JP2000174260A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置に関し、キャップ層とチャネル層
との間に低濃度ドーピング層やノンドープ層を介在させ
てゲートに於ける順方向及び逆方向の耐圧を向上させた
HEMTであっても、何らの問題も派生することなく、
ソース電極やドレイン電極などのオーミック・コンタク
トを良好にとれるようにする。
【解決手段】 基板1上に形成されて少なくともチャネ
ル層3及び電子供給層5a及びバリヤ層5bを含む半導
体層積層構造と、半導体層積層構造に於けるソース領域
に穿設されたリセス内に形成されたソース電極7と、リ
セスの壁面と前記ソース電極7との間に介在し且つ双方
に接触する耐熱金属層10とを備える。
(57) Abstract: A semiconductor device comprising a HEMT in which a lightly doped layer or a non-doped layer is interposed between a cap layer and a channel layer to improve the withstand voltage in the forward and reverse directions at the gate. Even if there is no problem,
Ohmic contacts such as source and drain electrodes can be made well. SOLUTION: A semiconductor layer laminated structure formed on a substrate 1 and including at least a channel layer 3, an electron supply layer 5a, and a barrier layer 5b, and formed in a recess formed in a source region in the semiconductor layer laminated structure. And a heat-resistant metal layer 10 interposed between the wall surface of the recess and the source electrode 7 and in contact with both.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲートに於ける順
方向及び逆方向の耐圧が共に高く、且つ、ソース及びド
レインなどの良好なオーミック・コンタクトをとること
ができる電界効果トランジスタを含む半導体装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device including a field effect transistor which has a high withstand voltage in a forward direction and a reverse direction at a gate and can make good ohmic contacts such as a source and a drain. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】高周波特性及び高速動作特性が良好な化
合物半導体電界効果トランジスタの一つとして高電子移
動度トランジスタ(high electron mo
bility transistor:HEMT)が知
られている。2. Description of the Related Art As one of compound semiconductor field-effect transistors having good high-frequency characteristics and high-speed operation characteristics, a high electron mobility transistor (high electron mobility transistor) is known.
A known property is known as "bility transformer (HEMT)".
【0003】HEMTには、必要な特性に応じて種々な
バリエーションがあり、例えば高耐圧が必要であれば、
電子供給層の不純物ドーピングを全てに亙って一様にす
ることなく、プレーナ・ドーピングにしたり、電子供給
層上に低濃度ドーピング層或いはアンドープ層を積層す
るなどの手段が採られている。[0003] There are various types of HEMTs depending on the required characteristics. For example, if a high breakdown voltage is required,
Means such as planar doping or laminating a lightly doped layer or an undoped layer on the electron supply layer without taking uniform doping of the impurity in the electron supply layer are adopted.
【0004】このような構成をもつHEMTに於いて
は、標準的な構造をもつHEMT、即ち、高耐圧を意図
していないHEMTに比較し、オーミック・コンタクト
を取り難いとされている。In the HEMT having such a configuration, it is said that it is more difficult to form an ohmic contact than a HEMT having a standard structure, that is, a HEMT not intended to have a high breakdown voltage.
【0005】図12は標準的な構造をもつHEMTを説
明する為の要部切断側面図であり、図に於いて、1は基
板、2はバッファ層、3はチャネル層、4はスペーサ
層、5aは電子供給層、6はキャップ層、7はソース電
極、8はドレイン電極、9はゲート電極、11は合金化
領域、13は電流パス、14はリーク電流パスをそれぞ
れ示している。FIG. 12 is a sectional side view for explaining a HEMT having a standard structure, in which 1 is a substrate, 2 is a buffer layer, 3 is a channel layer, 4 is a spacer layer, 5a is an electron supply layer, 6 is a cap layer, 7 is a source electrode, 8 is a drain electrode, 9 is a gate electrode, 11 is an alloyed region, 13 is a current path, and 14 is a leak current path.
【0006】このHEMTでは、ゲートに於ける順方向
及び逆方向の耐圧をそれ程高く要求されない為、ゲート
電極9は電子供給層5aに直接コンタクトする構造にな
っていて、その電子供給層5a及びキャップ層6は共に
高濃度にドーピングされている為、ソース電極7及びド
レイン電極8と二次元電子ガス層とは容易にオーミック
・コンタクトさせることができる。In this HEMT, since the forward and reverse breakdown voltages of the gate are not required to be so high, the gate electrode 9 has a structure in which the gate electrode 9 is in direct contact with the electron supply layer 5a. Since both layers 6 are heavily doped, the source electrode 7 and the drain electrode 8 can be easily brought into ohmic contact with the two-dimensional electron gas layer.
【0007】図13及び図14はゲートに於ける順方向
及び逆方向の耐圧を高くする構造をもつHEMTを説明
する為の要部切断側面図であり、図12に於いて用いた
記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つも
のとする。FIGS. 13 and 14 are sectional side views for explaining a HEMT having a structure for increasing the withstand voltage in the forward and reverse directions at the gate, and have the same symbols as those used in FIG. The symbols represent the same parts or have the same meaning.
【0008】図13に於いて、5bは電子供給層5aと
キャップ層6との間に在って電子供給層5a上の全面に
形成したバリヤ層を示している。Referring to FIG. 13, reference numeral 5b denotes a barrier layer formed between the electron supply layer 5a and the cap layer 6 and formed on the entire surface of the electron supply layer 5a.
【0009】図14に於いて、12はバリヤ層5B上に
形成した低不純物濃度ゲート電極埋め込み層を示してい
る。In FIG. 14, reference numeral 12 denotes a low impurity concentration gate electrode buried layer formed on the barrier layer 5B.
【0010】図13或いは図14に見られるHEMTに
於いては、バリヤ層5b、低不純物濃度ゲート電極埋め
込み層12の存在で、ソース電極7やドレイン電極8を
形成する領域の抵抗が高い為、オーミック・コンタクト
をとり難い。In the HEMT shown in FIG. 13 or FIG. 14, the resistance of the region where the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed is high because of the presence of the barrier layer 5b and the low impurity concentration gate electrode buried layer 12. Difficult to make ohmic contact.
【0011】図15は図13或いは図14について説明
した従来例の問題を解消する為のHEMTを説明する為
の要部切断側面図であり、図12乃至図14に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。FIG. 15 is a cutaway side view of a main part for explaining a HEMT for solving the problem of the conventional example described with reference to FIG. 13 or FIG. 14, and is the same as the symbol used in FIG. The symbols represent the same parts or have the same meaning.
【0012】図15に於いて、21はキャップ層6の表
面からチャネル層3に達するリセスを示している。In FIG. 15, reference numeral 21 denotes a recess reaching the channel layer 3 from the surface of the cap layer 6.
【0013】図15に見られるHEMTに於いては、低
不純物濃度ゲート電極埋め込み層12やバリヤ層5bな
ど抵抗が高い層を除去し、ソース電極7やドレイン電極
8をチャネル層3に直接コンタクトさせているので、図
13或いは図14について説明したHEMTの問題を解
消されたが、その構造に起因して新たな問題が派生す
る。In the HEMT shown in FIG. 15, layers having a high resistance such as a low impurity concentration gate electrode buried layer 12 and a barrier layer 5b are removed, and a source electrode 7 and a drain electrode 8 are brought into direct contact with the channel layer 3. Therefore, the problem of the HEMT described with reference to FIG. 13 or FIG. 14 has been solved, but a new problem arises due to the structure.
【0014】即ち、図15のHEMTに於いて、リセス
21のゲート側壁面とオーミック電極との間に空隙を生
ずるので、その空隙の直下に於けるチャネル層3の部分
に空乏層が拡がり、寄生抵抗が増大することになる。That is, in the HEMT shown in FIG. 15, a gap is formed between the gate side wall surface of the recess 21 and the ohmic electrode, so that a depletion layer spreads to a portion of the channel layer 3 immediately below the gap, and a parasitic layer is formed. The resistance will increase.
【0015】このような空乏層を生成させないようにす
る為には、前記のような空隙を生成させないようにすれ
ば良いと思われようが、そのようにした場合、また、新
たな不都合が生ずることになる。In order to prevent the generation of such a depletion layer, it seems to be sufficient to prevent the generation of the above-mentioned voids. However, in such a case, new inconvenience occurs. Will be.
【0016】図16は図15について説明したHEMT
に於ける空隙をなくしたHEMTを説明する為の要部切
断側面図であり、図12乃至図15に於いて用いた記号
と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものと
する。FIG. 16 shows the HEMT described with reference to FIG.
FIG. 16 is a sectional side view of a main part for explaining a HEMT in which a gap is eliminated in FIG. 12, and the same symbols as those used in FIGS. 12 to 15 represent the same parts or have the same meanings.
【0017】図16に見られるHEMTに於いては、リ
セスの壁面とソース電極7或いはドレイン電極8とが接
触した状態に在り、このような構造では、ソース電極7
及びドレイン電極8とチャネル層3との合金化熱処理を
行った場合、合金化領域11が横方向に異常拡散し、ゲ
ート電極9とオーミック電極とが接近してゲートに於け
る順方向及び逆方向の耐圧が共に低下してしまう。In the HEMT shown in FIG. 16, the wall surface of the recess and the source electrode 7 or the drain electrode 8 are in contact with each other.
When the alloying heat treatment of the drain electrode 8 and the channel layer 3 is performed, the alloyed region 11 abnormally diffuses in the lateral direction, and the gate electrode 9 and the ohmic electrode come close to each other and the forward and reverse directions in the gate are formed. Withstand voltage of both of them decreases.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】本発明では、キャップ
層とチャネル層との間に低濃度ドーピング層やノンドー
プ層を介在させてゲートに於ける順方向及び逆方向の耐
圧を向上させたHEMTであっても、何らの問題も派生
することなく、ソース電極やドレイン電極などのオーミ
ック・コンタクトを良好にとれるようにする。According to the present invention, there is provided a HEMT in which a lightly doped layer or a non-doped layer is interposed between a cap layer and a channel layer to improve the withstand voltage in the forward and reverse directions at the gate. Even so, ohmic contacts such as a source electrode and a drain electrode can be satisfactorily obtained without causing any problem.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明では、オーミック
電極の形成領域にリセスを形成し、オーミック・コンタ
クトを必要とする半導体層に直接接触させる点に於いて
は従来の技術と変わりないが、リセスの壁面とオーミッ
ク電極との間に空隙を生じない構成、そして、オーミッ
ク電極の合金化領域がゲート方向に拡がらない構成にす
ることが基本になっている。According to the present invention, there is no difference from the prior art in that a recess is formed in a region where an ohmic electrode is formed, and the semiconductor layer requires ohmic contact directly. Basically, the configuration is such that no void is formed between the wall surface of the recess and the ohmic electrode, and the alloyed region of the ohmic electrode does not expand in the gate direction.
【0020】図1は本発明の原理を解説する為の半導体
装置を表す要部切断側面図であり、図に於いて、1は基
板、2はバッファ層、3はチャネル層、4はスペーサ
層、5aは電子供給層、5bはバリヤ層、6はキャップ
層、7はソース電極、8はドレイン電極、9はゲート電
極、10は耐熱金属層、11は合金化領域、12は低濃
度ゲート電極埋め込み層をそれぞれ示している。FIG. 1 is a cutaway side view showing a semiconductor device for explaining the principle of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate, 2 denotes a buffer layer, 3 denotes a channel layer, and 4 denotes a spacer layer. 5a is an electron supply layer, 5b is a barrier layer, 6 is a cap layer, 7 is a source electrode, 8 is a drain electrode, 9 is a gate electrode, 10 is a heat-resistant metal layer, 11 is an alloyed region, and 12 is a low concentration gate electrode. Each of the buried layers is shown.
【0021】図1に見られる半導体装置に於ける特徴的
な構成は、ソース電極7或いはドレイン電極8を形成す
る為のリセスに於ける壁面と各オーミック電極との間に
耐熱金属層10を介在させたことである。A characteristic structure of the semiconductor device shown in FIG. 1 is that a heat-resistant metal layer 10 is interposed between a wall surface in a recess for forming a source electrode 7 or a drain electrode 8 and each ohmic electrode. It was done.
【0022】この構成を採ることで、リセスの壁面とオ
ーミック電極との間の直下に在るチャネル層3に空乏層
が拡がって寄生抵抗が増大する旨の問題を解消すること
ができ、また、オーミック電極と半導体との合金化熱処
理を行った場合、合金化領域がゲート方向に延伸して耐
圧が低下する旨の問題も起こらない。By adopting this configuration, the problem that the depletion layer extends to the channel layer 3 located immediately below the wall surface of the recess and the ohmic electrode and the parasitic resistance increases can be solved. When the alloying heat treatment of the ohmic electrode and the semiconductor is performed, there is no problem that the alloying region extends in the gate direction and the breakdown voltage is reduced.
【0023】前記したところから、本発明に依る半導体
装置に於いては、 (1)半導体基板(例えば基板1)上に形成されて少な
くともチャネル層(例えばチャネル層3)及びキャリヤ
供給層(例えば電子供給層5a)及びバリヤ層(例えば
バリヤ層5b)を含む半導体層積層構造と、前記半導体
層積層構造に於けるソース領域に穿設されたリセス内に
形成されたソース電極(例えばソース電極7)と、前記
リセスの壁面と前記ソース電極との間に介在し且つ双方
に接触する耐熱金属層(例えば耐熱金属層10)とを備
えてなることを特徴とし、この構成に依れば、通常、ド
レインに比較してゲート電極に近い位置に設けられるソ
ースに於いて、リセスを形成した後にソース電極を形成
しても、合金化熱処理時に合金化領域が異常拡散するこ
とを耐熱金属層で有効に防止することができ、また、As described above, in the semiconductor device according to the present invention, (1) at least a channel layer (for example, channel layer 3) formed on a semiconductor substrate (for example, substrate 1) and a carrier supply layer (for example, electron A semiconductor layer stack structure including a supply layer 5a) and a barrier layer (eg, barrier layer 5b); and a source electrode (eg, source electrode 7) formed in a recess formed in a source region in the semiconductor layer stack structure. And a refractory metal layer (for example, a refractory metal layer 10) interposed between the wall surface of the recess and the source electrode and in contact with both of the recesses. Even if the source electrode is formed after the recess is formed in the source provided closer to the gate electrode than the drain, the alloyed region may diffuse abnormally during the alloying heat treatment. Can be effectively prevented by a heat-resistant metal layer, and
【0024】(2)前記(1)に於いて、半導体層積層
構造に於けるドレイン領域に穿設されたリセス内に形成
されたドレイン電極(例えばドレイン電極8)と、前記
リセスの壁面と前記ドレイン電極との間に介在し且つ双
方に接触する耐熱金属層とを備えてなることを特徴と
し、この構成に依れば、通常、ドレインに於いても、リ
セスを形成した後にドレイン電極を形成しても、合金化
熱処理時に合金化領域が異常拡散することを耐熱金属層
で有効に防止することができ、また、(2) In the above (1), a drain electrode (for example, a drain electrode 8) formed in a recess formed in the drain region in the semiconductor layered structure, a wall surface of the recess, and And a heat-resistant metal layer interposed between and in contact with the drain electrode. According to this configuration, the drain electrode is usually formed after forming the recess also in the drain. However, abnormal diffusion of the alloyed region during the alloying heat treatment can be effectively prevented by the heat-resistant metal layer.
【0025】(3)前記(1)或いは(2)に於いて、
リセスがバリヤ層に達していることを特徴とし、また、(3) In the above (1) or (2),
Characterized by the recess reaching the barrier layer,
【0026】(4)前記(1)或いは(2)に於いて、
リセスがチャネル層に達していることを特徴とし、この
構成及び前記(3)に見られる構成に依れば、半導体層
積層構造に応じてリセスの深さを選択し、合金化熱処理
に依って合金化領域が良好にチャネル層とオーミック・
コンタクトさせることができ、また、(4) In the above (1) or (2),
The recess reaches the channel layer. According to this configuration and the configuration described in the above (3), the depth of the recess is selected according to the semiconductor layer laminated structure, and the depth of the recess is determined by the alloying heat treatment. Good alloying area with channel layer and ohmic
Can be contacted,
【0027】(5)前記(1)乃至(4)の何れか1に
於いて、キャリヤ供給層が含有する不純物がプレーナ・
ドーピングされたものであることを特徴とし、また、(5) In any one of the above (1) to (4), the impurity contained in the carrier supply layer may be a planar impurity.
Characterized by being doped, and
【0028】(6)前記(1)乃至(5)の何れか1に
於いて、キャリヤ供給層が電子供給層(例えば電子供給
層105a:図2参照、以下同じ)であって且つ該電子
供給層上にi層(例えばバリヤ層105b)或いは電子
供給層に比較して低不純物濃度であるn層(例えばn-
層)が積層形成されてなることを特徴とし、また、(6) In any one of the above (1) to (5), the carrier supply layer is an electron supply layer (for example, the electron supply layer 105a: see FIG. 2, the same applies hereinafter) and the electron supply layer On the layer, an i-layer (for example, barrier layer 105b) or an n-layer (for example, n − ) having a lower impurity concentration than the electron supply layer is provided.
Layers) are laminated, and
【0029】(7)前記(1)乃至(5)の何れか1に
於いて、キャリヤ供給層が正孔供給層であって且つ該正
孔供給層上にi層或いは正孔供給層に比較して低不純物
濃度であるp層が積層形成されてなることを特徴とし、
また、(7) In any one of the above (1) to (5), the carrier supply layer is a hole supply layer, and the carrier supply layer is formed on the hole supply layer as compared with the i-layer or the hole supply layer. And a p-layer having a low impurity concentration is formed by lamination.
Also,
【0030】(8)前記(1)乃至(7)の何れか1に
於いて、キャリヤ供給層(例えば電子供給層135a:
図9参照、以下同じ)をチャネル層(例えばチャネル層
133)と半導体基板(例えば基板131)との間に介
在させてなることを特徴とし、この構成に依れば、いわ
ゆる逆HEMT構造が実現される。(8) In any one of the above (1) to (7), the carrier supply layer (for example, the electron supply layer 135a:
9, the same applies hereinafter) is interposed between a channel layer (for example, channel layer 133) and a semiconductor substrate (for example, substrate 131). According to this configuration, a so-called inverted HEMT structure is realized. Is done.
【0031】前記手段を採ることに依り、HEMTに於
けるキャップ層とチャネル層との間に低濃度ドーピング
層やノンドープ層を介在させてゲートに於ける順方向及
び逆方向の耐圧を向上させ、そして、そのような半導体
層構成であってもソース電極やドレイン電極などのオー
ミック・コンタクトを良好に実現させ、しかも、その構
成に起因する問題、例えば、リセス壁面とオーミック電
極との間の空隙に起因する空乏層の発生やオーミック電
極の合金化領域がゲートに接近するなどの問題は皆無で
ある。By adopting the above means, a lightly doped layer or a non-doped layer is interposed between the cap layer and the channel layer in the HEMT to improve the withstand voltage in the forward and reverse directions at the gate, Even with such a semiconductor layer configuration, ohmic contacts such as a source electrode and a drain electrode can be satisfactorily realized, and problems caused by the configuration, such as a gap between the recess wall surface and the ohmic electrode, are reduced. There is no problem such as the occurrence of a depletion layer or the alloyed region of the ohmic electrode approaching the gate.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】図2は本発明に於ける実施の形態
1を説明する為の半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a sectional side view showing a main part of a semiconductor device for explaining a first embodiment of the present invention.
【0033】図に於いて、101は基板、102aはバ
ッファ層、102bはバッファ層、103はチャネル
層、104はスペーサ層、105aは電子供給層、10
5bはバリヤ層、106はキャップ層、107はソース
電極、108はドレイン電極、109はゲート電極、1
10は耐熱金属層、111は合金化領域をそれぞれ示し
ている。In the figure, 101 is a substrate, 102a is a buffer layer, 102b is a buffer layer, 103 is a channel layer, 104 is a spacer layer, 105a is an electron supply layer,
5b is a barrier layer, 106 is a cap layer, 107 is a source electrode, 108 is a drain electrode, 109 is a gate electrode, 1
Reference numeral 10 denotes a heat-resistant metal layer, and 111 denotes an alloyed region.
【0034】図3乃至図7は図2に見られる半導体装置
の製造工程を説明する為の工程要所に於ける半導体装置
を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照
しつつ説明する。FIGS. 3 to 7 are cutaway side views of a main part of a semiconductor device in a process essential point for explaining a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2. Referring to FIGS. It will be explained while doing.
【0035】図3(A)参照 3−(1) MOVPE(metalorganic vapor
phase epitaxy)法を適用することに依っ
て、基板101上に第一バッファ層102a、第二バッ
ファ層102b、チャネル層103、スペーサ層10
4、電子供給層105a、バリヤ層105b、キャップ
層106を形成する。FIG. 3 (A) 3- (1) MOVPE (metalorganic vapor)
A first buffer layer 102a, a second buffer layer 102b, a channel layer 103, and a spacer layer 10 are formed on a substrate 101 by applying a phase epitaxy method.
4. An electron supply layer 105a, a barrier layer 105b, and a cap layer 106 are formed.
【0036】上記各半導体部分に関する主要なデータを
例示すると次の通りである。 基板101について 材料:半絶縁性InP 第一バッファ層102aについて 材料:i−InP 厚さ:50〔nm〕 第二バッファ層102bについて 材料:i−InAlAs(In組成0.52) 厚さ:300〔nm〕 チャネル層103について 材料:i−InGaAs(In組成0.53) 厚さ:20〔nm〕 スペーサ層104について 材料:i−InAlAs 厚さ:3〔nm〕 電子供給層105aについて 材料:n−InAlAs(In組成0.52) 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:5〔nm〕 バリヤ層105bについて 材料:i−InAlAs(In組成0.52) 厚さ:20〔nm〕 キャップ層106 について 材料:n−InGaAs(In組成0.53) 不純物濃度:1×1019〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕The main data relating to each of the above semiconductor portions is exemplified as follows. About the substrate 101 Material: semi-insulating InP About the first buffer layer 102a Material: i-InP Thickness: 50 [nm] About the second buffer layer 102b Material: i-InAlAs (In composition 0.52) Thickness: 300 [ nm] About the channel layer 103 Material: i-InGaAs (In composition 0.53) Thickness: 20 [nm] About the spacer layer 104 Material: i-InAlAs Thickness: 3 [nm] About the electron supply layer 105a Material: n− InAlAs (In composition 0.52) Impurity concentration: 5 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 5 [nm] About barrier layer 105b Material: i-InAlAs (In composition 0.52) Thickness: 20 [nm] About the cap layer 106 Material: n-InGaAs (In composition 0.53) Impurity concentration: 1 × 10 19 [cm −3 ] Thickness: 50 [nm] ]
【0037】図3(B)参照 3−(2) リソ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、リセス形成予定部分に開口をもつレジス
ト膜161を形成する。Referring to FIG. 3B, a resist film 161 having an opening at a portion where a recess is to be formed is formed by applying a resist process in lithography.
【0038】3−(3) エッチャントをリン酸系エッチング液とするウエット・
エッチング法を適用することに依り、レジスト膜161
をマスクとしてキャップ層106、バリヤ層105b、
電子供給層105a、スペーサ層104をエッチングし
てリセス104Aを形成する。3- (3) Wet using etchant as phosphoric acid-based etching solution
By applying the etching method, the resist film 161 is formed.
, The cap layer 106, the barrier layer 105b,
The electron supply layer 105a and the spacer layer 104 are etched to form a recess 104A.
【0039】図4(A)参照 4−(1) スパッタリング法を適用することに依り、全面に厚さが
5〔nm〕程度のWSi膜162を形成する。4 (A) 4- (1) A WSi film 162 having a thickness of about 5 [nm] is formed on the entire surface by applying the sputtering method.
【0040】図4(B)参照 4−(2) エッチング・ガスをSF6 とするドライ・エッチング法
を適用することに依り、WSi膜162の異方性エッチ
ングを行って、リセス104Aの壁面にのみWSi膜1
62を残す。[0040] FIG. 4 (B) depending on the reference 4- (2) to the etching gas applying the dry etching method with SF 6, anisotropic etching is performed of the WSi film 162, the wall surface of the recess 104A Only WSi film 1
Leave 62.
【0041】図5(A)参照 5−(1) 真空蒸着法を適用することに依り、厚さが30〔nm〕
/300〔nm〕であるAuGe/Auからなる電極材
料膜163を形成する。5 (A) 5- (1) The thickness is 30 [nm] by applying the vacuum evaporation method.
An electrode material film 163 of AuGe / Au having a thickness of / 300 [nm] is formed.
【0042】図5(B)参照 5−(2) レジスト剥離液中に浸漬することに依り、レジスト膜1
61を積層されている電極材料膜163と共に剥離する
ことでパターニングを行う。Referring to FIG. 5B, 5- (2) the resist film 1 is immersed in a resist stripping solution.
Patterning is performed by peeling the electrode material 61 together with the laminated electrode material film 163.
【0043】このリフト・オフ工程を経て残った電極材
料膜163がソース電極107及びドレイン電極108
となる。The electrode material film 163 remaining after the lift-off process is used as the source electrode 107 and the drain electrode 108.
Becomes
【0044】5−(3) イオン・ミリング法を適用することに依り、リセス壁面
に於いて突出している電極材料膜163とWSi膜16
2を斜め方向からのミリングで除去する。5- (3) By applying the ion milling method, the electrode material film 163 and the WSi film 16 projecting on the recess wall surface are formed.
2 is removed by milling from an oblique direction.
【0045】5−(4) 温度を400〔℃〕、時間を3〔分〕として、ソース電
極107及びドレイン電極108と半導体との合金化熱
処理を行って、チャネル層3、従って、二次元電子ガス
層とコンタクトする合金化領域111を生成させる。5- (4) At a temperature of 400 ° C. and a time of 3 minutes, a heat treatment for alloying the semiconductor with the source electrode 107 and the drain electrode 108 is performed, and the channel layer 3 An alloyed region 111 that contacts the gas layer is created.
【0046】図6(A)参照 6−(1) リソ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、感度を異にする電子ビーム(elect
ron beam:EB)・レジスト膜164a及び1
64bを形成する。尚、EBレジスト膜164a及び1
64bの感度は164a<164bである。6 (A) 6- (1) An electron beam (elect) having a different sensitivity is obtained by applying a resist process in lithography technology.
ron beam: EB) resist films 164a and 164a
64b are formed. The EB resist films 164a and 164a
The sensitivity of 64b is 164a <164b.
【0047】6−(2) EB描画を行ってゲート電極形成予定部分のレジスト膜
164b及び164aに横断面T字形のゲート電極に於
ける横方向張り出し部分に対応する形状の開口164B
及び同じく脚部分に対応する形状の開口164Aを形成
する。6- (2) EB lithography is performed to form openings 164B in the resist films 164b and 164a in the portions where gate electrodes are to be formed, corresponding to the laterally extending portions of the gate electrode having a T-shaped cross section.
An opening 164A having a shape corresponding to the leg portion is also formed.
【0048】図6(B)参照 6−(3) エッチャントをクエン酸系エッチング液とするウエット
・エッチング法を適用することに依り、レジスト膜16
4b及び164aをマスクとしてキャップ層106のエ
ッチングを行う。6- (3) The resist film 16 is formed by applying a wet etching method using an etchant as a citric acid-based etching solution.
The cap layer 106 is etched using the masks 4b and 164a as masks.
【0049】ここでのエッチングはオーバ・エッチング
であり、キャップ層106に対して、横方向に例えば
0.1〔μm〕程度のサイド・エッチングが加わり、そ
の結果、レジスト膜164aの開口164A(図5
(A)参照)の範囲を越えて延在する空所106Hが生
成されることになる。尚、クエン酸系エッチング液はキ
ャップ層106の下地であるi−InAlAsからなる
バリヤ層105bはエッチングしない。The etching here is over-etching, and a side etching of, for example, about 0.1 [μm] is applied to the cap layer 106 in the lateral direction. As a result, the opening 164A of the resist film 164a (FIG. 5
A void 106H extending beyond the range of (A) is generated. Note that the citric acid-based etchant does not etch the barrier layer 105b made of i-InAlAs, which is the base of the cap layer 106.
【0050】6−(4) 真空蒸着法を適用することに依り、全面に厚さが30
〔nm〕程度のAl膜を形成する。6- (4) By applying the vacuum evaporation method, a thickness of 30
An Al film of about [nm] is formed.
【0051】Al膜はレジスト膜164b及び164a
の開口を介してキャップ層106の除去部分内に入り込
み、その先端はバリヤ層105bにショットキ・コンタ
クトする。The Al film is formed of resist films 164b and 164a.
Through the opening of the cap layer 106, and the tip thereof makes Schottky contact with the barrier layer 105b.
【0052】図7参照 7−(1) レジスト剥離液中に浸漬することに依り、レジスト膜1
64b及び164aを積層されているAl膜と共に剥離
することで、そのAl膜のパターニングを行ってゲート
電極165を形成する。FIG. 7 7- (1) The resist film 1 is immersed in a resist stripping solution.
By stripping 64b and 164a together with the laminated Al film, the Al film is patterned to form the gate electrode 165.
【0053】前記工程を経て製造された半導体装置は、
ソース電極107或いはドレイン電極108とリセス壁
との間にはWSi膜162が介在しているので、チャネ
ル層103に空乏層は発生せず、従って、寄生抵抗が大
きくなることはなく、また、合金化領域111がソース
電極107或いはドレイン電極108の側面から延び出
てゲート電極165に近付くなどの問題も起こらないか
ら、ゲート耐圧が低下することはない。The semiconductor device manufactured through the above steps is
Since the WSi film 162 is interposed between the source electrode 107 or the drain electrode 108 and the recess wall, no depletion layer is generated in the channel layer 103, so that the parasitic resistance does not increase. Since there is no problem that the activated region 111 extends from the side surface of the source electrode 107 or the drain electrode 108 and approaches the gate electrode 165, the gate breakdown voltage does not decrease.
【0054】図8は本発明に於ける実施の形態2を説明
する為の半導体装置を表す要部切断側面図であり、図2
乃至図7に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。FIG. 8 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for explaining a second embodiment of the present invention.
The same symbols as those used in FIG. 7 to FIG. 7 represent the same parts or have the same meanings.
【0055】図に於いて、121は基板、122aはバ
ッファ層、122bはバッファ層、123はチャネル
層、124はスペーサ層、125aは電子供給層、12
5bはバリヤ層、126はキャップ層をそれぞれ示して
いる。In the figure, 121 is a substrate, 122a is a buffer layer, 122b is a buffer layer, 123 is a channel layer, 124 is a spacer layer, 125a is an electron supply layer, 12
5b indicates a barrier layer, and 126 indicates a cap layer.
【0056】実施の形態2と実施の形態1との主な相違
点は、半導体部分の構成とオーミック電極用リセスの形
成方法であり、以下、これについて説明する。The main differences between the second embodiment and the first embodiment are the configuration of the semiconductor portion and the method of forming the ohmic electrode recess. This will be described below.
【0057】 基板121について 材料:半絶縁性GaAs バッファ層122aについて 材料:i−GaAs 厚さ:50〔nm〕 バッファ層122bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:300〔nm〕 チャネル層123について 材料:i−InGaAs(In組成0.15) 厚さ:15〔nm〕 スペーサ層124について 材料:i−InGaP(In組成0.5) 厚さ:3〔nm〕 電子供給層125aについて 材料:n−InGaP(In組成0.5) 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:20〔nm〕 バリヤ層125bについて 材料:i−InGaP(In組成0.5) 厚さ:10〔nm〕 キャップ層126について 材料:n−GaAs 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕About the substrate 121 Material: semi-insulating GaAs About the buffer layer 122a Material: i-GaAs Thickness: 50 [nm] About the buffer layer 122b Material: i-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness: 300 [nm] About the channel layer 123 Material: i-InGaAs (In composition 0.15) Thickness: 15 [nm] About the spacer layer 124 Material: i-InGaP (In composition 0.5) Thickness: 3 [nm] Electron supply layer About 125a Material: n-InGaP (In composition 0.5) Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 20 [nm] About barrier layer 125b Material: i-InGaP (In composition 0.5) Thickness Thickness: 10 [nm] About the cap layer 126 Material: n-GaAs Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 50 [nm]
【0058】オーミック電極用リセスの形成方法として
は、 GaAsに対しては、エッチング・ガスをSiCl
4 とするドライ・エッチング、或いは、エッチャントを
アンモニア系エッチング液とするウエット・エッチング
を適用する。 InGaPに対しては、エッチャントをHCl系エ
ッチング液とするウエット・エッチングを適用する。The method of forming the ohmic electrode recess is as follows.
Dry etching of 4 or wet etching using an etchant as an ammonia-based etchant is applied. For InGaP, wet etching using an etchant as an HCl-based etchant is applied.
【0059】図9は本発明に於ける実施の形態3を説明
する為の半導体装置を表す要部切断側面図であり、図2
乃至図8に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。FIG. 9 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for describing Embodiment 3 of the present invention.
8 to FIG. 8 represent the same parts or have the same meaning.
【0060】図に於いて、131は基板、132aはバ
ッファ層、132bはバッファ層、133はチャネル
層、134はスペーサ層、135aは電子供給層、13
5bはバリヤ層、136はキャップ層をそれぞれ示して
いる。In the figure, 131 is a substrate, 132a is a buffer layer, 132b is a buffer layer, 133 is a channel layer, 134 is a spacer layer, 135a is an electron supply layer, 13
5b indicates a barrier layer, and 136 indicates a cap layer.
【0061】実施の形態3と実施の形態1との主な相違
点は、半導体部分の構成とオーミック電極用リセスの形
成方法であり、以下、これについて説明する。The main differences between the third embodiment and the first embodiment are the configuration of the semiconductor portion and the method of forming the ohmic electrode recess. This will be described below.
【0062】 基板131について 材料:半絶縁性GaAs バッファ層132aについて 材料:i−GaAs 厚さ:50〔nm〕 バッファ層132bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:300〔nm〕 チャネル層133について 材料:i−InGaAs(In組成0.15) 厚さ:15〔nm〕 スペーサ層134について 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:3〔nm〕 電子供給層135aについて 材料:n−AlGaAs(Al組成0.3) 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:20〔nm〕 バリヤ層135bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.5) 厚さ:20〔nm〕 キャップ層136について 材料:n−GaAs 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕 尚、バリヤ層としてAl組成が0.4以上のAlGaA
sを用いた場合、オーミック電極をキャップ層136上
に形成する構成を採ると、オーミック接触をとり難くな
るので、オーミック電極をリセス内に形成する構成で
は、その問題は解消されるので有利になる。About the substrate 131 Material: semi-insulating GaAs About the buffer layer 132a Material: i-GaAs Thickness: 50 [nm] About the buffer layer 132b Material: i-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness: 300 [nm] About the channel layer 133 Material: i-InGaAs (In composition 0.15) Thickness: 15 [nm] About the spacer layer 134 Material: i-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness: 3 [nm] Electron supply layer About 135a Material: n-AlGaAs (Al composition 0.3) Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 20 [nm] About barrier layer 135b Material: i-AlGaAs (Al composition 0.5) Thickness Thickness: 20 [nm] About the cap layer 136 Material: n-GaAs Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 50 [nm] The barrier layer is made of AlGaAs having an Al composition of 0.4 or more.
In the case where s is used, if the configuration in which the ohmic electrode is formed on the cap layer 136 is adopted, it is difficult to make ohmic contact, and in the configuration in which the ohmic electrode is formed in the recess, the problem is solved because it is advantageous. .
【0063】オーミック電極用リセスの形成方法として
は、エッチング・ガスをSiCl4とするドライ・エッ
チング、或いは、エッチャントをアンモニア系エッチン
グ液とするウエット・エッチングを適用する。As a method of forming the ohmic electrode recess, dry etching using SiCl 4 as an etching gas or wet etching using an etchant as an ammonia-based etching solution is applied.
【0064】図10は本発明に於ける実施の形態4を説
明する為の半導体装置を表す要部切断側面図であり、図
2乃至図9に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとする。FIG. 10 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device for describing a fourth embodiment of the present invention. The same symbols as those used in FIGS. 2 to 9 denote the same parts. Shall represent or have the same meaning.
【0065】図に於いて、141は基板、142aはバ
ッファ層、142bはバッファ層、143はチャネル
層、144はスペーサ層、145aは電子供給層、14
5bはバリヤ層、145cはゲート埋め込み層、146
はキャップ層をそれぞれ示している。In the figure, 141 is a substrate, 142a is a buffer layer, 142b is a buffer layer, 143 is a channel layer, 144 is a spacer layer, 145a is an electron supply layer,
5b is a barrier layer, 145c is a gate burying layer, 146
Indicates a cap layer.
【0066】実施の形態4と実施の形態1との主な相違
点は、半導体部分の構成、オーミック電極用リセスの形
成方法とエッチング深さ、ゲートの作製方法であり、以
下、これについて説明する。The main differences between the fourth embodiment and the first embodiment are the configuration of the semiconductor portion, the method of forming the ohmic electrode recess and the etching depth, and the method of manufacturing the gate. These will be described below. .
【0067】 基板141について 材料:半絶縁性GaAs バッファ層142aについて 材料:i−GaAs 厚さ:50〔nm〕 バッファ層142bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:300〔nm〕 チャネル層143について 材料:i−InGaAs(In組成0.15) 厚さ:15〔nm〕 スペーサ層144について 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:3〔nm〕 電子供給層145aについて 材料:n−AlGaAs(Al組成0.3) 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:20〔nm〕 バリヤ層145bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:10〔nm〕 ゲート埋め込み層145cについて 材料:i−GaAs 厚さ:30〔nm〕 キャップ層146について 材料:n−GaAs 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕For the substrate 141 Material: Semi-insulating GaAs Buffer layer 142a Material: i-GaAs Thickness: 50 [nm] For Buffer Layer 142b Material: i-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness: 300 [nm] About the channel layer 143 Material: i-InGaAs (In composition 0.15) Thickness: 15 [nm] About the spacer layer 144 Material: i-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness: 3 [nm] Electron supply layer About 145a Material: n-AlGaAs (Al composition 0.3) Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 20 [nm] About barrier layer 145b Material: i-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness Thickness: 10 [nm] About the gate burying layer 145 c Material: i-GaAs Thickness: 30 [nm] About the cap layer 146 Material: n-GaAs Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 50 [nm]
【0068】オーミック電極用リセスの形成方法として
は、エッチング・ガスをSiCl4とするドライ・エッ
チング、或いは、エッチャントをアンモニア系エッチン
グ液とするウエット・エッチングを適用し、そのリセス
はキャップ層146及びゲート埋め込み層145cを除
去した深さとなる。As the method for forming the ohmic electrode recess, dry etching using SiCl 4 as an etching gas or wet etching using an etchant as an ammonia-based etchant is applied, and the recess is formed by the cap layer 146 and the gate. This is the depth from which the buried layer 145c has been removed.
【0069】また、ゲートの作製方法としては、実施の
形態1と同様、キャップ層146をエッチングしてか
ら、引き続いてゲート埋め込み層145cのエッチング
を行った後、ゲート金属を蒸着してからリフト・オフ法
でパターニングする。As a method of manufacturing a gate, as in Embodiment 1, after etching the cap layer 146, subsequently etching the gate burying layer 145c, depositing a gate metal, and then lifting the gate. Patterning is performed by the off method.
【0070】図11は本発明に於ける実施の形態5を説
明する為の半導体装置を表す要部切断側面図であり、図
2乃至図10に於いて用いた記号と同記号は同部分を表
すか或いは同じ意味を持つものとする。FIG. 11 is a cutaway side view showing a main part of a semiconductor device for explaining a fifth embodiment of the present invention. The same symbols as those used in FIGS. 2 to 10 denote the same parts. Shall represent or have the same meaning.
【0071】図に於いて、151は基板、152aはバ
ッファ層、152bはバッファ層、153はチャネル
層、154はスペーサ層、155aは電子供給層、15
5bは高いAl組成のバリヤ層、155cはバリヤ層、
155dはゲート埋め込み層、156はキャップ層をそ
れぞれ示している。In the figure, 151 is a substrate, 152a is a buffer layer, 152b is a buffer layer, 153 is a channel layer, 154 is a spacer layer, 155a is an electron supply layer,
5b is a barrier layer having a high Al composition, 155c is a barrier layer,
155d indicates a gate burying layer, and 156 indicates a cap layer.
【0072】実施の形態5と実施の形態1との主な相違
点は、半導体部分の構成、オーミック電極用リセスの形
成方法とエッチング深さ、ゲートの作製方法であり、以
下、これについて説明する。The main differences between the fifth embodiment and the first embodiment are the configuration of the semiconductor portion, the method of forming the recess for the ohmic electrode, the etching depth, and the method of manufacturing the gate, which will be described below. .
【0073】(1) 基板151について 材料:半絶縁性GaAs (2) バッファ層152aについて 材料:i−GaAs 厚さ:50〔nm〕 (3) バッファ層152bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:300〔nm〕 (4) チャネル層153について 材料:i−InGaAs(In組成0.15) 厚さ:15〔nm〕 (5) スペーサ層154について 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:3〔nm〕 (6) 電子供給層155aについて 材料:n−AlGaAs(Al組成0.3) 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:20〔nm〕 (7) 高いAl組成のバリヤ層155bについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.5) 厚さ:7〔nm〕 (8) バリヤ層155cについて 材料:i−AlGaAs(Al組成0.3) 厚さ:3〔nm〕 (9) ゲート埋め込み層155dについて 材料:i−GaAs 厚さ:30〔nm〕 (10) キャップ層156について 材料:n−GaAs 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕(1) For the substrate 151 Material: semi-insulating GaAs (2) For the buffer layer 152a Material: i-GaAs Thickness: 50 [nm] (3) For the buffer layer 152b Material: i-AlGaAs (Al composition 0) .3) Thickness: 300 [nm] (4) About the channel layer 153 Material: i-InGaAs (In composition 0.15) Thickness: 15 [nm] (5) About the spacer layer 154 Material: i-AlGaAs (Al Composition: 0.3) Thickness: 3 [nm] (6) Regarding the electron supply layer 155a Material: n-AlGaAs (Al composition: 0.3) Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 20 [nm] (7) About barrier layer 155b with high Al composition Material: i-AlGaAs (Al composition 0.5) Thickness: 7 [nm] (8) About barrier layer 155c : I-AlGaAs (Al composition 0.3) Thickness: 3 [nm] (9) About gate burying layer 155d Material: i-GaAs Thickness: 30 [nm] (10) About cap layer 156 Material: n-GaAs Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 50 [nm]
【0074】オーミック電極用リセスの形成方法として
は、エッチング・ガスをSiCl4とするドライ・エッ
チング、或いは、エッチャントをアンモニア系エッチン
グ液とするウエット・エッチングを適用し、そのリセス
はキャップ層156及びゲート埋め込み層155cを除
去した深さである。As a method for forming the ohmic electrode recess, dry etching using SiCl 4 as an etching gas or wet etching using an etchant as an ammonia-based etching solution is applied, and the recess is formed by the cap layer 156 and the gate. This is the depth from which the buried layer 155c is removed.
【0075】また、ゲートの作製方法としては、実施の
形態1と同様、キャップ層156をエッチングしてか
ら、引き続いてゲート埋め込み層155cのエッチング
を行った後、ゲート金属を蒸着してからリフト・オフ法
でパターニングする。As in the first embodiment, the gate layer is formed by etching the cap layer 156, subsequently etching the gate burying layer 155c, depositing a gate metal, and then lifting the gate. Patterning is performed by the off method.
【0076】次に、キャリヤ供給層をプレーナ・ドーピ
ングで作成した例を本発明に於ける実施の形態6として
説明するが、半導体装置の構成としては、図2乃至図1
0について説明した実施の形態1に於いて、n−InA
lAs電子供給層105aをプレーナ・ドーピング層に
代替するのみであるから図示は省略する。Next, an example in which the carrier supply layer is formed by planar doping will be described as a sixth embodiment of the present invention. The structure of the semiconductor device is shown in FIGS.
0 according to the first embodiment described for n-InA
The illustration is omitted because only the GaAs electron supply layer 105a is replaced with a planar doping layer.
【0077】プレーナ・ドーピングを用いた半導体装置
を作成するには、実施の形態1と同じ工程を採って基板
101上にスペーサ層104までの各半導体層を積層形
成してから、As原料、例えばアルシン(AsH3 )と
共にSi原料、例えばジシラン(Si2 H6 )を供給し
てSiプレーナ・ドーピング層を形成する。In order to fabricate a semiconductor device using planar doping, the same steps as in the first embodiment are employed to form each semiconductor layer up to the spacer layer 104 on the substrate 101, and then an As material, for example, A Si raw material, for example, disilane (Si 2 H 6 ) is supplied together with arsine (AsH 3 ) to form a Si planar doping layer.
【0078】ここで、As原料を供給する理由は、スペ
ーサ層104からAsが再蒸発するのを抑止する為であ
り、また、Siプレーナ・ドーピング層に於ける不純物
濃度は5×1012〔cm-2〕である。Here, the reason why the As material is supplied is to prevent re-evaporation of As from the spacer layer 104, and the impurity concentration in the Si planar doping layer is 5 × 10 12 [cm -2 ].
【0079】Siプレーナ・ドーピング層を形成した後
は、再び実施の形態1と同じ工程、即ち、バリヤ層10
5b及びキャップ層106の成長、WSi膜162の形
成、ソース電極107及びドレイン電極108の形成、
ゲート電極165の形成などを行って完成させれば良
い。After forming the Si planar doping layer, the same steps as in the first embodiment, that is, the barrier layer 10
5b and cap layer 106, formation of WSi film 162, formation of source electrode 107 and drain electrode 108,
What is necessary is just to form the gate electrode 165 and to complete it.
【0080】実施の形態6に於いては、キャリヤ供給層
である電子供給層或いは正孔供給層が単原子層となる
為、ゲート電極とチャネル層との距離が短くなり、短チ
ャネル効果が起こり難い旨の利点があり、短ゲート長半
導体装置に適している。In the sixth embodiment, since the electron supply layer or the hole supply layer, which is the carrier supply layer, is a monoatomic layer, the distance between the gate electrode and the channel layer becomes short, and the short channel effect occurs. It has the advantage of being difficult, and is suitable for a semiconductor device with a short gate length.
【0081】本発明では、前記実施の形態に限られこと
なく、他に多くの改変を実現することができ、例えば、
各半導体層の導電型を適切に選択するなどして、電子供
給層を正孔供給層に代替し、キャリヤに正孔を用いる半
導体装置にすることも容易である。In the present invention, without being limited to the above-described embodiment, many other modifications can be realized.
By appropriately selecting the conductivity type of each semiconductor layer or the like, the electron supply layer can be replaced with a hole supply layer, and a semiconductor device using holes as carriers can be easily formed.
【0082】また、各半導体層の材料、例えば、キャリ
ヤ供給層にInAlAs、InGaP、AlGaAsな
ど適宜のものを選択して使用することができ、更にま
た、各半導体層の厚さなどの寸法的な条件、ドーピング
濃度、不純物添加の条件、金属材料、製造プロセスなど
は適切に選択することが可能であり、特に耐熱金属層の
材料としては、前記実施の形態で用いたWSiの他、W
SiN、TiW、TiWN、Moなどから一種以上を選
択することができる。The material of each semiconductor layer, for example, an appropriate material such as InAlAs, InGaP, or AlGaAs for the carrier supply layer can be selected and used. Conditions, doping concentrations, impurity addition conditions, metal materials, manufacturing processes, and the like can be appropriately selected. Particularly, as the material of the heat-resistant metal layer, in addition to WSi used in the above-described embodiment, W
One or more types can be selected from SiN, TiW, TiWN, Mo, and the like.
【0083】[0083]
【発明の効果】本発明に依る半導体装置に於いては、半
導体基板上に形成されて少なくともチャネル層及びキャ
リヤ供給層及びバリヤ層を含む半導体層積層構造と、半
導体層積層構造に於けるソース領域(或いはドレイン領
域)に穿設されたリセス内に形成されたソース電極(或
いはドレイン電極)と、前記リセスの壁面と前記ソース
電極(或いはドレイン電極)との間に介在し且つ双方に
接触する耐熱金属層とを備える。In the semiconductor device according to the present invention, a semiconductor layer laminated structure formed on a semiconductor substrate and including at least a channel layer, a carrier supply layer and a barrier layer, and a source region in the semiconductor layer laminated structure A source electrode (or drain electrode) formed in a recess formed in the (or drain region), a heat-resistant intervening between a wall surface of the recess and the source electrode (or drain electrode) and in contact with both. A metal layer.
【0084】前記構成を採ることに依り、HEMTに於
けるキャップ層とチャネル層との間に低濃度ドーピング
層やノンドープ層を介在させてゲートに於ける順方向及
び逆方向の耐圧を向上させ、そして、そのような半導体
層構成であってもソース電極やドレイン電極などのオー
ミック・コンタクトを良好に実現させ、しかも、その構
成に起因する問題、例えば、リセス壁面とオーミック電
極との間の空隙に起因する空乏層の発生やオーミック電
極の合金化領域がゲートに接近するなどの問題は皆無で
ある。By adopting the above configuration, the forward breakdown voltage and the reverse breakdown voltage at the gate are improved by interposing a lightly doped layer or a non-doped layer between the cap layer and the channel layer in the HEMT, Even with such a semiconductor layer configuration, ohmic contacts such as a source electrode and a drain electrode can be satisfactorily realized, and problems caused by the configuration, such as a gap between the recess wall surface and the ohmic electrode, are reduced. There is no problem such as the occurrence of a depletion layer or the alloyed region of the ohmic electrode approaching the gate.
【図1】本発明の原理を解説する為の半導体装置を表す
要部切断側面図である。FIG. 1 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for explaining a principle of the present invention;
【図2】本発明に於ける実施の形態1を説明する為の半
導体装置を表す要部切断側面図である。FIG. 2 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for describing Embodiment 1 of the present invention;
【図3】図2に見られる半導体装置の製造工程を説明す
る為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面
図である。FIG. 3 is a fragmentary side view showing the semiconductor device at a key step in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2;
【図4】図2に見られる半導体装置の製造工程を説明す
る為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面
図である。FIG. 4 is a fragmentary side view showing the semiconductor device at a key step in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2;
【図5】図2に見られる半導体装置の製造工程を説明す
る為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面
図である。5 is a fragmentary side view showing a semiconductor device at a key step in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2;
【図6】図2に見られる半導体装置の製造工程を説明す
る為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面
図である。FIG. 6 is a fragmentary side view showing the semiconductor device at a key step in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2;
【図7】図2に見られる半導体装置の製造工程を説明す
る為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面
図である。FIG. 7 is a fragmentary side view showing the semiconductor device at a key step in the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 2;
【図8】本発明に於ける実施の形態2を説明する為の半
導体装置を表す要部切断側面図である。FIG. 8 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for explaining a second embodiment of the present invention;
【図9】本発明に於ける実施の形態3を説明する為の半
導体装置を表す要部切断側面図である。FIG. 9 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for describing a third embodiment of the present invention;
【図10】本発明に於ける実施の形態4を説明する為の
半導体装置を表す要部切断側面図である。FIG. 10 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for describing Embodiment 4 of the present invention;
【図11】本発明に於ける実施の形態5を説明する為の
半導体装置を表す要部切断側面図である。FIG. 11 is a fragmentary side view showing a semiconductor device for describing Embodiment 5 of the present invention;
【図12】標準的な構造をもつHEMTを説明する為の
要部切断側面図である。FIG. 12 is a fragmentary side view for explaining a HEMT having a standard structure.
【図13】ゲートに於ける順方向及び逆方向の耐圧を高
くする構造をもつHEMTを説明する為の要部切断側面
図である。FIG. 13 is a fragmentary side view for explaining a HEMT having a structure for increasing the forward breakdown voltage and the reverse breakdown voltage in the gate.
【図14】ゲートに於ける順方向及び逆方向の耐圧を高
くする構造をもつHEMTを説明する為の要部切断側面
図である。FIG. 14 is a fragmentary side view for explaining a HEMT having a structure for increasing the forward breakdown voltage and the reverse breakdown voltage in the gate.
【図15】図13或いは図14について説明した従来例
の問題を解消する為のHEMTを説明する為の要部切断
側面図である。FIG. 15 is a cutaway side view of a main part for explaining a HEMT for solving the problem of the conventional example described with reference to FIG. 13 or FIG.
【図16】図15について説明したHEMTに於ける空
隙をなくしたHEMTを説明する為の要部切断側面図で
ある。FIG. 16 is a cutaway side view of a main part for explaining a HEMT in which a gap is eliminated in the HEMT described with reference to FIG. 15;
1 基板 2 バッファ層 3 チャネル層 4 スペーサ層 5a 電子供給層 5b バリヤ層 6 キャップ層 7 ソース電極 8 ドレイン電極 9 ゲート電極 10 耐熱金属層 11 合金化領域 12 低不純物濃度ゲート電極埋め込み層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 3 Channel layer 4 Spacer layer 5a Electron supply layer 5b Barrier layer 6 Cap layer 7 Source electrode 8 Drain electrode 9 Gate electrode 10 Heat resistant metal layer 11 Alloyed area 12 Low impurity concentration gate electrode buried layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA04 AA05 BB02 BB09 BB10 CC01 CC03 DD08 DD09 DD34 DD68 FF04 FF07 FF27 GG12 5F102 FA01 FA03 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK04 GK05 GK06 GK08 GL04 GL20 GM04 GM06 GN04 GN05 GQ01 GQ09 GR04 GS04 GT02 HC01 HC04 HC11 HC15 HC18 HC21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA04 AA05 BB02 BB09 BB10 CC01 CC03 DD08 DD09 DD34 DD68 FF04 FF07 FF27 GG12 5F102 FA01 FA03 GB01 GC01 GD01 GJ05 GJ06 GK04 GK05 GK06 GK08 GL04 G04 GM04 GM20 GM04 GM20 GT02 HC01 HC04 HC11 HC15 HC18 HC21
Claims (8)
ネル層及びキャリヤ供給層及びバリヤ層を含む半導体層
積層構造と、 前記半導体層積層構造に於けるソース領域に穿設された
リセス内に形成されたソース電極と、 前記リセスの壁面と前記ソース電極との間に介在し且つ
双方に接触する耐熱金属層とを備えてなることを特徴と
する半導体装置。A semiconductor layer structure formed on a semiconductor substrate and including at least a channel layer, a carrier supply layer, and a barrier layer; and a recess formed in a source region of the semiconductor layer structure. A source electrode, and a refractory metal layer interposed between a wall surface of the recess and the source electrode and in contact with both.
穿設されたリセス内に形成されたドレイン電極と、 前記リセスの壁面と前記ドレイン電極との間に介在し且
つ双方に接触する耐熱金属層とを備えてなることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。2. A drain electrode formed in a recess formed in a drain region in a semiconductor layered structure, a heat-resistant metal interposed between a wall surface of the recess and the drain electrode and in contact with both. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a layer.
とする請求項1或いは2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the recess reaches the barrier layer.
徴とする請求項1或いは2記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the recess reaches the channel layer.
ナ・ドーピングされたものであることを特徴とする請求
項1乃至4の何れか1記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said impurity contained in said carrier supply layer is planar-doped.
該電子供給層上にi層或いは電子供給層に比較して低不
純物濃度であるn層が積層形成されてなることを特徴と
する請求項1乃至5の何れか1記載の半導体装置。6. The carrier supply layer is an electron supply layer, and an i-layer or an n-layer having a lower impurity concentration than the electron supply layer is formed on the electron supply layer. The semiconductor device according to claim 1.
該正孔供給層上にi層或いは正孔供給層に比較して低不
純物濃度であるp層が積層形成されてなることを特徴と
する請求項1乃至5の何れか1記載の半導体装置。7. The method according to claim 7, wherein the carrier supply layer is a hole supply layer, and an i-layer or a p-layer having a lower impurity concentration than the hole supply layer is formed on the hole supply layer. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
との間に介在させてなることを特徴とする請求項1乃至
7の何れか1記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 1, wherein a carrier supply layer is interposed between the channel layer and the semiconductor substrate.
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