JPH04199641A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04199641A
JPH04199641A JP33122090A JP33122090A JPH04199641A JP H04199641 A JPH04199641 A JP H04199641A JP 33122090 A JP33122090 A JP 33122090A JP 33122090 A JP33122090 A JP 33122090A JP H04199641 A JPH04199641 A JP H04199641A
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layer
etching
opening
compound semiconductor
contact layer
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JP33122090A
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Inventor
Soji Omura
大村 宗司
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔目次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術(第6図、第7図) ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 ■第1及び第2の実施例(第1図、第2図5第5図) ■第3及び第4の実施例(第3図、第4図)・発明の効
果 〔概要〕 半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳しく言えば
、m−V族化合物半導体にショットキゲートの形成され
た電界効果トランジスタ及びその製造方法に関し、 ドレイン飽和電流(Idss)のバラツキを低減するこ
とができる半導体装置及びその製造方法を提供すること
を目的とし、 半導体装置は、砒素(As)元素を含む化合物半導体か
らなる動作層と、該動作層上のリン(P)元素を含む化
合物半導体からなる停止層と、該停止層上の砒素(As
)元素を含む化合物半導体からなるコンタクト層とを有
し、前記コンタクト層及び前記停止層を貫通して設けら
れた開口部の底部の動作層にショットキ接合によるゲー
ト電極が形成され、前記開口部の周辺部のコンタクト層
にソース・ドレイン電極が形成されていることを含み構
成し、 半導体装1の製造方法は、砒素(As)元素を含む化合
物半導体からなる動作層上に、リン(P)元素を含む化
合物半導体からなる停止層と、砒素(As)元素を含む
化合物半導体からなるコンタクト層とを順次形成する工
程と、前記コンタクト層上に絶縁膜を形成した後、該絶
縁膜に第1及び第2の開口部を離隔して形成し、該第1
及び第2の開口部の底部にそれぞれ前記コンタクト層を
表出する工程と、前記第1及び第2の開口部の底部のコ
ンタクト層に接してそれぞれソース/ドレイン(S/D
)電極を形成する工程と、全面に耐エツチング性膜を形
成した後、前記第1の開口部と第2の開口部との間の絶
縁膜上の耐エツチング性膜に開口部を形成する工程と、
前記耐エツチング性膜の開口部を介して絶縁膜を選択的
にエツチングして第3の関口部を形成し、該第3の開口
部の底部にコンタクト層を表出する工程と、砒素(AS
)元素を含む化合物半導体を選択的にエツチングする第
1のエツチング液により前記耐エツチング性膜及び絶縁
膜をマスクとして前記表出したコンタクト層を選択的に
エツチングし、前記停止層を表出する工程と、リン(P
)元素を含む化合物半導体を選択的にエツチングする第
2のエツチング液により前記絶縁膜及びコンタクト層を
マスクとして前記表出した停止層を選択的にエツチング
し、前記動作層を表出する工程と、前記表出した動作層
に接してショットキ接合となるゲート電極を選択的に形
成する工程とを含み構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳
しく言えば、■−V族化合物半導体にショットキゲート
の形成された電界効果トランジスタ及びその製造方法に
関する。
〔従来の技術] ■−■族化合物半導体は、Siに比較して電子の走行速
度が大きいため、■−V族化合物半導体に形成されたト
ランジスタは、より高い周波数での動作が可能である。
このため、衛星通信用など膨大な情報の通信用にGaA
s−FETやHEMTと呼称される高電子移動度トラン
ジスタの需要が急増している。
第6図(f)は、GaAs−MESFET (シぢット
キゲート電界効果トランジスタ)について説明する断面
図で、図中符号2は半絶縁性のGaAs基板1上に形成
された、FETの電流が流れるn型のGaAs動作層、
3はショットキ接合からの空乏層の広がりを調整するこ
とによりGaAs動作層2を流れる電流を制御するゲー
ト電極、4a、4bはゲート電極3の両側のソース・ド
レイン(S/D)電極、5はゲート電極3と両側のS/
D!極との間にそれぞれ設けられた絶縁のためのSi0
g膜である。
このようなGaAs−FETのGaAs動作層2はゲー
ト電極3下部のみGaAs動作層2の膜厚が薄く、S/
D電極4a、4b下部のGaAs動作層2の膜厚は厚く
なっている。ゲート電極3下部のGaAs動作層2の膜
厚が薄くなっているのは、1dssを所定の値にするた
めであり、S/ D N極4下部のGaAs動作l1i
2の膜厚が厚くなっているのは、S/D間のシリーズ抵
抗を低減するためである。IdssはGaAs−FET
の利得を決める重要な特性であり、全てのデバイスにつ
いてできるかぎりバラツキを小さくする必要がある。ま
た、シリーズ抵抗は、電力の変換効率の向上のため、で
きるだけ低い方がよいゆこのようなGaAs−MESF
ETを作成する場合、第6図(a)〜(f)に示すよう
に、まず、半絶縁性のGaAs基板l上に気相成長(V
PE)法などによりn型のGaAs動作層を形成し、更
に、GaAs動作層2上にSiO□膜6を形成する(同
図(a))。
次いで、Si0g膜6に互いに離隔する開口部6a。
6bを形成して下地のGaAs動作層2を表出した後、
開口部6a、6b底部のGaAs動作層2と接するよう
に開口部6a、6b内にS/Dt極4a、4bを形成す
る(同図(b))。
次に、全面にレジストM7を形成した後、S/D電極4
aと4bとの間の5iOzll16上のレジスト膜7に
開口部7aを形成する(同図(C))。
次いで、レジスト膜7の開口部7aを介してS10□膜
6をエツチング・除去し、開口部6Cを形成する(同図
(d))。
次に、レジスト膜7及びSiO□膜6をマスクとしてH
F/H20□の混合液を用いたウェットエツチングによ
り開口部6Cの底部のGaAs動作層2を選択的にエツ
チングし、所定の膜厚のGaAs動作層2aを残存する
(同図(e))、このとき、GaAs動作層2aの残存
膜厚は、所望のIdssによって異なる。次いで、所定
の膜厚のGaAs動作層2aが得られたら、この上に/
l膜3からなるゲート電極3を選択的に形成した後、レ
ジスト膜7を除去するとリフトオフによりレジスト膜7
上のAl膜3も同時に除去される。これにより、GaA
s動作層2aとAI膜(ゲート電極)3との間でショッ
トキ接合が形成されてGaA s −ME S F E
Tが完成する(同図(f))。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このようなGaAs−MESFETの同一ウエ
バ内のIdssの分布は、第6図(e)に示すように、
ゲート電極3下のGaAs動作層2aの膜厚をモニタし
ながら調整しているにも係わらず、ウェットエツチング
の不均一性等により:第7図に示すように、かなりの範
囲にわたってバラクいてしまう、このため、更なる歩留
りの向上が図れないという問題がある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、ドレイン飽和電流(Idss)のバラツキを低減する
ことができる半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段] 上記課題は、第1に、砒素(A s )元素を含む化合
物半導体からなる動作層と、該動作層上のリン(P)元
素を含む化合物半導体からなる停止層と、該停止層上の
砒素(A s )元素を含む化合物半導体からなるコン
タクト層とを有し、前記コンタクト層及び前記停止層を
貫通して設けられた開口部の底部の動作層にショットキ
接合を介してゲート電極が形成され、前記開口部の周辺
部のコンタクト層上にソース・ドレイン電極が形成され
ていることを特徴とする半導体装置によって達成され、 第2に、リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動
作層と、該動作層上の砒素(As)元素を含む化合物半
導体からなる停止層と、該停止層上のリン(P)元素を
含む化合物半導体からなるコンタクト層とを有し、前記
コンタクト層及び前記停止層を貫通して設けられた開口
部の底部の動作層にショットキ接合を介してゲート電極
が形成され、前記開口部の周辺部のコンタクト層上にソ
ース・ドレイン電極が形成されていることを特徴とする
半導体装置によって達成され、 第3に、砒素(A s )元素を含む化合物半導体から
なる動作層と、該動作層上のリン(P)元素を含む化合
物半導体からなる停止層と、該停止層上の砒素(A s
 )元素を含む化合物半導体からなるコンタクト層とを
有し、前記コンタクト層を貫通して設けられた開口部の
底部の停止層にショットキ接合を介してゲート電極が形
成され、前記開口部の周辺部のコンタクト層上にソース
・ドレイン電極が形成されていることを特徴とする半導
体装置によって達成され、 第4に、リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動
作層と、該動作層上の砒素(A s )元素を含む化合
物半導体からなる停止層と、該停止層上のリン(P)元
素を含む化合物半導体からなるコンタクト層とを有し、
前記コンタクト層を貫通して設けられた開口部の底部の
停止層にショットキ接合を介してゲート電極が形成され
、前記開口部の周辺部のコンタクト層上にソース・ドレ
イン電極が形成されていることを特徴とする半導体装置
によって達成され、 第5に、砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる
動作層上に、リン(P)元素を含む化合物半導体からな
る停止層と、砒素(As)元素を含む化合物半導体から
なるコンタクト層とを順次形成する工程と、前記コンタ
クト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に第1及び第
2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第2の開口部
の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出する工程と、
前記第1及び第2の開口部の底部のコンタクト層に接し
てそれぞれソース/ドレイン(S/D)!極を形成する
工程と、全面に耐エツチング性膜を形成した後、前記第
1の開口部と第2の開口部との間の絶縁膜上の耐エツチ
ング性膜に開口部を形成する工程と、前記耐エツチング
性膜の開口部を介して絶縁膜を選択的にエツチングして
第3の開口部を形成し、該第3の開口部の底部にコンタ
クト層を表出する工程と、砒素(As)元素を含む化合
物半導体を選択的にエツチングする第1のエツチング液
により前記耐エツチング性膜及び絶縁膜をマスクとして
前記表出したコンタクト層を選択的にエツチングし、前
記停止層を表出する工程と、リン(P)元素を含む化合
物半導体を選択的にエツチングする第2のエツチング液
により前記耐エツチング性膜、絶縁膜及びコンタクト層
をマスクとして前記表出した停止層を選択的にエッチン
グし、前記動作層を表出する工程と、前記前記表出した
動作層の表面にゲート電極を選択的に形成するとともに
該ゲート電極と前記動作層との接触部にショットキ接合
を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法によっ
て達成され、第6に、リン(P)元素を含む化合物半導
体からなる動作層上に、砒素(As)元素を含む化合物
半導体からなる停止層と、リン(P)元素を含む化合物
半導体からなるコンタクト層とを順次形成する工程と、
前記コンタクト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に
第1及び第2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第
2の開口部の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出す
る工程と、前記第1及び第2の開口部の底部のコンタク
ト層に接してそれぞれソース/ドレイン(S/D)電極
を形成する工程と、全面に耐エツチング性膜を形成した
後、前記第1の開口部と第2の開口部との間の絶縁膜上
の耐エツチング性膜に開口部を形成する工程と、前記耐
エッチング性膜の開口部を介して絶縁膜を選択的にエツ
チングして第3の開口部を形成し、該第3の開口部の底
部にコンタクト層を表出する工程と、前記第2のエツチ
ング液により前記耐エツチング性膜及び絶縁膜をマスク
として前記表出したコンタクト層を選択的にエツチング
し、前記停止層を表出する工程と、前記第1のエツチン
グ液により前記耐エツチング性膜、絶縁膜及びコンタク
ト層をマスクとして前記表出した停止層を選択的にエツ
チングし、前記動作層を表出する工程と、前記表出した
動作層の表面にゲート電極を選択的に形成するとともに
該ゲー)11極と前記動作層との接触部にシgy)キ接
合を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法によ
って達成され、 第7に、砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる
動作層上に、リン(P)元素を含む化合物半導体からな
る停止層と、砒素(As)元素を含む化合物半導体から
なるコンタクト層とを順次形成する工程と、前記コンタ
クト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に第1及び第
2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第2の開口部
の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出する工程と、
前記第1及び第2の開口部の底部のコンタクト層に接し
てそれぞれソース/ドレイン(S/D)!極を形成する
工程と、前記第1の開口部と第2の開口部との間の絶縁
膜に第3の開口部を形成し、該第3の開口部の底部にコ
ンタクト層を表出する工程と、前記第1のエツチング液
により前記絶縁膜をマスクとして前記表出したコンタク
ト層を選択的にエツチングし、前記停止層を表出する工
程と、前記表出した停止層の表面にゲート電極を選択的
に形成するとともに該ゲート電極と前記動作層との接触
部にショットキ接合を形成する工程とを有する半導体装
置の製造方法によって達成され、第8に、リン(P)元
素を含む化合物半導体からなる動作層上に、砒素(A 
s )元素を含む化合初手導体からなる停止層と、リン
(P)元素を含む化合物半導体からなるコンタクト層と
を順次形成する工程と、前記コンタクト層上に絶縁膜を
形成した後、該絶縁膜に第1及び第2の開口部を離隔し
て形成し、該第1及び第2の開口部の底部にそれぞれ前
記コンタクト層を表出する工程と、前記第1及び第2の
開口部の底部のコンタクト層に接してそれぞれソース/
ドレイン(S/D)電極を形成する工程と、前記第1の
開口部と第2の開口部との間の絶縁膜に第3の開口部を
形成し、該第3の開口部の底部にコンタクト層を表出す
る工程と、前記第2のエツチング液により前記絶縁膜を
マスクとして前記表出したコンタクト層を選択的にエツ
チングし、前記停止層を表出する工程と、前記表出した
停止層の表面にゲート電極を選択的に形成するとともに
該ゲート電極と前記動作層との接触部にショットキ接合
を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法によっ
て達成され、第9に、前記リン(P)元素を含む化合物
半導体がInP又はInGaPからなる化合物半導体で
あり、前記砒素(As)元素を含む化合物半導体がCr
aAs、InGaAs或いはAlGaAsであることを
特徴とする第1の発明〜第4の発明に記載の半導体装置
によって達成され、第1Oに、前記リン(P)元素を含
む化合物半導体がInP又はI nGa Pからなる化
合物半導体であり、前記砒素(A s )元素を含む化
合物半導体がGaAs、InGaAs或いはA 1. 
G a ASであり、かつ第1のエツチング液がフッ酸
(HF)を含む溶液であり、第2のエツチング液が塩酸
(HCI)を含む溶液であることを特徴とする第5の発
明〜第8の発明に記載の半導体装置の製造方法によって
達成される。
〔作用〕
本発明の半導体装置の製造方法においては、砒素(As
)元素を含む化合物半導体層を選択的にエツチング可能
な第1のエツチング液として、例えばフッ酸(HF)を
含む溶液を用い、リン(P)元素を含む化合物半導体層
を選択的にエツチング可能な第2のエツチング液として
、例えば塩酸(HCI)を含む溶液を用いている。
ところで、フン#(HF)は、砒素(As)元素を含む
化合物半導体に対してAsF、という反応生成物を形成
することにより砒素(As)元素を含む化合物半導体を
エツチングするが、リン(P)元素を含む化合物半導体
をエツチングしない。一方、塩酸()(CI)は、リン
(P)元素を含む化合物半導体に対してPCllという
反応生成物を形成することによりリン(P)元素を含む
化合物半導体をエツチングするが、砒素(As)元素を
含む化合物半導体をエツチングしない。
従って、砒素(As)元素を含む化合物半導体層と、リ
ン(P)元素を含む化合物半導体層とを、交互に予め形
成することにより、ゲート電極が形成される停止層や動
作層を表出するため上記コンタクト層や停止層のうちい
ずれか特定の層をエツチングしようとする場合、特定の
層の直下の停止層や動作層がエツチングされるのを防止
することができる。
二のような交互に形成する層として、例えば、■砒素(
As)元素を含む化合物半導体からなる動作層/リン(
P)元素を含む化合物半導体からなる停止層/砒素(A
s)元素を含む化合物半導体からなるコンタクト層、又
は、 ■リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動作層/
砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる停止層/
リン(P)元素を含む化合物半導体からなるコンタクト
層が揚げられる。
このため、ゲート電極が形成される動作層、又は停止層
の膜厚を予め所定の膜厚で形成しておくことによりウェ
ハ内で膜厚の均一な動作層等を残存することができる。
また、本発明の半導体装置によれば、動作層や停止層が
薄くなってもS/D電極の下にコンタクト層が介在して
いるので、必要な大きさの電流通路を確保することがで
き、S/D電極間のシリーズ抵抗を小さく保持すること
ができる。しかも、上記の半導体装1の製造方法が適用
でき、ウェハ内で膜厚の均一な動作層等を残存すること
ができるので、動作層を流れる電流、例えばIdssの
ウェハ内分布の均一なMESFETを得ることができる
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
■第1及び第2の実施例 第1図(a)〜(i)は、本発明の第1の実施例のGa
As−MESFETの作成方法について説明する断面図
である。なお、この方法により作成されるGaAs−M
ESFETが第1の発明の実施例のGaAs−MESF
ETに相当する。
まず、半絶縁性のGaAs基板9上に気相成長(VPE
)法などによりn型不純物濃度1×10”atoms 
/ c m3.膜厚約1500人のGaAs動作層10
と、n型不純物濃度I X 10 ”ato蒙s/cm
3を有する、膜厚約50人のInGaP停止層11と、
InGaP停止層11上のn型不純物濃度I X 10
 ”atoms / c m’を有する、膜厚約200
0人のGaAsコンタクト層12とを順次形成する(同
図(a))、なお、G a A、 s動作層10の膜厚
によりIdssの値が決まるので、実施例の場合、[d
ss約50mA/200μm幅又は、250mA/1■
幅が得られるように、膜厚約1500人にて形成されて
いる。次いで、GaAsコンタクト層12上にCVD法
により膜厚約4000人の310□膜13を形成する(
同図(b))。
次に、5if2膜13に互いに離隔するコンタクトホー
ル(第I及び第2の開口部)13a、13bを形成して
下地のGaAsコンタクト層12を表出した後、コンタ
クトホール13a、13b底部のGaAsコンタクト層
12と接するようにコンタクトホール13a、13bを
埋めてA u G e / N jからなるS/D電極
14a、14bを形成する(同図(c))。
次いで、全面にレジストWI(耐エツチング性膜)31
を形成した後、S/D電極14aと14bとの間の5t
O2膜13上のレジスト膜31に開口部31aを形成す
る(同図(d))。
次いで、レジスト膜31の開口部31aを介してHFの
水溶液を用いたウェットエツチングによりSiO□膜1
3をエツチング・除去し、開口部13cを形成する(同
図(e))。
次に、レジスト膜31及びSiO2膜13をマスクとし
テHF / H20X / H20(容積比1/6゜/
1200)の混合液を用いたウェットエ、7チングによ
り開口部13cの底部のGaAsコンタクト層12を選
択的にエツチングして開口部12aを形成する。このと
き、フッfs(HF)は、砒素(As)元素を含むGa
Asに対してAs F、という反応生成物を形成するこ
とによりGaAsコンタクト層12をエツチングするが
、GaAsコンタクト層12下地のリン(P)元素を含
むI nGa P停止層11をエツチングしない(同図
(f))。
次イテ、し’;ストM31 、 SrChM I 3及
ヒG aAsコンタクト層12をマスクとしてHCI/
H20(容積比1/1)の混合液を用いたウェットエツ
チングにより開口部12a底部のInGaP停止層】1
を選択的にエツチングする。このとき、MCIは、リン
(P)元素を含むInGaP停止層IIに対してPC7
!3という反応生成物を形成することによりInGaP
停止層11をエツチングするが、InGaP停止層11
下地の砒素(AS)元素を含むGaAs動作層10をエ
ツチングしない。従って、GaAs動作層10は形成時
のまま残存し、所定の膜厚を有する(同図(g))。
次に、露出するGaAs動作層1o上にAf膜15から
なるゲート電極15を選択的に形成した(同図(h))
後、レジスト膜31を除去すると、レジスト膜31上の
Al膜15はリフトオフにより除去される。これにより
、GaAs動作NI。
と/l膜15との間でショットキ接合が形成されてGa
As−MESFETが完成する(同図(i))。
以上のようにして作成されたGaAs−MESFETは
、GaAs動作層1oとAr1膜(ゲート電極)15と
の間で約0.65Vのバリアハイドを有するショットキ
接合を有し、ゲート電極15に逆バイアスを印加してこ
のショットキ接合の空乏層の広がりを制御することによ
りドレイン電流を制御することができる。また、所定の
1dssを得るためにGaAs動作層10やInGaP
停止層11が薄くなっても、S/D電極14a、14b
の下には厚い膜厚のGaAsコンタクト層12が形成さ
れているので、必要な大きさの電流通路を確保すること
ができ、S/D電極14aと14bとの間のシリーズ抵
抗を小さく保持することができる。
以上のような第1の実施例の製造方法によれば、GaA
s動作層10 / I n G a P停止層11/G
aAsコンタクト層12というように、砒素(AS)元
素を含む化合物半導体の層とリン(P)元素を含む化合
物半導体の層とを交互に予め形成し、砒素(As)元素
又はリン(P)元素とのみ反応するHF又はHCIを含
む選択エツチング液により、特定の層のみを選択的にエ
ツチングしているので、ゲート電極15が形成されるG
aAs動作層10を表出するため上記GaAsコンタク
ト層12やT nGa P停止層11をエツチングする
際、GaAs動作層IOがエツチングされるのを防止す
ることができる。このため、ゲートWi15が形成され
るGaAs動作層lOの膜厚を予め所定の膜厚で形成し
ておくことによりウェハ内で膜厚の均一な動作層IOを
残存することができる。これにより、第5図に示すよう
に、ウェハ内でIdSSのバラツキを小さくすることが
できる。なお、第5図は、100素子の試料のldss
(mA)の相対度数分布を示す。
なお、第1の実施例の製造方法では、GaAs動作層1
0上にゲート電極15を形成しているが、第2の実施例
として、第1図(e)に示す工程の後、I nGa P
停止1i111上にゲート電極を形成してもよい。この
ようなME S F ETは、第3の発明の半導体装置
の実施例に相当し、第2図に示すように、InGaP停
止層11とAIM(ゲート電極)15との間で、表面準
位の違いのためGaAs動作層10の場合と比較して少
し低い約0゜6Vのバリアハイドを有するショットキ接
合が形成され、ショットキ接合の空乏層を薄いIr+C
;aP停止層11を貫通してGaAs動作層1oにまで
広げることによりソース・ドレイン電流を制御すること
ができる。このとき、InGaP停止層11の[を約1
00〜200 n mと厚く形成ジテオくことによりH
EMTの作成も可能である。
また、動作層10及びコンタクト層12の■−■族化合
物半導体材料としてGaAsを用いているが、1nGa
AsやAj2GaAsを用いることもできる。更に、停
止層11の■−V族化合物半導体材料としてInGaP
を用いているが、InPを用いることもできる。
■第3及び第4の実施例 第3図(a)〜(i)は、本発明の第3の実施例のGa
As−MESFETの作成方法について説明する断面図
である。なお、この方法により作成されるGaAs−M
ESFETが第2の発明の実施例のGaAs−MESF
ETに相当する。
まず、半絶縁性のGaAs P基板16上に気相成長(
VPE)法などによりn型不純物濃度1×10”aLo
ms / c mゴ、膜厚約1500人のInGaP動
作層17と、n型不純物濃度I X 10 ”atom
s /cm’を存する、膜厚約50人のGaAs停止層
18と、GaAs停止層18上のn型不純物濃度IX 
l O”atoms / c m3を有する、膜厚約2
000人のInGaPコンタクト層19とを順次形成す
る(同図(a))。
次いで、InGaPコンタクト層19上にCVD法によ
り膜厚約4000人のSiO□膜(絶縁M、)’20を
形成する(同図(b))。
次に、SiO2膜20膜圧0に離隔するコンタクトホー
ル(開口部)20a、20bを形成して下地のInGa
Pコンタクト層19を表出した後、コンタクトホール(
開口部)20a、20b底部のInGaPコンタクト層
19と接するようにコンタクトホール20a、20bを
埋めてA u G e / N iからなるS/D電極
21a、21bを形成する(同図(c))。
次いで、全面にレジスト膜(耐エツチング性膜)32を
形成した後、S/D電極21aと21bとの間のSiO
□膜20上20上スト膜32に開口部32aを形成する
(同図(d))。
次いで、レジストlI!32の開口部32aを介してH
Fの水溶液を用いたウェットエツチングによりSiO□
[20をエツチング・除去し、開口部20cを形成する
(同図(e))。
次に、レジスト膜32及びsio、1lu20をマスク
としてHC1/H,0(容積比1/1)の混合液を用い
たウェア)エツチングにより開口部20c底部のInG
aPコンタクト層19を選択的にエツチングする。この
とき、MCIは、リン(P)元素を含むInGaPコン
タクト層19に対してPCl、という反応生成物を形成
することによりInGa Pコンタクト層19をエツチ
ングするが、InGaPコンタクト層19下地の砒素(
As)元素を含むGaAs停止層18をエツチングしな
い(同図(f))。
次いで、レジスト膜32.SiO□膜20及びInGa
Pコンタクト層19をマスクとしてHF/H,ox /
Hz o (容積比1 / 60 /1200)の混合
液を用いたウェットエツチングにより開口部19aの底
部のGaAs停止層18を選択的にエツチングして開口
部18aを形成する。このとき、フッ酸(HF)は、砒
素(A s )元素を含むGaAsに対してA s F
 aという反応生成物を形成することによりGaAs停
止層18をエツチングするが、GaAs停止N18下地
のリン(P)元素を含むInGaP動作層17をエツチ
ングしない。従って、InGaP動作層17は形成時の
まま残存し、所定の膜厚を有する(同図(g))。
次に、所定の膜厚のInGaP動作層17上にAI!、
膜22からなるゲート電極22を選択的に形成した(同
図(h))後、レジスト膜32を除去すると、レジスト
膜32上のAIM22aはリフトオフにより除去される
。これにより、InGaP動作層17とA1膜(ゲート
電極)22との間でショットキ接合が形成されてGaA
s−MESFETが完成する(同図(i))。
このようにして作成されたMESFETは、InGaP
動作層17とA2膜からなるゲート電極22との間で、
約0.6■のバリアハイドを有するショットキ接合が形
成される。そして、ゲート電極22に逆バイアスを印加
してショットキ接合の空乏層をI nGa P動作N1
7に広げることによりソース・ドレイン電流を制御する
ことができる。
また、S/D電極21a及び21bの下に膜厚の厚いn
゛型のInGaPコンタクト層19を有しているので、
第1の実施例の場合と同様に、S/D電極21aと21
bとの間で必要な大きさの電流通路を確保することがで
き、S/Dli極21a、21b間のシリーズ抵抗を小
さく保持することができる。
上記のような第3の実施例の製造方法によれば、InG
aP動作層17/GaAs停止層】8/I nGa P
コンタクト層19というように、砒素(As)元素を含
む化合物半導体の層とリン(P)元素を含む化合物半導
体の層とを交互に予め形成し、砒素(As)元素又はリ
ン(P)元素とのみ反応するl(F又はHCIを含む選
択エツチング液により、特定の層のみをエツチングして
いるので、ゲート電極22が形成されるInC;aP動
作層17を表出するため上記InGaPコンタクト層1
9やGaAs停止層18をエツチングする際、1nGa
 P動作層17がエツチングされるのを防止することが
できる。このため、ゲート電極22が形成される[nG
aP動作層17の膜厚を予め所定の膜厚で形成しておく
ことによりウェハ内で膜厚の均一なInC;aP動作層
17を残存することができる。これにより、ウェハ内で
Idssのバラツキを小さくすることができる。
なお、第3の実施例では、I nGa P動作層I7上
にゲート電極22を形成しているが、第3図(e)に示
す工程の後、GaAs停止層18上にゲート電極22を
形成してもよい。このようなGaAs−MESFETは
、第4の発明の実施例として、第4図に示すように、G
aAs停止層18とA2膜22との間で約0.65Vの
バリアハイドを有するショットキ接合が形成され、ショ
ットキ接合の空乏層を薄いGaAs停止層18を貫通し
てInGaP動作層17にまで広げることによりドレイ
ン電流を制御することができる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法において
は、砒素(As)元素を含む化合物半導体層を選択的に
エツチング可能な第1のエツチング液として、例えばフ
ッ酸(HF)を含む溶液を用い、リン(P)元素を含む
化合物半導体層を選択的にエツチング可能な第2のエツ
チング液として、例えば塩酸(HCI)を含む溶液を用
いている。
従って、砒素(As)元素を含む化合物半導体層、リン
(P)元素を含む化合物半導体層を、動作層/停止層/
コンタクト層として交互に予め形成することにより、ゲ
ート電極が形成される停止層や動作層を表出するため上
記コンタクト層や停止層のうちいずれか特定の層をエツ
チングしようとする場合、特定の層の直下の停止層や動
作層がエツチングされるのを防止することができる。こ
のため、ゲーit極が形成される動作層、又は停止層の
膜厚を予め所定の膜厚で形成しておくことによりウェハ
内で膜厚の均一な動作層等を残存することができる。
また、本発明の半導体装置によれば、動作層/停止層/
コンタクト層が形成されているので、動作層や停止層が
薄くなっても動作層上のコンタクト層の上にS/Dii
i極を形成しているので、必要な大きさの電流通路を確
保することができ、S/D!極間のシリーズ抵抗を小さ
く保持することができる。しかも、上記の半導体装置の
製造方法が適用でき、ウェハ内で膜厚の均一な動作層等
を残存することができるので、Idssのウェハ内分布
の均一なMESFETを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例のMESFETの作成
方法について説明する断面図、第2図は、本発明の第2
の実施例のMESFETについて説明する断面図、 第3図は、本発明の第3の実施例のMESFETの作成
方法について説明する断面図、第4図は、本発明の第4
の実施例のMESFETについて説明する断面図、 第5図は、本発明の第1の実施例の方法により作成され
たME S F ETのIdssのウェハ内分布図、 第6図は、従来例のMESFETの作成方法について説
明する断面図、 第7図は、従来例の方法により作成されたMESFET
の1dssのウェハ内分布図である。 〔符号の説明〕 1.9−GaAs基板、 2.1O−GaAs動作層、 3・・・ゲート電極、 4 a、 4 b、 14a、 14b、 21a、 
21b−3/D電極、 5.6・・・SiO2膜、 6a、6b・・・コンタクトホール、 7・・・レジスト膜、 7 a、12a、13c、18a、19a、21c、3
1a、32a・・・開口部、 11 ・= I n G a P停止層、12・・・G
aAsコンタクト層、 13.20・・・SiO□膜(絶縁l1l)、13a、
20a・・・コンタクトホール(第1の開口部)、13
b、20b・・・コンタクトホール(第2の関口部)、
15.22・・・ゲート電極(/l膜)、1.5a 、
 22a−A l膜、 16− I n G a P基板、 17 =−1n G a P動作層、 18=−GaAs停止層、 19・・・InGaPコンタクト層、 31.32・・・レジスト膜(耐エツチング性膜)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる動
    作層と、該動作層上のリン(P)元素を含む化合物半導
    体からなる停止層と、該停止層上の砒素(As)元素を
    含む化合物半導体からなるコンタクト層とを有し、前記
    コンタクト層及び前記停止層を貫通して設けられた開口
    部の底部の動作層にショットキ接合を介してゲート電極
    が形成され、前記開口部の周辺部のコンタクト層上にソ
    ース・ドレイン電極が形成されていることを特徴とする
    半導体装置。 (2)リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動作
    層と、該動作層上の砒素(As)元素を含む化合物半導
    体からなる停止層と、該停止層上のリン(P)元素を含
    む化合物半導体からなるコンタクト層とを有し、前記コ
    ンタクト層及び前記停止層を貫通して設けられた開口部
    の底部の動作層にショットキ接合を介してゲート電極が
    形成され、前記開口部の周辺部のコンタクト層上にソー
    ス・ドレイン電極が形成されていることを特徴とする半
    導体装置。 (3)砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる動
    作層と、該動作層上のリン(P)元素を含む化合物半導
    体からなる停止層と、該停止層上の砒素(As)元素を
    含む化合物半導体からなるコンタクト層とを有し、前記
    コンタクト層を貫通して設けられた開口部の底部の停止
    層にショットキ接合を介してゲート電極が形成され、前
    記開口部の周辺部のコンタクト層上にソース・ドレイン
    電極が形成されていることを特徴とする半導体装置。(
    4)リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動作層
    と、該動作層上の砒素(As)元素を含む化合物半導体
    からなる停止層と、該停止層上のリン(P)元素を含む
    化合物半導体からなるコンタクト層とを有し、前記コン
    タクト層を貫通して設けられた開口部の底部の停止層に
    ショットキ接合を介してゲート電極が形成され、前記開
    口部の周辺部のコンタクト層上にソース・ドレイン電極
    が形成されていることを特徴とする半導体装置。(5)
    砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる動作層上
    に、リン(P)元素を含む化合物半導体からなる停止層
    と、砒素(As)元素を含む化合物半導体からなるコン
    タクト層とを順次形成する工程と、 前記コンタクト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に
    第1及び第2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第
    2の開口部の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出す
    る工程と、 前記表出したコンタクト層の表面にそれぞれソース/ド
    レイン(S/D)電極を形成する工程と、全面に耐エッ
    チング性膜を形成した後、前記第1の開口部と第2の開
    口部との間の絶縁膜上の耐エッチング性膜に開口部を形
    成する工程と、前記耐エッチング性膜の開口部を介して
    絶縁膜を選択的にエッチングして第3の開口部を形成し
    、該第3の開口部の底部にコンタクト層を表出する工程
    と、 砒素(As)元素を含む化合物半導体を選択的にエッチ
    ングする第1のエッチング液により前記耐エッチング性
    膜及び絶縁膜をマスクとして前記表出したコンタクト層
    を選択的にエッチングし、前記停止層を表出する工程と
    、 リン(P)元素を含む化合物半導体を選択的にエッチン
    グする第2のエッチング液により前記耐エッチング性膜
    、絶縁膜及びコンタクト層をマスクとして前記表出した
    停止層を選択的にエッチングし、前記動作層を表出する
    工程と、 前記表出した動作層の表面にゲート電極を選択的に形成
    するとともに該ゲート電極と前記動作層との接触部にシ
    ョットキ接合を形成する工程とを有する半導体装置の製
    造方法。 (6)リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動作
    層上に、砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる
    停止層と、リン(P)元素を含む化合物半導体からなる
    コンタクト層とを順次形成する工程と、 前記コンタクト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に
    第1及び第2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第
    2の開口部の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出す
    る工程と、 前記第1及び第2の開口部の底部のコンタクト層に接し
    てそれぞれソース/ドレイン(S/D)電極を形成する
    工程と、 全面に耐エッチング性膜を形成した後、前記第1の開口
    部と第2の開口部との間の絶縁膜上の耐エッチング性膜
    に開口部を形成する工程と、前記耐エッチング性膜の開
    口部を介して絶縁膜を選択的にエッチングして第3の開
    口部を形成し、該第3の開口部の底部にコンタクト層を
    表出する工程と、 前記第2のエッチング液により前記耐エッチング性膜及
    び絶縁膜をマスクとして前記表出したコンタクト層を選
    択的にエッチングし、前記停止層を表出する工程と、 前記第1のエッチング液により前記耐エッチング性膜、
    絶縁膜及びコンタクト層をマスクとして前記表出した停
    止層を選択的にエッチングし、前記動作層を表出する工
    程と、 前記表出した動作層の表面にゲート電極を選択的に形成
    するとともに該ゲート電極と前記動作層との接触部にシ
    ョットキ接合を形成する工程とを有する半導体装置の製
    造方法。 (7)砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる動
    作層上に、リン(P)元素を含む化合物半導体からなる
    停止層と、砒素(As)元素を含む化合物半導体からな
    るコンタクト層とを順次形成する工程と、 前記コンタクト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に
    第1及び第2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第
    2の開口部の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出す
    る工程と、 前記第1及び第2の開口部の底部のコンタクト層に接し
    てそれぞれソース/ドレイン(S/D)電極を形成する
    工程と、 全面に耐エッチング性膜を形成した後、前記第1の開口
    部と第2の開口部との間の絶縁膜上の耐エッチング性膜
    に開口部を形成する工程と、前記耐エッチング性膜の開
    口部を介して絶縁膜を選択的にエッチングして第3の開
    口部を形成し、該第3の開口部の底部にコンタクト層を
    表出する工程と、 前記第1のエッチング液により前記耐エッチング性膜及
    び絶縁膜をマスクとして前記表出したコンタクト層を選
    択的にエッチングし、前記停止層を表出する工程と、 前記表出した停止層の表面にゲート電極を選択的に形成
    するとともに該ゲート電極と前記動作層との接触部にシ
    ョットキ接合を形成する工程とを有する半導体装置の製
    造方法。 (8)リン(P)元素を含む化合物半導体からなる動作
    層上に、砒素(As)元素を含む化合物半導体からなる
    停止層と、リン(P)元素を含む化合物半導体からなる
    コンタクト層とを順次形成する工程と、 前記コンタクト層上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜に
    第1及び第2の開口部を離隔して形成し、該第1及び第
    2の開口部の底部にそれぞれ前記コンタクト層を表出す
    る工程と、 前記第1及び第2の開口部の底部のコンタクト層に接し
    てそれぞれソース/ドレイン(S/D)電極を形成する
    工程と、 全面に耐エッチング性膜を形成した後、前記第1の開口
    部と第2の開口部との間の絶縁膜上の耐エッチング性膜
    に開口部を形成する工程と、前記耐エッチング性膜の開
    口部を介して絶縁膜を選択的にエッチングして第3の開
    口部を形成し、該第3の開口部の底部にコンタクト層を
    表出する工程と、 前記第2のエッチング液により前記耐エッチング性膜及
    び絶縁膜をマスクとして前記表出したコンタクト層を選
    択的にエッチングし、前記停止層を表出する工程と、 前記表出した停止層の表面にゲート電極を選択的に形成
    するとともに該ゲート電極と前記動作層との接触部にシ
    ョットキ接合を形成する工程とを有する半導体装置の製
    造方法。 (9)前記リン(P)元素を含む化合物半導体がInP
    又はInGaPからなる化合物半導体であり、前記砒素
    (As)元素を含む化合物半導体がGaAs、InGa
    As或いはAlGaAsであることを特徴とする請求項
    1〜請求項4記載の半導体装置。 (10)前記リン(P)元素を含む化合物半導体がIn
    P又はInGaPからなる化合物半導体であり、前記砒
    素(As)元素を含む化合物半導体がGaAs、InG
    aAs或いはAlGaAsであり、かつ第1のエッチン
    グ液がフッ酸(HF)を含む溶液であり、第2のエッチ
    ング液が塩酸(HCl)を含む溶液であることを特徴と
    する請求項5〜請求項8記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5504353A (en) * 1994-06-06 1996-04-02 Nec Corporation Field effect transistor
KR100939037B1 (ko) * 2001-05-21 2010-01-27 엠/에이-컴 테크놀로지 솔루션스 홀딩스, 인크. 두 개의 인듐갈륨인 에칭정지 층을 갖는 증가형 및 공핍형 부정형 고전자 이동도 트랜지스터와 그 형성 방법

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