯電話等の通信機器におけるアンテナ161と送受信回路163との間に接続されるスイッチとなるスイッチ回路162を示している。図13及び図14に示すように、端子P1は送受信回路163へ接続され、端子P2がアンテナ161へ接続される。端子P1とGNDとの間にはJFETからなるトランジスタT1、T2及びT3を直列に接続してシャント回路101を構成している。また、端子P1と端子P2との間にはJFETからなるトランジスタT4、T5及びT6を直列に接続してスルー回路102を構成している。トランジスタT1、T2及びT3の各ゲートは抵抗R5〜R7を介して制御端子S1に、また、トランジスタT4、T5及びT6の各ゲートは抵抗R12〜R14を介して制御端子S2にそれぞれ接続されている。また、各トランジスタの接続点は、抵抗R1〜R4及び抵抗R8〜R11を介して基板バイアス用の端子B1及び端子B2に電気的に接続し、一定電圧を与えて安定するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
13 shows a circuit diagram of a communication device such as a mobile phone, and FIG. 14 shows a
端子P1に接続される送受信回路163により特定周波数の信号の送受信を行う場合には、スルー回路102の制御端子S2にオン電圧を与え、トランジスタT4、T5及びT6をオンさせる。一方、シャント回路101の制御端子S1にはオフ電圧を与え、トランジスタT1、T2及びT3をオフさせる。また、周波数帯域や通信モードを切り替えて他の送受信回路163により送受信を行う場合には、スルー回路102の制御端子S2にオフ電圧を与えてトランジスタT4、T5及びT6をオフして遮断し、同時にシャント回路101の制御端子S1にはオン電圧を与えて端子P1に入力する高周波信号をGNDへ落とす。これにより、端子P2から入力する信号を端子P1側へ伝達しないようにしている。
しかし、上述したスイッチでは、比較的大きな電力の高周波信号に対してオン抵抗が低くオフ抵抗が高く、かつ、伝達する信号の相互変調歪(以下IMD:Inter Modulation Distortion)をできるだけ低くすることが要求されている。すなわち、これらのスイッチを構成するトランジスタは、比較的大きな電力の高周波信号に対してオン抵抗が小さいこと、オフのときに他の帯域での送受信時の信号やアンテナから入力する妨害信号に対して信号の漏れが小さいこと、送受信時のIMDを極力低減する必要があった。 However, the above-described switch requires low on-resistance and high off-resistance for high-frequency signals with relatively large power, and requires that the intermodulation distortion (IMD: Inter Modulation Distortion) of the transmitted signal be as low as possible. Has been. That is, the transistors constituting these switches have low on-resistance with respect to high-frequency signals with relatively large power, and signals that are transmitted / received in other bands when off and interference signals input from the antenna. It was necessary to reduce signal leakage and to reduce IMD during transmission and reception as much as possible.
本発明は、上述の点に鑑み、IMDを低減させることができる電界効果トランジスタの製造方法及び電界効果トランジスタ、この電界効果トランジスタを備えた半導体装置及び通信機器を提供するものである。 In view of the above, the present invention provides a field effect transistor manufacturing method and field effect transistor capable of reducing IMD, a semiconductor device including the field effect transistor, and a communication device.
請求項1に記載の発明は、化合物半導体基体のゲート形成領域に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有する電界効果トランジスタの製造方法において、前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に形成する凹部形成工程と、前記ゲート形成領域に自己整合的に前記埋め込みゲート領域を形成するゲート形成工程を有することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor having a buried gate region formed by doping an impurity in a gate formation region of a compound semiconductor substrate, wherein recesses adjacent to both sides of the gate formation region are formed in the compound A recess forming step formed in the semiconductor substrate and a gate forming step of forming the buried gate region in a self-aligned manner in the gate forming region are characterized.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ゲート形成工程は、前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部が形成された前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を平坦化する工程と、前記ゲート形成領域上の前記絶縁膜にゲート形成開口を形成する工程と、前記ゲート形成開口から前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the gate forming step, an insulating film is formed on the compound semiconductor substrate in which concave portions adjacent to both sides of the gate forming region are formed. A step of planarizing the insulating film, a step of forming a gate formation opening in the insulating film on the gate formation region, and doping the compound semiconductor substrate with impurities from the gate formation opening And a step of forming a gate region.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ゲート形成工程は、前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部が形成された前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成し、前記フォトレジスト膜と前記絶縁膜とを順次エッチングして前記絶縁膜を平坦化する工程と、前記ゲート形成領域上の前記絶縁膜にゲート形成開口を形成する工程と、前記ゲート形成開口から前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in the gate forming step, an insulating film is formed on the compound semiconductor substrate in which concave portions adjacent to both sides of the gate forming region are formed. Forming a photoresist film on the insulating film, sequentially etching the photoresist film and the insulating film to planarize the insulating film, and forming the insulating film on the gate formation region The method includes a step of forming a gate forming opening and a step of doping the compound semiconductor substrate with an impurity from the gate forming opening to form the buried gate region.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記凹部形成工程は、前記化合物半導体基体に前記不純物をドーピングして不純物層を形成する工程と、前記ゲート形成領域の両側の前記不純物層をエッチングして前記凹部を形成する工程とを有し、前記ゲート形成領域の前記不純物層を前記埋め込みゲート領域とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the recess forming step includes a step of doping the compound semiconductor substrate with the impurity to form an impurity layer, and a step of forming the gate forming region. Etching the impurity layers on both sides to form the recesses, wherein the impurity layer in the gate formation region is used as the buried gate region.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記凹部形成工程は、前記化合物半導体基体に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を選択的にエッチングして前記ゲート形成領域の両側に隣接する開口を形成する工程と、前記開口を介して前記化合物半導体基体をエッチングすることにより前記凹部を形成する工程とを有し、前記ゲート形成工程は、前記ゲート形成領域上の前記犠牲層であるゲート犠牲層以外の前記犠牲層を選択的に除去して、前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を平坦化して前記ゲート犠牲層を露出させる工程と、前記ゲート犠牲層を除去してゲート形成開口を形成する工程と、前記ゲート形成開口を介して前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記ゲート領域を形成する工程とを有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the recess forming step includes a step of forming a sacrificial layer on the compound semiconductor substrate, and selectively etching the sacrificial layer to form the sacrificial layer. A step of forming openings adjacent to both sides of the gate formation region, and a step of forming the recess by etching the compound semiconductor substrate through the opening, wherein the gate formation step includes the step of forming the gate formation region. Selectively removing the sacrificial layer other than the sacrificial gate gate sacrificial layer to form an insulating film on the compound semiconductor substrate; and planarizing the insulating film to expose the gate sacrificial layer Removing the gate sacrificial layer to form a gate formation opening; and doping the compound semiconductor substrate with an impurity through the gate formation opening to form the gate region Characterized by a step of forming.
また、請求項6に記載の発明は、化合物半導体基体に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有する電界効果トランジスタにおいて、前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に設けていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in a field effect transistor having a buried gate region formed by doping an impurity in a compound semiconductor substrate, recesses adjacent to both sides of the buried gate region are provided in the compound semiconductor substrate. It is characterized by being.
また、請求項7に記載の発明は、化合物半導体基体に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有する電界効果トランジスタを備えた半導体装置において、前記電界効果トランジスタは、前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に設けていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in a semiconductor device including a field effect transistor having a buried gate region formed by doping a compound semiconductor substrate with an impurity, the field effect transistor is provided on both sides of the buried gate region. Adjacent recesses are provided in the compound semiconductor substrate.
また、請求項8に記載の発明は、他の通信機器との間で信号の送信又は受信を行う通信機器において、前記他の通信機器に対して前記信号の送信又は受信を通信ポートを介して行う通信手段と、前記通信手段と前記通信ポートとの間に配置され、前記信号の通過及び遮断を制御するスイッチとを備え、前記スイッチは電界効果トランジスタを有しており、前記電界効果トランジスタは、化合物半導体基体に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有し、前記化合物半導体基体に、前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を設けたことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in a communication device that transmits or receives a signal to or from another communication device, the signal is transmitted to or received from the other communication device via a communication port. A communication means for performing, and a switch disposed between the communication means and the communication port for controlling passage and blocking of the signal, the switch including a field effect transistor, The compound semiconductor substrate has a buried gate region formed by doping impurities, and the compound semiconductor substrate is provided with recesses adjacent to both sides of the buried gate region.
本発明によれば、電界効果トランジスタにおいて、埋め込みゲート領域に対して凹部を隣接して形成することによって、IMDを改善できる。また、化合物半導体基体の埋め込みゲート領域の近傍をエッチングして凹部を形成することで、ゲート電極の傘部分とチャネル層との間で形成されるゲート周りの寄生容量も減らすことができ、利得の向上にも寄与することが可能である。 According to the present invention, in the field effect transistor, the IMD can be improved by forming the recess adjacent to the buried gate region. Moreover, by etching the vicinity of the embedded gate region of the compound semiconductor substrate to form a recess, the parasitic capacitance around the gate formed between the umbrella portion of the gate electrode and the channel layer can be reduced, and the gain can be reduced. It can also contribute to improvement.
また、本発明の電界効果トランジスタの製造方法によれば、化合物半導体基体に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有する電界効果トランジスタの製造方法において、化合物半導体基体に、ゲート形成領域の両側に隣接する凹部を形成する凹部形成工程と、埋め込みゲート形成領域に自己整合的にゲート領域を形成するゲート形成工程を有し、ゲート・ドレイン間及びゲート・ソース間をエッチングして凹部を形成するので、フォトリソグラフィ法による合わせ精度の制約を受けることなく、両側に凹部を隣接して自己整合的に埋め込みゲート領域を形成することが可能であり、効果的にIMDを改善できる。 According to the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention, in the method for manufacturing a field effect transistor having a buried gate region formed by doping an impurity in a compound semiconductor substrate, the compound semiconductor substrate is provided on both sides of the gate formation region. Since it has a recess forming step for forming adjacent recesses and a gate forming step for forming a gate region in a self-aligned manner in the buried gate forming region, the recess is formed by etching between the gate and drain and between the gate and source. The embedded gate region can be formed in a self-aligning manner by adjoining the recesses on both sides without being restricted by the alignment accuracy by the photolithography method, and the IMD can be effectively improved.
本実施の形態に係る電界効果トランジスタは、化合物半導体基体に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有する電界効果トランジスタにおいて、化合物半導体基体に、埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を設けている。 The field effect transistor according to the present embodiment is a field effect transistor having a buried gate region formed by doping a compound semiconductor substrate with impurities, and the compound semiconductor substrate is provided with recesses adjacent to both sides of the buried gate region. .
このように、埋め込みゲート領域に対して凹部を隣接して形成することによって、IMDを改善できる。また、化合物半導体基体の埋め込みゲート領域の近傍をエッチングして凹部を形成することで、ゲート電極の傘部分とチャネル層との間で形成されるゲート周りの寄生容量も減らすことができ、利得の向上にも寄与することが可能である。 Thus, the IMD can be improved by forming the recess adjacent to the buried gate region. Moreover, by etching the vicinity of the embedded gate region of the compound semiconductor substrate to form a recess, the parasitic capacitance around the gate formed between the umbrella portion of the gate electrode and the channel layer can be reduced, and the gain can be reduced. It can also contribute to improvement.
本実施の形態に係る電界効果トランジスタは、例えば、スイッチとして半導体装置に形成されるものである。この電界効果トランジスタをスイッチとして、通信機器などに用いることより、スイッチに起因する信号の歪みの発生を減少させ、受信回路の誤動作を減少することができる。 The field effect transistor according to the present embodiment is formed in a semiconductor device as a switch, for example. By using this field effect transistor as a switch in a communication device or the like, occurrence of signal distortion due to the switch can be reduced, and malfunction of the receiving circuit can be reduced.
本実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法としては、埋め込みゲート領域を形成するゲート形成領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に形成する凹部形成工程と、前記ゲート形成領域に自己整合的に前記埋め込みゲート領域を形成するゲート形成工程を有する製造方法が好適である。 The field effect transistor manufacturing method according to the present embodiment includes a step of forming a recess adjacent to both sides of a gate forming region for forming a buried gate region in the compound semiconductor substrate, and a self-alignment with the gate forming region. In particular, a manufacturing method having a gate forming step for forming the buried gate region is preferable.
この製造方法によれば、両側に凹部を隣接した埋め込みゲート領域を自己整合的に形成するので、フォトリソグラフィ法による合わせ精度の制約を受けることなく、埋め込みゲート領域に対して凹部を隣接して形成することが可能であり、効果的にIMDを改善できる。また、埋め込みゲート領域の近傍の化合物半導体基体をエッチングして凹部を設けることで、ゲート電極の傘部分とチャネル層との間で形成されるゲート周りの寄生容量も減らすことができ、利得の向上にも寄与することが可能である。さらに両側が凹部に隣接するように埋め込みゲート領域が自己整合プロセスで位置決めされるので、合わせズレによって生じていた特性不具合などを防止することができ、歩留まりを向上することができる。 According to this manufacturing method, since the buried gate region having the concave portions adjacent to both sides is formed in a self-aligned manner, the concave portion is formed adjacent to the buried gate region without being restricted by the alignment accuracy by the photolithography method. Can effectively improve the IMD. In addition, by etching the compound semiconductor substrate in the vicinity of the buried gate region to provide a recess, the parasitic capacitance around the gate formed between the umbrella portion of the gate electrode and the channel layer can be reduced, and the gain is improved. Can also contribute. Further, since the buried gate region is positioned by the self-alignment process so that both sides are adjacent to the concave portion, it is possible to prevent a characteristic defect caused by misalignment and improve the yield.
ここで、上記凹部形成工程及びゲート形成工程を有する製造方法として、具体的に以下の第1〜第4の製造方法がさらに好適である。 Here, specifically, the following first to fourth manufacturing methods are more preferable as the manufacturing method having the recess forming step and the gate forming step.
また、第1の製造方法は、前記ゲート形成工程が、前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部が形成された前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を平坦化する工程と、前記ゲート形成領域上の前記絶縁膜にゲート形成開口を形成する工程と、前記ゲート形成開口から前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有する製造方法である。 In the first manufacturing method, the gate forming step includes a step of forming an insulating film on the compound semiconductor substrate in which concave portions adjacent to both sides of the gate forming region are formed, and the insulating film is flattened. A manufacturing method comprising: forming a gate forming opening in the insulating film on the gate forming region; and doping the compound semiconductor substrate with an impurity from the gate forming opening to form the buried gate region. It is.
また、第2の製造方法は、前記ゲート形成工程が、前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部が形成された前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成し、前記フォトレジスト膜と前記絶縁膜とを順次エッチングして前記絶縁膜を平坦化する工程と、前記ゲート形成領域上の前記絶縁膜にゲート形成開口を形成する工程と、前記ゲート形成開口から前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有する製造方法である。 In the second manufacturing method, the gate forming step includes the steps of forming an insulating film on the compound semiconductor substrate on which concave portions adjacent to both sides of the gate forming region are formed, and a photoresist on the insulating film. Forming a film, sequentially etching the photoresist film and the insulating film to planarize the insulating film, forming a gate formation opening in the insulating film on the gate formation region, and the gate Forming a buried gate region by doping impurities into the compound semiconductor substrate from a formation opening.
また、第3の製造方法は、前記凹部形成工程が、前記化合物半導体基体に前記不純物をドーピングして不純物層を形成する工程と、前記ゲート形成領域の両側の前記不純物層をエッチングして前記凹部を形成する工程とを有し、前記ゲート形成領域の前記不純物層を前記埋め込みゲート領域とする製造方法である。 In the third manufacturing method, the recess forming step includes a step of doping the compound semiconductor substrate with the impurity to form an impurity layer, and etching the impurity layer on both sides of the gate forming region to form the recess. And forming the impurity layer in the gate formation region as the buried gate region.
第4の製造方法は、前記凹部形成工程が、前記化合物半導体基体に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を選択的にエッチングして前記ゲート形成領域の両側に隣接する開口を形成する工程と、前記開口を介して前記化合物半導体基体をエッチングすることにより前記凹部を形成する工程とを有し、さらに、前記ゲート形成工程が、前記ゲート形成領域上の前記犠牲層であるゲート犠牲層以外の前記犠牲層を選択的に除去して、前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を平坦化して前記ゲート犠牲層を露出させる工程と、前記ゲート犠牲層を除去してゲート形成開口を形成する工程と、前記ゲート形成開口を介して前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有する製造方法である。 In the fourth manufacturing method, the recess forming step includes a step of forming a sacrificial layer on the compound semiconductor substrate, and a step of selectively etching the sacrificial layer to form openings adjacent to both sides of the gate forming region. And the step of forming the recess by etching the compound semiconductor substrate through the opening, and the gate formation step is other than the gate sacrificial layer which is the sacrificial layer on the gate formation region Selectively removing the sacrificial layer, forming an insulating film on the compound semiconductor substrate, planarizing the insulating film to expose the gate sacrificial layer, and removing the gate sacrificial layer Forming a gate forming opening; and doping the compound semiconductor substrate with an impurity through the gate forming opening to form the buried gate region. It is a method.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本実施の形態に係る電界効果トランジスタについて、詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタを示す構成図である。 First, the field effect transistor according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 1 is a configuration diagram showing a field effect transistor according to the present embodiment.
本実施の形態に係る電界効果トランジスタ1は、半絶縁基板20にエピタキシャル成長したチャネル層21と化合物半導体基板22とを積層した化合物半導体基体19に、両側に凹部6L、6Rを隣接した埋め込みゲート領域5を形成して設ける。
The
例えば、半絶縁基板20はGaAs層、チャネル層21はInGaAs層、化合物半導体基板22はAlGaAs層でそれぞれ形成することができる。チャネル層は、エピタキシャル成長によって、GaAs、InGaAs、AlGaAs、InGaPなどからなる層で形成する。
For example, the
図2(A)は、埋め込みゲート領域の両側に凹部を設けた場合、縦軸を2次相互変調歪み、横軸をゲート電位とした特性図である。なお、図2(B)は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタの構成図である。間隔ETは、埋め込みゲート領域の端部から凹部の端部までの距離である。線aはET=0.05μm、線bはET=0.1μm、線cは凹部なしの場合(従来の電界効果トランジスタ構造)を示す。 FIG. 2A is a characteristic diagram in which when the concave portions are provided on both sides of the buried gate region, the vertical axis indicates the second-order intermodulation distortion and the horizontal axis indicates the gate potential. Note that FIG. 2B is a configuration diagram of the field-effect transistor according to this embodiment. The interval ET is the distance from the end of the buried gate region to the end of the recess. Line a represents ET = 0.05 μm, line b represents ET = 0.1 μm, and line c represents the case without a recess (conventional field effect transistor structure).
本実施の形態に係る電界効果トランジスタでは、埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を設けているが、従来構造の凹部を設けていない場合の特性(図2(A) 線c)と比べて、埋め込みゲート領域に隣接して、さらに凹部を設けている場合の特性(図2(A)線a、線b)の方がよりよい特性が得られている。間隔ETが短くなればなるほど、特性が向上する。埋め込みゲート領域の両側に凹部が隣接するとは、IMDを向上する最適な位置関係であり、自己整合プロセスで作成可能な最短な距離ETの間隔をいう。 In the field effect transistor according to the present embodiment, the concave portions adjacent to both sides of the buried gate region are provided, but compared with the characteristics in the case where the concave portion having the conventional structure is not provided (line c in FIG. 2A), Better characteristics are obtained when the recesses are further provided adjacent to the buried gate region (lines a and b in FIG. 2A). The shorter the interval ET, the better the characteristics. The concave portions adjacent to both sides of the buried gate region is the optimum positional relationship for improving the IMD, and means the shortest distance ET interval that can be created by the self-alignment process.
本実施の形態に係る電界効果トランジスタ1によれば、フォトリソグラフィ法による合わせ精度の制約を受けることなく、凹部6L、6R(リセスエッチング領域)を隣接した埋め込みゲート領域5を自己整合的に形成することが可能であり、効果的にIMDを改善することができる。また、化合物半導体基板22の埋め込みゲート領域5の近傍をエッチングして凹部6L、6Rを形成することで、ゲート電極2の傘部分とチャネル層21との間で形成されるゲート周りの寄生容量も減らすことができ、利得の向上にも寄与することが可能である。
According to the
次に、電界効果トランジスタ1の製造方法について図面を参照して具体的に説明する。
Next, a method for manufacturing the
この電界効果トランジスタ1の製造方法は、埋め込みゲート領域となるゲート形成領域の両側に隣接する凹部を化合物半導体基体19に形成する凹部形成工程と、前記ゲート形成領域に自己整合的に前記埋め込みゲート領域を形成するゲート形成工程を含んでいる。この凹部形成工程及びゲート形成工程を有する製造方法として、例えば、以下に示す第1〜第4の製造方法がある。
The method of manufacturing the
まず、第1の製造方法を説明する。図3〜図6は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタの第1の製造方法の工程図を示す。 First, the first manufacturing method will be described. 3 to 6 are process diagrams of the first manufacturing method of the field effect transistor according to the present embodiment.
先ず、図3(A)に示すように、化合物半導体基体19は、半絶縁基板20上に、エピタキシャル成長させたエピ層であるチャネル層21と電界効果トランジスタ1を形成する化合物半導体基板22と犠牲層23の順に積層される。エピ層は、所望のデバイス構造が得られるよう形成する。例えば、半絶縁基板20はGaAs層、チャネル層はInGaAs層、化合物半導体基板22はAlGaAs層、犠牲層23はGaAs層でそれぞれ形成することができる。化合物半導体基板22のAlGaAs層を150nm程度、犠牲層23のGaAs層を300nm程度の膜厚で成膜する。チャネル層は、エピタキシャル成長によって、GaAs、InGaAs、AlGaAs、InGaPなどからなる層で形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a
次に、図3(B)に示すように、犠牲層23上にフォトレジスト24を塗布して、フォトリソグラフィ法により、そのフォトレジスト24に埋め込みゲート領域となるゲート形成領域に隣接する凹部となるリセスエッチング領域上を開口した開口部10L、10Rを備えるレジストマスク24aを形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次に、図3(C)に示すように、レジストマスク24aに用いて、例えば、クエン酸等のウェットエッチングまたはRIE(Reactive Ion Etching)などのドライエッチングにより、犠牲層23のみを選択的にエッチングする。この選択的に形成された犠牲層23のうち、ゲート形成領域上の犠牲層23をゲート犠牲層11とする。
Next, as shown in FIG. 3C, using the resist
次に、図3(D)に示すように、犠牲層23のエッチング開口をマスクにして、犠牲層23の下の化合物半導体基板22をドライエッチングで選択的にエッチングして、凹部6L、6Rを形成する。例えば、凹部の深さは、100nm程度とする。
Next, as shown in FIG. 3D, the
次に、図3(E)に示すように、レジストマスク24aをアッシングなどにより除去する。
Next, as shown in FIG. 3E, the resist
次に、図3(F)に示すように、フォトリソグラフィ法により、フォトレジスト24を塗布して、凹部6L、6Rの間に残った犠牲層すなわちゲート犠牲層11のみを覆うように、レジストマスク24bを形成する。
Next, as shown in FIG. 3F, a
次に、図4(G)に示すように、レジストマスク24bをマスクにして、ゲート犠牲層11を残置し、残りの犠牲層23をウェットまたはドライエッチングにより選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 4G, the gate
次に、図4(H)に示すように、レジストマスク24bをウェットまたはドライエッチングにより除去する。このとき、凹部6L、6Rの間にゲート犠牲層11が化合物半導体基板22に残置される。
Next, as shown in FIG. 4H, the resist
次に、図4(I)に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、化合物半導体基板及びゲート犠牲層並び2つの凹部に堆積するように層間絶縁膜25を形成する。層間絶縁膜25は、2つの凹部6L、6Rと突出したゲート犠牲層11を転写した凹凸形状となる。例えば、層間絶縁膜25はSiNなどを膜厚300nm程度で成膜する。
Next, as shown in FIG. 4I, an
次に、図4(J)に示すように、凹凸形状の層間絶縁膜25を、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法などによりゲート犠牲層11が露出するように研削・平坦化する。例えば、研磨・平坦化後の層間絶縁膜25の膜厚は250nm程度とする。
Next, as shown in FIG. 4J, the concavo-convex
次に、図4(K)に示すように、ゲート犠牲層11をウェットエッチングまたはドライエッチングにより選択的に除去する。ゲート犠牲層を除去した位置にゲート形成開口部13が形成される。すなわち、このゲート形成開口部13は、2つの凹部6L、6Rのちょうど真中に形成される。
Next, as shown in FIG. 4K, the gate
次に、図4(L)に示すように、例えば拡散やイオンプランテーション技術により、不純物をゲート形成開口部13より化合物半導体基板22に拡散させて、自己整合的に埋め込みゲート領域5を形成する。例えば、Zn等のP型原子をゲート形成開口部13より化合物半導体基板22に拡散させ、埋め込みゲート領域5を形成する。
Next, as shown in FIG. 4L, the buried
次に、図5(M)に示すように、蒸着またはスパッタにより、層間絶縁膜25及び埋め込みゲート領域5の全面に金属膜26を形成する。例えば金属膜26は、Ti/Pt/Auなどを成膜する。
Next, as shown in FIG. 5M, a
次に、図5(N)に示すように、フォトリソグラフィ法により、フォトレジスト24を塗布して、パターニングして、ゲート電極を形成する部分に選択的にレジストマスク24cを形成する。
Next, as shown in FIG. 5N, a
次に、図5(O)に示すように、レジストマスク24cをマスクにして、金属膜26をイオンミリングまたはドライエッチング等を用い選択的にエッチングしてゲート電極2を形成する。このゲート電極2は、埋め込みゲート領域の取出し電極となり、層間絶縁膜25上に張り出した傘状の形状となる。
Next, as shown in FIG. 5O, the
次に、図5(P)に示すように、レジストマスク24cをウェットエッチングまたはドライエッチングにより選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 5P, the resist
次に、図5(Q)に示すように、CVD等により層間絶縁膜25及びゲート電極2上の全面にさらに層間絶縁膜27を成膜する。例えば、層間絶縁膜27はSiNやSiO2等を膜厚100nm程度で成膜する。
Next, as shown in FIG. 5Q, an
次に、図5(R)に示すように、フォトリソグラフィ法により、フォトレジスト24を塗布しパターニング形成して、ソース電極及びドレイン電極を形成する部分に開口14S、14Dを設けたレジストマスク24dを形成する。
Next, as shown in FIG. 5R, a
次に、図6(S)に示すように、レジストマスク24dをマスクに用いて、ウェットエッチングまたはドライエッチングにて開口14S、14Dを介して層間絶縁膜27及び層間絶縁膜25を選択的にエッチング除去することにより、ソース電極及びドレイン電極となる各開口14S、14Dを形成する。
Next, as shown in FIG. 6S, using the resist
次に、図6(T)に示すように、レジストマスク24dを残したままスパッタ、蒸着などにより、レジストマスク24d上及び開口14S、14Dを介して金属膜28を形成する。例えば、金属膜は、AuGe/Niなどを成膜する。
Next, as shown in FIG. 6T, a
次に、図6(U)に示すように、リフトオフによりレジストマスク24d及びレジストマスク24d上に形成された金属膜28を除去して、ソース電極3、ドレイン電極4が形成される。埋め込みゲート領域5に隣接する凹部6L、6Rを備える本実施の形態に係る電界効果トランジスタ1が得られる。
Next, as shown in FIG. 6U, the
図7は、図6(U)の本実施の形態に係る電界効果トランジスタのソース電極及びドレイン電極をオーミック電極とした構成図である。
図6(U)に示した、本実施の形態に係る電界効果トランジスタ1を400度程度の熱処理により、ソース電極3’の金属膜及びドレイン電極4’の金属膜とが化合物半導体基板22と合金化してオーミック電極となる。オーミック電極を備えた本実施の他の形態の電界効果トランジスタ41が得られる。
FIG. 7 is a configuration diagram in which the source electrode and the drain electrode of the field effect transistor according to the present embodiment in FIG. 6 (U) are ohmic electrodes.
When the
次に、第2の製造方法を説明する。図8は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタの第2の製造方法を示す工程図である。図8は、図3〜図6と同一符号を付して説明する。 Next, the second manufacturing method will be described. FIG. 8 is a process diagram showing a second manufacturing method of the field effect transistor according to the present embodiment. FIG. 8 is described using the same reference numerals as those in FIGS.
図8(A)に示すように、半絶縁基板20上にチャネル層21と化合物半導体基板22を順次積層して化合物半導体基体19を形成する。フォトリソグラフィ技術により、化合物半導体基板22をドライエッチングで選択的にエッチングして、凹部6L、6Rを形成する。例えば、凹部の深さは、100nm程度とする。チャネル層21は、所望のデバイス構造が得られるよう形成する。例えば、半絶縁基板20はGaAs層、チャネル層はInGaAs層、化合物半導体基板22はAlGaAs層でそれぞれ形成することができる。化合物半導体基板22のAlGaAs層を150nm程度の膜厚で成膜する。チャネル層は、エピタキシャル成長によって、GaAs、InGaAs、AlGaAs、InGaPなどからなる層で形成する。
As shown in FIG. 8A, a
次に、図8(B)に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、化合物半導体基板22上に絶縁膜25aを成膜する。例えば、絶縁膜25aは、SiN、SiO2などで凹部が埋設する膜厚に成膜する。例えば、絶縁膜25aはSiNなどを膜厚300nm程度で成膜する。
Next, as shown in FIG. 8B, an insulating
次に、図8(C)に示すように、絶縁膜25aの凹凸形状を、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法などにより研削・平坦化する。このとき埋め込みゲート領域となるゲート形成領域が露出しない程度まで研磨・平坦化する。
Next, as shown in FIG. 8C, the uneven shape of the insulating
次に、図8(D)に示すように、フォトリソグラフィ法とエッチング技術により、フォトレジスト24を絶縁膜25a上に塗布した後、パターニングすることで、ゲート形成領域となる上方の絶縁膜25aとレジストマスク24eにゲート形成開口部13が形成される。すなわち絶縁膜25aは、凹部6L、6Rの間のちょうど真中にゲート形成開口部13が形成される。
Next, as shown in FIG. 8D, a
次に、図8(E)に示すように、アッシング技術により、レジストマスク24eを除去する。イオンプランテーション法により、不純物をゲート形成開口部13より化合物半導体基板22に拡散させて、自己整合的に埋め込みゲート領域5を形成する。このとき、埋め込みゲート領域5を形成する以外の部分は、絶縁膜25aで覆われている。例えば、Zn等のp型原子をゲート形成開口部13より化合物半導体基板22に拡散させ、埋め込みゲート領域5を形成する。図示せずも、さらにCVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、層間絶縁膜25を成膜した後、フォトリソグラフィ法及びエッチング技術により、埋め込みゲート領域上の開口を形成する。次に蒸着またはスパッタにより、層間絶縁膜25及び埋め込みゲート領域5の全面に金属膜を形成する。例えば金属膜は、Ti/Pt/Auなどを成膜する。フォトリソグラフィ法とエッチング技術により、金属膜をイオンミリングまたはドライエッチング等を用い選択的にエッチングしてゲート電極2を形成する。CVD等により層間絶縁膜25及びゲート電極2上の全面にさらに層間絶縁膜27を成膜する。例えば、層間絶縁膜27はSiNやSiO2等を所要の膜厚に成膜する。フォトリソグラフィ法により、フォトレジスト24を塗布して、パターニングして、ソース電極及びドレイン電極を形成する部分の開口を設けたレジストマスクを形成する。レジストマスクをマスクに用いて、ウェットエッチングまたはドライエッチングにて開口を通して層間絶縁膜27及び層間絶縁膜25を選択的にエッチング除去することにより、ソース電極及びドレイン電極となる各開口部を形成する。レジストマスクを残したままスパッタ、蒸着などにより、レジストマスク上及び開口を介して金属膜を成膜する。例えば、金属膜は、AuGe/Niなどを成膜する。さらにリフトオフによりレジストマスク上に形成された金属膜を除去する。
Next, as shown in FIG. 8E, the resist
次に、図8(F)に示すように、化合物半導体基板22上にソース電極3、ドレイン電極4と、傘形状のゲート電極2が形成される。埋め込みゲート領域5に隣接する凹部6L、6Rを備える本実施の形態に係る電界効果トランジスタ1が得られる。
Next, as illustrated in FIG. 8F, the
次に、第3の製造方法を説明する。図9は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタの第3の製造方法を示す工程図である。図9は、図3〜図6と同一符号を付して説明する。 Next, the third manufacturing method will be described. FIG. 9 is a process diagram showing a third manufacturing method of the field effect transistor according to the present embodiment. FIG. 9 is described using the same reference numerals as in FIGS.
図9(A)に示すように、半絶縁基板20上にチャネル層21と化合物半導体基板22を順次積層して化合物半導体基体19を形成する。フォトリソグラフィ法により、化合物半導体基板22をドライエッチングで選択的にエッチングして、凹部6L、6Rを形成する。例えば、凹部の深さは、100nm程度とする。チャネル層21は、所望のデバイス構造が得られるよう形成する。例えば、半絶縁基板20はGaAs層、チャネル層はInGaAs層、化合物半導体基板22はAlGaAs層でそれぞれ形成することができる。化合物半導体基板22のAlGaAs層を150nm程度の膜厚で成膜する。チャネル層は、エピタキシャル成長によって、GaAs、InGaAs、AlGaAs、InGaPなどからなる層で形成する。
As shown in FIG. 9A, a
次に、図9(B)に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、化合物半導体基板22上に絶縁膜25aを形成する。絶縁膜25aは、2つの凹部6L、6Rを転写した凹凸形状となる。フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト24を塗布してレジストマスク24fを形成する。例えば、絶縁膜25aは、SiN、SiO2などで凹部が埋設する膜厚に成膜する。例えば、絶縁膜25aはSiNなどを膜厚300nm程度で成膜する。フォトレジスト24は、粘度の低いもので形成する。例えば、フォトレジストの粘度は20cps以下とする。このときフォトレジスト24は粘度が低いので高さの低い領域(凹部上の領域)には厚く、高さの高い領域には薄く形成される。
Next, as shown in FIG. 9B, an insulating
次に、図9(C)に示すように、絶縁膜25aを、レジストマスク24fと絶縁膜25aの選択比が例えば1:1のドライエッチングにより研削・平坦化する。このとき埋め込みゲート領域となるゲート形成領域が露出しない程度まで研削・平坦化する。凹部6L、6R及び埋め込みゲート領域5を形成する凸部は、絶縁膜25aで埋没している。
Next, as shown in FIG. 9C, the insulating
次に、図9(D)に示すように、フォトリソグラフィ法とエッチング技術により、フォトレジスト24を絶縁膜25a上に塗布した後、パターニング形成することで、ゲート形成領域の上の絶縁膜25aとレジストマスク24gにゲート形成開口部13が形成される。すなわち絶縁膜25aは、凹部6L、6Rの間のちょうど真中にゲート形成開口部13が形成される。
Next, as shown in FIG. 9D, the
次に、図9(E)に示すように、アッシング技術により、レジストマスク24gを除去する。イオンプランテーション法により、不純物をゲート形成開口部13より化合物半導体基板22に拡散させて、自己整合的に埋め込みゲート領域5を形成する。このとき、埋め込みゲート領域5を形成する以外の部分は、絶縁膜25aで覆われている。例えば、Zn等のp型原子をゲート形成開口部13より化合物半導体基板22に拡散させ、埋め込みゲート領域5を形成する。図示せずも、さらにCVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、層間絶縁膜25を成膜した後、フォトリソグラフィ法及びエッチング技術により、埋め込みゲート領域上の開口を形成する。次に蒸着またはスパッタにより、層間絶縁膜25及び埋め込みゲート領域5の全面に金属膜を形成する。例えば金属膜は、Ti/Pt/Auなどを成膜する。フォトリソグラフィ法とエッチング技術により、金属膜をイオンミリングまたはドライエッチング等を用い選択的にエッチングしてゲート電極2を形成する。CVD等により層間絶縁膜25及びゲート電極2上の全面にさらに層間絶縁膜27を成膜する。例えば、層間絶縁膜27はSiNやSiO2等を所要の膜厚に成膜する。フォトリソグラフィ法により、フォトレジスト24を塗布して、パターニングして、ソース電極及びドレイン電極を形成する部分の開口を設けたレジストマスクを形成する。レジストマスクをマスクに用いて、ウェットエッチングまたはドライエッチングにて開口を介して層間絶縁膜27及び層間絶縁膜25を選択的にエッチング除去することにより、ソース電極及びドレイン電極となる各開口部を形成する。レジストマスクを残したままスパッタ、蒸着などにより、レジストマスク上及び開口を介して金属膜を成膜する。例えば、金属膜は、AuGe/Niなどを成膜する。さらにリフトオフによりレジストマスク上に形成された金属膜を除去する。
Next, as shown in FIG. 9E, the resist
次に、図9(F)に示すように、化合物半導体基板22上にソース電極3、ドレイン電極4と、傘形状のゲート電極2が形成される。埋め込みゲート領域5に隣接する凹部6L、6Rを備える本実施の形態に係る電界効果トランジスタ1が得られる。
Next, as illustrated in FIG. 9F, the
次に、第4の製造方法を説明する。図10は、本実施の形態に係る電界効果トランジスタの第4の製造方法の工程図である。図10は、図3〜図6と同一符号を付して説明する。 Next, a fourth manufacturing method will be described. FIG. 10 is a process diagram of the fourth manufacturing method of the field effect transistor according to the present embodiment. FIG. 10 is described using the same reference numerals as those in FIGS.
先に、半絶縁基板20上にチャネル層21と化合物半導体基板22を順次積層して化合物半導体基体19を形成し、図10(A)に示すように、化合物半導体基板22にゲート埋め込み領域となる不純物をイオンインプランテーションや熱拡散を用いて不純物層29を形成する。
First, the
図10(B)に示すように、フォトリソグラフィ法およびエッチング法により、フォトレジスト24を塗布しパターニング形成した後、フォトレジスト24は、埋め込みゲート領域となるゲート形成領域に隣接する凹部上を開口した開口部を備えるレジストマスク24hに形成される。開口部を通して不純物層29をエッチングすることにより2つの凹部6L、6Rを形成する。この凹部6L、6Rは、埋め込みゲート領域5に隣接するように形成される。凹部6L、6Rの深さは不純物層がなくなる程度である。例えば、深さは、不純物層の濃度が1E−15cm−3以下になる。
As shown in FIG. 10B, after a
図10(C)に示すように、フォトリソグラフィ法およびエッチング技術により、埋め込みゲート領域5を覆うようにパターニング形成してレジストマスク24iを形成した後、イオンインプランテーション技術により、化合物半導体基体19上のソース領域33とドレイン領域34を不純物層29よりも濃い濃度で形成する。
As shown in FIG. 10C, a resist mask 24i is formed by patterning so as to cover the buried
図10(D)に示すように、図示せずもレジストマスク24iを除去した後、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、層間絶縁膜25を形成し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法などにより研削・平坦化する。フォトレジスト法及びエッチング技術により、フォトレジスト24を層間絶縁膜25上に塗布した後、パターニング形成することで、ゲート形成領域の上の層間絶縁膜25とレジストマスクにゲート形成開口部が形成される。アッシング技術により、レジストマスクを除去する。さらに蒸着またはスパッタにより、層間絶縁膜25及び埋め込みゲート領域5の全面に金属膜を形成する。例えば金属膜は、Ti/Pt/Auなどを成膜する。フォトリソグラフィ法とエッチング技術により、金属膜をイオンミリングまたはドライエッチング等を用い選択的にエッチングしてゲート電極2を形成する。CVD等により層間絶縁膜25及びゲート電極2上の全面にさらに層間絶縁膜27を成膜する。例えば、層間絶縁膜はSiNやSiO2等を所要の膜厚に成膜する。フォトリソグラフィ法により、フォトレジスト24を塗布して、パターニングして、ソース電極及びドレイン電極を形成する部分の開口を設けたレジストマスクを形成する。レジストマスクをマスクに用いて、ウェットエッチングまたはドライエッチングにて開口を介して層間絶縁膜27及び層間絶縁膜25を選択的にエッチング除去することにより、ソース電極及びドレイン電極となる各開口部を形成する。レジストマスクを残したままスパッタ、蒸着などにより、レジストマスク上及び開口を介して金属膜を成膜する。例えば、金属膜は、AuGe/Niなどを成膜する。さらにリフトオフによりレジストマスク上に形成された金属膜を除去する。埋め込みゲート領域5に隣接する凹部6L、6Rを備える本実施の形態に係る電界効果トランジスタ51が得られる。
As shown in FIG. 10D, after not shown, after removing the resist mask 24i, an
電界効果トランジスタとしては、高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)あるいは、接合型高電子移動度トランジスタ(JHEMT:Junction High Electron Mobility Transistor)などがある。 Examples of the field effect transistor include a high electron mobility transistor (HEMT) or a junction high electron mobility transistor (JHEMT).
次に、電界効果トランジスタであるFETを備えた半導体スイッチ回路(スイッチの一例に相当)と複数の半導体スイッチ回路(半導体装置の一例に相当)を説明する。高周波信号の導通及び遮断を行うための半導体スイッチ回路の使用例について、図12を用いて説明する。図11は、通信に使用する複数の電波のバンドを切り換えることが可能な携帯電話機(通信機器の一例に相当)の送受信部分のブロック図である。 Next, a semiconductor switch circuit (corresponding to an example of a switch) including a field effect transistor FET and a plurality of semiconductor switch circuits (corresponding to an example of a semiconductor device) will be described. An example of use of a semiconductor switch circuit for conducting and blocking a high-frequency signal will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram of a transmission / reception part of a mobile phone (corresponding to an example of a communication device) capable of switching a plurality of radio wave bands used for communication.
図11に示す携帯電話機は、GSM(Global System for Mobile Communications)で使用する電波のバンドと、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)の電波のバンドとを切り換える部分に、半導体スイッチ回路SW1〜SW3を備えている。半導体スイッチ回路SW1〜SW3は、電波の送受信を行うアンテナ40(通信ポートの一形態)と、デュプレクサ42との間に設けてある。
The mobile phone shown in FIG. 11 includes semiconductor switch circuits SW1 to SW3 in a portion for switching between a radio wave band used in GSM (Global System for Mobile Communications) and a radio wave band of WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). ing. The semiconductor switch circuits SW <b> 1 to SW <b> 3 are provided between an antenna 40 (one form of communication port) that transmits and receives radio waves and a
携帯電話機において、WCDMAの周波数バンドを利用して情報の送受信を行う場合には、半導体スイッチ回路SW1を導通状態に設定し、アンテナ40とデュプレクサ42とを導通させる。
When transmitting and receiving information using a WCDMA frequency band in a cellular phone, the semiconductor switch circuit SW1 is set in a conducting state, and the
半導体スイッチ回路SW1を導通状態に設定する場合には、例えば半導体スイッチ回路48aのゲート電圧(Vg10)をローに設定して、半導体スイッチ回路48aのFET1のドレインDとFET4のソースS間をハイインピーダンス状態にするとともに、半導体スイッチ回路49aのゲート電圧(Vg11)をハイに設定して半導体スイッチ回路49aのドレインD−ソースS間をローインピーダンス状態にして、アンテナ40とデュプレクサ42との間を導通させる。
When the semiconductor switch circuit SW1 is set to a conductive state, for example, the gate voltage (Vg10) of the
一方、使用しないGSMの周波数バンドの半導体スイッチ回路SW2及びSW3は、遮断状態に設定する。例えば半導体スイッチ回路SW2を遮断状態に設定する場合には、半導体スイッチ回路48bのゲート電圧(Vg20)をハイに設定して、半導体スイッチ回路48bのドレインD−ソースS間をローインピーダンス状態にするとともに、半導体スイッチ回路49bのゲート電圧(Vg21)をローに設定して半導体スイッチ回路49bのドレインD−ソースS間をハイインピーダンス状態にし、GSM用の回路をアンテナ40から遮断するとともに、GSM用のデュプレクサ(図示せず)の入力端子をアースに短絡させることによって入力信号を遮断する。また、半導体スイッチ回路SW3も同様に遮断状態に設定しておく。
On the other hand, the unused semiconductor switch circuits SW2 and SW3 in the GSM frequency band are set in a cut-off state. For example, when the semiconductor switch circuit SW2 is set to the cut-off state, the gate voltage (Vg20) of the
デュプレクサ42は、パワーアンプ46(送信用の通信手段の一形態)が出力する周波数1.95GHzのWCDMAの送信信号Txをアンテナ40に伝達し、アンテナ40から受信した2.14GHzのWCDMAの受信信号Rxをローノイズアンプ44(受信用の通信手段の一形態)に伝達する機能を有するものであり、例えばトラップフィルタを用いて周波数毎に信号を分岐させる。なお、図11に示した実施形態では、信号の送受信を行う通信ポートとしてアンテナ40を用いているが、通信ポートはアンテナ40に限定するものではなく、有線の通信を行う場合には、有線の通信ポートを用いることができる。
The
図12に、本発明の実施の形態に係る半導体装置に相当する半導体スイッチ回路SW1の構成例を示す。図12に示す半導体スイッチ回路SW1のRF0端子は、図11に示したようにアンテナ40に接続する。また、RF1端子は、デュプレクサ42に接続する。
FIG. 12 shows a configuration example of the semiconductor switch circuit SW1 corresponding to the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. The RF0 terminal of the semiconductor switch circuit SW1 shown in FIG. 12 is connected to the
図12に示す例では、振幅の大きな信号を遮断し、ドレインD−ソースS間に存在する静電容量を少なくするために、スルーFETとして機能する半導体スイッチ回路49a、及びシャントFETとして機能する半導体スイッチ回路48aを複数段(4段)直列に接続したFETで構成している。また、半導体スイッチ回路49aを構成するFET5〜FET8のゲートGは、抵抗Rgを介して共通に接続され、半導体スイッチ回路49aのゲートを構成している。また、半導体スイッチ回路48aを構成するFET1〜FET4のゲートGは、抵抗Rgを介して共通に接続され、半導体スイッチ回路48aのゲートを構成している。
In the example shown in FIG. 12, a
本実施の形態に係る通信機器によれば、他の通信機器と信号の送信又は受信を行う通信機器(一形態として携帯電話機)において、信号の送信又は受信を行う通信手段と、他の通信機器に対して信号の送信又は受信を行う通信ポート(一形態としてアンテナ)と、通信手段と通信ポートとの間に配置され、信号の通過及び遮断を制御するスイッチ(一形態として半導体スイッチ回路)とを備え、スイッチは複数の電界効果トランジスタを有しており、電界効果トランジスタは化合物半導体基体19に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有し、前記化合物半導体基体19上に前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を設けることにより、フォトリソグラフィ法による合わせ精度の制約を受けることなく、両側に凹部を隣接して自己整合的に埋め込みゲート領域を形成することできIMDを改善できる。また、化合物半導体基板の埋め込みゲート領域の近傍をエッチングして凹部を形成することで、ゲート電極の傘部分とチャネル層との間で形成されるゲート周りの寄生容量も減らすことができ、利得の向上にも寄与することが可能である。よって、歪みの少ない高周波の信号を送信することができる。また、スイッチに起因する信号の歪みの発生を減少させることにより、送信及び受信回路の誤動作を減少することができる。
According to the communication device according to the present embodiment, in a communication device that transmits or receives a signal to or from another communication device (a mobile phone as one form), a communication unit that transmits or receives a signal, and the other communication device A communication port (antenna as one form) for transmitting or receiving a signal, and a switch (semiconductor switch circuit as one form) that is disposed between the communication means and the communication port and controls passage and blocking of the signal; The switch has a plurality of field effect transistors, the field effect transistor has a buried gate region formed by doping impurities into the
1 電界効果トランジスタ
2 ゲート電極
3 ソース電極
4 ドレイン電極
5 埋め込みゲート電極
6L、6R 凹部
10L、10R 開口
11 ゲート犠牲層
13 ゲート形成開口部
19 化合物半導体基体
20 半絶縁基板
21 チャネル層
22 化合物半導体基板
24 フォトレジスト
24a、24b、24c、24d、24f、24g、24h レジストマスク
25 層間絶縁膜
27 層間絶縁膜
28 金属膜
29 不純物層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に形成する凹部形成工程と、
前記ゲート形成領域に自己整合的に前記埋め込みゲート領域を形成するゲート形成工程を有する
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor having a buried gate region formed by doping an impurity in a gate formation region of a compound semiconductor substrate,
Forming a recess in the compound semiconductor substrate adjacent to both sides of the gate forming region; and
A method of manufacturing a field effect transistor, comprising: a gate forming step of forming the buried gate region in a self-aligned manner in the gate forming region.
前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部が形成された前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を平坦化する工程と、
前記ゲート形成領域上の前記絶縁膜にゲート形成開口を形成する工程と、
前記ゲート形成開口から前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタの製造方法。 The gate forming step includes
Forming an insulating film on the compound semiconductor substrate in which concave portions adjacent to both sides of the gate forming region are formed;
Planarizing the insulating film;
Forming a gate formation opening in the insulating film on the gate formation region;
The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising: doping the compound semiconductor substrate with an impurity from the gate formation opening to form the buried gate region.
前記ゲート形成領域の両側に隣接する凹部が形成された前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成し、前記フォトレジスト膜と前記絶縁膜とを順次エッチングして前記絶縁膜を平坦化する工程と、
前記ゲート形成領域上の前記絶縁膜にゲート形成開口を形成する工程と、
前記ゲート形成開口から前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタの製造方法。 The gate forming step includes
Forming an insulating film on the compound semiconductor substrate in which concave portions adjacent to both sides of the gate forming region are formed;
Forming a photoresist film on the insulating film, and sequentially etching the photoresist film and the insulating film to planarize the insulating film;
Forming a gate formation opening in the insulating film on the gate formation region;
The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising: doping the compound semiconductor substrate with an impurity from the gate formation opening to form the buried gate region.
前記化合物半導体基体に前記不純物をドーピングして不純物層を形成する工程と、
前記ゲート形成領域の両側の前記不純物層をエッチングして前記凹部を形成する工程とを有し、
前記ゲート形成領域の前記不純物層を前記埋め込みゲート領域とする
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタの製造方法。 The recess forming step includes
A step of doping the compound semiconductor substrate with the impurity to form an impurity layer;
Etching the impurity layer on both sides of the gate formation region to form the recess,
The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the impurity layer in the gate formation region is used as the buried gate region.
前記化合物半導体基体に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層を選択的にエッチングして前記ゲート形成領域の両側に隣接する開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記化合物半導体基体をエッチングすることにより前記凹部を形成する工程とを有し、
前記ゲート形成工程は、
前記ゲート形成領域上の前記犠牲層であるゲート犠牲層以外の前記犠牲層を選択的に除去して、前記化合物半導体基体上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を平坦化して前記ゲート犠牲層を露出させる工程と、
前記ゲート犠牲層を除去してゲート形成開口を形成する工程と、
前記ゲート形成開口を介して前記化合物半導体基体に不純物をドーピングして前記埋め込みゲート領域を形成する工程とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電界効果トランジスタの製造方法。 The recess forming step includes
Forming a sacrificial layer on the compound semiconductor substrate;
Selectively etching the sacrificial layer to form adjacent openings on both sides of the gate formation region;
Forming the recess by etching the compound semiconductor substrate through the opening,
The gate forming step includes
Selectively removing the sacrificial layer other than the gate sacrificial layer, which is the sacrificial layer on the gate formation region, and forming an insulating film on the compound semiconductor substrate;
Planarizing the insulating film to expose the gate sacrificial layer;
Removing the gate sacrificial layer to form a gate formation opening;
The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising: doping the compound semiconductor substrate with an impurity through the gate formation opening to form the buried gate region.
前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に設けている
ことを特徴とする電界効果トランジスタ。 In a field effect transistor having a buried gate region formed by doping impurities in a compound semiconductor substrate,
A field effect transistor, wherein the compound semiconductor substrate is provided with recesses adjacent to both sides of the buried gate region.
前記電界効果トランジスタは、
前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を前記化合物半導体基体に設けている
ことを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device comprising a field effect transistor having a buried gate region formed by doping an impurity in a compound semiconductor substrate,
The field effect transistor is
Recesses adjacent to both sides of the buried gate region are provided in the compound semiconductor substrate.
前記他の通信機器に対して前記信号の送信又は受信を通信ポートを介して行う通信手段と、
前記通信手段と前記通信ポートとの間に配置され、前記信号の通過及び遮断を制御するスイッチとを備え、
前記スイッチは電界効果トランジスタを有しており、
前記電界効果トランジスタは、
化合物半導体基体に不純物をドーピングして形成した埋め込みゲート領域を有し、前記化合物半導体基体に、前記埋め込みゲート領域の両側に隣接する凹部を設けた
ことを特徴とする通信機器。 In a communication device that transmits or receives signals with other communication devices,
Communication means for transmitting or receiving the signal to the other communication device via a communication port;
A switch that is disposed between the communication means and the communication port and controls passage and blocking of the signal;
The switch has a field effect transistor;
The field effect transistor is
A communication device having a buried gate region formed by doping an impurity in a compound semiconductor substrate, and provided with concave portions adjacent to both sides of the buried gate region in the compound semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007049524A JP2008218461A (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Manufacturing method of field effect transistor, field effect transistor, semiconductor device equipped with the field effect transistor and communication apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007049524A JP2008218461A (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Manufacturing method of field effect transistor, field effect transistor, semiconductor device equipped with the field effect transistor and communication apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008218461A true JP2008218461A (en) | 2008-09-18 |
Family
ID=39838209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007049524A Pending JP2008218461A (en) | 2007-02-28 | 2007-02-28 | Manufacturing method of field effect transistor, field effect transistor, semiconductor device equipped with the field effect transistor and communication apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008218461A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61258480A (en) * | 1985-03-20 | 1986-11-15 | インタ−ナシヨナル・スタンダ−ド・エレクトリツク・コ−ポレイシヨン | Junction type field effect transistor manufacture thereof |
JPS62115878A (en) * | 1985-11-15 | 1987-05-27 | Fujitsu Ltd | Manufacture of junction field effect transistor |
JPH0855861A (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Field-effect transistor and its manufacture |
JP2000101032A (en) * | 1998-07-14 | 2000-04-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Switch circuit device and semiconductor device |
-
2007
- 2007-02-28 JP JP2007049524A patent/JP2008218461A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61258480A (en) * | 1985-03-20 | 1986-11-15 | インタ−ナシヨナル・スタンダ−ド・エレクトリツク・コ−ポレイシヨン | Junction type field effect transistor manufacture thereof |
JPS62115878A (en) * | 1985-11-15 | 1987-05-27 | Fujitsu Ltd | Manufacture of junction field effect transistor |
JPH0855861A (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Field-effect transistor and its manufacture |
JP2000101032A (en) * | 1998-07-14 | 2000-04-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Switch circuit device and semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8723260B1 (en) | Semiconductor radio frequency switch with body contact | |
CN102265403B (en) | Bipolar/dual fet structure including enhancement and depletion mode fets with isolated channels | |
TWI735443B (en) | Silicon-on-insulator devices having contact layer | |
US7977198B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
US8658475B1 (en) | Stacked body-contacted field effect transistor | |
US20200135766A1 (en) | Monolithic integration of gan hemt and si cmos | |
US7944024B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP4272142B2 (en) | Switching element, antenna switch circuit and high-frequency module using the same | |
US20050116253A1 (en) | Semiconductor device | |
US10153273B1 (en) | Metal-semiconductor heterodimension field effect transistors (MESHFET) and high electron mobility transistor (HEMT) based device and method of making the same | |
US10062712B1 (en) | Method to fabricate both FD-SOI and PD-SOI devices within a single integrated circuit | |
US8697507B2 (en) | Transistor of semiconductor device and method of fabricating the same | |
US20050277255A1 (en) | Compound semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20050263822A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US7842972B2 (en) | Low-temperature-grown (LTG) insulated-gate PHEMT device and method | |
TWI555214B (en) | Regeneration Schottky structure for gallium nitride HEMT devices | |
JP2008218461A (en) | Manufacturing method of field effect transistor, field effect transistor, semiconductor device equipped with the field effect transistor and communication apparatus | |
US5824575A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2008021949A (en) | Semiconductor element, and communication equipment provided with the same | |
CN119446939B (en) | Radio frequency power amplifier manufacturing method, structure and circuit | |
US10256334B2 (en) | Gateless switch with capacitively-coupled contacts | |
JP2009141379A (en) | Switching element, and antenna switch circuit and high-frequency module using the same | |
JPH07302884A (en) | Integrated circuit for low noise and high power microwave operation and its manufacture | |
JP2009081474A (en) | Switching element and antenna switch circuit using the same, and high frequency module | |
HK1163934B (en) | Bipolar/dual fet structure including enhancement and depletion mode fets with isolated channels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091026 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120905 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20120911 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20130129 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |