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JPH04324981A - Forming method of compound semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Forming method of compound semiconductor integrated circuit device

Info

Publication number
JPH04324981A
JPH04324981A JP9550391A JP9550391A JPH04324981A JP H04324981 A JPH04324981 A JP H04324981A JP 9550391 A JP9550391 A JP 9550391A JP 9550391 A JP9550391 A JP 9550391A JP H04324981 A JPH04324981 A JP H04324981A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
integrated circuit
semi
compound semiconductor
circuit 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.)
Pending
Application number
JP9550391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Isao Arai
功 新井
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9550391A priority Critical patent/JPH04324981A/en
Publication of JPH04324981A publication Critical patent/JPH04324981A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize a compound semiconductor integrated circuit device where an element Tr mounted on it is micronized and an electrostatic charge outlet path functioning independently of the action of the element Tr is formed. CONSTITUTION:In a compound semiconductor circuit device, a Schottky gate electrode 7 is formed through a lift-off technique using an electron beam drawing method while a constant power 21 is supplied to a P-type semiconductor region 2 which is isolated from a MESFET with a P-N junction and serves as an electrostatic charge outlet path 1.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体集積回路
装置に関し、特に、化合物半導体基板の主面に形成され
るトランジスタの電極、配線若しくは領域のパターンを
電子線描画法で形成する化合物半導体集積回路装置に適
用して有効な技術に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a compound semiconductor integrated circuit device, and more particularly, to a compound semiconductor integrated circuit device in which patterns of transistor electrodes, wiring, or regions formed on the main surface of a compound semiconductor substrate are formed by electron beam lithography. This invention relates to techniques that are effective when applied to circuit devices.

【0002】0002

【従来の技術】光ディスクシステムの高周波発振器等に
使用される単体構造の化合物半導体装置は、GaAsで
形成される半絶縁性半導体基板(化合物半導体基板)の
主面にMESFETを搭載する。化合物半導体装置は、
周知のように、Siで形成される半導体基板に形成され
たMOSFETに比べて周波数特性が高い特徴がある。
2. Description of the Related Art A single-structure compound semiconductor device used as a high-frequency oscillator of an optical disk system has a MESFET mounted on the main surface of a semi-insulating semiconductor substrate (compound semiconductor substrate) made of GaAs. Compound semiconductor devices are
As is well known, MOSFETs have higher frequency characteristics than MOSFETs formed on semiconductor substrates made of Si.

【0003】前記MESFETは、半絶縁性半導体基板
の主面部にn型領域で形成されるチャネル領域、ソース
領域及びドレイン領域、前記チャネル領域上に形成され
るショットキーゲート電極を主体として構成される。こ
のショットキーゲート電極は、この材料に限定されない
が、例えばアルミニウムで形成される。
The MESFET is mainly composed of a channel region, a source region and a drain region formed as an n-type region on the main surface of a semi-insulating semiconductor substrate, and a Schottky gate electrode formed on the channel region. . This Schottky gate electrode is formed of, for example, aluminum, although it is not limited to this material.

【0004】前記MESFETのショットキーゲート電
極はリフトオフ技術で形成される。すなわち、まず、半
絶縁性半導体基板の主面上にフォトレジスト膜を塗布し
ベークした後、ショットキーゲート電極の形成領域にお
いて、フォトレジスト膜を露光し現像し、フォトレジス
ト膜に露光及び現像が施された領域を除去する。つまり
、ショットキーゲート電極のパターンを有するフォトレ
ジストマスクを形成する。前記露光は描画の際にフォト
マスク(レチクル)の必要がなく、しかも微細パターン
を形成できる電子線描画法で行われる。次に、ショット
キーゲート電極の形成領域及び前記フォトレジストマス
ク上を含む全面にアルミニウムを堆積若しくは蒸着した
後、前記フォトレジストマスク及びその上部に形成され
たアルミニウムをエッチングで除去する。この結果、シ
ョットキーゲート電極の形成領域にのみアルミニウムが
残され、このアルミニウムがショットキーゲート電極と
して形成される。
The Schottky gate electrode of the MESFET is formed using a lift-off technique. That is, first, a photoresist film is applied and baked on the main surface of a semi-insulating semiconductor substrate, and then the photoresist film is exposed and developed in the area where the Schottky gate electrode is to be formed. remove the affected area. That is, a photoresist mask having a Schottky gate electrode pattern is formed. The exposure is performed using an electron beam drawing method that does not require a photomask (reticle) during drawing and can form fine patterns. Next, after aluminum is deposited or vapor-deposited on the entire surface including the Schottky gate electrode formation region and the photoresist mask, the photoresist mask and the aluminum formed on the photoresist mask are removed by etching. As a result, aluminum remains only in the region where the Schottky gate electrode is to be formed, and this aluminum is formed as the Schottky gate electrode.

【0005】この種の単体構造の化合物半導体装置は、
前述のショットキーゲート電極の形成工程中の電子線の
照射時に、その近傍のチャネル領域、ソース領域若しく
はドレイン領域の部分が帯電(チャージアップ)する。 このチャージアップが発生した場合には、電子線と同一
極性に帯電し、相互に反発し合うので、電子線が散乱し
、微細なパターンを形成できない。
[0005] This type of single-structure compound semiconductor device is
During the electron beam irradiation during the process of forming the Schottky gate electrode described above, the channel region, source region, or drain region in the vicinity is charged (charged up). When this charge-up occurs, the electron beam is charged with the same polarity as the electron beam and repels each other, so the electron beam is scattered and a fine pattern cannot be formed.

【0006】そこで、これまでの単体構造の化合物半導
体装置は、ショットキーゲート電極の近傍のn型領域(
例えばソース領域)を半絶縁性半導体基板の周囲に形成
されたガードリング(n型領域)に電気的に結合し、前
述のチャージアップをこのガードリングで吸収していた
。半絶縁性半導体基板は、Siで形成される半導体基板
に比べて約4桁程度抵抗値が高く、主面から裏面側に抜
けるチャージアップの放出経路を形成できないので、前
述のガードリングと結合したチャージアップの放出経路
を構成しなくてはならない。
Therefore, in conventional single-structure compound semiconductor devices, the n-type region (
For example, a source region) is electrically coupled to a guard ring (n-type region) formed around a semi-insulating semiconductor substrate, and the aforementioned charge-up is absorbed by this guard ring. A semi-insulating semiconductor substrate has a resistance value about four orders of magnitude higher than a semiconductor substrate made of Si, and since it is not possible to form a charge-up release path from the main surface to the back surface, it is necessary to combine it with the guard ring described above. A discharge path for charge-up must be constructed.

【0007】なお、MESFETを有する化合物半導体
集積回路装置については、例えば、電子情報通信学会技
報、ED86−12、第41頁乃至第46頁に記載され
ている。
[0007] A compound semiconductor integrated circuit device having a MESFET is described, for example, in IEICE technical report, ED86-12, pages 41 to 46.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしがなら、本発明
者は、単体構造の化合物半導体装置から、複数個のME
SFETを集積し回路を組立てる化合物半導体集積回路
装置(IC化若しくはLSI化)の開発に先立ち、下記
の問題点を見出した。
Problem to be Solved by the Invention However, the present inventor has attempted to convert a compound semiconductor device of a single structure into a plurality of MEs.
Prior to the development of a compound semiconductor integrated circuit device (IC or LSI) in which SFETs are integrated and a circuit is assembled, the following problems were discovered.

【0009】化合物半導体集積回路装置の製造プロセス
において、電子線描画法を使用し、パターンを形成する
場合、複数個のMESFETの夫々のソース領域間、ド
レイン領域間、ソース領域とドレイン領域との間等すべ
てを結合し、前述のチャージアップの放出経路を形成す
れば、電子線の散乱を抑えられる。ところが、化合物半
導体集積回路装置の実使用時(通常動作時)において、
MESFETのソース領域、ドレイン領域の夫々には独
立な信号や電源が供給され、又は複数個のMESFET
の夫々の間には異なる独立な信号や電源が供給される。 このため、前述のチャージアップの放出経路を確保した
場合、回路システムを構成することは不可能であり(集
積回路として機能せず)、化合物半導体集積回路装置を
実現できない。
In the manufacturing process of compound semiconductor integrated circuit devices, when patterns are formed using electron beam lithography, the patterns are formed between the source regions, between the drain regions, and between the source and drain regions of a plurality of MESFETs. If all of the above are combined to form the charge-up emission path described above, scattering of the electron beam can be suppressed. However, during actual use of compound semiconductor integrated circuit devices (during normal operation),
An independent signal or power supply is supplied to each of the source region and drain region of the MESFET, or multiple MESFETs
Different and independent signals and power supplies are supplied between each of them. Therefore, if the charge-up release path described above is secured, it is impossible to configure a circuit system (it does not function as an integrated circuit), and a compound semiconductor integrated circuit device cannot be realized.

【0010】本発明の目的は、化合物半導体集積回路装
置の実現を可能とし、かつこの化合物半導体集積回路装
置に搭載される素子の微細化を可能とする技術を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a technique that enables the realization of a compound semiconductor integrated circuit device and the miniaturization of elements mounted on this compound semiconductor integrated circuit device.

【0011】本発明の他の目的は、化合物半導体集積回
路装置において、素子の動作に対して独立に作用するチ
ャージアップの放出経路を形成することが可能な技術を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique in which a charge-up release path that acts independently on the operation of the device can be formed in a compound semiconductor integrated circuit device.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。
[Means for Solving the Problems] Among the inventions disclosed in this application, a brief overview of typical inventions is as follows.

【0014】半絶縁性半導体基板の主面に配置された集
積回路を構成する複数個のトランジスタの電極、配線若
しくは領域のパターンが、電子線描画法で形成される化
合物半導体集積回路装置の形成方法であって、前記半絶
縁性半導体基板の主面の複数個のトランジスタの各々の
トランジスタ形成領域、このトランジスタ形成領域以外
の領域の夫々に、いずれも相互に短絡され、しかも前記
トランジスタのチャネル導電型と反対導電型に設定され
た半導体領域を形成する工程と、前記半絶縁性半導体基
板の主面のトランジスタ形成領域以外の領域に形成され
た半導体領域に、電子線描画の際の電子線に対して相対
的に逆の極性となる固定電位が供給された状態で、前記
トランジスタ形成領域に形成された半導体領域の主面に
、電子線描画法で複数個のトランジスタの電極、配線若
しくは領域のいずれかのパターンを形成する工程とを備
える。前記半絶縁性半導体基板はGaAs半導体ウエー
ハであり、前記トランジスタはnチャネル導電型のME
SFETであり、前記半導体領域はp型半導体領域であ
る。
A method for forming a compound semiconductor integrated circuit device in which patterns of electrodes, wiring, or regions of a plurality of transistors constituting an integrated circuit arranged on the main surface of a semi-insulating semiconductor substrate are formed by electron beam lithography. The transistor forming region of each of the plurality of transistors on the main surface of the semi-insulating semiconductor substrate and each region other than the transistor forming region are mutually short-circuited, and the channel conductivity type of the transistor is a step of forming a semiconductor region set to have a conductivity type opposite to that of the semi-insulating semiconductor substrate; While a fixed potential having a relatively opposite polarity is applied to the main surface of the semiconductor region formed in the transistor formation region, any of the electrodes, wiring, or regions of a plurality of transistors is formed using an electron beam lithography method. and a step of forming the pattern. The semi-insulating semiconductor substrate is a GaAs semiconductor wafer, and the transistor is an n-channel conductivity type ME.
It is an SFET, and the semiconductor region is a p-type semiconductor region.

【0015】[0015]

【作用】上述した手段によれば、前記化合物半導体集積
回路装置の集積回路の複数個のトランジスタの電極、配
線若しくは領域のパターンを電子線描画で形成する際、
電子線の照射でトランジスタ形成領域に帯電(チャージ
アップ)した電荷を、半絶縁性基板に比べて抵抗値が小
さい、トランジスタ形成領域の半導体領域、トランジス
タ形成領域以外の領域(チャージアップ取出し口)の夫
々を通して半絶縁性基板の外部に取出せるので、前記帯
電に起因する電子線の散乱を低減し、パターンの微細化
ができる。
[Operation] According to the above-mentioned means, when forming patterns of electrodes, wiring or regions of a plurality of transistors of an integrated circuit of the compound semiconductor integrated circuit device by electron beam drawing,
Charges that are charged up in the transistor formation region by electron beam irradiation are transferred to the semiconductor region of the transistor formation region and the region other than the transistor formation region (charge-up outlet), which has a lower resistance value than the semi-insulating substrate. Since it can be taken out to the outside of the semi-insulating substrate through each, scattering of electron beams caused by the above-mentioned charging can be reduced, and patterns can be made finer.

【0016】また、前記トランジスタ形成領域に形成さ
れた半導体領域はトランジスタのチャネル導電型と反対
導電型で形成され、この半導体領域、トランジスタの夫
々はpn接合で相互に分離されるので、トランジスタの
通常動作時、複数個のトランジスの相互の短絡、複数個
のトランジスタの夫々と半導体領域との短絡のいずれも
防止できる。
Further, the semiconductor region formed in the transistor formation region is formed with a conductivity type opposite to the channel conductivity type of the transistor, and since the semiconductor region and the transistor are separated from each other by a pn junction, the normal During operation, it is possible to prevent short circuits between the plurality of transistors and short circuits between each of the plurality of transistors and the semiconductor region.

【0017】以下、本発明の構成について、GaAsで
形成された半絶縁性半導体基板の主面に複数個のMES
FETを搭載した化合物半導体集積回路装置に本発明を
適用した、一実施例とともに説明する。
The structure of the present invention will be described below in which a plurality of MESs are formed on the main surface of a semi-insulating semiconductor substrate made of GaAs.
An embodiment will be described in which the present invention is applied to a compound semiconductor integrated circuit device equipped with an FET.

【0018】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiment, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

【0019】[0019]

【実施例】本発明の一実施例である化合物半導体集積回
路装置の概略構成を図1(要部断面図)で示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 (cross-sectional view of essential parts) shows a schematic structure of a compound semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【0020】図1に示すように、化合物半導体集積回路
装置10は半絶縁性半導体ウエーハ(半絶縁性半導体基
板)1に複数個構成される。この図1に示す半絶縁性半
導体ウエーハ1は、ショットキーゲート電極(7)、ソ
ース電極(6)、ドレイン電極(6)等の電極形成工程
が終了した状態を示し、配線形成工程及びダイシング工
程前の状態を示す。半絶縁性半導体ウエーハ1はGaA
sで形成される。
As shown in FIG. 1, a plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10 are formed on a semi-insulating semiconductor wafer (semi-insulating semiconductor substrate) 1. As shown in FIG. The semi-insulating semiconductor wafer 1 shown in FIG. 1 shows a state in which electrode forming processes such as a Schottky gate electrode (7), a source electrode (6), a drain electrode (6), etc. have been completed, and a wiring forming process and a dicing process are completed. Indicates the previous state. The semi-insulating semiconductor wafer 1 is made of GaA
Formed by s.

【0021】前記半絶縁性半導体ウエーハ1の複数個の
化合物半導体集積回路装置10の夫々は、便宜上、1つ
の素子しか示していないが、集積回路を構成する複数個
のMESFET(Tr)が搭載される。複数個のMES
FETの夫々は、nチャネル導電型で構成され、n型チ
ャネル領域4、n型ソース領域3、n型ドレイン領域3
及びショットキーゲート電極7を主体に構成される。
Although only one element is shown for convenience in each of the plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10 of the semi-insulating semiconductor wafer 1, a plurality of MESFETs (Tr) constituting an integrated circuit are mounted thereon. Ru. Multiple MES
Each of the FETs is of n-channel conductivity type, and includes an n-type channel region 4, an n-type source region 3, and an n-type drain region 3.
and a Schottky gate electrode 7.

【0022】前記MESFETは半絶縁性半導体ウエー
ハ1の主面部に形成されたp型半導体領域(p型ウエル
領域若しくはp型埋込み領域)2の主面に構成され、こ
のp型半導体領域2は複数個のMESFETの夫々の間
を相互に電気的に分離する。
The MESFET is formed on the main surface of a p-type semiconductor region (p-type well region or p-type buried region) 2 formed on the main surface of a semi-insulating semiconductor wafer 1, and this p-type semiconductor region 2 has a plurality of The MESFETs are electrically isolated from each other.

【0023】MESFETのn型チャネル領域4、ソー
ス領域3、ドレイン領域3のいずれもp型半導体領域2
の主面部に構成される。ショットキーゲート電極7は、
この材料に限定されないが、例えばアルミニウム若しく
はアルミニウム合金で形成される。
The n-type channel region 4, source region 3, and drain region 3 of the MESFET are all p-type semiconductor regions 2.
Constructed on the main surface of. The Schottky gate electrode 7 is
Although not limited to this material, it is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.

【0024】MESFETのショットキーゲート電極7
は、同図1に示していないが、図1に示す工程の後の工
程で形成される配線に接続される。この配線は例えばT
iW膜、Al−Si合金膜の夫々を下層から上層に向っ
て順次積層した複合膜で形成される。ソース領域3はソ
ース電極6を介在して前述と同様の配線に接続され、ド
レイン領域3はドレイン電極6を介在して配線に接続さ
れる。ソース電極6、ドレイン電極6の夫々は、絶縁膜
5で周囲を規定された領域内において形成され、オーミ
ック接合電極として例えばAuGe膜、Ni膜、Au膜
の夫々を順次積層した複合膜で形成される。
Schottky gate electrode 7 of MESFET
Although not shown in FIG. 1, they are connected to wiring formed in a step after the step shown in FIG. For example, this wiring is T
It is formed of a composite film in which an iW film and an Al-Si alloy film are sequentially laminated from the bottom layer to the top layer. The source region 3 is connected to the same wiring as described above through the source electrode 6, and the drain region 3 is connected to the wiring through the drain electrode 6. Each of the source electrode 6 and the drain electrode 6 is formed within a region defined by the insulating film 5, and is formed of a composite film in which, for example, an AuGe film, a Ni film, and an Au film are sequentially laminated as ohmic contact electrodes. Ru.

【0025】前記p型半導体領域2は本実施例において
複数個の化合物半導体集積回路装置10毎に構成され、
しかもこの複数個の化合物半導体集積回路装置10毎に
形成された夫々のp型半導体領域2は相互に電気的に結
合(一体に構成)される。つまり、本実施例において、
p型半導体領域2は半絶縁性半導体ウエーハ1の主面の
全域に構成される。このp型半導体領域2は半絶縁性半
導体ウエーハ1の主面の周端領域(チャージアップの取
出し口に相当する)にも同様に形成され、この周端領域
に形成されたp型半導体領域2は複数個の化合物半導体
集積回路装置10毎に形成された夫々のp型半導体領域
2と同様に電気的に結合(一体に構成)される。
In this embodiment, the p-type semiconductor region 2 is formed for each of a plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10,
Furthermore, the p-type semiconductor regions 2 formed in each of the plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10 are electrically coupled (integrated) to each other. That is, in this example,
The p-type semiconductor region 2 is formed over the entire main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1. This p-type semiconductor region 2 is also formed in the peripheral region (corresponding to the charge-up outlet) of the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1, and the p-type semiconductor region 2 formed in this peripheral region are electrically coupled (integrated) similarly to the respective p-type semiconductor regions 2 formed for each of the plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10.

【0026】このp型半導体領域2は複数個の化合物半
導体集積回路装置10の夫々の複数個のMESFETの
夫々の近傍から半絶縁性半導体ウエーハ1の周端領域ま
でのチャージアップの放出経路として使用される。半絶
縁性半導体ウエーハ1の周端領域に形成されたp型半導
体領域2の主面部にはn型取出し領域3が構成され、こ
のn型取出し領域3の主面上にはオーミック接合電極と
しての取出し電極6が構成される。
This p-type semiconductor region 2 is used as a discharge path for charge-up from the vicinity of each of the plurality of MESFETs of the plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10 to the peripheral edge region of the semi-insulating semiconductor wafer 1. be done. An n-type extraction region 3 is formed on the main surface of the p-type semiconductor region 2 formed in the peripheral edge region of the semi-insulating semiconductor wafer 1, and an ohmic contact electrode is formed on the main surface of the n-type extraction region 3. A take-out electrode 6 is configured.

【0027】前記チャージアップの放出経路として使用
されるp型半導体領域2と複数個の化合物半導体集積回
路装置10の夫々の複数個のMESFETの夫々との間
には、寄生的にMESFET側から見て逆バイアスに挿
入されたダイオード素子D1が構成される。同様に、p
型半導体領域2と半絶縁性半導体ウエーハ1の周端領域
に形成されたn型取出し領域3との間には、n型取出し
領域3から見て逆バイアスに挿入されたダイオード素子
D2が構成される。特に、前者のダイオード素子D1は
、そのしきい値電圧を越えない範囲、つまりMESFE
Tの通常動作時においては、MESFETとp型半導体
領域2との間をpn接合分離できる。逆に、ダイオード
素子D1は、そのしきい値電圧を越えれば、MESFE
Tとp型半導体領域2との間に電流を流せる。つまり、
ダイオード素子D1のしきい値電圧を越える状態になる
と、MESFET、n型取出し領域3の夫々の間はダイ
オード素子D1、p型半導体領域2及びダイオード素子
D2を介在した電流経路を構成する。
Between the p-type semiconductor region 2 used as the discharge path for the charge-up and each of the plurality of MESFETs of the plurality of compound semiconductor integrated circuit devices 10, there is a parasitic region as seen from the MESFET side. A diode element D1 inserted in reverse bias is constructed. Similarly, p
A diode element D2 inserted with a reverse bias when viewed from the n-type extraction region 3 is configured between the type semiconductor region 2 and the n-type extraction region 3 formed in the peripheral edge region of the semi-insulating semiconductor wafer 1. Ru. In particular, the former diode element D1 has a voltage range that does not exceed its threshold voltage, that is, MESFE
During normal operation of T, the MESFET and p-type semiconductor region 2 can be separated by pn junction. Conversely, if diode element D1 exceeds its threshold voltage, MESFE
Current can flow between T and p-type semiconductor region 2. In other words,
When the threshold voltage of the diode element D1 is exceeded, a current path is formed between the MESFET and the n-type extraction region 3 via the diode element D1, the p-type semiconductor region 2, and the diode element D2.

【0028】次に、前述の半絶縁性半導体ウエーハ1を
使用し、化合物半導体集積回路装置10を形成する方法
について、図2乃至図4(各製造工程毎に示す要部断面
図)を使用し、簡単に説明する。
Next, a method for forming a compound semiconductor integrated circuit device 10 using the semi-insulating semiconductor wafer 1 described above will be described using FIGS. 2 to 4 (cross-sectional views of main parts shown for each manufacturing process). , briefly explained.

【0029】まず、GaAsからなる半絶縁性半導体ウ
エーハ1の主面の化合物半導体集積回路装置のMESF
ETの形成領域にn型ソース領域3及びn型ドレイン領
域3を形成し、これと同一工程で、半絶縁性半導体ウエ
ーハ1の主面の周端領域にn型取出し領域3を形成する
First, the MESF of the compound semiconductor integrated circuit device on the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1 made of GaAs is
An n-type source region 3 and an n-type drain region 3 are formed in the ET formation region, and in the same step, an n-type extraction region 3 is formed in the peripheral region of the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1.

【0030】次に、前記半絶縁性半導体ウエーハ1の主
面の全域にp型半導体領域2を形成する。このp型半導
体領域2は例えばイオン打込み法を使用して形成する。
Next, a p-type semiconductor region 2 is formed over the entire main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1. This p-type semiconductor region 2 is formed using, for example, an ion implantation method.

【0031】次に、図2に示すように、前述のMESF
ETの形成領域において、半絶縁性半導体ウエーハ1の
主面に形成されたp型半導体領域2の主面部にn型チャ
ネル領域4を形成する。
Next, as shown in FIG.
In the ET formation region, an n-type channel region 4 is formed on the main surface of the p-type semiconductor region 2 formed on the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1.

【0032】次に、前記半絶縁性半導体ウエーハ1の主
面の全域に絶縁膜5を形成し、この後、図3に示すよう
に、MESFETの形成領域において、絶縁膜5の一部
を除去し、n型ソース領域3上にソース電極6及びn型
ドレイン領域3上にドレイン電極6を形成する。このソ
ース電極6及びドレイン電極6を形成する工程と同一工
程で、半絶縁性半導体ウエーハ1の主面の周端領域に取
出し電極6を形成する。前記ソース電極6、ドレイン電
極6、取出し電極6の夫々は周知のフォトリソグラフィ
技術及びエッチング技術を使用し形成する。
Next, an insulating film 5 is formed over the entire main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1, and then, as shown in FIG. 3, a part of the insulating film 5 is removed in the MESFET formation region. Then, a source electrode 6 is formed on the n-type source region 3 and a drain electrode 6 is formed on the n-type drain region 3. In the same step as the step of forming the source electrode 6 and the drain electrode 6, the extraction electrode 6 is formed in the peripheral edge region of the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1. The source electrode 6, drain electrode 6, and extraction electrode 6 are each formed using well-known photolithography and etching techniques.

【0033】次に、MESFETの形成領域において絶
縁膜5を除去した後、周端領域の取出し電極6上を除き
、半絶縁性半導体ウエーハ1の主面の全域にフォトレジ
スト膜8を形成する。この後、図4に示すように、半絶
縁性半導体ウエーハ1の周端領域の取出し電極6にチャ
ージ吸収用針20を接触した状態において、電子線描画
法を使用し、電子線9をフォトレジスト膜8の一部に照
射し(露光し)、感光領域8Aを形成する。
Next, after removing the insulating film 5 in the MESFET formation region, a photoresist film 8 is formed over the entire main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1 except over the lead-out electrode 6 in the peripheral edge region. Thereafter, as shown in FIG. 4, with the charge absorption needle 20 in contact with the extraction electrode 6 in the peripheral region of the semi-insulating semiconductor wafer 1, an electron beam 9 is applied to the photoresist using an electron beam lithography method. A part of the film 8 is irradiated (exposed) to form a photosensitive area 8A.

【0034】前記チャージ吸収用針20は電子線9でチ
ャージアップする極性(負極)に対して逆極性(正極)
になる固定電源21例えば接地電位(グランド)に接続
される。この結果、電子線9の照射された近傍(図4中
、点線で囲まれた領域)で発生したチャージアップは、
矢印の方向につまり半絶縁性半導体ウエーハ1のMES
FETの領域からp型半導体領域(チャージアップの放
出経路)2を通して周端領域に達し、この周端領域から
放出される。したがって、電子線9の散乱は低減され、
感光領域8Aのパターンを微細に形成できる。
The charge absorption needle 20 has a polarity opposite to that charged up by the electron beam 9 (negative polarity) (positive polarity).
A fixed power supply 21 is connected to, for example, a ground potential (ground). As a result, the charge-up generated near the irradiation of the electron beam 9 (the area surrounded by the dotted line in FIG. 4) is
MES of semi-insulating semiconductor wafer 1 in the direction of the arrow
The charge reaches the peripheral region from the FET region through the p-type semiconductor region (charge-up release path) 2, and is emitted from this peripheral region. Therefore, scattering of the electron beam 9 is reduced,
A fine pattern of the photosensitive area 8A can be formed.

【0035】次に、リフトオフ技術を使用し、前述の図
1に示すショットキーゲート電極7を形成し、この結果
、MESFETが完成する。前記リフトオフ技術は、前
記感光領域8Aを現像で除去し、この除去された領域上
、フォトレジスト膜8上を含む全面にアルミニウム合金
膜(若しくはアルミニウム膜)を形成し、前記フォトレ
ジスト膜8及びその上部のアルミニウム合金膜を除去し
、一部の領域にアルミニウム合金膜を残す技術である。
Next, using the lift-off technique, the Schottky gate electrode 7 shown in FIG. 1 described above is formed, and as a result, the MESFET is completed. In the lift-off technique, the photosensitive area 8A is removed by development, an aluminum alloy film (or aluminum film) is formed on the entire surface including the removed area and the photoresist film 8, and the photoresist film 8 and its This is a technique that removes the upper aluminum alloy film and leaves the aluminum alloy film in some areas.

【0036】このように、半絶縁性半導体ウエーハ1の
主面に配置された集積回路を構成する複数個のMESF
ETのショットキーゲート電極7のパターンが、電子線
描画法で形成される化合物半導体集積回路装置10の形
成方法であって、前記半絶縁性半導体ウエーハ1の主面
の複数個のMESFETの各々のMESFET形成領域
、このMESFET形成領域以外の周端領域の夫々に、
いずれも相互に短絡され、しかも前記MESFETのn
型チャネル導電型と反対導電型に設定されたp型半導体
領域2を形成する工程と、前記半絶縁性半導体ウエーハ
1の主面のMESFET形成領域以外の周端領域に形成
されたp型半導体領域2(実際にはn型取出し領域3)
に、電子線描画の際の電子線9に対して相対的に逆の極
性となる固定電源21が供給された状態で、前記MES
FET形成領域に形成されたp型半導体領域2の主面に
、電子線描画法で複数個のMESFETのショットキー
ゲート電極7のパターンを形成する工程とを備える。こ
の構成により、前記化合物半導体集積回路装置10の集
積回路の複数個のMESFETのショットキーゲート電
極7のパターンを電子線描画で形成する際、電子線9の
照射でその近傍に発生したチャージアップを、半絶縁性
半導体ウエーハ1に比べて抵抗値が小さい、p型半導体
領域(チャージアップの放出経路)2を通して半絶縁性
半導体ウエーハ1の外部に取出せるので、前記チャージ
アップに起因する電子線9の散乱を低減し、パターンの
微細化ができる。また、前記MESFET形成領域に形
成されたp型半導体領域2はMESFETのn型チャネ
ル導電型と反対導電型で形成され、このp型半導体領域
2、MESFETの夫々はpn接合(ダイオード素子D
1)で相互に分離されるので、MESFETの通常動作
時、複数個のMESFETの相互の短絡、複数個のME
SFETの夫々とp型半導体領域2との短絡のいずれも
防止できる。
In this way, a plurality of MESFs constituting an integrated circuit arranged on the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1
A method of forming a compound semiconductor integrated circuit device 10 in which the pattern of the Schottky gate electrode 7 of ET is formed by electron beam lithography, and the pattern of the Schottky gate electrode 7 of each of the plurality of MESFETs on the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1 is In each of the MESFET formation region and the peripheral edge region other than this MESFET formation region,
Both are short-circuited to each other, and the n of the MESFET
A step of forming a p-type semiconductor region 2 having a conductivity type opposite to the channel conductivity type, and a p-type semiconductor region formed in a peripheral region other than the MESFET formation region on the main surface of the semi-insulating semiconductor wafer 1. 2 (actually n-type extraction area 3)
In the above-mentioned state, the MES
A step of forming a pattern of Schottky gate electrodes 7 of a plurality of MESFETs by electron beam lithography on the main surface of the p-type semiconductor region 2 formed in the FET formation region is provided. With this configuration, when forming the patterns of the Schottky gate electrodes 7 of the plurality of MESFETs of the integrated circuit of the compound semiconductor integrated circuit device 10 by electron beam lithography, charge-up generated in the vicinity by irradiation with the electron beam 9 can be avoided. Since the electron beam 9 caused by the charge-up can be extracted to the outside of the semi-insulating semiconductor wafer 1 through the p-type semiconductor region (charge-up emission path) 2, which has a smaller resistance value than the semi-insulating semiconductor wafer 1, This reduces scattering and allows for finer patterns. Further, the p-type semiconductor region 2 formed in the MESFET formation region is formed with a conductivity type opposite to the n-type channel conductivity type of the MESFET, and each of the p-type semiconductor region 2 and the MESFET has a pn junction (diode element D
1), so during normal operation of MESFETs, multiple MESFETs are mutually short-circuited, multiple MESFETs are
Any short circuit between each of the SFETs and the p-type semiconductor region 2 can be prevented.

【0037】また、本発明は、図5(変形例を示す要部
断面図)に示すように、半絶縁性半導体ウエーハ1の周
端領域において、取出し電極6を廃止し、n型取出し領
域3から直接固定電源21を供給してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 5 (a cross-sectional view of a main part showing a modified example), the present invention eliminates the extraction electrode 6 in the peripheral edge region of the semi-insulating semiconductor wafer 1 and replaces the n-type extraction region 3. The fixed power source 21 may be directly supplied from the.

【0038】また、本発明は、前述の化合物半導体集積
回路装置10の製造プロセスにおいて、ショットキーゲ
ート電極7を形成した後に、ソース電極6及びドレイン
電極6を形成する、ゲート先行プロセスを採用した場合
にも適用できる。
Further, the present invention is applicable to the case where a gate preceding process is adopted in which the source electrode 6 and the drain electrode 6 are formed after the Schottky gate electrode 7 is formed in the manufacturing process of the compound semiconductor integrated circuit device 10 described above. It can also be applied to

【0039】また、本発明は、前述の化合物半導体集積
回路装置10において、複数個のMESFETの夫々の
領域毎に若しくはその近傍に相互に独立な(他のものと
電気的に分離された)p型半導体領域(チャージアップ
の放出経路)2を構成し、これらの個々のp型半導体領
域を配線材や電極材(例えば6)で相互に結合してもよ
い。
Further, the present invention provides a compound semiconductor integrated circuit device 10 in which mutually independent (electrically isolated from others) p-p transistors are provided in each region of a plurality of MESFETs or in the vicinity thereof. A p-type semiconductor region (charge-up release path) 2 may be formed, and these individual p-type semiconductor regions may be interconnected with a wiring material or an electrode material (for example, 6).

【0040】また、本発明は、前述の化合物半導体集積
回路装置10において、ショットキーゲート電極7以外
に、ソース電極6等の電極若しくはn型ソース領域3等
の領域を電子線描画法を使用し形成してもよい。
[0040] Furthermore, in the compound semiconductor integrated circuit device 10 described above, the present invention uses an electron beam lithography method to form electrodes such as the source electrode 6 or regions such as the n-type source region 3 in addition to the Schottky gate electrode 7. may be formed.

【0041】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論である
[0041] As described above, the invention made by the present inventor is as follows.
Although the present invention has been specifically described based on the above-mentioned embodiments, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

【0042】例えば、本発明は、GaAsに限定されず
、GaInAs、GaInP等化合物半導体ウエーハで
形成される化合物半導体集積回路装置に適用できる。
For example, the present invention is not limited to GaAs, but can be applied to compound semiconductor integrated circuit devices formed from compound semiconductor wafers such as GaInAs and GaInP.

【0043】また、本発明は、バイポーラトランジスタ
を搭載する化合物半導体集積回路装置に適用できる。
Furthermore, the present invention can be applied to a compound semiconductor integrated circuit device equipped with a bipolar transistor.

【0044】また、本発明は、1枚の半絶縁性半導体ウ
エーハに1個の化合物半導体集積回路装置を構成するウ
エーハスケールの化合物半導体集積回路装置に適用でき
る。
Furthermore, the present invention can be applied to a wafer-scale compound semiconductor integrated circuit device in which one compound semiconductor integrated circuit device is constructed on one semi-insulating semiconductor wafer.

【0045】[0045]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
Effects of the Invention A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

【0046】化合物半導体集積回路装置を実現でき、か
つこの化合物半導体集積回路装置に搭載される素子の微
細化を図れる。
A compound semiconductor integrated circuit device can be realized, and elements mounted on this compound semiconductor integrated circuit device can be miniaturized.

【0047】化合物半導体集積回路装置において、素子
の動作に対して独立に作用するチャージアップの放出経
路を形成できる。
In a compound semiconductor integrated circuit device, it is possible to form a charge-up release path that acts independently on the operation of the device.

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

【図1】本発明の一実施例である化合物半導体集積回路
装置の概略構成を示す要部断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing a schematic configuration of a compound semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記化合物半導体集積回路装置の形成方法を説
明する第1工程の要部断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a first step for explaining the method for forming the compound semiconductor integrated circuit device.

【図3】第2工程の要部断面図。FIG. 3 is a sectional view of the main part of the second step.

【図4】第3工程の要部断面図。FIG. 4 is a sectional view of the main part of the third step.

【図5】前記化合物半導体集積回路装置の別の例を示す
要部断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a main part showing another example of the compound semiconductor integrated circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半絶縁性半導体ウエーハ(半絶縁性半導体基板)、
2…p型半導体領域(チャージアップの放出経路)、3
…ソース領域、ドレイン領域又は取出し領域、4…チャ
ネル領域、6…ソース電極、ドレイン電極又は取出し電
極、7…ショットキーゲート電極、8…フォトレジスト
膜、8A…感光領域、10…化合物半導体集積回路装置
、20…チャージアップ吸収用針、21…固定電源、T
r…MESFET。
1...Semi-insulating semiconductor wafer (semi-insulating semiconductor substrate),
2...p-type semiconductor region (charge-up release path), 3
...Source region, drain region or take-out region, 4...Channel region, 6...Source electrode, drain electrode or take-out electrode, 7...Schottky gate electrode, 8...Photoresist film, 8A...Photosensitive region, 10...Compound semiconductor integrated circuit Device, 20...Charge-up absorption needle, 21...Fixed power supply, T
r...MESFET.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半絶縁性半導体基板の主面に配置され
た集積回路を構成する複数個のトランジスタの電極、配
線若しくは領域のパターンが、電子線描画法で形成され
る化合物半導体集積回路装置の形成方法であって、前記
半絶縁性半導体基板の主面の複数個のトランジスタの各
々のトランジスタ形成領域、このトランジスタ形成領域
以外の領域の夫々に、いずれも相互に短絡され、しかも
前記トランジスタのチャネル導電型と反対導電型に設定
された半導体領域を形成する工程と、前記半絶縁性半導
体基板の主面のトランジスタ形成領域以外の領域に形成
された半導体領域に、電子線描画の際の電子線に対して
相対的に逆の極性となる固定電位が供給された状態で、
前記トランジスタ形成領域に形成された半導体領域の主
面に、電子線描画法で複数個のトランジスタの電極、配
線若しくは領域のいずれかのパターンを形成する工程と
を備えたことを特徴とする化合物半導体集積回路装置の
形成方法。
1. A compound semiconductor integrated circuit device in which a pattern of electrodes, wiring, or regions of a plurality of transistors constituting an integrated circuit arranged on the main surface of a semi-insulating semiconductor substrate is formed by electron beam lithography. A forming method, wherein a transistor forming region of each of a plurality of transistors on a main surface of the semi-insulating semiconductor substrate and a region other than the transistor forming region are mutually short-circuited, and a channel of the transistor is A step of forming a semiconductor region having a conductivity type opposite to the conductivity type, and applying an electron beam during electron beam lithography to the semiconductor region formed in a region other than the transistor formation region on the main surface of the semi-insulating semiconductor substrate. When a fixed potential of opposite polarity is supplied to
A compound semiconductor comprising the step of forming a pattern of electrodes, wiring, or regions of a plurality of transistors on the main surface of the semiconductor region formed in the transistor formation region by electron beam lithography. A method of forming an integrated circuit device.
【請求項2】  前記半絶縁性半導体基板はGaAs半
導体ウエーハであり、前記トランジスタはnチャネル導
電型のMESFETであり、前記半導体領域はp型半導
体領域であることを特徴とする請求項1に記載の化合物
半導体集積回路装置。
2. The semi-insulating semiconductor substrate is a GaAs semiconductor wafer, the transistor is an n-channel conductivity type MESFET, and the semiconductor region is a p-type semiconductor region. compound semiconductor integrated circuit devices.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013201262A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp Nitride semiconductor device
JP2013201242A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp Nitride semiconductor element

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JP2013201262A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Corp Nitride semiconductor device
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