KR102787588B1 - High electron mobility transister with recess thin oxide layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존에 게이트 전극용 리세스를 형성함에 있어서 리세스 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 산화 피막을 제거하고 더 안정적인 산화 피막을 인위적으로 형성함으로써 표면 접합성을 높이고 누설 전류를 감소시킨 리세스 산화피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리세스 산화피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터는, 기판, 상기 기판 상에 형성되는 채널층, 상기 채널층 상에 형성되는 배리어층, 상기 배리어층 상에 식각 형성되는 게이트 전극용 리세스의 표면에 인위적으로 형성되는 미세 산화 피막층; 및 상기 미세 산화 피막층 상에 형성되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.The main purpose of the present invention is to provide a high electron mobility transistor having a recess oxide film and a method for manufacturing the same, which increases surface bonding properties and reduces leakage current by removing an oxide film that naturally occurs in a recess etching process when forming a recess for a gate electrode and artificially forming a more stable oxide film.
In order to achieve the above-described object, a high electron mobility transistor having a recessed oxide film according to one embodiment of the present invention may include a substrate, a channel layer formed on the substrate, a barrier layer formed on the channel layer, a fine oxide film layer artificially formed on a surface of a recess for a gate electrode formed by etching on the barrier layer; and a gate electrode formed on the fine oxide film layer.
Description
본 발명은 리세스 산화피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전자이동도 트랜지스터의 게이트 전극을 형성함에 있어서 리세스 산화피막을 인위적으로 형성시킨 고전자이동도 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high electron mobility transistor having a recessed oxide film and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a high electron mobility transistor in which a recessed oxide film is artificially formed when forming a gate electrode of the high electron mobility transistor and a method for manufacturing the same.
초고주파 대역 무선 통신기술의 발달로 인해, 고속 스위칭 환경이나 고전압 환경에서 동작하는 고내압 트랜지스터의 사용이 증가하고 있다. 최근에 등장한 Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 반도체 트랜지스터는 종래의 실리콘계 트랜지스터에 비해 고속 스위칭 동작이 가능하여 초고주파 대역 무선통신에 적합할 뿐만 아니라 소재 자체의 고내압 특성으로 인해 고전압 환경에서도 사용할 수 있다는 장점이 있어 업계의 주목을 받고 있다. Due to the development of ultra-high frequency band wireless communication technology, the use of high-voltage transistors operating in high-speed switching environments or high-voltage environments is increasing. The recently introduced III-V group compound semiconductor transistors are not only suitable for ultra-high frequency band wireless communication because they enable high-speed switching operations compared to conventional silicon-based transistors, but also have the advantage of being usable in high-voltage environments due to the high-voltage characteristics of the material itself, and are thus attracting attention from the industry.
특히, Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 반도체를 이용한 고전자이동도 트랜지스터(HEMT: High Electron Mobility Transistor)의 경우, 이종 물질 간의 계면에서 발생하는 2차원 전자가스(2DEG: 2-Dimensional Electron Gas)를 이용함으로써 전자의 이동도(Mobility)를 높일 수 있어 초고주파 대역의 무선통신에 적합한 장점이 있다. In particular, in the case of a high electron mobility transistor (HEMT) using a group III-V compound semiconductor, the mobility of electrons can be increased by utilizing a two-dimensional electron gas (2DEG) generated at the interface between different materials, making it suitable for wireless communications in the ultra-high frequency band.
Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 반도체를 이용한 고전자이동도 트랜지스터에 사용되는 소재 중에서 GaN는 우수한 물질적 특성을 바탕으로 고출력 고주파수 통신용 반도체로 활용되고 있다. 그러나 우수한 물질적 특성에도 불구하고 신뢰성 및 특성에 있어 다양한 문제점들에 직면하고 있다. 그 중에서도 표면 트랩은 에피 성장의 기술적 한계로 인해 발생하는 문제점으로 GaN 트랜지스터의 상용화를 위해서는 반드시 해결해야 할 기술적 문제점으로 지적되고 있다.Among the materials used in high-electron-mobility transistors using group III-V compound semiconductors, GaN is being utilized as a semiconductor for high-power, high-frequency communications based on its excellent material properties. However, despite its excellent material properties, it faces various problems in terms of reliability and characteristics. Among them, surface traps are a problem caused by the technical limitations of epi growth, and are pointed out as a technical problem that must be solved for the commercialization of GaN transistors.
표면 트랩을 개선하기 위한 방식으로는 대표적으로 다양한 용액을 활용한 습식 표면 처리 방식과 다양한 가스 및 플라즈마 조건을 활용한 건식 표면 처리 방식 등이 존재한다. 기존의 표면 트랩 개선 방식은 대체로 자연적인 산화로 인해 생긴 산화막을 식각하는 방식이 활용되고 있다. 그러나 산화막 식각 후에도 그 표면은 안정적이지 못하고, 재산화가 쉽게 진행되는 상태가 되는 등의 문제점으로 인해 기존 방식으로는 표면 개선 정도에 한계를 가지고 있었다.There are representative methods for improving surface traps, such as wet surface treatment methods using various solutions and dry surface treatment methods using various gas and plasma conditions. Existing methods for improving surface traps generally utilize methods for etching oxide films formed by natural oxidation. However, even after etching the oxide film, the surface is not stable and easily re-oxidized, so existing methods have limitations in the degree of surface improvement.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 기존에 게이트 전극용 리세스를 형성함에 있어서 리세스 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 산화 피막을 제거하고 더 안정적인 산화 피막을 인위적으로 형성함으로써 표면 접합성을 높이고 누설 전류를 감소시킨 리세스 산화피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다. The present invention has been developed to solve such conventional problems, and its main purpose is to provide a high electron mobility transistor having a recess oxide film and a manufacturing method thereof, which improves surface bonding properties and reduces leakage current by removing an oxide film naturally occurring in a recess etching process when forming a recess for a gate electrode and artificially forming a more stable oxide film.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리세스 산화피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터는, 기판, 상기 기판 상에 형성되는 채널층, 상기 채널층 상에 형성되는 배리어층, 상기 배리어층 상에 식각 형성되는 게이트 전극용 리세스의 표면에 인위적으로 형성되는 미세 산화 피막층; 및 상기 미세 산화 피막층 상에 형성되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.In order to achieve the above-described object, a high electron mobility transistor having a recessed oxide film according to one embodiment of the present invention may include a substrate, a channel layer formed on the substrate, a barrier layer formed on the channel layer, a fine oxide film layer artificially formed on a surface of a recess for a gate electrode formed by etching on the barrier layer; and a gate electrode formed on the fine oxide film layer.
또한, 상기 배리어층 상에 식각 형성되는 오믹 전극용 리세스의 표면에 인위적으로 형성되는 미세 산화 피막층; 및 상기 미세 산화 피막층 상에 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.In addition, it may include a fine oxide film layer artificially formed on the surface of a recess for an ohmic electrode formed by etching on the barrier layer; and a source electrode and a drain electrode formed on the fine oxide film layer.
또한, 상기 게이트 전극용 리세스와 상기 오믹 전극용 리세스는 동시에 형성되고, 상기 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성되는 상기 미세 산화 피막층도 동시에 형성될 수 있다.In addition, the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode can be formed simultaneously, and the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode can also be formed simultaneously.
또한, 상기 게이트 전극용 리세스의 표면에 형성되는 상기 미세 산화 피막층은 상기 게이트 전극용 리세스의 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 산화 피막층을 제거한 후에 형성될 수 있다.In addition, the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the gate electrode can be formed after removing the oxide film layer naturally occurring in the etching process of the recess for the gate electrode.
또한, 상기 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성되는 미세 산화 피막층은 상기 오믹 전극용 리세스의 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 산화 피막층을 제거한 후에 형성될 수 있다.In addition, the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the ohmic electrode can be formed after removing the oxide film layer naturally occurring in the etching process of the recess for the ohmic electrode.
또한, 상기 미세 산화 피막층은 Ga2O3, Al2O3 중 어느 하나이거나 둘 모두를 포함할 수 있다.Additionally, the fine oxide film layer may include either Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 or both.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터의 제조방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 채널층을 형성하는 단계; 상기 채널층 상에 배리어층을 형성하는 단계; 상기 배리어층 상에 게이트 전극용 리세스를 식각 형성하는 단계; 상기 식각 공정에서 상기 게이트 전극용 리세스 표면에 자연적으로 형성되는 산화 피막을 제거하는 단계; 상기 게이트 전극용 리세스 표면에 미세 산화 피막층을 인위적으로 형성하는 단계; 및 상기 미세 산화 피막층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a high electron mobility transistor having a recessed oxide film according to another embodiment of the present invention may include the steps of: preparing a substrate; forming a channel layer on the substrate; forming a barrier layer on the channel layer; etching and forming a recess for a gate electrode on the barrier layer; removing an oxide film naturally formed on a surface of the recess for the gate electrode in the etching process; artificially forming a fine oxide film layer on the surface of the recess for the gate electrode; and forming a gate electrode on the fine oxide film layer.
또한, 상기 배리어층을 형성하는 단계는, 상기 배리어층 상에 오믹 전극용 리세스를 식각 형성하는 단계; 상기 식각 공정에서 상기 오믹 전극용 리세스 표면에 자연적으로 형성되는 산화 피막을 제거하는 단계; 상기 오믹 전극용 리세스 표면에 미세 산화 피막층을 인위적으로 형성하는 단계; 및 상기 미세 산화 피막층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step of forming the barrier layer may include a step of etching and forming a recess for an ohmic electrode on the barrier layer; a step of removing an oxide film naturally formed on the surface of the recess for the ohmic electrode in the etching process; a step of artificially forming a fine oxide film layer on the surface of the recess for the ohmic electrode; and a step of forming a source electrode and a drain electrode on the fine oxide film layer.
또한, 상기 게이트 전극용 리세스와 상기 오믹 전극용 리세스는 동시에 형성되고, 상기 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성되는 상기 미세 산화 피막층도 동시에 형성될 수 있다.In addition, the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode can be formed simultaneously, and the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode can also be formed simultaneously.
또한, 상기 미세 산화 피막층은 Ga2O3, Al2O3 중 어느 하나이거나 둘 모두를 포함할 수 있다.Additionally, the fine oxide film layer may include either Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 or both.
또한, 상기 미세 산화 피막층을 인위적으로 형성하는 단계는, 산소 플라즈마 공정 또는 산소 열처리 공정을 통해 이루어질 수 있다. Additionally, the step of artificially forming the above fine oxide film layer can be performed through an oxygen plasma process or an oxygen heat treatment process.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 게이트 전극 하부에 미세 산화 피막을 형성함으로써 리세스 식각 공정으로 인해 발생하는 게이트 표면 손상을 최소화할 수 있다. 그 결과, 게이트 전극용 리세스 표면에서의 게이트 전극 접합성을 높이고 누설 전류를 감소시켜 고전자이동도 트랜지스터의 채널층 제어 성능을 향상시킬 수 있도록 해준다. According to the present invention configured as described above, by forming a fine oxide film under the gate electrode, damage to the gate surface caused by the recess etching process can be minimized. As a result, the gate electrode bonding at the recess surface for the gate electrode can be increased and the leakage current can be reduced, thereby improving the channel layer control performance of the high electron mobility transistor.
또한, 본 발명에 따르면 게이트 전극 뿐만 아니라 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 오믹 전극용 리세스 표면에도 미세 산화 피막을 형성함으로써 소스 전극 및 드레인 전극의 표면 접합성을 향상시킬 수 있도록 해준다. In addition, according to the present invention, a fine oxide film is formed not only on the gate electrode but also on the recess surface for the ohmic electrode including the source electrode and the drain electrode, thereby improving the surface bonding of the source electrode and the drain electrode.
또한, 본 발명에 따르면 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스가 하나의 식각 공정을 통해 동시에 형성되기 때문에 최종 형성되는 게이트 전극과 오믹 전극 간의 간격이 자기 정렬 효과를 통해 정확히 배열된다. 그 결과, 게이트 전극의 풋 미스 얼라인으로 인해 발생하던 트랜지스터 균일성 저하를 최소할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode are formed simultaneously through a single etching process, the gap between the gate electrode and the ohmic electrode that are finally formed is precisely aligned through the self-alignment effect. As a result, the deterioration of transistor uniformity caused by foot misalignment of the gate electrode can be minimized.
도 1은 배리어층 상에 리세스 형성없이 게이트 전극을 형성한 고전자이동도 트랜지스터의 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 산화 피막을 구비한 리세스 상에 게이트 전극을 형성한 고전자이동도 트랜지스터의 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 위에 채널층, 배리어층 및 제1 감광막이 증착된 상태를 도시한 도면.
도 4은 도 3에서 게이트 전극용 리세스 및 오믹 전극용 리세스가 식각 형성된 상태를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에서 인위적으로 미세 산화 피막을 형성한 상태를 나타낸 도면.
도 6은 도 5에서 제1 감광막을 제거한 상태를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에서 제2 감광막을 도포하고 패터닝한 상태를 나타낸 도면.
도 8은 도 7에서 오믹 전극용 금속층을 증착한 상태를 나타낸 도면.
도 9는 도 8에서 제2 감광막 및 금속층을 제거한 상태를 나타낸 도면.
도 10은 도 9에서 제3 감광막을 도포하고 패터닝한 상태를 나타낸 도면.
도 11은 도 10에서 게이트 전극용 금속층을 증착한 상태를 나타낸 도면.
도 12는 도 11에서 제3 감광막 및 금속층을 제거한 상태를 나타낸 도면.Figure 1 is a drawing of a high electron mobility transistor in which a gate electrode is formed without forming a recess on a barrier layer.
FIG. 2 is a drawing of a high electron mobility transistor having a gate electrode formed on a recess having a fine oxide film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing illustrating a state in which a channel layer, a barrier layer, and a first photosensitive film are deposited on a substrate according to one embodiment of the present invention.
Figure 4 is a drawing showing a state in which a recess for a gate electrode and a recess for an ohmic electrode are etched and formed in Figure 3.
Figure 5 is a drawing showing a state in which a fine oxide film is artificially formed in Figure 4.
Figure 6 is a drawing showing a state in which the first photosensitive film in Figure 5 has been removed.
Figure 7 is a drawing showing a state in which a second photosensitive film is applied and patterned in Figure 6.
Figure 8 is a drawing showing the state in which a metal layer for an ohmic electrode is deposited in Figure 7.
Figure 9 is a drawing showing a state in which the second photosensitive film and metal layer in Figure 8 have been removed.
Figure 10 is a drawing showing a state in which a third photosensitive film is applied and patterned in Figure 9.
Figure 11 is a drawing showing the state in which a metal layer for a gate electrode is deposited in Figure 10.
Figure 12 is a drawing showing a state in which the third photosensitive film and metal layer in Figure 11 have been removed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the attached drawings. Regardless of the reference numerals used in the drawings, identical or similar components will be given the same reference numerals and redundant descriptions thereof will be omitted. In addition, when describing embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms that include ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only to distinguish one component from another.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 특별한 인과관계에 의해 나열된 순서에 따라 수행되어야 하는 경우를 제외하고, 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다.In this application, each step described may be performed regardless of the listed order, except in cases where it must be performed in the listed order due to a special causal relationship.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, it should be understood that terms such as “comprises” or “has” are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터 및 그 제조방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, a high electron mobility transistor having a recessed oxide film and a manufacturing method thereof according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 대상인 고전자이동도 트랜지스터(HEMT)는 이종접합구조 FET(HFET) 또는 변조-도프된(modulation-doped) FET(MODFET)로 알려진 것으로서, Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 반도체 원소로 구성된 채널층과 전자 친화력이 상기 채널층보다 작은 배리어층 사이에 이종-접합(hetero-junction)이 형성된 전계 효과 트랜지스터(FET)의 한 유형이다. 고전자이동도 트랜지스터는 밀리미터 주파 수에 이르는, 일반 트랜지스터보다 더 높은 주파수에서 작동할 수 있으며, 군용 어플리케이션에서 휴대폰 기지국과 위상 배열 레이저 사이의 전력 증폭기와 같은 고주파 및 고전력 제품에 적용 가능하여 최근 연구 개발이 가장 활발하게 이루어지고 있는 반도체 소자 중 하나이다.The high electron mobility transistor (HEMT), which is the subject of the present invention, is known as a heterojunction FET (HFET) or a modulation-doped FET (MODFET), and is a type of field effect transistor (FET) in which a heterojunction is formed between a channel layer composed of a III-V group compound semiconductor element and a barrier layer having a lower electron affinity than the channel layer. The high electron mobility transistor can operate at a higher frequency than a general transistor, reaching millimeter frequencies, and is applicable to high-frequency and high-power products such as power amplifiers between mobile phone base stations and phased array lasers in military applications, and is therefore one of the semiconductor devices on which research and development has been most actively conducted recently.
도 1은 배리어층 상에 리세스 형성없이 게이트 전극을 형성한 고전자이동도 트랜지스터의 도면을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 산화 피막을 구비한 리세스 상에 게이트 전극을 형성한 고전자이동도 트랜지스터의 도면을 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참조로 본 발명의 핵심적 기술 사상을 종래 기술과 비교하여 상세히 설명한다. FIG. 1 is a diagram of a high electron mobility transistor having a gate electrode formed on a barrier layer without forming a recess, and FIG. 2 is a diagram of a high electron mobility transistor having a gate electrode formed on a recess having a fine oxide film according to an embodiment of the present invention. The core technical ideas of the present invention will be described in detail by comparing them with prior art with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1에 도시된 바와 같이, 고전자이동도 트랜지스터를 포함해 화합물 반도체 소자는 기본적으로 기판(10) 상에 버퍼층(20), 채널층(30) 및 배리어층(40)이 차례로 적층될 수 있다. 각 층들의 적층 공정은 LPE, VPE, MOVPE, MOCVD, MBE 등의 다양한 에피텍셜 성장 공정 중 하나 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있으며, 일부 층은 에피텍셜 공정에 따라 생략될 수도 있다.As illustrated in FIG. 1, a compound semiconductor device including a high electron mobility transistor can be basically formed by sequentially stacking a buffer layer (20), a channel layer (30), and a barrier layer (40) on a substrate (10). The stacking process of each layer can be performed by one or a combination of various epitaxial growth processes such as LPE, VPE, MOVPE, MOCVD, and MBE, and some layers may be omitted depending on the epitaxial process.
고전자이동도 트랜지스터는 상기 채널층(30) 및 배리어층(40) 사이에 이종 물질 간의 계면에서 발생하는 2차원 전자가스(2DEG: 2-Dimensional Electron Gas)가 형성되고, 이를 이용해 전자의 이동도(Mobility)를 높일 수 있어 초고주파 대역의 무선통신에 적합한 장점이 있음은 상기한 바와 같다.As mentioned above, the high electron mobility transistor has the advantage of being suitable for wireless communications in the ultra-high frequency band, as a two-dimensional electron gas (2DEG) is formed at the interface between heterogeneous materials between the channel layer (30) and the barrier layer (40), and this can be used to increase the mobility of electrons.
상기 버퍼층(20), 채널층(30) 및 배리어층(40)은 다양한 에피텍셜 공정에 따라 형성되기 때문에 층 표면에 매우 매끄럽게 형성된다. 예를 들어, 맨 마지막에 에피 성장된 배리어층(40)의 표면도 손상이 거의 없는 매끄러운 상태가 되고, 그 위에 T자형 게이트 전극(80)을 형성하게 되면 배리어층(40)과 게이트 전극(80) 사이에 우수한 표면 접합성을 유지할 수 있다. 다만, 이 경우 배리어층(40)의 두께(t1) 만큼 2DEG 이 형성되어 있는 채널층(30)과 배리어층(40)의 계면과 게이트 전극(80) 사이의 간격이 멀어져 전자이동에 대한 제어성능이 낮아진다. 이를 보강하기 위해서는 게이트 전극에 더 높은 전압을 걸어주어야 하며, 그 결과 더 많은 누설전류가 생기는 문제점도 발생하였다. Since the above buffer layer (20), channel layer (30), and barrier layer (40) are formed according to various epitaxial processes, they are formed very smoothly on the layer surfaces. For example, the surface of the barrier layer (40) that is epitaxially grown at the very end also becomes smooth with almost no damage, and when a T-shaped gate electrode (80) is formed thereon, excellent surface bonding can be maintained between the barrier layer (40) and the gate electrode (80). However, in this case, the gap between the interface of the channel layer (30) and the barrier layer (40) where 2DEG is formed and the gate electrode (80) increases by the thickness (t1) of the barrier layer (40), so that the control performance for electron movement is lowered. In order to reinforce this, a higher voltage must be applied to the gate electrode, and as a result, a problem of more leakage current also occurs.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 배리어층(40)에 일정 깊이의 리세스를 형성하고 이 리세스 내부에 게이트 전극(80)을 형성하는 기술이 사용되어 왔다. 이와 같이 리세스를 구비한 게이트 전극(80)을 사용하게 되면 2DEG 이 형성되어 있는 채널층(30)과 배리어층(40)의 계면과 게이트 전극(80) 사이의 간격이 리세스의 두께(t2) 만큼 가까워져 전자이동에 대한 제어성능이 높아지게 된다. In order to solve these problems, a technology has been used to form a recess of a certain depth in a barrier layer (40) as illustrated in FIG. 2 and to form a gate electrode (80) inside the recess. When a gate electrode (80) having a recess is used in this way, the gap between the interface of the channel layer (30) and the barrier layer (40) where 2DEG is formed and the gate electrode (80) becomes as close as the thickness (t2) of the recess, thereby improving the control performance for electron movement.
이에 반해 게이트 전극(80)을 위한 리세스를 형성하기 위한 식각 공정으로 인해 리세스 표면이 손상되어 매우 거친 표면이 생성된다. 따라서, 이 거친 표면 상에 게이트 전극(80)을 형성하게 되면 표면 접합성이 저하되고 그 결과 저품질의 쇼트키 접합이 형성되어 누설 전류가 증가하는 문제점이 있었다. 더욱이 상기 리세스 형성을 위한 식각 공정에서 리세스의 표면에는 불안정하고 저품질의 산화 피막, 예를 들어 GaOx 성분으로 된 산화 피막이 자연적으로 발생하게 된다. 이 저품질의 산화 피막은 게이트 전극(80)의 표면 접합성을 저하시켜 채널층의 성능을 더욱 악화시키는 문제점이 있었다. In contrast, the etching process for forming a recess for the gate electrode (80) damages the recess surface, creating a very rough surface. Therefore, when the gate electrode (80) is formed on this rough surface, the surface bonding property is reduced, and as a result, a low-quality Schottky junction is formed, which causes a problem in that the leakage current increases. Furthermore, in the etching process for forming the recess, an unstable and low-quality oxide film, for example, an oxide film made of GaO x , is naturally formed on the surface of the recess. This low-quality oxide film has the problem of lowering the surface bonding property of the gate electrode (80), thereby further deteriorating the performance of the channel layer.
본 발명은 이러한 리세스 형성에 따른 부작용을 최소화하기 위하여 개발된 것으로서, 게이트 전극용 리세스를 형성하기 위한 식각 공정에 의해 발생하는 거친 리세스 표면에 표면 품질이 우수한 미세 산화 피막층(50)을 인위적으로 형성함으로써 게이트 전극(80)과의 표면 접합성을 향상시킨 것이다. 상기 미세 산화 피막층(50)은 리세스 형성을 위한 식각 공정 동안에 리세스의 표면에 자연적으로 형성되는 저품질의 산화 피막을 제거한 후에 형성될 수 있다. 그 결과, 게이트 전극(80)에 의한 채널층의 제어 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 게이트 전극(80)의 풋(foot)의 간격을 더욱 좁게 만들어 고주파 무선 통신용에 적합한 게이트 전극(80)을 형성할 수 있도록 해준다. The present invention has been developed to minimize the side effects resulting from the formation of such a recess, and thereby improves the surface bonding properties with the gate electrode (80) by artificially forming a fine oxide film layer (50) with excellent surface quality on a rough recess surface generated by an etching process for forming a recess for a gate electrode. The fine oxide film layer (50) can be formed after removing a low-quality oxide film naturally formed on the surface of the recess during the etching process for forming the recess. As a result, not only can the control performance of the channel layer by the gate electrode (80) be improved, but also the gap between the feet of the gate electrode (80) can be made narrower, thereby forming a gate electrode (80) suitable for high-frequency wireless communications.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배리어층(40) 상에 식각 형성되는 오믹 전극용 리세스의 표면에 인위적으로 형성되는 미세 산화 피막층을 형성할 수 있다. 이러한 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성된 미세 산화 피막층 상에 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되면 우수한 오믹 접합 특성을 얻을 수 있으며, 이는 고전자이동도 트랜지스터의 성능 향상에 기여한다. 이 때, 상기 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성되는 미세 산화 피막층은 상기 오믹 전극용 리세스의 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 저품질의 산화 피막층을 제거한 후에 형성될 수 있다 In addition, according to one embodiment of the present invention, a fine oxide film layer artificially formed on the surface of the recess for an ohmic electrode formed by etching on the barrier layer (40) can be formed. When the source electrode and the drain electrode are formed on the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for an ohmic electrode, excellent ohmic bonding characteristics can be obtained, which contributes to improving the performance of a high electron mobility transistor. At this time, the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for an ohmic electrode can be formed after removing a low-quality oxide film layer naturally occurring in the etching process of the recess for an ohmic electrode.
또한, 상기 게이트 전극용 리세스와 상기 오믹 전극용 리세스는 동시에 형성되고, 상기 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성되는 상기 미세 산화 피막층도 동시에 형성될 수 있다. 이와 같이 단일 공정에 의해 상기 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스의 표면에 미세 산화 피막층을 동시에 형성함으로써 공정 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 미세 산화 피막 특성을 얻을 수 있다. 이러한 오믹 전극용 리세스 및 미세 산화 피막 형성 공정은 도 3 내지 도 12를 참조로 후술하기로 한다. In addition, the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode can be formed simultaneously, and the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode can also be formed simultaneously. In this way, by simultaneously forming the fine oxide film layer on the surface of the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode through a single process, not only can the process cost be reduced, but also uniform fine oxide film characteristics can be obtained. The process of forming the recess for the ohmic electrode and the fine oxide film will be described later with reference to FIGS. 3 to 12.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 리세스 형성을 위한 식각 공정에서 리세스의 표면에는 불안정하고 저품질의 산화 피막, 예를 들어 GaOx 성분으로 된 산화 피막이 자연적으로 발생하게 된다. 이에 반해, 식각 공정에서 리세스의 표면에 자연 발생된 저품질의 산화 피막을 제거한 후에 본 발명에 따라 리세스의 표면에 인위적으로 생성되는 미세 산화 피막은 Ga2O3, Al2O3 중 어느 하나이거나 둘 모두를 포함할 수 있다. As described above, in the etching process for forming the recess, an unstable and low-quality oxide film, for example, an oxide film composed of GaO x , is naturally formed on the surface of the recess. In contrast, after the low-quality oxide film naturally formed on the surface of the recess is removed in the etching process, a fine oxide film artificially formed on the surface of the recess according to the present invention may include either Ga 2 O 3 or Al 2 O 3 , or both.
대표적으로 상기 채널층(30)은 Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 중에서 GaN로 구성되며, 상기 배리어층(40)은 Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 중에서 AlGaN로 구성될 수 있다. 상기 배리어층(40)에서 식각 공정을 통해 형성된 리세스의 표면에 산소 플라즈마 처리 또는 산소 열처리와 같은 표면 처리 공정을 수행하면, AlGaN의 구성 원소 중에서 양이온 성분이 산소와의 결합을 통해 Ga2O3, Al2O3 등으로 된 미세 산화 피막층을 형성한다. 이들 미세 산화 피막층은 자연적으로 발생하던 산화 피막인 GaOX 보다 치밀하고 표면 품질이 우수하여 게이트 전극(80)과의 표면 접합성을 향상시켜준다. Typically, the channel layer (30) is composed of GaN among III-V group compounds, and the barrier layer (40) can be composed of AlGaN among III-V group compounds. When a surface treatment process such as oxygen plasma treatment or oxygen heat treatment is performed on the surface of a recess formed through an etching process in the barrier layer (40), a cation component among the constituent elements of AlGaN forms a fine oxide film layer made of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , etc. through bonding with oxygen. These fine oxide film layers are denser and have superior surface quality than the naturally occurring oxide film, GaO X , thereby improving surface bonding with the gate electrode (80).
이하에서 첨부된 도 3 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a high electron mobility transistor having a recessed oxide film according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached FIGS. 3 to 12.
먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(10) 위에 버퍼층(20), 채널층(30) 및 배리어층(40)이 증착되고, 이 배리어층(40) 상에 제1 감광막(100)이 도포된 상태를 나타낸다. First, FIG. 3 shows a state in which a buffer layer (20), a channel layer (30), and a barrier layer (40) are deposited on a substrate (10) according to one embodiment of the present invention, and a first photosensitive film (100) is applied on the barrier layer (40).
본 발명의 대상인 고전자이동도 트랜지스터를 포함해 화합물 반도체 소자는 기본적으로 기판(10) 상에 버퍼층(20), 채널층(30) 및 배리어층(40)이 차례로 적층될 수 있다. 각 층들의 적층 공정은 LPE, VPE, MOVPE, MOCVD, MBE 등의 다양한 에피텍셜 성장 공정 중 하나 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있으며, 일부 층은 에피텍셜 공정에 따라 생략될 수도 있다.Compound semiconductor devices including the high electron mobility transistor which is the subject of the present invention can basically be sequentially laminated with a buffer layer (20), a channel layer (30), and a barrier layer (40) on a substrate (10). The lamination process of each layer can be performed by one or a combination of various epitaxial growth processes such as LPE, VPE, MOVPE, MOCVD, and MBE, and some layers can be omitted depending on the epitaxial process.
상기 기판(10)은 유리, 사파이어, 석영 등의 절연성 기판일 수 있고, 실리콘, 실리콘 카바이드, 인듐-인, 실리콘-게르마늄, 갈륨-비소, 갈륨-질소 등 반도체 소재 기판일 수 있으며, 방열성이 우수한 다이아몬드 기판일 수도 있다. 이 외에 반도체 소재를 적층하는데 적합한 다양한 재료가 사용될 수 있다.The above substrate (10) may be an insulating substrate such as glass, sapphire, or quartz, or may be a semiconductor material substrate such as silicon, silicon carbide, indium-phosphorus, silicon-germanium, gallium-arsenide, or gallium-nitrogen, or may be a diamond substrate with excellent heat dissipation properties. In addition, various materials suitable for laminating semiconductor materials may be used.
상기 버퍼층(20)은 기판(10)과 기판(10) 상에 형성되는 반도체 원소인 채널층(30) 간의 격자 부정합을 줄이고, 결함들(예를 들면, 전위(dislocation))을 트랩(trapping)하는 물질로 형성되어 결함들이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 상기 버퍼층(20)은 In, Ga, Al 등과 N을 포함하는 2가지 물질의 화합물로 구성될 수 있다.The above buffer layer (20) reduces the lattice mismatch between the substrate (10) and the channel layer (30), which is a semiconductor element formed on the substrate (10), and is formed of a material that traps defects (e.g., dislocations), thereby suppressing the diffusion of defects. The above buffer layer (20) may be composed of a compound of two materials including In, Ga, Al, etc. and N.
상기 채널층(30)은 에피텍셜 성장 기술을 이용하여 형성되는, 불순물이 도핑되지 않은 균일한 조성을 갖는 반도체 원소일 수 있다. 채널층(30)은 배리어층(40)과의 사이에 고전자이동도 트랜지스터 소자에서 전하(전자)들의 이동이 일어나는 영역인 2DEG(2- dimensional electron gas) 영역을 포함할 수 있다. The above channel layer (30) may be a semiconductor element having a uniform composition that is not doped with impurities and formed using an epitaxial growth technique. The channel layer (30) may include a 2DEG (2-dimensional electron gas) region, which is a region where movement of charges (electrons) occurs in a high electron mobility transistor element, between the channel layer (30) and the barrier layer (40).
일 실시예로 상기 채널층(30)은 Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 반도체 원소들을 조합하여 형성될 수 있으며, 그 수와 형태는 다양할 수 있다. 예를 들어, 이원계 화합물로는 대표적으로 갈륨-질소(GaN), 갈륨-비소(GaAs), 인듐-인(InP), 알루미늄-비소(AlAs), 인듐-비소(InAs) 및 인듐-주석(In-Sb) 등이 있을 수 있고, 삼원계 화합물로는 알루미늄-갈륨-질소(AlGaN), 인듐-갈륨-질소(InGaN), 알루미늄-갈륨-비소(AlGaAs), 인듐-갈륨-비소(InGaAs), 인듐-갈륨-인(InGaP), 인듐-알루미늄-인(InAlP), 인듐-갈륨-인(InGaP), 인듐-알루미늄-비소(InAlAs) 등이 있을 수 있다.In one embodiment, the channel layer (30) may be formed by combining group III-V compound semiconductor elements, and the number and form thereof may vary. For example, representative binary compounds may include gallium-nitrogen (GaN), gallium-arsenide (GaAs), indium-phosphorus (InP), aluminum-arsenide (AlAs), indium-arsenide (InAs), and indium-tin (In-Sb), and representative ternary compounds may include aluminum-gallium-nitrogen (AlGaN), indium-gallium-nitrogen (InGaN), aluminum-gallium-arsenide (AlGaAs), indium-gallium-arsenide (InGaAs), indium-gallium-phosphorus (InGaP), indium-aluminum-phosphorus (InAlP), indium-gallium-phosphorus (InGaP), indium-aluminum-arsenide (InAlAs).
상기 배리어층(40)은 채널층(30)보다 더 큰 밴드갭 에너지를 갖는 것으로서, 전하 흐름에 대한 배리어로 작용하여 채널층(30)과 배리어층(40) 사이에 전하(전자)들의 이동이 일어나는 상기 2DEG(2- dimensional electron gas) 영역이 형성될 수 있도록 해준다. 또한, 상기 배리어층(40)은 게이트 전극과 채널층(30) 사이에 빠른 동작 속도를 요하는 트랜지스터를 형성하는 데 필요한 쇼트키 접합(Schottky Junction, 반도체 채널층과 이 반도체 채널층과 접속하는 금속 간의 접합)을 형성할 수 있다.The above barrier layer (40) has a larger band gap energy than the channel layer (30), and acts as a barrier to charge flow to enable the formation of a 2DEG (2-dimensional electron gas) region in which charges (electrons) move between the channel layer (30) and the barrier layer (40). In addition, the barrier layer (40) can form a Schottky junction (a junction between a semiconductor channel layer and a metal connected to the semiconductor channel layer) necessary for forming a transistor requiring a high operating speed between the gate electrode and the channel layer (30).
상기 제1 감광막(100)은 포토리소그래피 공정을 위해 상기 배리어층(40) 상에 도포된다. The above first photosensitive film (100) is applied on the barrier layer (40) for a photolithography process.
일반적으로 포토리소그래피 공정은 감광막 도포(Photoresist Coating), 노광(Exposure), 현상(Develop), 식각(Etching) 및 박리(Strip)의 5가지 단계로 이루어진다. Typically, the photolithography process consists of five steps: photoresist coating, exposure, development, etching, and stripping.
상기 도포 공정은 식각 대상이 되는 증착면에 감광막을 일정한 두께로 도포하는 공정이다. The above coating process is a process of coating a photosensitive film with a certain thickness on the deposition surface to be etched.
상기 노광 공정은 도포된 감광막에 UV 등의 빛에 노출시켜 감광막의 성질을 변화시키는 공정으로 이 때 원하는 패턴의 마스크를 사용하여 감광막에 빛이 닿은 부분과 닿지 않은 부분을 만든다. The above exposure process is a process of changing the properties of a photosensitive film by exposing the film to light such as UV light. At this time, a mask with a desired pattern is used to create areas of the photosensitive film that are exposed to light and areas that are not exposed to light.
상기 현상 공정은 감광막이 빛이 닿은 부분과 닿지 않은 부분으로 구분된 후에 현상액을 통해 원하지 않는 부분을 전용 제거용액, 아세톤, O2 플라즈마 처리 등을 통하여 선택적으로 제거하여 패터닝하는 공정이다. 감광막의 성질에 따라 현상 단계에서 빛에 노출되지 않은 감광막의 패턴(마스크 패턴)과 동일한 패턴이 남게 되는 Positive 공정과 빛에 노출된 감광막의 패턴(마스크 외 패턴)과 동일한 패턴이 남게 되는 Negative 공정으로 구분된다.The above development process is a process in which the photosensitive film is divided into a portion exposed to light and a portion not exposed to light, and then the unwanted portion is selectively removed through a developer using a dedicated removal solution, acetone, O 2 plasma treatment, etc. to pattern it. Depending on the properties of the photosensitive film, it is divided into a positive process in which a pattern identical to the pattern of the photosensitive film not exposed to light (mask pattern) remains during the development step, and a negative process in which a pattern identical to the pattern of the photosensitive film exposed to light (non-mask pattern) remains.
상기 식각 공정은 감광막을 패터닝한 후에 증착된 물질을 패터닝된 모양을 따라 깎아내는 공정이다. 이 때, 감광막은 증착된 물질 중에서 해당 위치의 아래 부분이 식각되지 않도록 보호해주는 식각 보호층으로서 역할을 수행한다. 식각 공정은 식각 반응을 일으키는 물질의 상태에 따라 습식 식각과 건식 식각으로 구분된다. 습식 식각(Wet Etching)은 용액을 이용한 화학적인 반응을 통해 식각하는 방법이며, 건식 식각(Dry Etching)은 반응성 기체(Gas), 이온 등을 이용해 특정 부위를 제거하는 방법으로 플라즈마 식각이라고도 한다.The above etching process is a process of patterning a photosensitive film and then shaving off the deposited material along the patterned shape. At this time, the photosensitive film acts as an etching protective layer that protects the lower part of the deposited material from being etched. The etching process is divided into wet etching and dry etching depending on the state of the material causing the etching reaction. Wet etching is a method of etching through a chemical reaction using a solution, and dry etching is a method of removing a specific area using a reactive gas, ions, etc., and is also called plasma etching.
상기 박리 공정은 식각 공정이 완료된 후에 패터닝된 증착면 위에 남아 있던 감광막을 제거함으로써 원하는 형태의 증착 물질을 최종적으로 완성한다. 이러한 감광막의 제거 방법은 산소 플라즈마를 이용한 애싱(ashing)과 같은 건식세정 공정과 유기 스트리퍼를 사용하는 습식세정 공정 또는 이들의 조합으로 이루어진다. The above-mentioned stripping process removes the photoresist film remaining on the patterned deposition surface after the etching process is completed, thereby finally completing the deposition material of the desired shape. The method for removing the photoresist film is comprised of a dry cleaning process such as ashing using oxygen plasma, a wet cleaning process using an organic stripper, or a combination of these.
도 4는 상기 포토리소그래피 공정 중에서 제1 감광막(100)에 대해 도포, 노광, 현상 및 식각 공정이 완료된 후의 상태를 나타낸다. 먼저 도 3에서와 같이 상기 제1 감광막(100)이 배리어층(40)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 도포된다. 도포된 제1 감광막(100)은 노광 공정을 통해 게이트 전극 및 오믹 전극용 리세스가 형성될 위치만을 남기도록 패터닝된다. 후속하여 현상 공정을 통해 패터닝되지 않은 제1 감광막(100)을 제거하면 패터닝된 제1 감광막(100)만이 남게 된다. FIG. 4 shows a state after the coating, exposure, development, and etching processes for the first photosensitive film (100) are completed during the photolithography process. First, as in FIG. 3, the first photosensitive film (100) is coated with a constant thickness over the entire length of the barrier layer (40). The coated first photosensitive film (100) is patterned through the exposure process so that only the positions where the gate electrode and the ohmic electrode recesses are to be formed remain. Subsequently, when the unpatterned first photosensitive film (100) is removed through the development process, only the patterned first photosensitive film (100) remains.
그 후, 상기 제1 감광막(100)을 식각 보호층으로 하여 식각 공정이 수행되면, 중앙에 좁은 폭을 가진 게이트 전극용 리세스가 형성되고 이 게이트 전극용 리세스의 양 측에 더 넓은 폭을 가진 오믹 전극용 리세스가 형성된다. 통상적으로 왼쪽이 소스 전극용 리세스가 되고 오른쪽이 드레인 전극용 리세스가 된다.Thereafter, when an etching process is performed using the first photosensitive film (100) as an etching protection layer, a recess for a gate electrode having a narrow width is formed in the center, and recesses for ohmic electrodes having a wider width are formed on both sides of the recess for the gate electrode. Typically, the recess on the left becomes the recess for the source electrode, and the recess on the right becomes the recess for the drain electrode.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스가 하나의 식각 공정을 통해 동시에 형성되기 때문에 최종 형성되는 게이트 전극과 오믹 전극 간의 간격이 자기 정렬 효과를 통해 정확히 배열된다. 그 결과, 게이트 전극의 풋 미스 얼라인으로 인해 발생하던 트랜지스터 균일성 저하를 최소할 수 있다. 후술하는 도 12에서 보듯이 게이트 전극과 오믹 전극은 다른 적층 공정을 통해 서로 다른 금속 재료로 구성될 수도 있고, 동일한 금속을 이용하여 단일한 적층 공정을 통해 구성될 수도 있다. 어느 경우에도 도 4와 같이 게이트 전극용 리세스와 오믹 전극용 리세스가 동시에 형성되면 자기 정렬 효과로 인해 각 전극 간의 간격이 정확히 제어될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, since the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode are formed simultaneously through a single etching process, the gap between the finally formed gate electrode and the ohmic electrode is precisely aligned through the self-alignment effect. As a result, the deterioration of transistor uniformity caused by foot misalignment of the gate electrode can be minimized. As shown in FIG. 12 described below, the gate electrode and the ohmic electrode may be formed of different metal materials through different lamination processes, or may be formed through a single lamination process using the same metal. In either case, if the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode are formed simultaneously as shown in FIG. 4, the gap between each electrode can be precisely controlled due to the self-alignment effect.
도 4의 식각 공정이 완료된 후에는 배리어층(40)의 리세스 표면에 불안정하고 저품질인 산화 피막이 자연적으로 발생된 상태를 나타낸다. 습식 또는 건식 식각 공정 동안에 형성되는 상기 배리어층(40)의 리세스 표면은 식각 공정 동안의 화학 반응에 때문에 에피텍셜 성장을 통해 형성된 기존 배리어층(40)의 표면보다 거칠 뿐만 아니라 산소와의 결합에 의해 GaOX 형태의 산화 피막이 자연적으로 발생하게 된다. 이 불안정하고 저품질인 산화 피막 상에 게이트 전극 또는 오믹 전극을 형성하게 되면 표면 접합성이 저하되고 그 결과 채널층의 제어 성능이 낮아지게 된다. After the etching process of FIG. 4 is completed, an unstable and low-quality oxide film is naturally formed on the recess surface of the barrier layer (40). The recess surface of the barrier layer (40) formed during a wet or dry etching process is not only rougher than the surface of the existing barrier layer (40) formed through epitaxial growth due to the chemical reaction during the etching process, but also naturally forms an oxide film in the form of GaO X by combining with oxygen. If a gate electrode or ohmic electrode is formed on this unstable and low-quality oxide film, the surface bonding property deteriorates, and as a result, the control performance of the channel layer deteriorates.
본 발명에 따르면, 자연적으로 발생한 저품질의 산화 피막이 별도의 식각 공정을 통해 제거된다. 이 식각 공정은 HCl, HF계 용액 솔루션을 통해 이루어지고 이 때 상기 제1 감광막(100)은 식각 용액에 반응하지 않아 제거되지 않으며, 게이트 전극용 리세스 및 오믹 전극용 리세스의 표면에 형성된 저품질의 산화 피막만이 선택적으로 제거된다. 본 식각 공정은 본 발명의 주요 기술 구성 중 하나로서 고품질의 미세 산화 피막을 구비한 리세스 표면을 얻기 위한 선행 공정이 된다. According to the present invention, a naturally occurring low-quality oxide film is removed through a separate etching process. This etching process is performed using an HCl, HF-based solution, and at this time, the first photosensitive film (100) does not react with the etching solution and is therefore not removed, and only the low-quality oxide film formed on the surface of the recess for the gate electrode and the recess for the ohmic electrode is selectively removed. This etching process is one of the main technical components of the present invention and is a preliminary process for obtaining a recess surface having a high-quality fine oxide film.
도 5는 본 발명의 또 다른 주요 구성 중 하나로서 도 4에서 인위적으로 미세 산화 피막층(50)을 형성한 상태를 나타낸다. 이 미세 산화 피막층(50)은 Ga2O3, Al2O3 등으로 구성되어 화학적으로 안정할 뿐만 아니라 표면 처리 공정을 통해 형성되므로 우수한 표면 품질을 가질 수 있다. FIG. 5 shows another main configuration of the present invention, in which a fine oxide film layer (50) is artificially formed in FIG. 4. This fine oxide film layer (50) is composed of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , etc., and is not only chemically stable, but also can have excellent surface quality because it is formed through a surface treatment process.
보다 상세하게 설명하면, 상기 배리어층(40)은 Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 중에서 AlGaN로 구성될 수 있고, 산소 플라즈마 처리 또는 산소 열처리와 같은 표면 처리 공정을 수행하면, AlGaN의 구성 원소 중에서 양이온 성분이 산소와의 결합을 통해 Ga2O3, Al2O3 등으로 된 미세 산화 피막층을 형성한다. 이들 미세 산화 피막층은 자연적으로 발생하던 산화 피막인 GaOX 보다 치밀하고 표면 품질이 우수하여 게이트 전극(80)과의 표면 접합성을 향상시켜준다. To explain in more detail, the barrier layer (40) can be composed of AlGaN among group III-V compounds, and when a surface treatment process such as oxygen plasma treatment or oxygen heat treatment is performed, a fine oxide film layer composed of Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , etc. is formed through bonding of the cationic components among the constituent elements of AlGaN with oxygen. These fine oxide film layers are denser and have superior surface quality than the naturally occurring oxide film, GaO X , thereby improving surface bonding with the gate electrode (80).
상기 산소 플라즈마 처리(Oxygen Plasma Surface treatment)는 진공 상태에서 상기 배리어층(40)의 표면에 산소를 활성 가스로 하여 플라즈마 처리를 하는 것으로서 배리어층(40)의 표면에 남은 이물질을 제거함과 동시에 배리어층(40)의 표면을 형성하는 반도체 원소와 산소와의 결합을 통해 치밀하고 고품질의 미세 산화 피막층(50)을 형성할 수 있도록 해준다. The above oxygen plasma surface treatment is a plasma treatment using oxygen as an active gas on the surface of the barrier layer (40) in a vacuum state, thereby removing foreign substances remaining on the surface of the barrier layer (40) and at the same time forming a dense and high-quality fine oxide film layer (50) through the combination of oxygen and the semiconductor element forming the surface of the barrier layer (40).
이러한 산소 플라즈마 처리를 대신하여 일반적인 산소 열처리 방식을 사용할 수도 있다. 이 산소 열처리는 RTA(Rapid Thermal Annealing)와 같은 급속 열처리 방식을 사용할 수도 있고, 퍼니스, 오븐 등을 이용한 고온 산소 열처리 방식을 사용할 수도 있다. 이 산소 열처리 방식은 배리어층(40)의 리세스 표면을 고온으로 가열함으로써 산소와의 반응 속도를 높여 보다 치밀한 미세 산화 피막층(50)을 형성할 수 있도록 해주는 것이면 어느 것이든 사용 가능하다. Instead of this oxygen plasma treatment, a general oxygen heat treatment method may be used. This oxygen heat treatment may use a rapid heat treatment method such as RTA (Rapid Thermal Annealing), or a high-temperature oxygen heat treatment method using a furnace, oven, etc. Any oxygen heat treatment method that heats the recessed surface of the barrier layer (40) to a high temperature to increase the reaction speed with oxygen and form a denser fine oxide film layer (50) may be used.
도 6은 도 5에서 제1 감광막(100)을 제거한 상태를 나타낸다. 즉, 상기 박리 공정을 통해 불필요한 제1 감광막(100)을 리프트 오프 방식으로 제거한다. 그 결과 상기 제1 감광막(100)에 의해 도포되어 있던 배리어층(40)의 수평 표면이 외부로 노출되며, 미세 산화 피막층(50)이 형성된 게이트 전극용 리세스 및 오믹 전극용 리세스도 외부로 노출된다. 상기 배리어층(40)의 수평 표면은 에피텍셜 성장을 통해 형성되기 때문에 우수한 표면 품질을 가진다. 이에 대해 상기 게이트 전극용 리세스 및 오믹 전극용 리세스의 표면도 상기 미세 산화 피막층(50)에 의해 치밀하고 우수한 표면 품질을 가질 수 있게 된다. Fig. 6 shows a state in which the first photosensitive film (100) is removed in Fig. 5. That is, the unnecessary first photosensitive film (100) is removed by the lift-off method through the peeling process. As a result, the horizontal surface of the barrier layer (40) coated by the first photosensitive film (100) is exposed to the outside, and the gate electrode recess and the ohmic electrode recess, where the fine oxide film layer (50) is formed, are also exposed to the outside. Since the horizontal surface of the barrier layer (40) is formed through epitaxial growth, it has excellent surface quality. In response, the surfaces of the gate electrode recess and the ohmic electrode recess can also have dense and excellent surface quality due to the fine oxide film layer (50).
도 7은 상기 포토리소그래피 공정 중에서 제2 감광막(110)에 대해 도포, 노광 및 현상 공정이 완료된 후의 상태를 나타낸다. 먼저 상기 제2 감광막(110)이 배리어층(40)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 도포된다. 도포된 제2 감광막(110)은 노광 공정을 통해 오믹 전극이 증착될 위치만을 남기도록 패터닝된다. 후속하여 현상 공정을 통해 패터닝되지 않은 제2 감광막(110)을 제거하면 패터닝된 제2 감광막(110)만이 남게 된다. 이 때, 도 7에서 보듯이 중앙에 위치한 게이트 전극용 리세스에는 제2 감광막(110)이 남겨지도록 패터닝된다. 그 결과, 후속하는 증착 공정에서 오믹 전극, 다시 말해 소스 전극 및 드레인 전극만이 상기 오믹 전극용 리세스 내에 증착 형성된다. FIG. 7 shows a state after the coating, exposure, and development processes for the second photosensitive film (110) are completed during the photolithography process. First, the second photosensitive film (110) is coated with a constant thickness over the entire length of the barrier layer (40). The coated second photosensitive film (110) is patterned through the exposure process so that only the positions where the ohmic electrode is to be deposited remain. Subsequently, when the unpatterned second photosensitive film (110) is removed through the development process, only the patterned second photosensitive film (110) remains. At this time, as shown in FIG. 7, the second photosensitive film (110) is patterned so that the recess for the gate electrode located in the center remains. As a result, in the subsequent deposition process, only the ohmic electrode, that is, the source electrode and the drain electrode, are deposited and formed within the recess for the ohmic electrode.
본 발명에 따른 다른 실시예에 따르면, 상기 게이트 전극용 리세스까지 외부로 노출되도록 제2 감광막(110)을 패터닝할 수 있다. 이에 의하면 상기 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 모두 동일한 금속으로 이루어져 동시에 증착될 수 있도록 해준다.According to another embodiment of the present invention, the second photosensitive film (110) can be patterned so that it is exposed to the outside up to the recess for the gate electrode. This allows the gate electrode, source electrode, and drain electrode to be all made of the same metal and deposited simultaneously.
도 8은 도 7에서 오믹 전극용 금속층(60)이 일정한 두께로 증착된 상태를 나타낸다. 상기 오믹 전극용 금속층(60)은 오믹 전극용 리세스 위치뿐만 아니라 배리어층(40)의 수평 표면에도 일정한 두께로 증착된다. 이 오믹 전극용 금속층(60)의 증착은 스퍼터링, 전자빔, 열 증발법 등과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)와 LPCVD, MOCVD, PECVD, ALCVD 등과 같은 CVD(Chemical Vapor Deposition)의 다양한 증착 공정 중 하나 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. FIG. 8 shows a state in which the metal layer (60) for the ohmic electrode is deposited with a constant thickness in FIG. 7. The metal layer (60) for the ohmic electrode is deposited with a constant thickness not only at the recess position for the ohmic electrode but also on the horizontal surface of the barrier layer (40). The deposition of the metal layer (60) for the ohmic electrode can be performed by one or a combination of various deposition processes, such as PVD (Physical Vapor Deposition) such as sputtering, electron beam, and thermal evaporation, and CVD (Chemical Vapor Deposition) such as LPCVD, MOCVD, PECVD, and ALCVD.
이러한 오믹 전극용 금속층(60)은 Si, Ti, Al, Mo, Pt, Cr, Pd, Ni, Au, TiN, TaN, Cu, W, TiW 등 중 한 가지 이상의 물질의 적층 또는 합금의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 오믹 전극을 구성하는 소스 전극과 드레인 전극은 동일한 금속으로 단일 공정을 통해 형성될 수 있다.The metal layer (60) for the ohmic electrode may be formed in the form of a laminate or alloy of one or more materials from among Si, Ti, Al, Mo, Pt, Cr, Pd, Ni, Au, TiN, TaN, Cu, W, TiW, etc. In addition, according to the present embodiment, the source electrode and the drain electrode constituting the ohmic electrode may be formed using the same metal through a single process.
도 9는 도 8에서 제2 감광막(110) 및 오믹 전극용 금속층(60)을 제거한 상태를 나타낸다. 즉, 식각 및 박리 공정을 통해 패터닝되지 않은 제2 감광막(110) 및 오믹 전극용 금속층(60)이 리프트 오프 방식으로 제기된다. 그 결과, 오믹 전극용 리세스 내부에 위치하도록 소스 전극 및 드레인 전극(60)이 형성된다. 이 때, 상기 소스 전극 및 드레인 전극(60)은 표면 품질이 우수한 미세 산화 피막층(50)과 접촉되므로 우수한 표면 접합성 및 오믹 접촉 성능을 나타낸다. 또한, 게이트 전극용 리세스의 표면도 외부로 노출되어 후속하는 증착 공정을 통해 게이트 전극이 형성될 수 있도록 해준다.FIG. 9 shows a state in which the second photosensitive film (110) and the metal layer (60) for the ohmic electrode are removed in FIG. 8. That is, the second photosensitive film (110) and the metal layer (60) for the ohmic electrode, which are not patterned through the etching and peeling process, are lifted off in a lift-off manner. As a result, the source electrode and the drain electrode (60) are formed so as to be positioned inside the recess for the ohmic electrode. At this time, the source electrode and the drain electrode (60) are in contact with the fine oxide film layer (50) having excellent surface quality, so that they exhibit excellent surface bonding properties and ohmic contact performance. In addition, the surface of the recess for the gate electrode is also exposed to the outside, so that the gate electrode can be formed through a subsequent deposition process.
도 10는 도 9에서 제3 감광막(120)을 도포하고 패터닝한 상태를 나타낸다. 다시 말해, 상기 포토리소그래피 공정 중에서 제3 감광막(120)에 대해 도포, 노광 및 현상 공정이 완료된 후의 상태를 나타낸다. 먼저 상기 제3 감광막(120)이 배리어층(40)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 두께로 도포된다. 도포된 제3 감광막(120)은 노광 공정을 통해 게이트 전극이 증착될 위치만을 남기도록 패터닝된다. 후속하여 현상 공정을 통해 패터닝되지 않은 제3 감광막(120)을 제거하면 패터닝된 제3 감광막(120)만이 남게 된다. 그 결과, 중앙에 미세 산화 피막층(50)이 형성된 게이트 전극용 리세스가 외부로 노출된다.FIG. 10 shows a state in which the third photosensitive film (120) is applied and patterned in FIG. 9. In other words, it shows a state after the application, exposure, and development processes for the third photosensitive film (120) are completed in the photolithography process. First, the third photosensitive film (120) is applied with a constant thickness over the entire length of the barrier layer (40). The applied third photosensitive film (120) is patterned through an exposure process so that only the position where the gate electrode is to be deposited remains. Subsequently, when the unpatterned third photosensitive film (120) is removed through a development process, only the patterned third photosensitive film (120) remains. As a result, a recess for the gate electrode with a fine oxide film layer (50) formed in the center is exposed to the outside.
도 11은 도 10에서 게이트 전극용 금속층(70)을 증착한 상태를 나타낸다. 상기 게이트 전극용 금속층(70)은 게이트 전극용 리세스 위치뿐만 아니라 배리어층(40)의 수평 표면, 오믹 전극 표면에도 일정한 두께로 증착된다. 이 게이트 전극용 금속층(70)의 증착은 스퍼터링, 전자빔, 열 증발법 등과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition)와 LPCVD, MOCVD, PECVD, ALCVD 등과 같은 CVD(Chemical Vapor Deposition)의 다양한 증착 공정 중 하나 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. Fig. 11 shows a state in which a metal layer (70) for a gate electrode is deposited in Fig. 10. The metal layer (70) for a gate electrode is deposited with a constant thickness not only at the recess position for the gate electrode but also on the horizontal surface of the barrier layer (40) and the surface of the ohmic electrode. The deposition of the metal layer (70) for a gate electrode can be performed by one or a combination of various deposition processes, such as PVD (Physical Vapor Deposition) such as sputtering, electron beam, and thermal evaporation, and CVD (Chemical Vapor Deposition) such as LPCVD, MOCVD, PECVD, and ALCVD.
이러한 게이트 전극용 금속층(70)은 Ti, Al, Mo, Pt, Cr, Pd, Ni, Au, TiN, TaN, Cu, W, TiW 등 중 한 가지 이상의 물질의 적층 또는 합금의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 게이트 전극을 형성하는 공정은 도 9를 참조로 설명한 오믹 전극을 형성하는 공정과 동시에 이루어질 수 있다. 이 경우 게이트 전극과 오믹 전극은 동일한 금속으로 단일 공정을 통해 형성될 수 있다.The metal layer (70) for the gate electrode may be formed in the form of a laminate or alloy of one or more materials such as Ti, Al, Mo, Pt, Cr, Pd, Ni, Au, TiN, TaN, Cu, W, TiW, etc. In addition, according to another embodiment of the present invention, the process of forming the gate electrode may be performed simultaneously with the process of forming the ohmic electrode described with reference to FIG. 9. In this case, the gate electrode and the ohmic electrode may be formed using the same metal through a single process.
마지막으로, 도 12은 도 11에서 제3 감광막(120) 및 게이트 전극용 금속층(70)을 제거한 상태를 나타낸다. 즉, 식각 및 박리 공정을 통해 패터닝되지 않은 제3 감광막(120) 및 게이트 전극용 금속층(70)이 리프트 오프 방식으로 제기된다. 그 결과, 게이트 전극용 리세스 내부에 위치하도록 게이트 전극(70)이 형성된다. 이 때, 상기 게이트 전극(70)은 표면 품질이 우수한 미세 산화 피막층(50)과 접촉되므로 우수한 표면 접합성 및 쇼트기 접촉 성능을 나타낸다. Finally, Fig. 12 shows a state in which the third photosensitive film (120) and the metal layer (70) for the gate electrode are removed in Fig. 11. That is, the third photosensitive film (120) and the metal layer (70) for the gate electrode, which are not patterned through the etching and peeling process, are lifted off in a lift-off manner. As a result, the gate electrode (70) is formed so as to be positioned inside the recess for the gate electrode. At this time, the gate electrode (70) is in contact with the fine oxide film layer (50) having excellent surface quality, and thus exhibits excellent surface bonding properties and short-circuit contact performance.
이와 같이, 본 발명에 따르면 게이트 전극용 리세스를 형성하여 게이트 전극과 채널층(30)과의 거리가 가깝게 위치될 수 있도록 함으로써 낮은 게이트 전압으로도 제어가 가능하고 누설 전류를 감소시키는 기술적 효과를 나타낸다. 반면, 게이트 전극용 리세스를 형성하면 거친 리세스 표면 및 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 저품질의 산화 피막으로 인해 게이트 전극과 배리어층(40)과의 표면 접합성이 저하되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 별도의 산소 플라즈마 처리 또는 산소 열처리 공정을 통해 치밀하고 고품질의 미세 산화 피막층(50)을 리세스 표면에 형성함으로써 게이트 전극용 리세스 형성에 따른 표면 접합성 저하 문제를 해결한 것이다. 이러한 미세 산화 피막층(50)은 오믹 전극용 리세스 표면에도 형성하여 우수한 오믹 접촉 성능을 가질 수 있도록 해줄 수 있다.In this way, according to the present invention, by forming a recess for a gate electrode so that the distance between the gate electrode and the channel layer (30) can be positioned close, control is possible even with a low gate voltage and a technical effect of reducing leakage current is exhibited. On the other hand, when forming a recess for a gate electrode, there was a problem that the surface bonding between the gate electrode and the barrier layer (40) was deteriorated due to a rough recess surface and a low-quality oxide film naturally occurring in the etching process. Accordingly, the present invention solves the problem of deterioration of surface bonding due to the formation of a recess for a gate electrode by forming a dense and high-quality fine oxide film layer (50) on the recess surface through a separate oxygen plasma treatment or oxygen heat treatment process. This fine oxide film layer (50) can also be formed on the recess surface for an ohmic electrode to ensure excellent ohmic contact performance.
본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.The technical features disclosed in each embodiment of the present invention are not limited to that embodiment, and, unless they are mutually incompatible, the technical features disclosed in each embodiment may be combined and applied to different embodiments.
따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.Therefore, each embodiment will focus on explaining each technical feature, but unless each technical feature is incompatible with each other, it can be applied in combination with each other.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, and various modifications and variations are possible from the viewpoint of those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the scope of the present invention should be determined not only by the claims of this specification but also by the equivalents of these claims.
10: 기판
20: 버퍼층
30: 채널층
40: 배리어층
50: 미세 산화 피막
60: 오믹용 금속층 , 소스 전극 및 드레인 전극
70: 게이트용 금속층, 게이트 전극
100, 110, 120: 제1 감광막, 제2 감광막, 제3 감광막10: Substrate
20: Buffer layer
30: Channel layer
40: Barrier layer
50: Fine oxide film
60: Ohmic metal layer, source electrode and drain electrode
70: Metal layer for gate, gate electrode
100, 110, 120: 1st photosensitive film, 2nd photosensitive film, 3rd photosensitive film
Claims (11)
상기 기판 상에 형성되는 채널층;
상기 채널층 상에 형성되고, 게이트 전극용 리세스, 소스 전극용 리세스 및 드레인 전극용 리세스를 구비한 배리어층;
상기 게이트 전극용 리세스, 상기 소스 전극용 리세스 및 상기 드레인 전극용 리세스의 표면에 인위적으로 형성되는 미세 산화 피막층;
상기 게이트 전극용 리세스에 위치한 미세 산화 피막층 상에 형성되는 게이트 전극;
상기 소스 전극용 리세스에 위치한 미세 산화 피막층 상에 형성되는 소스 전극; 및
상기 드레인 전극용 리세스에 위치한 미세 산화 피막층 상에 형성되는 드레인 전극
을 포함하고,
상기 소스 전극과 상기 소스 전극용 리세스에 위치한 미세 산화 피막층은 상하 방향으로 중첩되어 있고,
상기 드레인 전극과 상기 드레인 전극용 리세스에 위치한 미세 산화 피막층은 상하 방향으로 중첩되어 있는 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터. substrate;
A channel layer formed on the above substrate;
A barrier layer formed on the channel layer and having a recess for a gate electrode, a recess for a source electrode, and a recess for a drain electrode;
A fine oxide film layer artificially formed on the surface of the recess for the gate electrode, the recess for the source electrode, and the recess for the drain electrode;
A gate electrode formed on a fine oxide film layer located in a recess for the gate electrode;
A source electrode formed on a fine oxide film layer located in a recess for the source electrode; and
A drain electrode formed on a fine oxide film layer located in the recess for the above drain electrode.
Including,
The above source electrode and the fine oxide film layer located in the recess for the above source electrode overlap in the vertical direction,
A high electron mobility transistor having a recess oxide film, wherein the drain electrode and the fine oxide film layer positioned in the recess for the drain electrode are overlapped in the vertical direction.
상기 게이트 전극용 리세스, 상기 소스 전극용 리세스 및 상기 드레인 전극용 리세스는 동시에 형성되고,
상기 게이트 전극용 리세스와 상기 소스 전극용 리세스 및 상기 드레인 전극용 리세스의 표면에 형성되는 상기 미세 산화 피막층도 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터.In claim 1,
The recess for the gate electrode, the recess for the source electrode and the recess for the drain electrode are formed simultaneously,
A high electron mobility transistor having a recess oxide film, characterized in that the fine oxide film layers formed on the surfaces of the recess for the gate electrode, the recess for the source electrode, and the recess for the drain electrode are formed simultaneously.
상기 게이트 전극용 리세스의 표면, 상기 소스 전극용 리세스의 표면 및 상기 드레인 전극용 리세스의 표면에 형성되는 상기 미세 산화 피막층은 상기 게이트 전극용 리세스, 상기 소스 전극용 리세스 및 상기 드레인 전극용 리세스의 식각 공정에서 자연적으로 발생하는 산화 피막층을 제거한 후에 형성되는 것을 특징으로 하는 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터.In claim 1,
A high electron mobility transistor having a recess oxide film, characterized in that the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the gate electrode, the surface of the recess for the source electrode, and the surface of the recess for the drain electrode is formed after removing an oxide film layer that naturally occurs during an etching process of the recess for the gate electrode, the recess for the source electrode, and the recess for the drain electrode.
상기 미세 산화 피막층은 Ga2O3, Al2O3 중 어느 하나이거나 둘 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터. In claim 1,
A high electron mobility transistor having a recessed oxide film, characterized in that the above fine oxide film layer includes one or both of Ga 2 O 3 and Al 2 O 3 .
상기 기판 상에 채널층을 형성하는 단계;
상기 채널층 상에 배리어층을 형성하는 단계;
상기 배리어층 상에 게이트 전극용 리세스, 소스 전극용 리세스 및 드레인 전극용 리세스를 식각 형성하는 단계;
상기 식각 공정에서 상기 게이트 전극용 리세스, 상기 소스 전극용 리세스 및 상기 드레인 전극용 리세스 각각의 표면에 자연적으로 형성되는 산화 피막을 제거하는 단계;
상기 게이트 전극용 리세스 표면, 상기 소스 전극용 리세스 표면 및 상기 드레인 전극용 리세스 표면에 미세 산화 피막층을 인위적으로 형성하는 단계;
상기 소스 전극용 리세스 표면에 형성된 미세 산화 피막층 및 상기 드레인 전극용 리세스 표면에 형성된 미세 산화 피막층 상에 오믹 전극용 금속층을 형성하여, 상기 소스 전극용 리세스 표면에 형성된 미세 산화 피막층 상에 소스 전극을 형성하고, 상기 드레인 전극용 리세스 표면에 형성된 미세 산화 피막층 상에 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
상기 게이트 전극용 리세스 표면에 형성된 미세 산화 피막층 상에 게이트 전극용 금속층을 형성하여, 상기 게이트 전극용 리세스 표면에 형성된 미세 산화 피막층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 리세스 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터의 제조방법.Steps to prepare the substrate;
A step of forming a channel layer on the above substrate;
A step of forming a barrier layer on the above channel layer;
A step of etching and forming a recess for a gate electrode, a recess for a source electrode, and a recess for a drain electrode on the barrier layer;
A step of removing an oxide film naturally formed on the surface of each of the recess for the gate electrode, the recess for the source electrode, and the recess for the drain electrode in the etching process;
A step of artificially forming a fine oxide film layer on the recess surface for the gate electrode, the recess surface for the source electrode, and the recess surface for the drain electrode;
A step of forming a metal layer for an ohmic electrode on a fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the source electrode and a fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the drain electrode, thereby forming a source electrode on the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the source electrode and forming a drain electrode on the fine oxide film layer formed on the surface of the recess for the drain electrode; and
A step of forming a metal layer for a gate electrode on a fine oxide film layer formed on the recessed surface for the gate electrode, thereby forming a gate electrode on the fine oxide film layer formed on the recessed surface for the gate electrode.
A method for manufacturing a high electron mobility transistor having a recessed film including:
상기 미세 산화 피막층은 Ga2O3, Al2O3 중 어느 하나이거나 둘 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터의 제조방법. In claim 7,
A method for manufacturing a high electron mobility transistor having a recessed oxide film, characterized in that the fine oxide film layer includes one or both of Ga 2 O 3 and Al 2 O 3 .
상기 미세 산화 피막층을 인위적으로 형성하는 단계는,
산소 플라즈마 공정 또는 산소 열처리 공정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 리세스 산화 피막을 구비한 고전자이동도 트랜지스터의 제조방법. In claim 7,
The step of artificially forming the above fine oxide film layer is:
A method for manufacturing a high electron mobility transistor having a recessed oxide film characterized by being formed through an oxygen plasma process or an oxygen heat treatment process.
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