JP2002124664A - Compound field effect semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Compound field effect semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電界効果半導体装置及びその製造方法に関
し、化合物電界効果半導体装置に於いて、ゲートとチャ
ネル間を絶縁し、ゲート耐圧を向上させ、また、深いメ
サ・エッチングに起因するゲートの断線を防止しようと
する。
【解決手段】 半絶縁性InP基板21上に積層形成さ
れ且つメサ化されたi−InAlAsバッファ層22、
i−InGaAsチャネル層23、n−InAlAsキ
ャリヤ供給層24、i−InAlAs保護層25、n+
−InGaAsキャップ層26に液相酸化法を適用する
ことに依って少なくともi−InGaAsチャネル層2
3の側壁に酸化絶縁膜を形成する。
(57) Abstract: A field-effect semiconductor device and a method for manufacturing the same, in a compound field-effect semiconductor device, a gate-channel is insulated, a gate breakdown voltage is improved, and a deep mesa etching is caused. To prevent disconnection of the gate. SOLUTION: An i-InAlAs buffer layer 22 laminated and formed on a semi-insulating InP substrate 21 and formed into a mesa is provided.
i-InGaAs channel layer 23, n-InAlAs carrier supply layer 24, i-InAlAs protective layer 25, n +
By applying the liquid phase oxidation method to the -InGaAs cap layer 26, at least the i-InGaAs channel layer 2 is formed.
An oxide insulating film is formed on the side wall of No. 3.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高速光通信システ
ム用集積回路への適用が期待されているInP系HEM
T(high electron mobility
transistor)、MESFET(metal
semiconductor fieldeffect
transistor)、MISFET(metal
insulator semiconductor
field effect transistor)な
どを含む化合物電界効果半導体装置及びその製造方法の
改良に関する。The present invention relates to an InP-based HEM expected to be applied to an integrated circuit for a high-speed optical communication system.
T (high electron mobility)
Transistor), MESFET (metal
semiconductor fielddefect
(transistor), MISFET (metal
insulator semiconductor
The present invention relates to a compound field-effect semiconductor device including a field effect transistor and the like and an improvement in a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】InP系高In組成InGaAsチャネ
ルHEMTについては、InGaAsのエネルギ・バン
ド・ギャップが小さく、酸素注入に依るアイソレーショ
ンが不可能である為、メサ化に依るアイソレーションが
行われている。2. Description of the Related Art In an InP-based high-In composition InGaAs channel HEMT, the energy band gap of InGaAs is small, and isolation by oxygen implantation is impossible. Therefore, isolation by mesa formation is performed. .
【0003】そのようにした場合、InGaAsからな
るチャネル層の側面は露出された状態となるので、ゲー
トが側面と接触した場合、ゲート耐圧が著しく低下する
ことになる。In such a case, since the side surface of the channel layer made of InGaAs is exposed, when the gate comes into contact with the side surface, the gate breakdown voltage is significantly reduced.
【0004】図10はメサ化することで素子間分離を行
ったHEMTを表す要部説明図であって、(A)は要部
平面を、また、(B)は(A)に見られる線X−Xに沿
う要部切断側面をそれぞれ示している。FIGS. 10A and 10B are main part explanatory views showing a HEMT in which elements are separated by mesa formation, wherein FIG. 10A is a main part plane, and FIG. 10B is a line shown in FIG. The cutaway side of the main part along XX is shown.
【0005】(A)に於いて、1は活性領域、2はソー
ス電極、3はドレイン電極、4は金属ゲート、5はゲー
ト・パッドをそれぞれ示し、また、(B)に於いて、1
1はInP基板、12はi−InAlAsバッファ層、
13はInGaAsチャネル層、14はn−InAlA
s電子供給層、15はi−InAlAs保護層、16は
金属ゲートをそれぞれ示している。In FIG. 1A, reference numeral 1 denotes an active region, 2 denotes a source electrode, 3 denotes a drain electrode, 4 denotes a metal gate, 5 denotes a gate pad, and in FIG.
1 is an InP substrate, 12 is an i-InAlAs buffer layer,
13 is an InGaAs channel layer, 14 is n-InAlA
Reference numeral 15 denotes an i-InAlAs protective layer, and reference numeral 16 denotes a metal gate.
【0006】図から明らかなように、メサに含まれるI
nGaAsからなるチャネル層13の側面は表出されて
いて、金属ゲート16がチャネル層3の側面を這って接
触している。As is apparent from the figure, the I contained in the mesa
The side surface of the channel layer 13 made of nGaAs is exposed, and the metal gate 16 crawls and contacts the side surface of the channel layer 3.
【0007】前記した状態でゲート耐圧が低下する理由
は、InGaAsがショットキ・バリヤを形成すること
ができない為であり、この問題を解消する為、従来から
種々な提案がなされている。The reason why the gate breakdown voltage is reduced in the above-mentioned state is that InGaAs cannot form a Schottky barrier, and various proposals have been made to solve this problem.
【0008】図11はゲート耐圧低下を防止する対策を
施した従来のHEMTを表す要部切断側面図であり、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 of a main part of a conventional HEMT in which a measure for preventing a reduction in gate withstand voltage has been taken. The same symbols as used in FIG. 10 indicate the same parts or have the same meanings. Shall have.
【0009】(A)に於いて、17はSiONからなる
サイド・ウォールを示し、この構成に依って、InGa
Asからなるチャネル層13側面のアイソレーションを
行っている。In FIG. 1A, reference numeral 17 denotes a side wall made of SiON.
Isolation of the side surface of the channel layer 13 made of As is performed.
【0010】(B)に於いて、18はInGaAsチャ
ネル層をサイド・エッチングして形成した空隙であっ
て、この構成にすれば、金属ゲート16がチャネル層1
3と接触することが防止される。尚、Hはメサの高さを
示している。In FIG. 2B, reference numeral 18 denotes a void formed by side-etching the InGaAs channel layer. With this structure, the metal gate 16 is
3 is prevented from contacting. H indicates the height of the mesa.
【0011】然しながら、図11(A)に見られるサイ
ド・ウォール17を形成する従来例では、多用されてい
る異方性エッチング技術を適用するとはいえ、その加工
の制御は簡単ではなく、また、ドライ・エッチング法を
適用するのであるから、半導体層にダメージが導入され
る旨の問題もある。However, in the conventional example in which the side wall 17 is formed as shown in FIG. 11A, although the anisotropic etching technique which is frequently used is applied, the control of the processing is not easy. Since the dry etching method is applied, there is a problem that damage is introduced to the semiconductor layer.
【0012】また、図11(B)に見られる空隙18を
形成する従来例では、プロセス不良に依って、上部層の
エッチングやゲート金属層を形成したことで歪みが起こ
ってしまうと、空隙18を形成した効果が失われ、In
GaAsチャネル層13と金属ゲート16とが接触する
可能性がある。In the conventional example in which the gap 18 is formed as shown in FIG. 11 (B), if distortion occurs due to etching of an upper layer or formation of a gate metal layer due to a process defect, the gap 18 is formed. Is lost, and In
There is a possibility that the GaAs channel layer 13 and the metal gate 16 come into contact.
【0013】更にまた、前記各従来例から認識されると
ころであるが、アイソレーションする為、150〔n
m〕〜200〔nm〕の段差が生成される深いメサ・エ
ッチングを行っているので、金属ゲート16の断線も懸
念され、この点は、現在のサブミクロン・オーダーのゲ
ート長がナノ・オーダーになった場合、更に大きな問題
となる。Further, as will be recognized from the above-mentioned conventional examples, 150 [n] is required for isolation.
m] to 200 [nm], deep metal mesa etching is performed, and there is a concern about disconnection of the metal gate 16. This point is that the current sub-micron order gate length is reduced to nano order. If that happens, it becomes a bigger problem.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】化合物電界効果半導体
装置に於いて、ゲートとチャネル間を絶縁し、ゲート耐
圧を向上させ、また、深いメサ・エッチングに起因する
ゲートの断線を防止しようとする。SUMMARY OF THE INVENTION In a compound field-effect semiconductor device, the gate and the channel are insulated from each other, the gate breakdown voltage is improved, and the disconnection of the gate due to deep mesa etching is prevented.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明では、メサ・エッ
チングに依ってアイソレーションされる化合物電界効果
半導体装置の側壁を液相酸化法及びスチーム酸化法を適
用することで化合物半導体を酸化した層を生成させてゲ
ート耐圧を向上させ、また、メサの高さを低く抑えてゲ
ートの断線を防止することが基本になっている。According to the present invention, a compound semiconductor is oxidized by applying a liquid phase oxidation method and a steam oxidation method to a side wall of a compound field effect semiconductor device which is isolated by mesa etching. The basic principle is to improve the gate breakdown voltage by generating the gate voltage, and to suppress the gate disconnection by suppressing the height of the mesa.
【0016】ここで、液相酸化法とは、アンモニア(N
H3 )水などでpHを調整した硝酸カリウム溶液中にG
aAsを浸漬することに依ってGaAs表面を酸化し、
Ga酸化物、即ち、Ga2 O3 を生成する技法であっ
て、H.H.Wangに依って開発された。Here, the liquid phase oxidation method refers to ammonia (N
H 3 ) G in a potassium nitrate solution whose pH has been adjusted with water, etc.
oxidizing the GaAs surface by immersing aAs,
Ga oxide, i.e., a technique for generating a Ga 2 O 3, H. H. Developed by Wang.
【0017】液相酸化法に関連して現在までに知られて
いる技術的成果は、 GaAsを酸化してGa2 O3 を生成させた場合、
Ga2 O3 /GaAs界面に於ける界面準位密度を低減
できること、 レジスト・マスクを用いてGaAs表面を選択的に
酸化した場合、酸化されたGaAs部分は高抵抗である
こと、 Si及びInPは酸化されないこと、 Ga2 O3 ゲート酸化膜を用いたGaAs−MOS
FETが実現されていること、 が知られ(要すれば、「Jpn.J.Appl.Phy
s.37(1998)L67」、「Jpn.J.App
l.Phys.37(1998)L988」、「J.E
lectrochem.Soc.146(1999)2
328」、「IEEE EDL−20(1999)1
8」、などを参照)、また、本発明者等は、液相酸化法
を応用したリセス酸化型HEMTを発明し(要すれば、
「特願2000−147902号」、を参照)、該発明
中に於いて、GaAsの他にAlGaAs及びInGa
Asは酸化され、InGaPは酸化されないことを開示
している。The technical achievements known to date in connection with the liquid phase oxidation process are that when GaAs is oxidized to produce Ga 2 O 3 ,
The interface state density at the Ga 2 O 3 / GaAs interface can be reduced. When the GaAs surface is selectively oxidized by using a resist mask, the oxidized GaAs portion has a high resistance. Not oxidized, GaAs-MOS using Ga 2 O 3 gate oxide film
It is known that the FET is realized (if necessary, “Jpn.J.Appl.Phy.
s. 37 (1998) L67 "," Jpn. J. App.
l. Phys. 37 (1998) L988 "," J.E.
electrochem. Soc. 146 (1999) 2
328 "," IEEE EDL-20 (1999) 1
8), etc.), and the present inventors have invented a recess oxidation type HEMT to which a liquid phase oxidation method is applied (if necessary,
See Japanese Patent Application No. 2000-147902), and in the present invention, besides GaAs, AlGaAs and InGa
It discloses that As is oxidized and InGaP is not oxidized.
【0018】次にスチーム酸化法とは、AlAs、Al
AsSb、InAlAsなど、Al組成が高い化合物半
導体層を基板温度350〔℃〕〜500〔℃〕で水蒸気
(スチーム)に曝して(In)Al2 O3 絶縁層に変質
させる技術であって、近年、半導体レーザに於ける電流
狭窄層の作製、或いは、面発光レーザに於ける高反射D
BR(distributed Bragg refl
ector)の作製に適用することが検討されている
(要すれば、「Appl.Phys.Lett.72
(1998)135.」、「Appl.Phys.Le
tt.70(1997)1781.」、「Appl.P
hys.Lett.75(1999)1264.」を参
照)。Next, the steam oxidation method refers to AlAs, Al
This is a technique in which a compound semiconductor layer having a high Al composition, such as AsSb or InAlAs, is exposed to water vapor (steam) at a substrate temperature of 350 ° C. to 500 ° C. to transform into an (In) Al 2 O 3 insulating layer. Of a current confining layer in a semiconductor laser, or high reflection D in a surface emitting laser.
BR (distributed Bragg refl)
(See, Appl. Phys. Lett. 72, if necessary.)
(1998) 135. ", Appl. Phys. Le
tt. 70 (1997) 1781. "," Appl.P
hys. Lett. 75 (1999) 1264. ).)
【0019】本発明に依る化合物電界効果半導体装置で
は、化合物半導体、例えばInGaAsを液相酸化する
旨の簡単な手段で得られる化合物酸化物層、例えばIn
Ga酸化物層の存在でゲートとチャネルとの間を絶縁化
してゲート耐圧を向上させることができ、また、化合物
半導体、例えばInAlAs層に於ける側壁の少なくと
も一部をスチーム酸化する旨の簡単な手段で絶縁化する
ことに依って更にゲート耐圧を向上させることができ
る。In the compound field-effect semiconductor device according to the present invention, a compound oxide layer, for example, In, obtained by a simple means of subjecting a compound semiconductor, for example, InGaAs, to liquid phase oxidation.
The presence of the Ga oxide layer insulates between the gate and the channel to improve the gate breakdown voltage, and also provides a simple method of steam-oxidizing at least a part of the side wall in the compound semiconductor, for example, the InAlAs layer. The gate breakdown voltage can be further improved by making the insulation by means.
【0020】また、化合物半導体を液相酸化して簡単に
絶縁化できることに起因し、メサに依る段差を小さくす
ることが可能となり、従って、メサの段差でゲートが断
線するのを減少させることができる。In addition, since the compound semiconductor can be easily insulated by liquid-phase oxidation, the step due to the mesa can be reduced, and therefore, the disconnection of the gate due to the step of the mesa can be reduced. it can.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】実施の形態1(液相酸化法を適用
してチャネル層を酸化絶縁したHEMT) 図1及び図2は実施の形態1を説明する為の工程途中に
於けるHEMT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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 (HEMT in which channel layer is oxidized and insulated by applying a liquid phase oxidation method) FIGS. 1 and 2 show a HEMT in a process for explaining Embodiment 1. It is a principal part cut side view showing, It demonstrates below, referring these figures.
【0022】図1(A)参照 1−(1) MOVPE(metalorganic vapor
phase epitaxy)法を適用することに依
り、基板21上にバッファ層22、チャネル層23、キ
ャリヤ供給層(ここでは電子供給層)24、保護層2
5、キャップ層26を成長させる。FIG. 1 (A) 1- (1) MOVPE (metalorganic vapor)
By applying a phase epitaxy method, a buffer layer 22, a channel layer 23, a carrier supply layer (here, an electron supply layer) 24, and a protective layer 2 are formed on a substrate 21.
5. The cap layer 26 is grown.
【0023】上記各半導体部分に於ける主要なデータを
例示すると以下の通りである。 (1) 基板21について 材料:半絶縁性InP (2) バッファ層22について 材料:i−InAlAs 厚さ:100〔nm〕 (3) チャネル層23について 材料:i−InGaAs 厚さ:25〔nm〕 (4) キャリヤ供給層24について 材料:n−InAlAs 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:10〔nm〕 (5) 保護層25について 材料:i−InAlAs 厚さ:15〔nm〕 (6) キャップ層26について 材料:n+ −InGaAs 不純物濃度:1×1019〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕The main data in each of the above-mentioned semiconductor portions is exemplified as follows. (1) About the substrate 21 Material: semi-insulating InP (2) About the buffer layer 22 Material: i-InAlAs Thickness: 100 [nm] (3) About the channel layer 23 Material: i-InGaAs Thickness: 25 [nm] (4) Carrier supply layer 24 Material: n-InAlAs Impurity concentration: 5 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 10 [nm] (5) Protective layer 25 Material: i-InAlAs Thickness: 15 [nm] (6) Cap layer 26 Material: n + -InGaAs Impurity concentration: 1 × 10 19 [cm −3 ] Thickness: 50 [nm]
【0024】1−(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、メサの平面パターンをなすレジスト膜2
7を形成する。1- (2) A resist film 2 forming a mesa plane pattern by applying a resist process in lithography technology.
7 is formed.
【0025】1−(3) エッチャントをH3 PO4 /H2 O2 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、キ
ャップ層26の表面から基板21の表面に達するメサ・
エッチングを行う。1- (3) By applying a wet etching method using an H 3 PO 4 / H 2 O 2 etchant as an etchant, a mesa layer reaching the surface of the substrate 21 from the surface of the cap layer 26.
Perform etching.
【0026】図1(B)参照 1−(4) 液相酸化法を適用することに依り、i−InGaAsチ
ャネル層23の側面を酸化してInGaAs酸化膜28
を生成させる。尚、図示のHEMTは、キャップ層26
もInGaAsで構成されている為、同様にInGaA
s酸化膜28が生成される。1- (4) By applying the liquid phase oxidation method, the side surfaces of the i-InGaAs channel layer 23 are oxidized to form an InGaAs oxide film 28.
Is generated. Note that the HEMT shown is a cap layer 26.
Is also made of InGaAs.
An s oxide film 28 is generated.
【0027】液相酸化について更に詳細に説明する。 液相酸化用溶液の製造 硝酸ガリウム塩を純水に0.1〔g/cc〕の割合で溶
かし、希アンモニア水を添加してpHを4.5に調整す
る。その溶液中には白色の粒子が生成されるので、溶液
をフィルターで濾過して白色の粒子を除去する。 酸化 前記溶液の温度を70〔℃〕としてウエハを浸漬し、酸
化レートを130〔nm/時間〕としてInGaAsの
側面を酸化する。液相酸化の酸化レートは下記の表1に
見られる通りである。The liquid phase oxidation will be described in more detail. Preparation of Solution for Liquid Phase Oxidation Gallium nitrate is dissolved in pure water at a rate of 0.1 [g / cc], and diluted ammonia water is added to adjust the pH to 4.5. Since white particles are generated in the solution, the solution is filtered through a filter to remove the white particles. Oxidation The temperature of the solution is 70 ° C., the wafer is immersed, and the oxidation rate is 130 nm / hour to oxidize the side surface of InGaAs. The oxidation rates for liquid phase oxidation are as shown in Table 1 below.
【表1】 酸化膜厚は酸化時間に依って制御し、この場合、10
〔分〕の酸化時間で20〔nm〕の酸化膜を形成するこ
とができた。尚、ゲート耐圧を向上させるには、酸化膜
の厚さを10〔nm〕以上にすれば効果が顕著に現れ
る。[Table 1] The thickness of the oxide film is controlled by the oxidation time.
An oxide film of 20 [nm] could be formed in an oxidation time of [minute]. In order to improve the gate breakdown voltage, the effect is remarkable when the thickness of the oxide film is 10 nm or more.
【0028】前記液相酸化を行った場合、InAlAs
からなる各層、即ち、i−InAlAsバッファ層2
2、n−InAlAsキャリヤ供給層24、i−InA
lAs保護層25の側面も僅かに酸化されるので、その
酸化膜を代表して記号29で表示する。When the liquid phase oxidation is performed, InAlAs
, That is, i-InAlAs buffer layer 2
2, n-InAlAs carrier supply layer 24, i-InA
Since the side surface of the lAs protective layer 25 is also slightly oxidized, the oxide film is represented by a symbol 29 as a representative.
【0029】液相酸化の場合、サイド・ウォールのよう
に加工の難しさやダメージ導入の問題はなく、また、空
隙を生成させる必要もないから安定したプロセスを実施
することができる。In the case of liquid-phase oxidation, there is no problem of difficulty in processing and introduction of damage unlike the side wall, and there is no need to form voids, so that a stable process can be performed.
【0030】図2参照 2−(1) 図示されていないが、ソース及びドレインを形成する。
尚、ソース及びドレインは、紙面に直交する方向にゲー
ト30を中央にして振り分けて形成されるので、図2に
表すことはできない。See FIG. 2 2- (1) Although not shown, a source and a drain are formed.
Note that the source and the drain cannot be represented in FIG. 2 because they are formed with the gate 30 as the center in the direction perpendicular to the paper surface.
【0031】2−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチャントをクエン酸+過酸化水素+水の混合液とす
るウエット・エッチング法を適用することに依り、n+
−InGaAsキャップ層26のエッチングを行ってゲ
ート・リセスを形成する。2- (2) Resist process in lithography technology, and
By applying a wet etching method using a mixture of citric acid + hydrogen peroxide + water as an etchant, n +
A gate recess is formed by etching the InGaAs cap layer 26;
【0032】2−(3) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、真空蒸
着法、リフト・オフ法を順に適用してTi/Pt/Au
からなる金属ゲート30を形成する。2- (3) Ti / Pt / Au by sequentially applying a resist process, a vacuum deposition method, and a lift-off method in lithography technology
Is formed.
【0033】図から明らかなように、金属ゲート29と
InGaAsチャネル層23との間は完全に絶縁されて
いる為、図示InP系HEMTのゲート耐圧は確実に向
上している。As is apparent from the figure, since the metal gate 29 and the InGaAs channel layer 23 are completely insulated, the gate breakdown voltage of the InP-based HEMT shown in the figure is surely improved.
【0034】ところで、金属ゲート30と近接するn−
InAlAsキャリヤ供給層24の側壁を充分に酸化絶
縁してキャリヤを相殺することができれば、ゲート耐圧
を更に向上させることができる。By the way, the n-
If the sidewalls of the InAlAs carrier supply layer 24 can be sufficiently oxidized and insulated to offset the carriers, the gate breakdown voltage can be further improved.
【0035】然しながら、液相酸化法を適用するのみ
で、InGaAsと同じ酸化レートでInAlAsを酸
化することは困難であるから、その場合には、次に説明
する実施の形態2を実施するとよく、それに依って、金
属ゲート30とInGaAsチャネル層23との絶縁は
実施の形態1に比較して更に安定にすることができる。However, it is difficult to oxidize InAlAs at the same oxidation rate as that of InGaAs only by applying the liquid phase oxidation method. In that case, the second embodiment described below may be implemented. Thereby, the insulation between the metal gate 30 and the InGaAs channel layer 23 can be further stabilized as compared with the first embodiment.
【0036】実施の形態2(スチーム酸化法及び液相酸
化法を併用してチャネル層その他を酸化絶縁したHEM
T) 図3及び図4は実施の形態2を説明する為の工程途中に
於けるHEMT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。Embodiment 2 (HEM in which channel layer and others are oxidized and insulated by using both steam oxidation method and liquid phase oxidation method)
T) FIG. 3 and FIG. 4 are cutaway side views of a main part showing a HEMT in the middle of a process for explaining the second embodiment, which will be described below with reference to these drawings.
【0037】図3(A)参照 3−(1) 実施の形態1と全く同じ半導体の積層構成をもつウエハ
を用い、化学気相成長(chemical vapor
deposition:CVD)法を適用することに
依り、n+ −InGaAsキャップ層26の表面にSi
N膜31を形成する。3 (A) 3- (1) Chemical vapor deposition (chemical vapor deposition) using a wafer having the same semiconductor lamination structure as in the first embodiment.
By applying a deposition (CVD) method, the surface of the n + -InGaAs cap layer 26 is
An N film 31 is formed.
【0038】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、メサの平面パターンをなすレジスト膜を
形成し、次いで、ドライ・エッチング法を適用すること
に依り、前記レジスト膜をマスクとしてSiN膜31の
エッチングを行う。3- (2) A resist film forming a mesa plane pattern is formed by applying a resist process in the lithography technique, and then the resist film is formed by applying a dry etching method. The SiN film 31 is etched using the film as a mask.
【0039】3−(3) エッチャントをH3 PO4 /H2 O2 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、パ
ターニングされたSiN膜31をマスクとして、キャッ
プ層26の表面から基板21の表面に達するメサ・エッ
チングを行う。3- (3) The surface of the cap layer 26 is formed by using the patterned SiN film 31 as a mask by applying a wet etching method using an etchant as an H 3 PO 4 / H 2 O 2 based etchant. Is performed to reach the surface of the substrate 21 from above.
【0040】図3(B)参照 3−(4) 基板温度を500〔℃〕とし、窒素流量を1〔リットル
/分〕、温度を80〔℃〕の水をバブリングして得られ
るスチームでInAlAsの酸化を行ってInAlAs
酸化膜29を生成させる。3 (B) 3- (4) InAlAs with steam obtained by bubbling water at a substrate temperature of 500 ° C., a nitrogen flow rate of 1 liter / minute, and a temperature of 80 ° C. Oxidation of InAlAs
An oxide film 29 is generated.
【0041】この場合、InAlAsの酸化レートは7
50〔nm/時間〕であって、2〔分〕間で25〔n
m〕の酸化膜を形成することができた。尚、酸化膜の厚
さは10〔nm〕以上であれば目的を達成するのに充分
である。In this case, the oxidation rate of InAlAs is 7
50 [nm / hour] and 25 [n] between 2 [minutes]
m] could be formed. The thickness of the oxide film is at least 10 [nm], which is sufficient to achieve the object.
【0042】また、ここでメサ側面が酸化される半導体
層は、i−InAlAsバッファ層22、n−InAl
Asキャリヤ供給層24、i−InAlAs保護層25
である。Here, the semiconductor layer whose mesa side surface is oxidized includes an i-InAlAs buffer layer 22, an n-InAl
As carrier supply layer 24, i-InAlAs protective layer 25
It is.
【0043】図4(A)参照 4−(1) 実施の形態1と全く同じ条件で液相酸化法を適用するこ
とに依り、i−InGaAsチャネル層23並びにIn
GaAsキャップ層26の側面を酸化して厚さ20〔n
m〕のInGaAs酸化膜28を生成させる。Referring to FIG. 4A, 4- (1) the i-InGaAs channel layer 23 and the In-InGaAs channel layer 23 are formed by applying the liquid phase oxidation method under exactly the same conditions as in the first embodiment.
The side surface of the GaAs cap layer 26 is oxidized to a thickness of 20 [n
m] of the InGaAs oxide film 28 is generated.
【0044】前記したところから明らかであるが、メサ
側面は全て酸化膜28及び29で覆われ、特にn−In
AlAsキャリヤ供給層24(及びバッファ層22、保
護層25)の側面に於ける酸化膜29の膜厚は実施の形
態1に比較して厚く生成させることができる。As is clear from the above description, the side surfaces of the mesa are all covered with oxide films 28 and 29, and especially n-In
The thickness of the oxide film 29 on the side surface of the AlAs carrier supply layer 24 (and the buffer layer 22 and the protective layer 25) can be made thicker than in the first embodiment.
【0045】実施の形態2の場合も、実施の形態1と同
様、サイド・ウォールのように加工の難しさやダメージ
導入の問題はなく、また、空隙を生成させる必要もない
から安定したプロセスを実施することができる。In the case of the second embodiment as well, similar to the first embodiment, there is no difficulty in processing and no damage is introduced as in the case of the side wall, and there is no need to form voids, so that a stable process is performed. can do.
【0046】図4(B)参照 4−(2) 以下、実施の形態1と同様にして、ソース及びドレイン
を形成してから、リソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセス、及び、エッチャントをクエン酸+H2 O2 と
するウエット・エッチング法を適用することに依り、n
+ −InGaAsキャップ層26のエッチングを行って
ゲート・リセスを形成する。Referring to FIG. 4B, 4- (2) After forming the source and the drain in the same manner as in the first embodiment, the resist and the resist in the lithography technique are formed.
The process and the application of a wet etching method in which the etchant is citric acid + H 2 O 2 make n
The gate recess is formed by etching the + -InGaAs cap layer 26.
【0047】4−(3) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、真空蒸
着法、リフト・オフ法を順に適用してTi/Pt/Au
からなる金属ゲート30を形成する。4- (3) Ti / Pt / Au by sequentially applying a resist process, a vacuum deposition method, and a lift-off method in the lithography technique
Is formed.
【0048】実施の形態1、実施の形態2、従来例に於
いては、チャネルとゲートとの接触を確実に回避する
為、メサの段差H(図11(B)を参照)を150〔n
m〕以上にしてある。In the first and second embodiments and the conventional example, in order to reliably avoid contact between the channel and the gate, the step H of the mesa (see FIG. 11B) is set to 150 [n].
m] or more.
【0049】その理由を、例えば図11(B)を参照し
て説明すると、若し、メサの段差を小さくしようとして
電子供給層14までをメサ化した場合、電子供給層14
の一部、即ち、基板11に近い側がメサの外側でチャネ
ル層13上に残ったり、或いは、空隙18を形成する
際、エッチャントがチャネル層13へ横から滲み込み難
く、充分な空隙を形成することができない旨の問題も起
こる。The reason will be described with reference to FIG. 11B, for example. If the electron supply layer 14 is formed into a mesa in order to reduce the step of the mesa,
When a part close to the substrate 11 is left on the channel layer 13 outside the mesa, or when the gap 18 is formed, the etchant hardly seeps into the channel layer 13 from the side and forms a sufficient gap. The problem of being unable to do so also arises.
【0050】然しながら、電界効果半導体装置の更なる
高速化の為、現在はサブミクロンオーダーのゲート長を
ナノメートルオーダーにしなければならないことは必須
であり、その際、メサの段差が大きいとゲートが断線す
る旨の問題を生ずることになるから、その場合には、次
に説明する実施の形態3を採用するとよい。However, in order to further increase the speed of the field-effect semiconductor device, it is essential at present that the gate length on the order of submicrons must be on the order of nanometers. Since a problem of disconnection occurs, in this case, a third embodiment described below may be employed.
【0051】実施の形態3及び実施の形態4(メサ側面
などに酸化膜を形成して絶縁化できる構成に依拠して金
属ゲートの断線を防止したHEMT)図5は実施の形態
3及び実施の形態4を説明する為の工程途中に於けるH
EMT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。尚、図5(A)が実施の形態3
を、また、図5(B)が実施の形態4をそれぞれ示して
いる。Embodiment 3 and Embodiment 4 (HEMT in which disconnection of a metal gate is prevented by forming an oxide film on a side surface of a mesa to be insulated) FIG. 5 shows Embodiment 3 and Embodiment H in the middle of the process for explaining the form 4
It is a principal part cut-away side view showing EMT, and it demonstrates below, referring these figures. Note that FIG. 5A shows Embodiment 3
FIG. 5B shows the fourth embodiment.
【0052】図5(A)参照(実施の形態3) 5(A)−(1) 実施の形態1及び実施の形態2と全く同じ半導体の積層
構成をもつウエハを用い、各実施の形態と同様、メサ・
エッチングするのであるが、実施の形態3では、その深
さが相違している。FIG. 5A (Embodiment 3) 5 (A)-(1) Using a wafer having the same semiconductor lamination structure as in Embodiments 1 and 2, Similarly, Mesa
Etching is performed, but in Embodiment 3, the depth is different.
【0053】まず、エッチャントをInAlAsとIn
GaAsを共にエッチングすることができるH3 PO4
/H2 O2 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、n+ −InGaAsキャップ
層26の表面からi−InGaAsチャネル層23の表
面に達するメサ・エッチングを行う。First, the etchants are InAlAs and In
H 3 PO 4 that can etch GaAs together
By applying a wet etching method using a / H 2 O 2 -based etchant, mesa etching from the surface of the n + -InGaAs cap layer 26 to the surface of the i-InGaAs channel layer 23 is performed.
【0054】5(A)−(2) エッチャントをInAlAsとInGaAsの選択エッ
チングが可能であるクエン酸/H2 O2 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、
i−InGaAsチャネル層23のエッチングを行う。
因みに、メサの高さHは50〔nm〕である。5 (A)-(2) By applying a wet etching method using a citric acid / H 2 O 2 -based etchant capable of selectively etching InAlAs and InGaAs as an etchant,
The i-InGaAs channel layer 23 is etched.
Incidentally, the height H of the mesa is 50 [nm].
【0055】5(A)−(3) 実施の形態1と全く同じ液相酸化用溶液を温度70
〔℃〕にしてウエハを浸漬し、酸化レートを100〔n
m/時間〕でi−InGaAsチャネル層23の側面を
酸化してInGaAs酸化膜28を生成させる。尚、こ
の場合、12〔分〕の酸化時間で厚さが20〔nm〕の
酸化膜が生成された。5 (A)-(3) The same liquid phase oxidation solution as in the first embodiment
[° C.], immerse the wafer, and set the oxidation rate to 100 [n].
m / hour], the side surface of the i-InGaAs channel layer 23 is oxidized to generate an InGaAs oxide film 28. In this case, an oxide film having a thickness of 20 [nm] was formed in an oxidation time of 12 [minutes].
【0056】5(A)−(4) 実施の形態1と同様にして、ソース及びドレインを形成
してから、リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセ
ス、及び、エッチャントをクエン酸+H2O2 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、n+−InGaAsキャップ層26のエッチングを
行ってゲート・リセスを形成する。5 (A)-(4) In the same manner as in the first embodiment, after forming the source and the drain, a resist process in lithography and an etchant are citric acid + H 2 O 2 etching solution By applying the wet etching method described above, the n + -InGaAs cap layer 26 is etched to form a gate recess.
【0057】5(A)−(5) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、真空蒸
着法、リフト・オフ法を順に適用してTi/Pt/Au
からなる金属ゲート30を形成する。5 (A)-(5) Ti / Pt / Au by sequentially applying a resist process, a vacuum deposition method, and a lift-off method in the lithography technique.
Is formed.
【0058】図5(B)参照(実施の形態4) 5(B)−(1) n+ −InGaAsキャップ層26の表面からi−In
GaAsチャネル層23の表面に達するメサ・エッチン
グを行うまでの工程は実施の形態3と変わりなく、この
メサ・エッチングが終了した段階では、メサの下部側方
にはi−InGaAsチャネル層23が拡がって表出さ
れている状態にある。因みに、メサの高さHは25〔n
m〕である。FIG. 5B (Embodiment 4) 5 (B)-(1) i-In from the surface of the n + -InGaAs cap layer 26
The process until the mesa etching reaching the surface of the GaAs channel layer 23 is performed is the same as that of the third embodiment. At the stage where the mesa etching is completed, the i-InGaAs channel layer 23 extends to the lower side of the mesa. It is in the state of being displayed. By the way, the height H of the mesa is 25 [n
m].
【0059】5(B)−(2) 実施の形態1と全く同じ液相酸化用溶液を温度70
〔℃〕にしてウエハを浸漬し、酸化レートを100〔n
m/時間〕でi−InGaAsチャネル層23の表出面
を酸化してInGaAs酸化膜28を生成させる。尚、
この場合、酸化時間を20〔分〕とした。5 (B)-(2) The same solution for liquid phase oxidation as in the first embodiment
[° C.], immerse the wafer, and set the oxidation rate to 100 [n].
m / hour], the exposed surface of the i-InGaAs channel layer 23 is oxidized to form an InGaAs oxide film 28. still,
In this case, the oxidation time was 20 [minutes].
【0060】5(B)−(3) 実施の形態1と同様にして、ソース及びドレインを形成
してから、リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセ
ス、及び、エッチャントをクエン酸+H2O2 混合液と
するウエット・エッチング法を適用することに依り、n
+ −InGaAsキャップ層26のエッチングを行って
ゲート・リセスを形成する。5 (B)-(3) In the same manner as in the first embodiment, after forming the source and the drain, the resist process in the lithography technique and the etchant are mixed with citric acid + H 2 O 2 By applying the wet etching method described above, n
The gate recess is formed by etching the + -InGaAs cap layer 26.
【0061】5(B)−(4) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、真空蒸
着法、リフト・オフ法を順に適用してTi/Pt/Au
からなる金属ゲート30を形成する。5 (B)-(4) Ti / Pt / Au by sequentially applying a resist process, a vacuum deposition method, and a lift-off method in the lithography technique.
Is formed.
【0062】実施の形態3或いは実施の形態4に依って
得られるHEMTに於けるメサの段差は従来のHEMT
に比較して著しく小さいので、金属ゲート30の断線は
起こり難くなる。尚、実施の形態3及び実施の形態4に
於いて、スチーム酸化を併用することは任意である。The step of the mesa in the HEMT obtained according to the third or fourth embodiment is a conventional HEMT.
, The disconnection of the metal gate 30 hardly occurs. In Embodiments 3 and 4, it is optional to use steam oxidation in combination.
【0063】前記説明した実施の形態1乃至実施の形態
4に於いてはHEMTを対象としたが、本発明はMES
FETやMISFETにも容易に適用することができ
る。Although the above-described first to fourth embodiments are directed to HEMTs, the present invention relates to a MES.
It can be easily applied to FETs and MISFETs.
【0064】実施の形態5(液相酸化法を適用してチャ
ネル層を酸化絶縁したMESFET) 図6及び図7は実施の形態5を説明する為の工程途中に
於けるMESFET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。Fifth Embodiment (MESFET in which Channel Layer is Oxidized and Insulated by Applying Liquid-Phase Oxidation Method) FIGS. 6 and 7 are cutaway views showing a MESFET during a process for explaining a fifth embodiment. It is a side view, and it demonstrates below with reference to these figures.
【0065】図6(A)参照 6−(1) MOVPE法を適用することに依り、基板41上にバッ
ファ層42、チャネル層43、障壁層44を成長させ
る。6A. 6- (1) A buffer layer 42, a channel layer 43, and a barrier layer 44 are grown on a substrate 41 by applying the MOVPE method.
【0066】上記各半導体部分に於ける主要なデータを
例示すると以下の通りである。 (1) 基板41について 材料:半絶縁性InP (2) バッファ層42について 材料:i−InAlAs 厚さ:100〔nm〕 (3) チャネル層43について 材料:n−InGaAs 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:18〔nm〕 (4) 障壁層44について 材料:i−InAlAs 厚さ:10〔nm〕The main data in each of the above-mentioned semiconductor portions is exemplified as follows. (1) About the substrate 41 Material: semi-insulating InP (2) About the buffer layer 42 Material: i-InAlAs Thickness: 100 [nm] (3) About the channel layer 43 Material: n-InGaAs Impurity concentration: 1 × 10 18 [Cm -3 ] Thickness: 18 [nm] (4) About the barrier layer 44 Material: i-InAlAs Thickness: 10 [nm]
【0067】ここで、i−InAlAs障壁層44を設
けた理由は、n−InGaAsチャネル層43に高いシ
ョットキ・バリヤを生成させることができないことに依
る。Here, the reason why the i-InAlAs barrier layer 44 is provided is that a high Schottky barrier cannot be generated in the n-InGaAs channel layer 43.
【0068】6−(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、メサの平面パターンをなすレジスト膜4
5を形成する。6- (2) A resist film 4 forming a mesa plane pattern by applying a resist process in the lithography technique.
5 is formed.
【0069】6−(3) エッチャントをH3 PO4 /H2 O2 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、障
壁層44の表面から基板41の表面に達するメサ・エッ
チングを行う。6- (3) Mesa etching from the surface of the barrier layer 44 to the surface of the substrate 41 by applying a wet etching method using an etchant as an H 3 PO 4 / H 2 O 2 type etching solution. I do.
【0070】図6(B)参照 6−(4) 液相酸化法を適用することに依り、n−InGaAsチ
ャネル層43の側面を酸化してInGaAs酸化膜46
を生成させる。6 (B) 6- (4) By applying the liquid phase oxidation method, the side surface of the n-InGaAs channel layer 43 is oxidized to form an InGaAs oxide film 46.
Is generated.
【0071】液相酸化するには、実施の形態1と同じ液
相酸化用溶液を用い、前記溶液の温度を70〔℃〕とし
てウエハを浸漬し、酸化レートを130〔nm/時間〕
としてInGaAsの側面を酸化する。For the liquid-phase oxidation, the same liquid-phase oxidation solution as in the first embodiment is used, the temperature of the solution is set to 70 ° C., the wafer is immersed, and the oxidation rate is set to 130 nm / hour.
To oxidize the side surface of InGaAs.
【0072】酸化膜厚は酸化時間に依って制御し、この
場合は、10〔分〕の酸化時間で20〔nm〕の酸化膜
46を形成することができた。The thickness of the oxide film was controlled by the oxidation time. In this case, an oxide film 46 of 20 nm could be formed in an oxidation time of 10 minutes.
【0073】前記液相酸化を行った場合、InAlAs
からなる層、即ち、i−InAlAsバッファ層42、
n−InAlAs障壁層44の側面も僅かに酸化される
ので、その酸化膜を代表して記号47で表示する。When the liquid phase oxidation is performed, InAlAs
A layer consisting of: i-InAlAs buffer layer 42,
Since the side surface of the n-InAlAs barrier layer 44 is also slightly oxidized, the oxide film is represented by a symbol 47.
【0074】実施の形態5においても、サイド・ウォー
ルのように加工の難しさやダメージ導入の問題はなく、
また、空隙を生成させる必要もないから安定したプロセ
スを実施することができる。Also in the fifth embodiment, there is no problem of difficulty in processing and introduction of damage unlike the side wall.
In addition, since there is no need to generate voids, a stable process can be performed.
【0075】図7参照 7−(1) 図示されていないが、ソース及びドレインを形成してか
ら、リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、真
空蒸着法、リフト・オフ法を順に適用してTi/Pt/
Auからなる金属ゲート48を形成する。7- (1) Although not shown, after forming a source and a drain, a resist process in lithography technology, a vacuum deposition method, and a lift-off method are sequentially applied to form Ti / Pt /
A metal gate 48 made of Au is formed.
【0076】図から明らかなように、金属ゲート48と
InGaAsチャネル層43との間は完全に絶縁されて
いる為、図示のMESFETに於けるゲート耐圧は確実
に向上している。As is apparent from the figure, since the metal gate 48 and the InGaAs channel layer 43 are completely insulated, the gate breakdown voltage in the illustrated MESFET is surely improved.
【0077】実施の形態6(液相酸化法を適用してチャ
ネル層を酸化絶縁したMISFET) 図8及び図9は実施の形態6を説明する為の工程途中に
於けるMISFET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。Sixth Embodiment (MISFET in which Channel Layer is Oxidized and Insulated by Applying Liquid Phase Oxidation Method) FIGS. 8 and 9 are cutaway views showing a MISFET during a process for explaining the sixth embodiment. It is a side view, and it demonstrates below with reference to these figures.
【0078】図8(A)参照 8−(1) MOVPE法を適用することに依り、基板41上にバッ
ファ層42、チャネル層43を成長させる。Referring to FIG. 8A, the buffer layer 42 and the channel layer 43 are grown on the substrate 41 by applying the MOVPE method.
【0079】上記各半導体部分に於ける主要なデータを
例示すると以下の通りである。 (1) 基板41について 材料:半絶縁性InP (2) バッファ層42について 材料:i−InAlAs 厚さ:100〔nm〕 (3) チャネル層43について 材料:n−InGaAs 不純物濃度:2×1017〔cm-3〕 厚さ:100〔nm〕The main data in each of the above-mentioned semiconductor parts is exemplified as follows. (1) About the substrate 41 Material: semi-insulating InP (2) About the buffer layer 42 Material: i-InAlAs Thickness: 100 [nm] (3) About the channel layer 43 Material: n-InGaAs Impurity concentration: 2 × 10 17 [Cm -3 ] Thickness: 100 [nm]
【0080】8−(2) ガス・ソース分子線エピタキシャル成長(gas so
urce molecular beam epita
xy:GSMBE)法を適用することに依り、チャネル
層43上に厚さ30〔nm〕のゲート絶縁膜51を形成
する。8- (2) Gas Source Molecular Beam Epitaxial Growth (gas so
urce molecular beam epita
By applying the xy: GSMBE method, a gate insulating film 51 having a thickness of 30 [nm] is formed on the channel layer 43.
【0081】ゲート絶縁膜51には、硫化ガリウム(G
aS)、酸化ガリウム(ガドリニウム)〔(Gax Gd
1-x )2 O3 〕など、界面準位を低減することができる
絶縁材料を用いる。The gate insulating film 51 is made of gallium sulfide (G
aS), gallium oxide (gadolinium) [(Ga x Gd
An insulating material such as 1-x ) 2 O 3 ] that can reduce interface states is used.
【0082】ここでは、GaSからなるゲート絶縁膜5
1を形成する場合について具体的に説明する。Here, the gate insulating film 5 made of GaS is used.
The case of forming 1 will be specifically described.
【0083】8−(3) ウエハをGSMBE装置にセットし、基板温度を400
〔℃〕に加熱上昇させてから、トリスジメチルアミノ砒
素をウエハ表面に照射し、自然酸化膜を除去する。8- (3) The wafer is set in the GSMBE apparatus and the substrate temperature is set to 400
After heating to [° C.], the wafer surface is irradiated with trisdimethylaminoarsenic to remove the natural oxide film.
【0084】8−(4) 基板温度を350〔℃〕とし、ターシャリブチルガリウ
ムサルファキュペンを原料とし、チャネル層43上に厚
さ30〔nm〕のGaSからなるゲート絶縁膜51を形
成する。8- (4) A gate insulating film 51 made of GaS and having a thickness of 30 [nm] is formed on the channel layer 43 by using tertiary butyl gallium sulfacupene as a raw material at a substrate temperature of 350 [° C]. .
【0085】8−(5) 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、メサの平面パターンをなすレジスト膜4
5を形成する。8- (5) A resist film 4 having a mesa plane pattern is formed by applying a resist process in the lithography technique.
5 is formed.
【0086】8−(6) エッチャントをH3 PO4 /H2 O2 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、ゲ
ート絶縁膜51の表面から基板41の表面に達するメサ
・エッチングを行う。8- (6) By applying a wet etching method using an etchant of H 3 PO 4 / H 2 O 2 based etchant, a mesa reaching the surface of the substrate 41 from the surface of the gate insulating film 51. Perform etching.
【0087】図8(B)参照 8−(4) 液相酸化法を適用することに依り、n−InGaAsチ
ャネル層43の側面を酸化してInGaAs酸化膜46
を生成させる。Referring to FIG. 8B, 8- (4) the side surface of the n-InGaAs channel layer 43 is oxidized by applying the liquid phase oxidation method to form the InGaAs oxide film 46.
Is generated.
【0088】液相酸化するには、実施の形態1と同じ液
相酸化用溶液を用い、前記溶液の温度を70〔℃〕とし
てウエハを浸漬し、酸化レートを130〔nm/時間〕
としてn−InGaAsチャネル層43の側面を酸化す
る。For the liquid-phase oxidation, the same liquid-phase oxidation solution as in the first embodiment is used, the temperature of the solution is set to 70 ° C., the wafer is immersed, and the oxidation rate is set to 130 nm / hour.
Then, the side surface of the n-InGaAs channel layer 43 is oxidized.
【0089】酸化膜厚は酸化時間に依って制御し、この
場合は、10〔分〕の酸化時間で20〔nm〕の酸化膜
46を形成した。The oxide film thickness was controlled depending on the oxidation time. In this case, an oxide film 46 of 20 nm was formed in an oxidation time of 10 minutes.
【0090】前記液相酸化を行った場合、InAlAs
からなる層、即ち、i−InAlAsバッファ層42の
側面も僅かに酸化されるので、その酸化膜を記号47で
表示する。When the liquid phase oxidation is performed, InAlAs
, That is, the side surface of the i-InAlAs buffer layer 42 is also slightly oxidized.
【0091】実施の形態6においても、サイド・ウォー
ルのように加工の難しさやダメージ導入の問題はなく、
また、空隙を生成させる必要もないから安定したプロセ
スを実施することができる。Also in the sixth embodiment, there is no problem of difficulty in processing and introduction of damage unlike the side wall.
In addition, since there is no need to generate voids, a stable process can be performed.
【0092】図9参照 7−(1) 図示されていないが、ソース及びドレインを形成してか
ら、リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、真
空蒸着法、リフト・オフ法を順に適用してTi/Pt/
Auからなる金属ゲート48を形成する。See FIG. 9 7- (1) Although not shown, after forming a source and a drain, a resist process, a vacuum deposition method, and a lift-off method in a lithography technique are sequentially applied to Ti / Pt /
A metal gate 48 made of Au is formed.
【0093】図から明らかなように、金属ゲート48と
n−InGaAsチャネル層43との間は完全に絶縁さ
れている為、図示のMISFETに於けるゲート耐圧は
確実に向上している。As is clear from the figure, since the metal gate 48 and the n-InGaAs channel layer 43 are completely insulated, the gate breakdown voltage in the illustrated MISFET is surely improved.
【0094】前記各実施の形態に於いて、酸化させる化
合物半導体として、InGaAs、InAlAsを挙げ
て説明したが、他の材料としては、InAlGaAs、
GaAsSbなども同様に酸化することができる。In each of the above embodiments, InGaAs and InAlAs have been described as compound semiconductors to be oxidized. However, other materials include InAlGaAs and InAlGaAs.
GaAsSb and the like can be similarly oxidized.
【0095】[0095]
【発明の効果】本発明に依る化合物電界効果半導体装置
及びその製造方法に於いては、積層され且つメサ化され
た化合物半導体層の側壁に酸化絶縁膜が形成することが
基本になっている。In the compound field effect semiconductor device according to the present invention and the method of manufacturing the same, it is fundamental that an oxide insulating film is formed on the side walls of the laminated and mesaized compound semiconductor layers.
【0096】本発明に依れば、化合物電界効果半導体装
置を構成する化合物半導体層の一部を液相酸化する旨の
簡単な手段で得られる化合物酸化物層の存在でゲートと
チャネルとの間を絶縁化してゲート耐圧を向上させ、そ
して、同じく化合物半導体層の一部をスチーム酸化する
旨の簡単な手段で絶縁化してゲート耐圧を更に向上させ
ている。According to the present invention, the presence of the compound oxide layer obtained by a simple means of subjecting a part of the compound semiconductor layer constituting the compound field-effect semiconductor device to liquid phase oxidation causes a gap between the gate and the channel. Are insulated to improve the gate breakdown voltage, and similarly, a part of the compound semiconductor layer is insulated by a simple means of steam oxidation to further improve the gate breakdown voltage.
【0097】また、化合物半導体を液相酸化して簡単に
絶縁化できることに起因し、メサに依る段差を小さくす
ることが可能となり、従って、メサの段差でゲートが断
線する事故を減少させることができる。In addition, since the compound semiconductor can be easily insulated by liquid-phase oxidation, the step due to the mesa can be reduced, and therefore, an accident that the gate is disconnected due to the step of the mesa can be reduced. it can.
【図1】実施の形態1を説明する為の工程途中に於ける
HEMTを表す要部切断側面図である。FIG. 1 is a fragmentary side view showing a HEMT during a process for explaining a first embodiment;
【図2】実施の形態1を説明する為の工程途中に於ける
HEMTを表す要部切断側面図である。FIG. 2 is a fragmentary side view showing a HEMT during a process for explaining the first embodiment;
【図3】実施の形態2を説明する為の工程途中に於ける
HEMTを表す要部切断側面図である。FIG. 3 is a fragmentary side view showing a HEMT during a process for explaining a second embodiment;
【図4】実施の形態2を説明する為の工程途中に於ける
HEMTを表す要部切断側面図である。FIG. 4 is a fragmentary side view showing a HEMT during a process for explaining a second embodiment;
【図5】実施の形態3及び実施の形態4を説明する為の
工程途中に於けるHEMTを表す要部切断側面図であ
る。FIG. 5 is a fragmentary side view showing a HEMT in the middle of a process for explaining a third embodiment and a fourth embodiment;
【図6】実施の形態5を説明する為の工程途中に於ける
MESFETを表す要部切断側面図である。FIG. 6 is a fragmentary side view showing a MESFET during a process for explaining a fifth embodiment;
【図7】実施の形態5を説明する為の工程途中に於ける
MESFETを表す要部切断側面図である。FIG. 7 is a fragmentary side view showing a MESFET during a process for explaining a fifth embodiment;
【図8】実施の形態6を説明する為の工程途中に於ける
MISFETを表す要部切断側面図である。FIG. 8 is a fragmentary side view showing a MISFET during a process for explaining a sixth embodiment;
【図9】実施の形態6を説明する為の工程途中に於ける
MISFETを表す要部切断側面図である。FIG. 9 is a fragmentary side view showing a MISFET during a process for describing a sixth embodiment;
【図10】メサ化することで素子間分離を行ったHEM
Tを表す要部説明図である。FIG. 10 shows a HEM in which the elements are separated by forming a mesa.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a main part representing T.
【図11】ゲート耐圧低下を防止する対策を施した従来
のHEMTを表す要部切断側面図である。FIG. 11 is a fragmentary side view showing a conventional HEMT in which a measure for preventing a reduction in gate withstand voltage is taken.
21 基板 22 バッファ層 23 チャネル層 24 キャリヤ供給層 25 保護層 26 キャップ層 27 レジスト膜 28 InGaAs酸化膜 29 InAlAs酸化膜 30 金属ゲート DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Substrate 22 Buffer layer 23 Channel layer 24 Carrier supply layer 25 Protective layer 26 Cap layer 27 Resist film 28 InGaAs oxide film 29 InAlAs oxide film 30 Metal gate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F102 FA01 GB01 GC01 GD01 GJ06 GK04 GL04 GM04 GR04 GS02 GT03 HC00 HC01 HC16 HC18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F102 FA01 GB01 GC01 GD01 GJ06 GK04 GL04 GM04 GR04 GS02 GT03 HC00 HC01 HC16 HC18
Claims (5)
の側壁に酸化絶縁膜が形成されてなることを特徴とする
化合物電界効果半導体装置。1. A compound field effect semiconductor device comprising an oxide insulating film formed on a side wall of a laminated and mesaized compound semiconductor layer.
体層が特にInGaAsチャネル層であることを特徴と
する請求項1記載の化合物電界効果半導体装置。2. The compound field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer having the oxide insulating film formed on the side wall is an InGaAs channel layer.
体層がInGaAsチャネル層の他にInAlAs層で
あることを特徴とする請求項1記載の化合物電界効果半
導体装置。3. The compound field effect semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer having the oxide insulating film formed on the side wall is an InAlAs layer in addition to the InGaAs channel layer.
Asチャネル層を含む化合物半導体層を積層形成する工
程と、 次いで、積層された化合物半導体層の表面から少なくと
もInGaAsチャネル層の表面までをメサ・エッチン
グする工程と、 次いで、液相酸化用溶液中に浸漬して少なくともInG
aAsチャネル層側壁を酸化させる工程とを含んでなる
ことを特徴とする化合物電界効果半導体装置の製造方
法。4. An InGa film between a substrate and a substrate through a buffer layer.
A step of laminating a compound semiconductor layer including an As channel layer; and a step of mesa-etching from a surface of the laminated compound semiconductor layer to at least a surface of the InGaAs channel layer. Immerse at least InG
oxidizing the side wall of the aAs channel layer.
AlAs層を水蒸気で酸化させる工程が含まれてなるこ
とを特徴とする請求項4記載の化合物電界効果半導体装
置の製造方法。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein In is contained in the compound semiconductor layer.
5. The method according to claim 4, further comprising the step of oxidizing the AlAs layer with water vapor.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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2000
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