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JPH06232179A - Compound semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Compound semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JPH06232179A
JPH06232179A JP29344293A JP29344293A JPH06232179A JP H06232179 A JPH06232179 A JP H06232179A JP 29344293 A JP29344293 A JP 29344293A JP 29344293 A JP29344293 A JP 29344293A JP H06232179 A JPH06232179 A JP H06232179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opening
layer
donor supply
compound semiconductor
supply layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29344293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Nakajima
成 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP29344293A priority Critical patent/JPH06232179A/en
Publication of JPH06232179A publication Critical patent/JPH06232179A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 更なる特性の向上を図ることができる新規な
リセスゲート構造を有する化合物半導体装置を提供す
る。 【構成】 ドナー供給層(13)に積層されたキャップ層(1
4)上に一部開口(A1 )を有する絶縁膜(17)が積層形成
されている。該開口部(A1 )を介して該キャップ層(1
4)をエッチング処理することによりドナー供給層(13)ま
で達すると同時に、該開口部(A1 )の開口面積より大
きな範囲で横方向にまでエッチングされて成るリセス構
造が形成されている。更に、このリセス構造内に、真空
蒸着により該ドナー供給層(13)に対してのみショットキ
ー接合され且つ、該開口部(A1 )を通って該開口部
(A1 )の外側の絶縁膜(17)までオーバーラップするシ
ョットキーゲート電極(18)が形成されている。ショット
キーゲート電極(18)が該開口部(A1 )を密封するの
で、ドナー供給層(13)がリセス構造内において露出状態
となる部分に不純物が混入せず、電気的特性の劣化を阻
止することができる。
(57) [Summary] [Object] To provide a compound semiconductor device having a novel recess gate structure capable of further improving the characteristics. [Structure] The cap layer (1) laminated on the donor supply layer (13)
An insulating film (17) having a partial opening (A 1 ) is laminated on the layer 4). Through the opening (A 1 ), the cap layer (1
By etching 4), a recess structure is formed in which the donor supply layer 13 is reached and, at the same time, it is laterally etched in a range larger than the opening area of the opening (A 1 ). Moreover, this recess structure, is only the Schottky junction with the donor supply layer (13) by vacuum evaporation and the outer insulating film of the opening through opening the (A 1) (A 1) A Schottky gate electrode (18) is formed so as to overlap up to (17). Since the Schottky gate electrode (18) seals the opening (A 1 ), impurities are not mixed in the exposed portion of the donor supply layer (13) in the recess structure, and the deterioration of electrical characteristics is prevented. can do.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リセス構造を介してシ
ョットキーゲート電極がドナー供給層に形成される構造
を有する化合物半導体装置に関し、更なる特性の向上を
図ることができる新規構造を有する化合物半導体装置及
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compound semiconductor device having a structure in which a Schottky gate electrode is formed in a donor supply layer via a recess structure, and has a novel structure capable of further improving the characteristics. The present invention relates to a compound semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、InP基板上に格子整合した材料
あるいはInP基板上に格子整合はしないが転位を招か
ない臨界膜厚以下に成長させた材料、例えばInPやI
x Ga1-x As等の化合物半導体が高速・高周波半導
体デバイスを実現するのに好適であることが、種々の文
献において開示されている。「IEEE ELECTRON DEVICE L
ETTERS,VOL.9,NO.7,JULY 1988,P.328 〜P.330,“High-P
erformance InAlAs/InGaAs HEMT's and MESFET's”A.FA
THIMULLA et al. 」、「IEEE ELECTRON DEVICE LETTER
S,VOL.14,NO.5,MAY 1993,P.259 〜P.261,“InGaAs/InAl
As HEMT with a Strained InGaP Schottky Contact Lay
er ” Shinobu Fujita et al.」、「特開平5-160161
号」。
2. Description of the Related Art Conventionally, a material that is lattice-matched to an InP substrate or a material that is not lattice-matched to an InP substrate but is grown to a critical film thickness or less that does not induce dislocation, such as InP or I.
the compound semiconductor such as n x Ga 1-x As are suitable for high-speed, high-frequency semiconductor device is disclosed in various documents. "IEEE ELECTRON DEVICE L
ETTERS, VOL.9, NO.7, JULY 1988, P.328 ~ P.330, "High-P
erformance InAlAs / InGaAs HEMT's and MESFET's ”A.FA
THIMULLA et al. "," IEEE ELECTRON DEVICE LETTER
S, VOL.14, NO.5, MAY 1993, P.259 ~ P.261, "InGaAs / InAl
As HEMT with a Strained InGaP Schottky Contact Lay
er "Shinobu Fujita et al.", "Japanese Patent Laid-Open No. 5-160161
issue".

【0003】これら文献に開示されているHEMTの概
略構造は、例えば図6の縦断面に示すように、半絶縁性
InPからなる基板1に、ノンドープのInAlAsか
らなるバッファ層2、InGaAsからなるチャネル層
3、n型のInAlAsからなるドナー供給層4、高濃
度n型のInGaAsからなるキャップ層5が積層さ
れ、更に、キャップ層5の上面にソースとドレインの各
オーミック電極6,7が蒸着形成されている。更に、キ
ャップ層5をリセスエッチングすることにより形成され
てドナー供給層4まで達する凹段部(リセス構造)に、
ドナー供給層4に対してショットキー接合するショット
キーゲート電極8が蒸着形成されている。
The schematic structure of the HEMT disclosed in these documents is, for example, as shown in the vertical section of FIG. 6, a substrate 1 made of semi-insulating InP, a buffer layer 2 made of non-doped InAlAs, and a channel made of InGaAs. A layer 3, a donor supply layer 4 made of n-type InAlAs, and a cap layer 5 made of high-concentration n-type InGaAs are stacked, and ohmic electrodes 6 and 7 for source and drain are formed on the upper surface of the cap layer 5 by vapor deposition. Has been done. Further, in the recessed step portion (recess structure) formed by recess etching the cap layer 5 and reaching the donor supply layer 4,
A Schottky gate electrode 8 that forms a Schottky junction with the donor supply layer 4 is formed by vapor deposition.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のリセスゲート構造を有する化合物半導体装置
にあっては、このリセスゲート構造が外部雰囲気に露出
するので、ドナー供給層の一部が外部雰囲気に露出する
こととなり、半導体製造過程においてこの露出部分(シ
ョットキーゲート電極が形成されている周辺部分など)
が酸化されたり、不純物が混入したりして、電気的特性
が劣化するというような問題があった。例えば、InA
lAs化合物半導体のドナー供給層に直接ゲート電極が
形成されるHEMTやMESFETなどにあっては、I
nAlAs中のAl(アルミ)が非常に活性であるため
に酸化され易く、その結果、ショットキーゲート電極下
のチャネルを介してソース・ドレイン間を流れるドレイ
ン電流が減少してしまう等の特性劣化及び信頼性低下を
招来する問題があった。また、GaAlAs化合物半導
体のドナー供給層に直接ゲート電極が形成されるHEM
TやMESFETなどにあっても、同様の問題があっ
た。
However, in such a conventional compound semiconductor device having a recess gate structure, since this recess gate structure is exposed to the external atmosphere, a part of the donor supply layer is exposed to the external atmosphere. This exposed portion (such as the peripheral portion where the Schottky gate electrode is formed) in the semiconductor manufacturing process.
However, there is a problem in that the electrical characteristics are deteriorated due to the oxidation of impurities and the inclusion of impurities. For example, InA
In HEMTs and MESFETs in which a gate electrode is directly formed on a donor supply layer of a 1As compound semiconductor, I
Since Al (aluminum) in nAlAs is very active, it is easily oxidized and, as a result, deterioration of characteristics such as reduction of drain current flowing between the source and drain via the channel under the Schottky gate electrode and deterioration of characteristics. There was a problem that led to a decrease in reliability. In addition, a HEM in which a gate electrode is directly formed on a donor supply layer of a GaAlAs compound semiconductor
The same problem occurred in T and MESFET.

【0005】本発明は、リセス構造を介してショットキ
ーゲート電極がドナー供給層に形成される構造を有する
化合物半導体装置に関し、更なる特性の向上を図ること
ができる新規構造を有する化合物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。
The present invention relates to a compound semiconductor device having a structure in which a Schottky gate electrode is formed in a donor supply layer via a recess structure, and a compound semiconductor device having a novel structure capable of further improving the characteristics and It is an object to provide a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の化合物半導体装置は、ドナー供給層に積
層されたキャップ層上に一部開口を有する絶縁膜が積層
形成され、該開口部を介して該キャップ層をエッチング
処理することによりドナー供給層まで達し、且つ該開口
部の開口面積より大きな範囲で横方向にまでエッチング
されて成るリセス構造内に、真空蒸着により該ドナー供
給層に対してのみショットキー接合され、且つ該開口部
を通って該開口部の外側までオーバーラップするショッ
トキーゲート電極が形成された構造を有する。
In order to achieve the above object, in a compound semiconductor device of the present invention, an insulating film having a partial opening is laminated and formed on a cap layer laminated on a donor supply layer, and the opening is formed. The donor supply layer by vacuum vapor deposition in a recess structure that reaches the donor supply layer by etching the cap layer through a portion and is laterally etched in a range larger than the opening area of the opening. And a Schottky gate electrode that is Schottky-junctioned only with respect to the above and overlaps through the opening to the outside of the opening.

【0007】また、かかる構造を有する化合物半導体装
置は、ドナー供給層上にキャップ層を積層した後、該キ
ャップ層上に一部開口部を有する絶縁膜を積層し、上記
開口部を介して上記キャップ層をエッチング処理するこ
とにより、上記ドナー供給層に達し且つ該開口部の開口
面積より大きな範囲で横方向にまで空隙と成る凹部を形
成し、真空蒸着により、上記凹部内において上記ドナー
供給層に対してのみショットキー接合し、且つ該開口部
を通って該開口部の外側までオーバーラップするショッ
トキーゲート電極を形成するようにした。
Further, in the compound semiconductor device having such a structure, after the cap layer is laminated on the donor supply layer, the insulating film having a partial opening is laminated on the cap layer, and the cap layer is laminated through the opening. By etching the cap layer, a recess which reaches the donor supply layer and becomes a void in the lateral direction in a range larger than the opening area of the opening is formed, and the donor supply layer is formed in the recess by vacuum deposition. The Schottky gate electrode is formed only through the Schottky junction and overlaps with the outside of the opening through the opening.

【0008】[0008]

【作用】かかる構造を有する化合物半導体装置は、リセ
ス構造によるキャップ層の横方向の開口面積が、絶縁膜
に形成された開口部の開口面積よりも大きいので、真空
蒸着により形成されるショットキーゲート電極の側壁と
キャップ層の開口側壁との間に真空状態の空隙が生じ
る。したがって、ショットキーゲート電極はキャップ層
に直接接触することがなく、ドナー供給層にのみショッ
トキー接合するので、HEMTやMESFET等の化合
物半導体装置のゲートが実現される。更に、このショッ
トキーゲート電極は、絶縁膜の開口部を介してその外側
までオーバーラップして形成されるので、リセス構造内
の上記空隙を外部から遮断・密封して真空状態に保持す
ることができる。この結果、例えば、ドナー供給層がリ
セス構造内において露出状態となる部分に不純物が混入
して電気的特性が劣化するというような問題の発生を阻
止することができる。より具体的な効果例としては、従
来同様のリセス構造を有する化合物半導体装置を製造す
ると、リセス構造が外部雰囲気に露出するので、ドナー
供給層の一部が外部雰囲気に露出することとなり、半導
体製造過程においてこの露出部分(ショットキーゲート
電極が形成されている周辺部分など)が酸化されて電気
的特性が劣化するというような問題を招来するが、本発
明のリセス構造を適用すると、このような問題を招来す
ることが無い。
In the compound semiconductor device having such a structure, since the lateral opening area of the cap layer by the recess structure is larger than the opening area of the opening formed in the insulating film, the Schottky gate formed by vacuum vapor deposition. A vacuum gap is formed between the side wall of the electrode and the side wall of the opening of the cap layer. Therefore, the Schottky gate electrode does not come into direct contact with the cap layer and makes a Schottky junction only with the donor supply layer, so that the gate of the compound semiconductor device such as HEMT or MESFET is realized. Further, since the Schottky gate electrode is formed so as to overlap the outside thereof through the opening of the insulating film, it is possible to keep the vacuum state by blocking / sealing the void in the recess structure from the outside. it can. As a result, for example, it is possible to prevent a problem that impurities are mixed in a portion where the donor supply layer is exposed in the recess structure and electrical characteristics are deteriorated. As a more specific example of the effect, when a compound semiconductor device having a recess structure similar to the conventional one is manufactured, the recess structure is exposed to the external atmosphere, so that a part of the donor supply layer is exposed to the external atmosphere. In the process, this exposed portion (such as the peripheral portion where the Schottky gate electrode is formed) is oxidized, which causes a problem that electrical characteristics are deteriorated. However, when the recess structure of the present invention is applied, There is no problem.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2と共
に説明する。尚、この実施例は、HEMTに関するもの
である。又、図1は、HEMTの要部の透過平面構造
(上図)と、その透過平面構造を示す図中の仮想線L−
Lに沿って示す縦断面構造(下図)を示す。図2は製造
工程を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. This embodiment relates to HEMT. Further, FIG. 1 shows a transmission plane structure of the essential part of the HEMT (upper figure) and a virtual line L- in the figure showing the transmission plane structure.
A vertical cross-sectional structure (below) shown along L is shown. FIG. 2 shows a manufacturing process.

【0010】まず、図1に基づいて要部構造を説明する
と、半絶縁性InPからなる基板10に、ノンドープの
InPまたはInPと格子整合するInAlAsからな
るバッファ層11、InGaAsからなるチャネル層1
2、n型のInAlAsからなるドナー供給層13、高
濃度n型のInGaAsからなるキャップ層14が積層
され、更に、キャップ層14上の所定の領域にドレンと
ソースのオーミック電極15,16が蒸着形成され、更
にアロイ処理によってオーミック電極15,16下に高
濃度n型の層(図1の縦断面図中に点線で示す領域)が
形成されている。
First, the main structure will be described with reference to FIG. 1. On a substrate 10 made of semi-insulating InP, a buffer layer 11 made of non-doped InP or InAlAs lattice-matched with InP, and a channel layer 1 made of InGaAs.
2. A donor supply layer 13 made of n-type InAlAs and a cap layer 14 made of high-concentration n-type InGaAs are stacked. Further, drain and source ohmic electrodes 15 and 16 are vapor-deposited in predetermined regions on the cap layer 14. A high-concentration n-type layer (region indicated by a dotted line in the vertical sectional view of FIG. 1) is formed below the ohmic electrodes 15 and 16 by the alloying process.

【0011】更に、オーミック電極15,16上並び
に、ショットキーゲート電極18を形成するための所定
領域(後述する開口部A1 の領域)を除いたキャップ層
14上の残余の領域には、SiNからなる絶縁膜17が
積層されている。ショットキーゲート電極が形成される
領域(ドレイン、ソースの間の領域)には、絶縁膜17
が部分的に形成されないことによる矩形の開口部A
1 と、開口部A1 に対応してキャップ層14を貫通し且
つドナー供給層13の上部の一部分まで達するリセス構
造が設けられ、そのリセス構造内には、ドナー供給層1
3にショットキー接合するショットキーゲート電極18
が真空蒸着によって形成されている。
Further, SiN is formed on the ohmic electrodes 15 and 16 and on the remaining region on the cap layer 14 excluding a predetermined region for forming the Schottky gate electrode 18 (a region of an opening A 1 described later). An insulating film 17 made of is laminated. An insulating film 17 is formed in the region where the Schottky gate electrode is formed (the region between the drain and the source).
Rectangular opening A due to the partial formation of
1 and a recess structure penetrating the cap layer 14 corresponding to the opening A 1 and reaching a part of the upper part of the donor supply layer 13. The recess structure is provided in the recess structure.
Schottky gate electrode 18 for Schottky junction to 3
Are formed by vacuum evaporation.

【0012】ここで更に、ショットキーゲート電極18
は、ドナー供給層13にのみ接続されており、残余の部
分はキャップ層14の側壁に接触することなく開口部A
1 を通って絶縁膜17の外側まで延び、更に開口部A1
の外側において絶縁膜17上にオーバーラップしてい
る。
Here, further, the Schottky gate electrode 18
Is connected only to the donor supply layer 13, and the remaining portion does not contact the sidewall of the cap layer 14 and the opening A
1 to the outside of the insulating film 17 and further to the opening A 1
And overlaps the insulating film 17 on the outside.

【0013】次に、かかる構造を有するHEMTの製造
工程の具体例を図2に基づいて説明する。まず、第1の
工程(同図(a)参照)においては、分子線エピタキシ
ー(MBE)法や有機金属気相エピタキシー(OMVP
E)法により、半絶縁性InPからなる基板10上に、
ノンドープのInPまたはInPと格子整合するInA
lAsからなるバッファ層11を約3000Å積層し、
次に、バッファ層11上に、InGaAsからなるチャ
ネル層12を約150Å積層し、次に、チャネル層12
上に、電子濃度が5×1018/cm3 のIn0.52Al
0.48Asからなるドナー供給層13を400Å積層し、
次に、ドナー供給層13上に、電子濃度が5×1018
cm3 のIn0.53Ga0.47Asからなるキャップ層14
を100Å形成した。尚、チャネル層12はInPであ
ってもよい。
Next, a specific example of the manufacturing process of the HEMT having such a structure will be described with reference to FIG. First, in the first step (see FIG. 3A), a molecular beam epitaxy (MBE) method or a metalorganic vapor phase epitaxy (OMVP) is used.
By the method E), on the substrate 10 made of semi-insulating InP,
Undoped InP or InA lattice-matched with InP
Approximately 3000 Å of the buffer layer 11 composed of 1
Next, the channel layer 12 made of InGaAs is laminated on the buffer layer 11 by about 150 Å, and then the channel layer 12 is formed.
In 0.52 Al with an electron concentration of 5 × 10 18 / cm 3
400 Å of donor supply layer 13 made of 0.48 As is laminated,
Next, on the donor supply layer 13, the electron concentration is 5 × 10 18 /
cm 3 of In 0.53 Ga 0.47 As cap layer 14
100 Å was formed. The channel layer 12 may be InP.

【0014】次に、第2の製造工程(同図(b)参照)
においては、ドレインとソースのオーミック電極15,
16をキャップ層14上の所定領域に蒸着形成し、アロ
イ処理によりオーミック電極15,16下に高濃度のn
型の層を形成した。次に、プラズマCVD法により、S
iNの絶縁膜17を約500〜1000Åの厚さに形成
した。尚、かかるSiNの絶縁膜17は比較的低温度で
形成することができるが、このSiNよりも低温で形成
することができる絶縁材、例えばSiO2 やSiONを
適用してもよい。
Next, the second manufacturing process (see FIG. 2B)
, The drain and source ohmic electrodes 15,
16 is vapor-deposited and formed on a predetermined region on the cap layer 14, and a high concentration n
A layer of mold was formed. Next, by the plasma CVD method, S
The iN insulating film 17 was formed to a thickness of about 500 to 1000Å. The SiN insulating film 17 can be formed at a relatively low temperature, but an insulating material that can be formed at a temperature lower than SiN, such as SiO 2 or SiON, may be applied.

【0015】次に、第3の製造工程(同図(c)参照)
において、周知のフォトリソグラフィ技術を適用し、フ
ォトレジストFAに合わせて絶縁膜17のうちの開口部
となる部分を除去した。即ち、この開口部A
後述するリセスエッチングを行う際のマスクとなり、ほ
ぼ、ゲートのチャネル長及びチャネル幅を規定すること
となる。そして、この開口部A1 を形成した後、フォト
レジストFAを除去した。
Next, the third manufacturing process (see FIG. 3C)
In the above, a well-known photolithography technique was applied to remove the portion of the insulating film 17 that would become the opening A 1 in accordance with the photoresist FA. That is, the opening A 1 serves as a mask when performing recess etching described later, and substantially defines the channel length and channel width of the gate. Then, after forming the opening A 1 , the photoresist FA was removed.

【0016】次に、第4の製造工程(同図(d)参照)
において、再び周知のフォトリソグラフィ技術を適用し
て、開口部A1 を含んでそれよりも更に広い領域B1
除いて、残余の領域にフォトレジストFB1 を設けた。
尚、開口部A1 と領域B1 の大きさの差は、図1に示す
ように、ゲート長さ方向に対して0.5μmずつ、ゲー
ト幅方向に対して1.0μmずつ領域B1 を大きくし
た。このようにフォトレジストFBを形成した後、絶縁
膜17とフォトレジストFBをマスクとして、ドナー供
給層13に達するまでキャップ層14をリセスエッチン
グした。
Next, a fourth manufacturing process (see FIG. 3D)
Then, the well-known photolithography technique was applied again, and the photoresist FB 1 was provided in the remaining region except the region B 1 including the opening A 1 and wider than that.
As shown in FIG. 1, the size difference between the opening A 1 and the region B 1 is 0.5 μm in the gate length direction and 1.0 μm in the gate width direction in the region B 1 . I made it bigger. After forming the photoresist FB in this manner, the cap layer 14 was recess-etched until the donor supply layer 13 was reached using the insulating film 17 and the photoresist FB as a mask.

【0017】尚、このリセスエッチングには、リン酸水
溶液と過酸化水素水のエッチング液を適用した。このリ
セスエッチングにより、図示の如く、開口部A1 に対応
するリセス構造がドナー供給層13に形成されると共
に、キャップ層14は絶縁膜17の開口部A1 よりも横
方向に若干拡張してエッチングされた。したがって、こ
のリセス構造によりキャップ層14に形成される空間
は、絶縁膜17の開口部A1 よりも横方向において広く
なった。
An etching solution of phosphoric acid solution and hydrogen peroxide solution was applied to this recess etching. By this recess etching, as shown in the drawing, a recess structure corresponding to the opening A 1 is formed in the donor supply layer 13, and the cap layer 14 is slightly expanded laterally beyond the opening A 1 of the insulating film 17. Etched. Therefore, the space formed in the cap layer 14 by this recess structure is wider than the opening A 1 of the insulating film 17 in the lateral direction.

【0018】次に、夫々500Å/500Å/5000
Åの厚さでTi/Pt/Auを順次に真空蒸着すること
により開口部A1 及び領域B1 を覆うように形成した
後、リフトオフ加工により不要なフォトレジストFBを
除去することにより、図1に示す如きショットキーゲー
ト電極18を形成した。即ち、この真空蒸着によって形
成されたショットキーゲート電極18の全体の厚さが、
リセス構造の深さと絶縁膜17の膜厚の和よりも大きく
なるので、開口部A1 及び領域B1 を覆うように形成さ
れた。更に、真空蒸着法を適用した結果、図1に示すよ
うに、ショットキーゲート電極18は、絶縁膜17の開
口部A1 に沿って矩形状に形成されるので、ドナー供給
層13には接触するが、開口部A1 より内側までエッチ
ングされているキャップ層14には接触しないように形
成された。更に、リフトオフ加工により不要なフォトレ
ジストFBを除去したことにより、ショットキーゲート
電極18は、絶縁膜17の上部(外部)の領域B1 まで
蒸着された。したがって、開口部A1 はかかるショット
キーゲート電極18の外部へのオーバーラップにより密
閉され、リセス構造による内部空隙は、外部雰囲気から
完全に遮断された。
Next, 500Å / 500Å / 5000 respectively
By sequentially vacuum depositing Ti / Pt / Au with a thickness of Å so as to cover the opening A 1 and the region B 1 , the unnecessary photoresist FB is removed by lift-off processing. The Schottky gate electrode 18 as shown in FIG. That is, the entire thickness of the Schottky gate electrode 18 formed by this vacuum deposition is
Since the depth is larger than the sum of the depth of the recess structure and the film thickness of the insulating film 17, it is formed so as to cover the opening A 1 and the region B 1 . Further, as a result of applying the vacuum deposition method, as shown in FIG. 1, since the Schottky gate electrode 18 is formed in a rectangular shape along the opening A 1 of the insulating film 17, it contacts the donor supply layer 13. However, it was formed so as not to come into contact with the cap layer 14 that is etched to the inside of the opening A 1 . Further, the unnecessary photoresist FB was removed by lift-off processing, so that the Schottky gate electrode 18 was vapor-deposited up to the region B 1 above (outside) the insulating film 17. Therefore, the opening A 1 was sealed by the overlap of the Schottky gate electrode 18 to the outside, and the internal void due to the recess structure was completely shielded from the external atmosphere.

【0019】このように、この実施例によれば、図1に
示すように、絶縁膜17の一部を覆いながらドナー供給
層13に接触するショットキーゲート電極18を形成し
たので、ショットキーゲート電極18自身がリセス構造
を外部から遮断し、ドナー供給層13の酸化や不純物混
入などの電気的特性の劣化を招来する原因を排除するこ
とができた。例えば、Alを含んでいるInAlAsの
ドナー供給層は極めて活性であるので、従来技術を適用
してこのInAlAsにショットキーゲート電極を直接
形成すると酸化が生じ易く、ドレイン電流が減少するな
どの電気的特性の劣化が問題となるが、この実施例によ
れば、かかる問題を解決することができた。
As described above, according to this embodiment, as shown in FIG. 1, since the Schottky gate electrode 18 which covers the insulating film 17 and contacts the donor supply layer 13 is formed, the Schottky gate is formed. It was possible to eliminate the cause of the electrode 18 itself blocking the recess structure from the outside and causing the deterioration of the electrical characteristics such as the oxidation of the donor supply layer 13 and the mixing of impurities. For example, since a donor supply layer of InAlAs containing Al is extremely active, if a Schottky gate electrode is directly formed on this InAlAs by applying a conventional technique, oxidation is likely to occur and drain current is reduced. Although the deterioration of the characteristics becomes a problem, according to this embodiment, such a problem could be solved.

【0020】尚、この実施例では、リセス構造内のドナ
ー供給層13において、ショットキーゲート電極18が
形成されている部分の周辺及びその近傍などの酸化防止
や不純物混入の防止などの効果について説明したが、シ
ョットキーゲート電極18自身の酸化防止などにも効果
がある。更に、HEMTについて説明したが、本発明は
これに限らず、リセス構造を有するMESFETその他
の化合物半導体装置にも適用することができる。また、
InP基板上の半導体以外、例えばGaAs基板上の化
合物半導体にも適用することができる。
In this embodiment, the effect of preventing oxidation and mixing of impurities around the portion where the Schottky gate electrode 18 is formed and in the vicinity thereof in the donor supply layer 13 in the recess structure will be described. However, it is also effective in preventing oxidation of the Schottky gate electrode 18 itself. Furthermore, although the HEMT has been described, the present invention is not limited to this, and can be applied to a MESFET having a recess structure and other compound semiconductor devices. Also,
Other than the semiconductor on the InP substrate, it can be applied to, for example, a compound semiconductor on the GaAs substrate.

【0021】又、第4の製造工程(図2(d))におい
て、リン酸水溶液と過酸化水素水のエッチング液をリセ
スエッチングに適用することによって、図1に示すよう
に、側壁がテーパ状となるリセス構造を実現する場合を
説明したが、第4の製造工程において、このエッチング
液に代えて、CH4 +H2 エッチングガスを適用してリ
セスエッチングを行ってもよい。このエッチングガスを
適用した場合には、図3に示すように、絶縁層17の開
口部A1 よりも内側において、絶縁層17の積層面に対
して略直角となる側壁を有するリセス構造を、ドナー供
給層13とキャップ層14に形成することができる。そ
して、リセス構造の側壁を略直角にすることにより、シ
ョットキーゲート電極18とこの側壁との非接触性をよ
り確実にすることが可能となる。
Further, in the fourth manufacturing process (FIG. 2D), by applying the etching solution of the phosphoric acid aqueous solution and the hydrogen peroxide solution to the recess etching, the side walls are tapered as shown in FIG. Although the case of realizing the recess structure has been described, the recess etching may be performed by applying CH 4 + H 2 etching gas instead of the etching solution in the fourth manufacturing process. When this etching gas is applied, as shown in FIG. 3, a recess structure having a side wall that is substantially perpendicular to the laminated surface of the insulating layer 17 inside the opening A 1 of the insulating layer 17, It can be formed on the donor supply layer 13 and the cap layer 14. By making the sidewalls of the recess structure substantially at right angles, the non-contact between the Schottky gate electrode 18 and the sidewalls can be made more reliable.

【0022】次に、第2の実施例を図4と共に説明す
る。図4はこの実施例に関わるHEMTの要部縦断面図
である。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the essential part of the HEMT according to this embodiment.

【0023】まず、構造を説明すると、GaAsからな
る基板20上に、ノンドープのGaAsからなるバッフ
ァ層21が3000Å積層され、更に、電子濃度が1×
1018/cm3 のGa0.7 Al0.3 Asからなるドナー
供給層22が500Å積層され、更に、電子濃度が5×
1018/cm3 のGaAsからなるキャップ層23が5
00Å積層されている。更に、キャップ層23上の所定
の領域にドレンとソースのオーミック電極24,25が
蒸着形成され、更にアロイ処理によってオーミック電極
24,25下に高濃度n型の層(図4中、点線で示す領
域)が形成されている。
First, the structure will be described. On the substrate 20 made of GaAs, a buffer layer 21 made of non-doped GaAs is laminated in 3000 Å, and the electron concentration is 1 ×.
A donor supply layer 22 made of Ga 0.7 Al 0.3 As of 10 18 / cm 3 was laminated in a thickness of 500 Å, and the electron concentration was 5 ×.
The cap layer 23 made of 10 18 / cm 3 of GaAs is 5
00Å Stacked. Further, drain and source ohmic electrodes 24 and 25 are formed by vapor deposition in predetermined regions on the cap layer 23, and a high concentration n-type layer (shown by a dotted line in FIG. 4) is formed under the ohmic electrodes 24 and 25 by alloying. Area) is formed.

【0024】更に、オーミック電極24,25上と、シ
ョットキーゲート電極27を形成するための所定領域を
除いたキャップ層23上の残余の領域には、SiNから
なる絶縁膜26が約500Åないし1000Åの厚さで
積層されている。ショットキーゲート電極が形成される
領域(ドレイン、ソースの間の領域)には、絶縁膜26
が部分的に形成されないことによる矩形の開口部A
2 と、開口部A2 に対応してキャップ層23を貫通し且
つドナー供給層22の上部の一部分まで達するリセス構
造が設けられ、そのリセス構造内には、ドナー供給層2
2にショットキー接合するショットキーゲート電極27
が真空蒸着によって形成されている。尚、このショット
キーゲート電極27は、Ti/Pt/Auを夫々500
Å/500Å/5000Åの厚さで順次に真空蒸着する
ことにより形成されている。
Further, in the remaining regions on the ohmic electrodes 24 and 25 and on the cap layer 23 excluding a predetermined region for forming the Schottky gate electrode 27, an insulating film 26 made of SiN is about 500Å to 1000Å. Are laminated with a thickness of. The insulating film 26 is formed in the region where the Schottky gate electrode is formed (region between the drain and the source).
Rectangular opening A due to the partial formation of
2 and a recess structure penetrating the cap layer 23 corresponding to the opening A 2 and reaching a part of the upper part of the donor supply layer 22. Within the recess structure, the donor supply layer 2 is provided.
Schottky gate electrode 27 for Schottky junction to 2
Are formed by vacuum evaporation. The Schottky gate electrode 27 is made of Ti / Pt / Au of 500%, respectively.
It is formed by sequentially vacuum-depositing with a thickness of Å / 500Å / 5000Å.

【0025】ここで更に、ショットキーゲート電極27
は、ドナー供給層22にのみ接続されており、残余の部
分はキャップ層23の側壁に接触することなく開口部A
2 を通って絶縁膜26の外側まで延び、更に開口部A2
の外側において絶縁膜26にオーバーラップしている。
Here, further, the Schottky gate electrode 27
Is connected only to the donor supply layer 22, and the remaining portion does not contact the side wall of the cap layer 23 and the opening A
2 to the outside of the insulating film 26 and further to the opening A 2
The insulating film 26 overlaps with the outside of the.

【0026】この構造のHEMTは、次の製造工程によ
って形成された。尚、図2に示した第1の実施例の製造
工程に準じて説明すると、まず、第1の製造工程(図2
(a)の工程に相当する)では、分子線エピタキシー
(MBE)法や有機金属気相エピタキシー(OMVP
E)法により、GaAs基板20上に、上記のバッファ
層21、ドナー供給層22、及びキャップ層23を上記
所定の厚さで順次に積層した。
The HEMT having this structure was formed by the following manufacturing process. The description will be given according to the manufacturing process of the first embodiment shown in FIG. 2. First, the first manufacturing process (FIG.
(Corresponding to the step (a)), the molecular beam epitaxy (MBE) method and the organometallic vapor phase epitaxy (OMVP) are used.
By the method E), the buffer layer 21, the donor supply layer 22, and the cap layer 23 were sequentially laminated on the GaAs substrate 20 to have the predetermined thickness.

【0027】次に、第2の製造工程(図2(b)の工程
に相当する)では、ドレインとソースのオーミック電極
24,25をキャップ層23上の所定領域に蒸着形成し
た後、アロイ処理によりオーミック電極24,25下に
高濃度のn型の層を形成した。次に、プラズマCVD法
により、SiNの絶縁膜26を約500〜1000Åの
厚さに形成した。尚、かかるSiNの絶縁膜26は比較
的低温度で形成することができるが、このSiNよりも
低温で形成することができる絶縁材、例えばSiO2
SiONを適用してもよい。
Next, in the second manufacturing process (corresponding to the process of FIG. 2B), the drain and source ohmic electrodes 24 and 25 are vapor-deposited and formed on a predetermined region on the cap layer 23, and then an alloy treatment is performed. Thus, a high-concentration n-type layer was formed under the ohmic electrodes 24 and 25. Next, the insulating film 26 of SiN was formed to a thickness of about 500 to 1000 Å by the plasma CVD method. The SiN insulating film 26 can be formed at a relatively low temperature, but an insulating material that can be formed at a temperature lower than SiN, such as SiO 2 or SiON, may be applied.

【0028】次に、第3の製造工程(図2(c)の工程
に相当する)において、周知のフォトリソグラフィ技術
を適用し、フォトレジスト(図2中に示すフォトレジス
トFAに相当する)に合わせて絶縁膜26のうちの開口
部A2 となる部分を除去した。即ち、この開口部A
2 が、リセスエッチングを行う際のマスクとなり、ほ
ぼ、ゲートのチャネル長及びチャネル幅を規定すること
となる。そして、開口部A2を形成した後、このフォト
レジストを除去した。
Next, in the third manufacturing process (corresponding to the process of FIG. 2C), a well-known photolithography technique is applied to the photoresist (corresponding to the photoresist FA shown in FIG. 2). At the same time, the portion of the insulating film 26 that will become the opening A 2 was removed. That is, this opening A
2 serves as a mask when performing recess etching, and almost defines the channel length and channel width of the gate. Then, after forming the opening A 2 , the photoresist was removed.

【0029】次に、第4の製造工程(図2(d)の工程
に相当する)において、再び周知のフォトリソグラフィ
技術を適用して、開口部A2 を含んでそれよりも更に広
い領域B2 を除いて、残余の領域にフォトレジスト(図
2中に示すフォトレジストFBに相当する)を塗布し
た。このようにフォトレジストを形成した後、絶縁膜2
6とフォトレジストをマスクとして、ドナー供給層22
に達するまでキャップ層23をリセスエッチングした。
Next, in the fourth manufacturing step (corresponding to the step shown in FIG. 2D), the well-known photolithography technique is applied again, and the area B including the opening A 2 and wider than that is included. A photoresist (corresponding to the photoresist FB shown in FIG. 2) was applied to the remaining areas except for 2 . After the photoresist is formed in this way, the insulating film 2
6 and the photoresist as a mask, the donor supply layer 22
Of the cap layer 23 is recess-etched.

【0030】尚、このリセスエッチングには、クエン酸
水溶液と過酸化水素水のエッチング液を適用した。この
リセスエッチングにより、図示の如く、開口部A2 より
も深部へ行くほど横方向の空隙が大きくなる、いわゆる
逆テーパ状の側壁を有するリセス構造が実現された。即
ち、このリセス構造によりキャップ層23に形成される
空間は、絶縁膜26の開口部A2 よりも横方向において
広くなった。
An etching solution of citric acid aqueous solution and hydrogen peroxide solution was applied to this recess etching. By this recess etching, as shown in the drawing, a recess structure having a so-called reverse taper side wall in which the lateral gap becomes larger as it goes deeper than the opening A 2 is realized. That is, the space formed in the cap layer 23 by this recess structure is wider than the opening A 2 of the insulating film 26 in the lateral direction.

【0031】次に、夫々500Å/500Å/5000
Åの厚さでTi/Pt/Auを順次に真空蒸着すること
により開口部A2 及び領域B2 を覆うように形成した
後、リフトオフ加工により不要なフォトレジストを除去
することにより、図4に示す如きショットキーゲート電
極27を形成した。尚、かかる真空蒸着法を適用した結
果、図4に示すように、ショットキーゲート電極27
は、絶縁膜26の開口部A2 に沿って矩形状に形成され
るので、ドナー供給層22には接触するが、開口部A2
より内側までエッチングされているキャップ層23には
接触しないように形成された。更に、リフトオフ加工に
より不要なフォトレジストを除去したことにより、ショ
ットキーゲート電極27は、絶縁膜26の上部(外部)
の領域B2 まで蒸着された。したがって、開口部A2
かかるショットキーゲート電極27の外部へのオーバー
ラップにより密閉され、リセス構造による内部空隙は、
外部雰囲気から完全に遮断された。
Next, 500Å / 500Å / 5000 respectively
4 is formed by sequentially vacuum-depositing Ti / Pt / Au with a thickness of Å so as to cover the opening A 2 and the region B 2 , and removing unnecessary photoresist by lift-off processing. A Schottky gate electrode 27 as shown is formed. As a result of applying the vacuum evaporation method, as shown in FIG.
Is formed in a rectangular shape along the opening A 2 of the insulating film 26, and therefore contacts the donor supply layer 22, but the opening A 2
It was formed so as not to come into contact with the cap layer 23 that is etched further inward. Furthermore, the unnecessary photoresist is removed by lift-off processing, so that the Schottky gate electrode 27 is formed on the insulating film 26 (outside).
Area B 2 was deposited. Therefore, the opening A 2 is sealed by the overlap of the Schottky gate electrode 27 to the outside, and the internal void due to the recess structure is
Completely shielded from the outside atmosphere.

【0032】このように、この実施例によれば、図4に
示すように、絶縁膜26の一部を覆いながらドナー供給
層22に接触するショットキーゲート電極27を形成し
たので、ショットキーゲート電極27自身がリセス構造
を外部から遮断し、ドナー供給層22の酸化や不純物混
入などの電気的特性の劣化を招来する原因を排除するこ
とができた。
As described above, according to this embodiment, as shown in FIG. 4, since the Schottky gate electrode 27 which covers the insulating film 26 and contacts the donor supply layer 22 is formed, the Schottky gate electrode is formed. The electrode 27 itself shields the recess structure from the outside, and it is possible to eliminate the cause of deterioration of electrical characteristics such as oxidation of the donor supply layer 22 and mixing of impurities.

【0033】尚、この実施例では、HEMTについて説
明したが、これに限らず、リセス構造を有するMESF
ETその他の化合物半導体装置にも本発明を適用するこ
とがてきる。
Although the HEMT has been described in this embodiment, the present invention is not limited to this, and the MESF having a recess structure is used.
The present invention can be applied to ET and other compound semiconductor devices.

【0034】次に、第3の実施例を図5と共に説明す
る。図5はこの実施例に関わるHEMTの要部縦断面図
である。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the essential parts of the HEMT according to this embodiment.

【0035】まず、構造を説明すると、GaAsからな
る基板30上に、ノンドープのGaAsからなるバッフ
ァ層31が3000Å積層され、更に、ノンドープのI
0.15Ga0.85Asからなるチャネル層32が150Å
積層され、更に、電子濃度が5×1018/cm3 のIn
0.52Al0.3 Asからなるドナー供給層33が400Å
積層され、更に、電子濃度が5×1018/cm3 のGa
0.7 Al0.3 Asからなるキャップ層34が100Å積
層されている。更に、キャップ層34上の所定の領域に
ドレンとソースのオーミック電極35,36が蒸着形成
され、更にアロイ処理によってオーミック電極35,3
6下に高濃度n型の層(図5中の点線で示す領域)が形
成されている。
First, the structure will be explained. On the substrate 30 made of GaAs, a buffer layer 31 made of non-doped GaAs is stacked in a thickness of 3000 Å, and further, a non-doped I layer is formed.
The channel layer 32 made of n 0.15 Ga 0.85 As has a thickness of 150 Å
In which the electron concentration is 5 × 10 18 / cm 3
The donor supply layer 33 made of 0.52 Al 0.3 As has 400 Å
They are laminated and further have an electron density of 5 × 10 18 / cm 3 Ga
A cap layer 34 made of 0.7 Al 0.3 As is laminated by 100 liters. Further, drain and source ohmic electrodes 35 and 36 are vapor-deposited and formed in predetermined regions on the cap layer 34, and the ohmic electrodes 35 and 3 are further alloyed.
A high-concentration n-type layer (a region indicated by a dotted line in FIG. 5) is formed under 6.

【0036】更に、オーミック電極35,36上並び
に、ショットキーゲート電極38を形成するための所定
領域を除いたキャップ層34上の残余の領域には、Si
Nからなる絶縁膜37が約500Åないし1000Åの
厚さで積層されている。ショットキーゲート電極が形成
される領域(ドレイン、ソースの間の領域)には、絶縁
膜37が部分的に形成されないことによる矩形の開口部
3 と、開口部A3 に対応してキャップ層37を貫通し
且つドナー供給層33の上部の一部分まで達するリセス
構造が設けられ、そのリセス構造内には、ドナー供給層
33にショットキー接合するショットキーゲート電極3
8が真空蒸着によって形成されている。尚、このショッ
トキーゲート電極38は、Ti/Pt/Auを夫々50
0Å/500Å/5000Åの厚さで順次に真空蒸着す
ることにより形成されている。
Further, in the remaining regions on the ohmic electrodes 35 and 36 and on the cap layer 34 excluding a predetermined region for forming the Schottky gate electrode 38, Si is formed.
An insulating film 37 made of N is laminated with a thickness of about 500Å to 1000Å. In the region where the Schottky gate electrode is formed (the region between the drain and the source), the rectangular opening A 3 due to the insulating film 37 not being partially formed, and the cap layer corresponding to the opening A 3. A recess structure is provided that penetrates 37 and reaches a part of the upper portion of the donor supply layer 33. Within the recess structure, a Schottky gate electrode 3 that forms a Schottky junction with the donor supply layer 33 is provided.
8 is formed by vacuum evaporation. The Schottky gate electrode 38 is made of Ti / Pt / Au, respectively.
It is formed by sequentially vacuum depositing a thickness of 0Å / 500Å / 5000Å.

【0037】ここで更に、ショットキーゲート電極38
は、ドナー供給層33にのみ接続されており、残余の部
分はキャップ層34の側壁に接触することなく開口部A
3 を通って絶縁膜37の外側まで延び、更に開口部A3
の外側において絶縁膜37上にオーバーラップしてい
る。
Here, the Schottky gate electrode 38 is further added.
Is connected only to the donor supply layer 33, and the remaining portion does not contact the side wall of the cap layer 34 and the opening A
3 to the outside of the insulating film 37 and further to the opening A 3
The insulating film 37 is overlapped on the outside of the.

【0038】この構造のHEMTは、次の製造工程によ
って形成された。尚、図2に示した第1の実施例の製造
工程に準じて説明すると、まず、第1の製造工程(図2
(a)の工程に相当する)では、分子線エピタキシー
(MBE)法や有機金属気相エピタキシー(OMVP
E)法により、GaAs基板30上に、上記のバッファ
層31、チャネル層32、ドナー供給層33、及びキャ
ップ層34を上記所定の厚さで順次に積層した。
The HEMT having this structure was formed by the following manufacturing process. The description will be given according to the manufacturing process of the first embodiment shown in FIG. 2. First, the first manufacturing process (FIG.
(Corresponding to the step (a)), the molecular beam epitaxy (MBE) method and the organometallic vapor phase epitaxy (OMVP) are used.
By the method E), the buffer layer 31, the channel layer 32, the donor supply layer 33, and the cap layer 34 were sequentially laminated on the GaAs substrate 30 to have the above predetermined thickness.

【0039】次に、第2の製造工程(図2(b)の工程
に相当する)では、ドレインとソースのオーミック電極
35,36をキャップ層34上の所定領域に蒸着形成し
た後、アロイ処理によりオーミック電極35,36下に
高濃度のn型の層を形成した。次に、プラズマCVD法
により、SiNの絶縁膜37を約500〜1000Åの
厚さに形成した。尚、かかるSiNの絶縁膜37は比較
的低温度で形成することができるが、このSiNよりも
低温で形成することができる絶縁材、例えばSiO2
SiONを適用してもよい。
Next, in the second manufacturing process (corresponding to the process shown in FIG. 2B), the drain and source ohmic electrodes 35 and 36 are vapor-deposited and formed on predetermined regions on the cap layer 34, and then an alloy treatment is performed. Thus, a high concentration n-type layer was formed under the ohmic electrodes 35 and 36. Next, the insulating film 37 of SiN was formed to a thickness of about 500 to 1000 Å by the plasma CVD method. The SiN insulating film 37 can be formed at a relatively low temperature, but an insulating material that can be formed at a temperature lower than SiN, such as SiO 2 or SiON, may be applied.

【0040】次に、第3の製造工程(図2(c)の工程
に相当する)において、周知のフォトリソグラフィ技術
を適用し、フォトレジスト(図2中に示すフォトレジス
トFAに相当する)に合わせて絶縁膜37のうちの開口
部A3 となる部分を除去した。即ち、この開口部A
3 が、リセスエッチングを行う際のマスクとなり、ほ
ぼ、ゲートのチャネル長及びチャネル幅を規定すること
となる。そして、開口部A3を形成した後、このフォト
レジストを除去した。
Next, in the third manufacturing process (corresponding to the process of FIG. 2C), a well-known photolithography technique is applied to the photoresist (corresponding to the photoresist FA shown in FIG. 2). At the same time, the portion of the insulating film 37 that will become the opening A 3 was removed. That is, this opening A
3 serves as a mask when performing recess etching, and almost defines the channel length and channel width of the gate. Then, after forming the opening A 3 , the photoresist was removed.

【0041】次に、第4の製造工程(図2(d)の工程
に相当する)において、再び周知のフォトリソグラフィ
技術を適用して、開口部A3 を含んでそれよりも更に広
い領域B3 を除いて、残余の領域にフォトレジスト(図
2中に示すフォトレジストFBに相当する)を塗布し
た。このようにフォトレジストを形成した後、絶縁膜3
7とフォトレジストをマスクとして、ドナー供給層33
に達するまでキャップ層34をリセスエッチングした。
Next, in the fourth manufacturing process (corresponding to the process of FIG. 2D), the well-known photolithography technique is applied again, and the region B including the opening A 3 and wider than that is included. A photoresist (corresponding to the photoresist FB shown in FIG. 2) was applied to the remaining areas except for 3 . After the photoresist is formed in this way, the insulating film 3
7 and the photoresist as a mask, the donor supply layer 33
Of the cap layer 34 is recess-etched.

【0042】尚、このリセスエッチングには、硫酸水溶
液と過酸化水素水のエッチング液を適用した。このリセ
スエッチングにより、図示の如く、開口部A3 に対応す
るリセス構造がドナー供給層33に形成されると共に、
キャップ層34は絶縁膜37の開口部A3 よりも横方向
に若干拡張してエッチングされた。したがって、このリ
セス構造によりキャップ層34に形成される空間は、絶
縁膜37の開口部A3よりも横方向において広くなっ
た。
An etching solution of sulfuric acid solution and hydrogen peroxide solution was applied to this recess etching. By this recess etching, as shown in the drawing, a recess structure corresponding to the opening A 3 is formed in the donor supply layer 33, and
The cap layer 34 was slightly laterally expanded and etched from the opening A 3 of the insulating film 37. Therefore, the space formed in the cap layer 34 by this recess structure is wider than the opening A 3 of the insulating film 37 in the lateral direction.

【0043】次に、夫々500Å/500Å/5000
Åの厚さでTi/Pt/Auを順次に真空蒸着すること
により開口部A3 及び領域B3 を覆うように形成した
後、リフトオフ加工により不要なフォトレジストを除去
することにより、図5に示す如きショットキーゲート電
極38を形成した。尚、かかる真空蒸着法を適用した結
果、図5に示すように、ショットキーゲート電極38
は、絶縁膜37の開口部A3 に沿って矩形状に形成され
るので、ドナー供給層33には接触するが、開口部A3
より内側までエッチングされているキャップ層34には
接触しないように形成された。更に、リフトオフ加工に
より不要なフォトレジストを除去したことにより、ショ
ットキーゲート電極38は、絶縁膜37の上部(外部)
の領域B3 まで蒸着された。したがって、開口部A3
かかるショットキーゲート電極38の外部へのオーバー
ラップにより密閉され、リセス構造による内部空隙は、
外部雰囲気から完全に遮断された。
Next, 500Å / 500Å / 5000 respectively
After forming Ti / Pt / Au with a thickness of Å to cover the opening A 3 and the region B 3 by sequentially vacuum-depositing Ti / Pt / Au, the unnecessary photoresist is removed by lift-off process. A Schottky gate electrode 38 was formed as shown. As a result of applying the vacuum deposition method, as shown in FIG. 5, the Schottky gate electrode 38 is formed.
Is formed in a rectangular shape along the opening A 3 of the insulating film 37 and therefore contacts the donor supply layer 33, but the opening A 3
It was formed so as not to come into contact with the cap layer 34 that is etched further inward. Furthermore, the unnecessary photoresist is removed by lift-off processing, so that the Schottky gate electrode 38 is formed on the insulating film 37 (outside).
Area B 3 was vapor-deposited. Therefore, the opening A 3 is sealed by the overlap of the Schottky gate electrode 38 to the outside, and the internal void due to the recess structure is
Completely shielded from the outside atmosphere.

【0044】このように、この実施例によれば、図5に
示すように、絶縁膜37の一部を覆いながらドナー供給
層33に接触するショットキーゲート電極38を形成し
たので、ショットキーゲート電極38自身がリセス構造
を外部から遮断し、ドナー供給層33の酸化や不純物混
入などの電気的特性の劣化を招来する原因を排除するこ
とができた。
As described above, according to this embodiment, as shown in FIG. 5, since the Schottky gate electrode 38 which covers the insulating film 37 and contacts the donor supply layer 33 is formed, the Schottky gate electrode is formed. It was possible to eliminate the cause of the electrode 38 itself blocking the recess structure from the outside and causing the deterioration of the electrical characteristics such as the oxidation of the donor supply layer 33 and the inclusion of impurities.

【0045】尚、この実施例では、HEMTについて説
明したが、これに限らず、リセス構造を有するMESF
ETその他の化合物半導体装置にも本発明を適用するこ
とがてきる。
Although the HEMT has been described in this embodiment, the present invention is not limited to this, and the MESF having a recess structure is used.
The present invention can be applied to ET and other compound semiconductor devices.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
リセス構造によるキャップ層の横方向の開口面積(空
隙)が、絶縁膜に形成された開口部の開口面積よりも大
きいので、真空蒸着により形成されるショットキーゲー
ト電極の側壁とキャップ層の開口側壁との間に真空状態
の空隙が生じる。したがって、ショットキーゲート電極
はキャップ層に直接接触することがなく、ドナー供給層
にのみショットキー接合するので、HEMTやMESF
ET等の化合物半導体装置のゲートが実現される。更
に、このショットキーゲート電極は、絶縁膜の開口部を
介してその外側までオーバーラップして形成されるの
で、リセス構造内の上記空隙を外部から遮断・密封して
真空状態に保持することができる。この結果、例えば、
ドナー供給層がリセス構造内において露出状態となる部
分に不純物が混入して電気的特性が劣化するというよう
な問題の発生を阻止することができる。より具体的な効
果例としては、従来同様のリセス構造を有する化合物半
導体装置を製造すると、リセス構造が外部雰囲気に露出
するので、ドナー供給層の一部が外部雰囲気に露出する
こととなり、半導体製造過程においてこの露出部分(シ
ョットキーゲート電極が形成されている周辺部分など)
が酸化されて電気的特性が劣化するというような問題を
招来するが、本発明のリセス構造を適用すると、このよ
うな問題を招来することが無い。
As described above, according to the present invention,
Since the lateral opening area (air gap) of the cap layer by the recess structure is larger than the opening area of the opening formed in the insulating film, the sidewall of the Schottky gate electrode and the sidewall of the cap layer formed by vacuum deposition are formed. A vacuum space is created between the and. Therefore, the Schottky gate electrode does not come into direct contact with the cap layer and makes a Schottky junction only with the donor supply layer, so that the HEMT or MESF is not formed.
A gate of a compound semiconductor device such as ET is realized. Further, since the Schottky gate electrode is formed so as to overlap the outside thereof through the opening of the insulating film, it is possible to keep the vacuum state by blocking / sealing the void in the recess structure from the outside. it can. As a result, for example,
It is possible to prevent a problem that impurities are mixed in a portion where the donor supply layer is exposed in the recess structure and electrical characteristics are deteriorated. As a more specific example of the effect, when a compound semiconductor device having a recess structure similar to the conventional one is manufactured, the recess structure is exposed to the external atmosphere, so that a part of the donor supply layer is exposed to the external atmosphere. This exposed part in the process (such as the peripheral part where the Schottky gate electrode is formed)
However, when the recess structure of the present invention is applied, such a problem does not occur.

【0047】又、この発明は、ショットキーゲート電極
を形成するためのリセス構造を有するHEMTやMES
FETその他の種々の化合物半導体装置に広く適用する
ことができる。又、この発明のリセス構造は、特定の化
合物半導体に対してのみ適用できるという限定的なもの
ではなく、種々の化合物半導体で形成される化合物半導
体装置に広く適用することができる。又、極めて複雑且
つ特殊な製造工程を必要としないので、本発明の実施が
容易であり、優れた効果を提供することができるもので
ある。
Further, the present invention is a HEMT or MES having a recess structure for forming a Schottky gate electrode.
It can be widely applied to various other compound semiconductor devices such as FETs. Further, the recess structure of the present invention is not limited to being applicable only to a specific compound semiconductor, but can be widely applied to compound semiconductor devices formed of various compound semiconductors. Further, since the extremely complicated and special manufacturing process is not required, the present invention can be easily carried out and an excellent effect can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による化合物半導体装置の第1の実施例
の構造を、透過平面と縦断面にて示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a structure of a first embodiment of a compound semiconductor device according to the present invention in a transmission plane and a vertical section.

【図2】第1の実施例の化合物半導体装置の製造方法を
工程順に示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the compound semiconductor device of the first embodiment in the order of steps.

【図3】第1の実施例に係わる化合物半導体装置の変形
例の構造を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a modified example of the compound semiconductor device according to the first example.

【図4】本発明による化合物半導体装置の第2の実施例
の構造を示す縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view showing the structure of a second embodiment of the compound semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明による化合物半導体装置の第3の実施例
の構造を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view showing the structure of a third embodiment of the compound semiconductor device according to the present invention.

【図6】従来の化合物半導体装置の構造を示す縦断面図
である。
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a conventional compound semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,30…基板、11,21,31…バッファ
層、12,32…チャネル層、13,22,32…ドナ
ー供給層、14,23,34…キャップ層、17,2
6,37…絶縁膜、18,27,38…ショットキーゲ
ート電極、FA,FB…フォトレジスト。
10, 20, 30 ... Substrate 11, 21, 31 ... Buffer layer, 12, 32 ... Channel layer, 13, 22, 32 ... Donor supply layer, 14, 23, 34 ... Cap layer, 17, 2
6, 37 ... Insulating film, 18, 27, 38 ... Schottky gate electrode, FA, FB ... Photoresist.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リセスゲート構造を有する化合物半導体
装置であって、 ドナー供給層上に積層されたキャップ層と、 上記キャップ層上に積層された絶縁層と、 ゲート形成領域に対応して上記絶縁層に設けられた開口
部と、 上記開口部に対応する上記キャップ層の部分に、上記ド
ナー供給層に達するように形成されると共に、上記ドナ
ー供給層の方向に対して直交する方向における空隙が該
開口部の開口領域より広くなるように形成された凹部
と、 上記開口部及び凹部を介して上記ドナー供給層に直接形
成され、且つ上記凹部内における上記キャップ層の側端
に接触することなく上記開口部を通って上記絶縁層の外
側端までオーバーラップして形成されたショットキーゲ
ート電極と、 を具備することを特徴とする化合物半導体装置。
1. A compound semiconductor device having a recess gate structure, comprising: a cap layer laminated on a donor supply layer; an insulating layer laminated on the cap layer; and the insulating layer corresponding to a gate formation region. And a gap in a direction orthogonal to the direction of the donor supply layer, which is formed so as to reach the donor supply layer in the portion of the cap layer corresponding to the opening. The recess formed to be wider than the opening region of the opening, and the recess formed directly on the donor supply layer through the opening and the recess and without contacting the side end of the cap layer in the recess. A compound semiconductor device, comprising: a Schottky gate electrode formed through the opening to an outer end of the insulating layer so as to overlap.
【請求項2】 前記凹部は、前記開口部を有する前記絶
縁膜をマスクとしてエッチング処理により形成されたこ
とを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体装置。
2. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the recess is formed by an etching process using the insulating film having the opening as a mask.
【請求項3】 前記ドナー供給層はInx Aly As
(ここで、x+y=1、0<x、0<y)から成り、前
記キャップ層はInm Gan As(ここで、m+n=
1、0<m、0<n)から成ることを特徴とする請求項
1に記載の化合物半導体装置。
3. The donor supply layer is In x Al y As
(Where, x + y = 1,0 <x , 0 <y) consists, said cap layer is a In m Ga n As (where, m + n =
The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor device comprises: 1, 0 <m, 0 <n).
【請求項4】 前記ドナー供給層は、Gas Alt As
(ここで、s+t=1、0<s、0<t)から成り、前
記キャップ層はGaAsから成ることを特徴とする請求
項1に記載の化合物半導体装置。
4. The donor supply layer is Ga s Al t As
(Where s + t = 1, 0 <s, 0 <t), and the cap layer is made of GaAs.
【請求項5】 前記ドナー供給層は、Gaα Alβ
s(ここで、α+β=1、0<α、0<β)から成り、
前記キャップ層はInγ Gaδ As(ここで、γ+δ
=1、0<γ、0<δ)から成ることを特徴とする請求
項1に記載の化合物半導体装置。
5. The donor supply layer is Ga α Al β A
s (where α + β = 1, 0 <α, 0 <β),
The cap layer is made of In γ Ga δ As (where γ + δ
2. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the compound semiconductor device comprises: 1, 0 <γ, 0 <δ).
【請求項6】 前記絶縁層は、SiNから成ることを特
徴とする請求項1に記載の化合物半導体装置。
6. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is made of SiN.
【請求項7】 リセスゲート構造を有する化合物半導体
装置の製造方法であって、 ドナー供給層上にキャップ層を積層した後、該キャップ
層上に一部開口部を有する絶縁膜を積層し、 上記開口部を介して上記キャップ層をエッチング処理す
ることにより、上記ドナー供給層に達し且つ該開口部の
開口面積より大きな範囲で横方向にまで空隙と成る凹部
を形成し、 真空蒸着により、上記凹部内において上記ドナー供給層
に対してのみショットキー接合し、且つ該開口部を通っ
て該開口部の外側までオーバーラップするショットキー
ゲート電極を形成すること、 を特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
7. A method of manufacturing a compound semiconductor device having a recess gate structure, comprising: laminating a cap layer on a donor supply layer, then laminating an insulating film having a partial opening on the cap layer, By etching the cap layer through the portion, a concave portion that reaches the donor supply layer and becomes a void in the lateral direction in a range larger than the opening area of the opening is formed, and the inside of the concave portion is formed by vacuum vapor deposition. 2. A method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein a Schottky gate electrode is formed only in the donor supply layer, and the Schottky gate electrode is formed so as to overlap with the outside of the opening through the opening.
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