JPH0243742A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置の製造方法

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JPH0243742A
JPH0243742A JP19351788A JP19351788A JPH0243742A JP H0243742 A JPH0243742 A JP H0243742A JP 19351788 A JP19351788 A JP 19351788A JP 19351788 A JP19351788 A JP 19351788A JP H0243742 A JPH0243742 A JP H0243742A
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JP
Japan
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layer
compound semiconductor
substrate
semi
oxygen ions
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JP19351788A
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Inventor
Junji Saito
斎藤 淳二
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 例えば選択ドーピング技術を利用することで生成される
二次元電子ガス層をチャネルとする化合物半導体装置を
製造する方法の改良に関し、横方向は勿論のこと、縦方
向に於いても基板と能動領域との電気的分離を行って、
高集積化の実現に寄与することを目的とし、 半絶縁性化合物半導体基板にそのまま、或いは、化合物
半導体層をエピタキシャル成長させてから、酸素イオン
を注入して全面に高抵抗の層間分離層を形成する工程と
、次いで、核層間分離層上に能動層など必要な化合物半
導体層を成長させる工程とを含んでなるよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば選択ドーピング技術を利用することで
生成される二次元電子ガス層をチャネルとする化合物半
導体装置を製造する方法の改良に関する。
半導体装置の動作速度を向上する為、GaAs系など化
合物半導体の実用化が進められ、また、不純物ドーピン
グ領域とキャリヤ移動領域とを空間的に分離する、所謂
、選択ドーピング技術を適用し、生成される二次元状態
の電子をキャリヤとする高電子移動度電界効果トランジ
スタ(h i gh  electron  mobi
lity  transistor:HEMT)などの
半導体装置が開発されている。
このような半導体装置も、高集積化されるに及んで、近
接する半導体装置間の電気的干渉が発生し、相互の半導
体装置が動作不良となってしまうことが問題になりつつ
ある。
〔従来の技術〕
前記種類の半導体装置を製造する従来の方法に於いては
、近接する半導体装置間を分離する手段として、 (1)半導体装置間をエツチングして削り落とし、空隙
を形成する(リセス法) (2)半導体装置間にイオン注入法で酸素を打ち込み、
高抵抗領域を形成する(酸素注入法)などが行われてい
る。
(1)のリセス法に依った場合、半導体装置間の電極・
配線を形成するのに空隙を通過する必要があることから
製造上の困難性がある。然しなから、(2)の酸素注入
法は高集積化に有効であるところから現在多用されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術では、前記したように、半導体装置間の電気
的分離には主として横方向について考慮されていて、基
板と素子間、即ち、縦方向については充分な対策は施さ
れていない。
然しなから、近年、基板として多用されている例えば半
絶縁性GaAs基板やノン・ドープGaAsバッファ層
も近接する半導体装置間の電気的な干渉の原因になるこ
とが判ってきた。
現在、例えば、半絶縁性GaAs基板としては、ノン・
ドープの状態にCr−〇をドーピングして抵抗率を10
7 〔Ω・ω〕以上とされているに過ぎず、また、バッ
ファ層としてA/GaAs層を使用する試みもなされて
はいるが、高集積化する場合の電気的分離手段としては
不充分である。
本発明は、横方向は勿論のこと、縦方向に於いても基板
と能動領域との電気的分離を行って、高集積化の実現に
寄与しようとする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の詳細な説明する為の半導体装i (H
EMT)の要部切断側面図を表している。
図に於いて、■は半絶縁性GaAs基板、2は酸素を注
入して形成したGaAsJi間分離層、3はノン・ドー
プGaAs能動層、4はSiをドーピングしたAlGa
As電子供給層、5はStをドーピングしたGaAsコ
ンタクト層、6は二次元電子ガス層、7は酸素を注入し
て形成した素子間分離層、S3+並びに8,2はソース
電極、8G+並びに8G□はゲート電極、801並びに
8,2はドレイン電極、10は合金化領域をそれぞれ示
している。
この半導体装置を製造する場合、半絶縁性GaAs基板
1或いはその上に成長させたノン・ドープGaAs層(
図示せず)に酸素を注入して高抵抗化した眉間分離層2
を形成してから能動層3、電子供給層4、コンタクト層
5などを順に成長させるようにし、その後、同じく酸素
を注入して素子間分離層7を形成するようにしている。
このようにすることで、完成された素子は、それぞれが
高抵抗化された層で囲まれた状態にあるので、それ等に
電気的な干渉が発生することはな(なる。
前記したところから、本発明に依る化合物半導体装置の
製造方法では、半絶縁性化合物半導体基板(例えば半絶
縁性GaAs基板l)に酸素イオンを注入して全面に高
抵抗の眉間分離層(例えば眉間分離層2)を形成する工
程と、次いで、該層間分離層上に能動層(例えばGaA
s能動層3)など必要な化合物半導体層を成長させる工
程とを含んでなり、或いは、半絶縁性化合物半導体基板
に化合物半導体層(例えばノン・ドープGaAs層IA
)をエピタキシャル成長させる工程と、次いで、該化合
物半導体層及び半絶縁性化合物半導体基板に酸素イオン
を注入して全面に高抵抗の層間分離層を形成する工程と
、次いで、該層間分離層上に能動層など必要な化合物半
導体層を成長させる工程とを含んでなる。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、得られる半導体装置に於い
ては、横方向は勿論のこと、縦方向に於いても基板と能
動領域との電気的分離が行われているので、素子間の電
気的干渉は殆どなくなり、高集積化しても性能の劣化は
発生しない。
〔実施例〕
第2図乃至第5図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於けるHEMTの要部切断側面図を表し、以下、
これ等の図を参照しつつ説明する。
尚、第1図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。
第2図参照 (11半絶縁性GaAs基板1をイオン注入装置に於け
るイオン注入室に配置し、ドーズ量を例えば5 X 1
0 ”  (Cm−”)程度、加速エネルギを例えば5
0 〔KeV)程度として酸素イオンの打ち込みを行い
、深さが約1000  (人〕程度である層間分離層2
を形成する。
第3図参照 (2)基板1を分子線エピタキシャル成長(molec
ular  beam  epitaxy:MBE)装
置に於けるMBE成長室に配置し、温度を680(’C
)に維持して厚さ例えば0.4〔μm〕程度のノン・ド
ープGaAs能動層3を成長させ、次いで、Siを例え
ばlX1018(、lJ−’)程度ドーピングした厚さ
例えば0.09〔μm〕程度のAlGaAs電子供給層
4を成長させ、引き続き、Siを例えばlX1018(
am −’ )程度ドーピングした厚さ例えば0.Ol
 〔μm〕程度のGaAsコンタクト層4を成長させる
。尚、このようにして各半導体層を積層すると、能動層
3と電子供給層4との界面に於ける能動層3側には二次
元電子供給層6が生成されることは云うまでもない。
第4図参照 (3)通常のフォト・リングラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセスを適用することに依り、素子間分離層形成
予定部分に開口をもつフォト・レジスト・マスクを形成
してから、基板lを再びイオン注入装置に於けるイオン
注入室に配置し、ドーズ量を例えばI X 10I3(
cm−”)程度、加速エネルギを例えば150(KeV
)程度として選択的に酸素イオンの打ち込みを行い、層
間分離層2に到達する素子間分離層7を形成する。
第5図参照 (41ijl常の技術を適用することに依り、ゲート領
域に於けるリセス形成、ソース電橿8,1並びに8.2
、ドレイン電橋8,1並びに81)2などの形成、それ
等と二次元電子ガス層6とのオーミック・コンタクトを
採る為の合金化処理などを行い、その後、ゲート電極8
 G+並びに8Gtを形成して完成する。尚、記号10
は前記合金化処理で生成された合金化領域を指示してい
ることば前記した通りである。
第6図乃至第10図は本発明に於ける他の実施例を解説
する為の工程要所に於けるHEMTの要部切断側面図を
表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、第
1図乃至第5図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
示すか或いは同じ意味を持つものとする。
第6図参照 (11面指数が(100)である半絶縁性GaAs基板
lをMBE装置に於ける成長室に配置し、温度を680
(’C)に維持して厚さ例えば0゜1 〔μm〕程度の
ノン・ドープGaAs層IAを成長させる。
第7図参照 (2)基板1を大気に曝すことなく、イオン注入装置に
於けるイオン注入室に配置し、ドーズ量を例えばI X
 10”  (cm−23程度、加速エネルギを例えば
50(KeV)程度として全面に酸素イオンの打ち込み
を行い、厚さが約0.2〔μm〕程度である眉間分離N
2を形成する。従って、層間分離層2はノン・ドープG
aAs層IA及び基板1の界面を越えて基Fil側に入
り込んで形成される。
第8図参照 (3)基板1を大気に曝すことなく再びMBE装置に於
ける成長室に配置し、温度を680(’C)に維持して
厚さ例えば0.4 〔μm〕程度のノン・ドープGaA
s能動層3を成長させ、次いで、Siを例えばI X 
1010(Cm−’)程度ドーピングした厚さ例えば0
.09(μm〕程度のAlGaAs電子供給層4を成長
させ、引き続き、Siを例えばI X I OI8(c
m−3)程度ドーピングした厚さ例えば0.01(μm
〕程度のGaAsコンタクト層4を成長させる。尚、こ
の場合も能動層3と電子供給層4との界面に於ける能動
層3側には二次元電子供給層6が生成される。
第9図参照 (4)基板1を再びイオン注入装置に於けるイオン注入
室に配置し、ドーズ量を例えばlXlX1013(”2
)程度、そして、加速エネルギを例えば150(KeV
)程度として選択的に酸素イオンの打ち込みを行い、層
間分離層2に到達する素子間分離層7を形成する。
この選択的イオン注入を行うに際し、フォト・リソグラ
フィ技術に於けるレジスト・プロセスなどを採用したく
なければ集束イオン・ビームを用いると良いが、この段
階では、各半導体層の成長が終了しているので、基板1
を大気に曝してフォト・レジスト・マスクを形成しても
何等差支えない。
第10図参照 (5)通常の技術を適用することに依り、ゲート領域に
於けるリセス形成、ソース電極8,1並びに8.2、ト
レイン電極801並びに8,2などの形成、それ等と二
次元電子ガス層6とのオーミック・コンタクトを採る為
の合金化処理などを行い、その後、ゲート電極8.1並
びに8.2を形成して完成する。尚、記号10は合金化
領域である。
前記何れの実施例に依った場合にも、完成された)−(
E M Tの間に電気的干渉が発生ずることは全くなか
った。
第一の実施例と第二の実施例との主たる相違点は、第二
の実施例に於いてノン・ドープGaAs1i+Aを形成
したことである。
この第二実施例は、基板11こ充分に高い温度、及び、
充分に長い時間をかけてサーマル・エツチングをするこ
とができない事情がある場合に実施すると有効である。
この場合、基+&lにノン・ドープGaAs層IAを形
成してから、酸素イオンの注入を行い、その後、ノン・
ドープGaAs能動層3など各半導体層の成長に至る工
程を一度も大気に曝すことなく進めることができるシス
テムを使用することが好ましい。
第11図は本発明を実施する際に用いて好結果が得られ
るMBE装置及びイオン注入装置を結合した総合システ
ムを表す要部説明図である。
図に於いて、11は基板交換室、12は基板搬送室、1
3は基板のトランスファ・ロッド、14はMBE成長室
、15はイオン加速機、16はイオン注入室をそれぞれ
示している。
このシステムを用いて本発明を実施するには、基板1を
MBE成長室14とイオン注入室16との間を往復させ
て成長・加工を進める。このようなシステムを用いると
、基板1を大気に曝すことなく工程が進行するので、各
半導体層の界面状態は良好であり、従って、得られる半
導体装置の特性は大変良好なものとなる。
〔発明の効果〕
本発明に依る化合物半導体装置を製造する方法に於いて
は、半絶縁性化合物半導体基板にそのまま、或いは、化
合物半導体層をエピタキシャル成長させてから、酸素イ
オンを注入して高抵抗の層間分離層を形成し、その層間
分離層上に能動層など必要な半導体層を成長させるよう
にしている。
前記構成を採ることに依り、得られる半導体装置に於い
ては、横方向は勿論のこと、縦方向に於いても基板と能
動領域との電気的分離が行われているので、素子間の電
気的干渉は殆どな(なり、高集積化しても性能の劣化は
発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明する為の半導体装置の要部
切断側面図、第2図乃至第5図は本発明一実施例を説明
する為の工程要所に於けるHEMTの要部切断側面図、
第6図乃至第10図は本発明に於ける他の実施例を説明
する為の工程要所に於けるHEMTの要部切断側面図、
第11図は本発明を実施する為のMBE装置及びイオン
注入装置を結合した総合システムの要部説明図をそれぞ
れ表している。 図に於いて、■は半絶縁性GaAs基板、2は酸素を注
入して形成したGaAs層間分離層、3はノン・ドープ
GaAs能動層、4はSiをドーピングしたA6GaA
s電子供給層、5はSiをドーピングしたGaAsコン
ククト層、6は二次元電子ガス層、7は酸素を注入して
形成した素子間分離層、8,1並びに85□はソース電
極、8G+並びに86□はゲート電極、8 n+!びに
8,2はドレイン電極、10は合金化領域をそれぞれ示
している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半絶縁性化合物半導体基板に酸素イオンを注入し
    て全面に高抵抗の層間分離層を形成する工程と、 次いで、該層間分離層上に能動層など必要な化合物半導
    体層を成長させる工程と を含んでなることを特徴とする化合物半導体装置の製造
    方法。
  2. (2)半絶縁性化合物半導体基板に化合物半導体層をエ
    ピタキシャル成長させる工程と、 次いで、該化合物半導体層及び半絶縁性化合物半導体基
    板に酸素イオンを注入して全面に高抵抗の層間分離層を
    形成する工程と、 次いで、該層間分離層上に能動層など必要な化合物半導
    体層を成長させる工程と を含んでなることを特徴とする化合物半導体装置の製造
    方法。
JP19351788A 1988-08-04 1988-08-04 化合物半導体装置の製造方法 Pending JPH0243742A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439968A (ja) * 1990-06-05 1992-02-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US5242846A (en) * 1989-10-30 1993-09-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a junction field effect transistor
US5508210A (en) * 1993-03-09 1996-04-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Element isolating method for compound semiconductor device
US6049110A (en) * 1996-06-26 2000-04-11 Nec Corporation Body driven SOI-MOS field effect transistor

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