JPH0243765A - Manufacture of compound semiconductor device - Google Patents

Manufacture of compound semiconductor device

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JPH0243765A
JPH0243765A JP63194956A JP19495688A JPH0243765A JP H0243765 A JPH0243765 A JP H0243765A JP 63194956 A JP63194956 A JP 63194956A JP 19495688 A JP19495688 A JP 19495688A JP H0243765 A JPH0243765 A JP H0243765A
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compound semiconductor
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temperature
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横山 照夫
Masahisa Suzuki
雅久 鈴木
Junji Saito
斎藤 淳二
Tomonori Ishikawa
石川 知則
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Abstract

PURPOSE:To effectively decrease a side gate effect in a limited element isolation region by a method wherein a buffer layer of a non-doped compound semiconductor is formed on a substrate of a semi-insulating compound semiconductor through a molecular beam epitaxial growth method or the like as the substrate is kept low in temperature so as to decrease a side gate effect. CONSTITUTION:A buffer layer 2 of a non-doped compound semiconductor is formed on a substrate 1 of a semi-insulating compound semiconductor through a molecular beam epitaxial growth keeping the substrate 1 low in temperature so as to decrease a side gate effect. Next, the substrate temperature is made to decrease gradually or by stages to a specified value and then an intermediate layer 12 of a compound semiconductor and an active layer 3 of a compound semiconductor are grown on the buffer layer 2 through a molecular beam epitaxial growth. Thereafter, an element isolating region 6 is formed so as to reach to as halfway point inside the interlaminar layer 12 penetrating the active layer 3. For instance, when a HEMT element is manufactured, the semi-insulating GaAs substrate 1 is placed in a molecular beam epitaxial growth device, a substrate temperature is set to about 200 deg.C, and the buffer layer 2 of non-doped GaAs is epitaxially grown as thick as about 500Angstrom through an MBE method.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要コ 分子線エピタキシャル成長した化合物半導体層を用い、
素子分離領域を備えた半導体装置の製造方法に関し、 制限した素子分離領域で良好にサイドゲート効果を低減
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とし
、 半絶縁性化合物半導体の基板上にノンドープ化合物半導
体のバフフッ層をサイドゲート効果を低減する低い基板
温度で分子線エピタキシャル成長する工程と、基板温度
を連続的あるいはFil的に所定温度まで上げて、該バ
ッファ層上に化合物半導体の中間層および化合物半導体
の能動層を分子線エピタキシャル成長する工程と、 該能動層を貫通して、下の該中間層の途中まで達する素
子分離領域を形成する工程とを含むように構成する。
[Detailed description of the invention] [Summary] Using a compound semiconductor layer grown by molecular beam epitaxial growth,
Regarding a method for manufacturing a semiconductor device with an element isolation region, the purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can effectively reduce the side gate effect in a limited element isolation region. A compound semiconductor buff layer is grown by molecular beam epitaxial growth at a low substrate temperature to reduce the side gate effect, and the substrate temperature is raised to a predetermined temperature continuously or by film, and a compound semiconductor intermediate layer and a compound semiconductor are grown on the buffer layer. The method is configured to include a step of growing a semiconductor active layer by molecular beam epitaxial growth, and a step of forming an element isolation region that penetrates the active layer and reaches halfway into the intermediate layer below.

[産業上の利用分野] 本発明は、化合物半導体を用いた化合物半導体装置の製
造方法に関し、特に分子線エピタキシャル成長した化合
物半導体層を用い、素子分離領域を備えた化合物半導体
装置の製造方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a compound semiconductor device using a compound semiconductor, and particularly to a method for manufacturing a compound semiconductor device using a compound semiconductor layer grown by molecular beam epitaxial growth and having an element isolation region.

近年コンピュータの高速化の要求に伴い、動作速度の速
い化合物半導体を分子線エピタキシャル成長(MBE)
した半導体構造を用いたMESFET、HEMT等の集
積回路か多く生産されており、これらの集積回路の高速
化、生産コストの低下のためには分離Wi、域の面積を
制限した高集積化が必要となっている。
In recent years, with the demand for faster computers, compound semiconductors with faster operating speeds have been grown using molecular beam epitaxial growth (MBE).
Many integrated circuits such as MESFETs and HEMTs using semiconductor structures are being produced, and in order to increase the speed and reduce production costs of these integrated circuits, it is necessary to increase integration by limiting the area of separated Wi and regions. It becomes.

半絶縁性GaAsの基板31上に分子線エピタキシャル
成長法(MBE)により、例えば第5固有部分に概略を
示すように基板温度680℃でノンドブのi (int
rinsic真性)型GaAs層32.n型AO,3G
aO,7へS層33、n型GaAs層34を次々に積層
しである。その後、化学エツチング又は不活性化0+イ
オン注入等でi型GaAS層32の途中まで達する素子
分離領域36を形成し、電極37,38.39を形成し
である。ソース電極37、トレイン電極38はAuGe
及びAut″構成し、ゲート電極39はn型GaAs層
34をリセスエッチング後、ショットキ金属、例えば^
1を堆積して形成する。
A non-doped i (int
rinsic (intrinsic) type GaAs layer 32. n-type AO, 3G
An S layer 33 and an n-type GaAs layer 34 are successively stacked on aO,7. Thereafter, an element isolation region 36 reaching halfway through the i-type GaAS layer 32 is formed by chemical etching or inactivation 0+ ion implantation, and electrodes 37, 38, and 39 are formed. The source electrode 37 and the train electrode 38 are made of AuGe.
After recess etching the n-type GaAs layer 34, the gate electrode 39 is made of Schottky metal, for example,
Formed by depositing 1.

「従来の技術] 分子線エピタキシャル成長した化合物半導体を用いた従
来の化合物半導体装置としては、M E 5FET、H
EMT等がある。以下、例としてGaAsとAlGaA
sを用いたHEMTを第5図を参照して説明する。分離
領域を挾んで2つの同等構成のトランジスタTri、T
r2が形成されている。
“Prior Art” Conventional compound semiconductor devices using molecular beam epitaxially grown compound semiconductors include M E 5FET, H
There are EMT, etc. Below, as an example, GaAs and AlGaA
HEMT using s will be explained with reference to FIG. Two transistors Tri and T with the same configuration are sandwiched between the isolation region.
r2 is formed.

[発明が解決しようする課題] 上述の従来技術によると、素子分離が完全でなく、素子
分離領域を隔てた半導体素子相互の干渉が起こりやすか
った。従って、素子間の干渉を避けるには、素子分iI
?領域の幅を数μm〜数十μmにする必要があった。
[Problems to be Solved by the Invention] According to the above-mentioned conventional technology, element isolation was not perfect, and mutual interference between semiconductor elements separated by the element isolation region was likely to occur. Therefore, in order to avoid interference between elements, element division iI
? It was necessary to set the width of the region to several micrometers to several tens of micrometers.

すなわち、素子分離の不完全性により、サイドゲート効
果と呼ばれる現象か見られた。この現象は、素子分離領
域36を隔てた2つのトランジスタTri、Tr2が互
いに干渉する現象である。
In other words, a phenomenon called side gate effect was observed due to imperfection in element isolation. This phenomenon is a phenomenon in which the two transistors Tri and Tr2 separated by the element isolation region 36 interfere with each other.

たとえば、第5図の第1のトランジスタTriのソース
電圧をOV、ドレイン電圧を1■とした時、その間値電
圧が約1μm幅の分M@域を隔てた第2のトランジスタ
Tr2のソース電圧によって変化してしまう、この指値
変化の測定結果を第6図に示す。
For example, when the source voltage of the first transistor Tri in FIG. The measurement results of this limit price change are shown in FIG.

第6図において、横軸は第2のトランジスタTr2のソ
ース電流に加えた電圧をボルトで表し、縦軸は第1のト
ランジスタT r 2の開鎖をボルトで表す。すなわち
、縦軸の値の変化か本来は一定であることが望まれる開
鎖の変化を表す、第2のトランジスタTr2のソース電
圧の絶対値が代かに0■からIVに向かって上昇するの
につれ、第1のトランジスタTriの間値電圧はm著に
変化してしまうのが認められる。この現象は素子分離領
域の幅が狭くなるとさらに大きくなる。隣(サイド)の
素子のバイアスが、あたかもゲート電圧のように働くの
でサイドゲート効果と呼ばれる。
In FIG. 6, the horizontal axis represents the voltage applied to the source current of the second transistor Tr2 in volts, and the vertical axis represents the open chain of the first transistor Tr2 in volts. That is, as the absolute value of the source voltage of the second transistor Tr2, which represents a change in the value on the vertical axis or a change in the open chain which is originally desired to be constant, increases from 0 to IV. , it can be seen that the voltage across the first transistor Tri changes significantly. This phenomenon becomes even more pronounced as the width of the element isolation region becomes narrower. This is called the side gate effect because the bias of the adjacent (side) element acts as if it were a gate voltage.

したかって、このような素子を集積化する場合、サイド
ゲート効果が生じないよう、ないしは影響しない程度ま
で低減するよう素子分離領域36の幅を広げる必要があ
った。たとえば、第2のトランジスタTr2に一3v印
加される場合、第1、第2のトランジスタTri、Tr
2間の素子分術幅は数十μmも必要になる。
Therefore, when integrating such devices, it is necessary to widen the width of the device isolation region 36 so that the side gate effect does not occur or is reduced to the extent that it does not affect the side gate effect. For example, when -3V is applied to the second transistor Tr2, the first and second transistors Tri, Tr
The element separation width between the two is required to be several tens of μm.

サイドゲート効果の原因の1つとして、基板31とノン
ドープ化合物半導体層32の界面が考えられている(I
EEE、Electron  Device  Let
ters、vol、EDL−8゜No、6.  p28
0  (1987))。
One of the causes of the side gate effect is considered to be the interface between the substrate 31 and the non-doped compound semiconductor layer 32 (I
EEE, Electron Device Let
ters, vol, EDL-8°No, 6. p28
0 (1987)).

そこで、界面を分離するため、第7図のように、素子分
離領域36をノンドープ化合物半導体層32を貫通させ
て、基板31内にまで達するように形成することにより
サイドゲート効果を低減することか考えられる。しかし
、表面から基板31までの深さは通常1μm程度はある
。この深さの素子分離をエツチングで行う場合は、後に
残る段差により、配線金属の段切れか生じ、信顆性が得
られない、そこでイオン注入に1より、素子分離を行う
ことが考えられるが、イオンの横方向の拡がりのなめ、
たとえば3μm程度の、広い素子分離領域の幅が必要と
なってしまう。
Therefore, in order to isolate the interface, as shown in FIG. 7, the element isolation region 36 is formed to penetrate the non-doped compound semiconductor layer 32 and reach into the substrate 31, thereby reducing the side gate effect. Conceivable. However, the depth from the surface to the substrate 31 is usually about 1 μm. If element isolation of this depth is performed by etching, the remaining step will cause a break in the wiring metal, making it impossible to obtain reliability.Therefore, it may be possible to perform element isolation by using ion implantation in step 1. , the lick of the ion's lateral spread,
For example, a wide element isolation region width of about 3 μm is required.

このように、従来技術によれば、素子分離領域を制限し
て良好な素子分Mを行うことはできなかった。
As described above, according to the prior art, it has not been possible to achieve a good element separation M by limiting the element isolation region.

本発明の目的は、制限した素子分離領域で良好にサイド
ゲート効果を低減できる半導体装置の製造方法を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can effectively reduce the side gate effect using a limited element isolation region.

動層4を貫通し、少なくとも中間化合物半導体層12の
途中まで達する素子分離領域6を設ける。
An element isolation region 6 is provided that penetrates the dynamic layer 4 and reaches at least partway through the intermediate compound semiconductor layer 12.

また、半絶縁性化合物半導体の基板1の上に、サイドゲ
ート効果を低減する低い基板温度でノンドープ化合物半
導体のバッファ層2を分子線エピタキシャル成長法で成
長し、基板温度を連続的或いは段階的に上昇して化合物
半導体の中間層12、化合物半導体の能動層4をを分子
線エピタキシャル成長する。能動層4を貫通し、少なく
とも中間化合物半導体層12の途中まで達する分離領域
6を形成する。
In addition, on the semi-insulating compound semiconductor substrate 1, a non-doped compound semiconductor buffer layer 2 is grown by molecular beam epitaxial growth at a low substrate temperature to reduce the side gate effect, and the substrate temperature is raised continuously or stepwise. Then, a compound semiconductor intermediate layer 12 and a compound semiconductor active layer 4 are grown by molecular beam epitaxial growth. An isolation region 6 is formed that penetrates the active layer 4 and reaches at least halfway through the intermediate compound semiconductor layer 12 .

[課題を解決するための手段] 第1図のごとく、半絶縁性化き物半導体基板1上にノン
ドープ化合物半導体のバッファ層2をサイドゲート効果
を低減する低い基板温度で分子線エピタキシャル成長す
る。その上に化合物半導体の中間層12と化合物半導体
の能動層4を基板温度を連続的あるいは段階的に所定温
度まで上昇して分子線エピタキシャル成長した層で構成
する。能[作用] 低い基板温度で分子線エピタキシャル成長したノンドー
プ化合物半導体層は、高電界下のキャリア移動に対し、
優れた遮蔽効果を有すると考えられる。これによりサイ
ドゲート効果を減することができる。
[Means for Solving the Problems] As shown in FIG. 1, a buffer layer 2 of a non-doped compound semiconductor is grown by molecular beam epitaxial growth on a semi-insulating compound semiconductor substrate 1 at a low substrate temperature that reduces the side gate effect. Thereon, an intermediate layer 12 of a compound semiconductor and an active layer 4 of a compound semiconductor are formed by molecular beam epitaxial growth by increasing the substrate temperature continuously or stepwise to a predetermined temperature. Function [Function] A non-doped compound semiconductor layer grown by molecular beam epitaxial growth at a low substrate temperature has a high resistance to carrier movement under a high electric field.
It is considered to have an excellent shielding effect. This can reduce side gate effects.

この様なノンドープ化合物半導体層を有する半導体装置
においては、素子分離領域を基板まで達しさせる必要は
ない、能動層を貫通し、下の中間層の途中まで達する素
子分離効果を設ければ十分な素子分離効果が得られる。
In a semiconductor device having such a non-doped compound semiconductor layer, it is not necessary for the element isolation region to reach the substrate; it is sufficient to provide an element isolation effect that penetrates the active layer and reaches halfway to the intermediate layer below. Separation effect can be obtained.

[実施例] 第2図(A)、(B)、(C)は本発明の実施例による
HEMT素子の製造工程のいくつかの段階について示し
ている。
[Example] Figures 2 (A), (B), and (C) illustrate several steps in the manufacturing process of a HEMT device according to an example of the present invention.

半絶縁性GaAs基板21を分子線エピタキシャル成長
(MBE)装置内に設置し、基板温度を約200°Cと
して、第2図(A)に示すように、ノンドープGaAs
のバッファ層22aを約500人MBE法でエピタキシ
ャル成長する。
A semi-insulating GaAs substrate 21 was placed in a molecular beam epitaxial growth (MBE) apparatus, the substrate temperature was set at approximately 200°C, and a non-doped GaAs substrate 21 was grown as shown in FIG.
The buffer layer 22a is epitaxially grown using the MBE method using about 500 people.

後にさらに説明するように、このような低い基板温度で
成長したランド−1半導体のバッファ層はサイドゲート
効果を低減することができる。このバッファ層22aの
厚さは良好なサイドゲート効果の防止のためには200
Å以上あることが望ましい。
As will be explained further below, a land-1 semiconductor buffer layer grown at such a low substrate temperature can reduce side gate effects. The thickness of this buffer layer 22a is 200 mm in order to prevent a good side gate effect.
It is desirable that it be at least Å.

低い基板温度とは高々400℃の温度であり、好ましく
は約300℃以下、より好ましくは約200℃程度以下
の温度である。但し、150℃より低くない温度である
The low substrate temperature is a temperature of at most 400°C, preferably about 300°C or less, more preferably about 200°C or less. However, the temperature is not lower than 150°C.

サイドゲート効果は、高電界の下でキャリアが移動し、
素子下の基板あるいは基板・MBE層界面のある種のト
ラップに蓄積されてポテンシャルが変化してしまうと考
えると説明ができる。
The side gate effect is caused by the movement of carriers under a high electric field.
This can be explained by considering that the potential changes due to accumulation in some kind of trap on the substrate under the element or at the interface between the substrate and the MBE layer.

低い基板温度で成長したMBEエピタキシャル成長層は
多くの欠陥を導入すると考えられる。このような結晶欠
陥に付随して、深い準位のキャリアトラップが形成され
ると考えられる。このような深い単位のキャリアトラッ
プを多数含む半導体層は以下のように高電界下でのキャ
リア移動に対して優れた遮蔽効果を持つと考えられる。
MBE epitaxial growth layers grown at low substrate temperatures are believed to introduce many defects. It is believed that deep-level carrier traps are formed along with such crystal defects. A semiconductor layer containing a large number of such deep unit carrier traps is considered to have an excellent shielding effect against carrier movement under a high electric field, as described below.

深い単位のキャリアトラップは、電子等のキャリアが移
動してくると、それらのキャリアを捕らえ、強く束縛す
る。これにより、キャリアの通過を阻止することができ
る。このようにして、基板とその上のノンドープ化合物
半導体層との界面に起因すると考えられるサイドゲート
効果の原因を遮蔽することができるものと考えられる。
When carriers such as electrons move, the deep unit carrier traps capture and strongly bind the carriers. Thereby, passage of the carrier can be prevented. In this way, it is considered that the cause of the side gate effect, which is thought to be caused by the interface between the substrate and the non-doped compound semiconductor layer thereon, can be shielded.

良好な半導体装置を形成するためにはランド−1化合物
半導体のバッファ層は単結晶であって、その上に結晶性
の良い化合物半導体の能動層が成長できなくてはならな
い、低い基板温度とは、このような深い単位のキャリア
トラップを多数形成しつつ、MBE法で単結晶を成長さ
せる温度である。
In order to form a good semiconductor device, the buffer layer of the land-1 compound semiconductor must be a single crystal, and the active layer of the compound semiconductor with good crystallinity must be grown on it.What is the low substrate temperature? , is the temperature at which a single crystal is grown by the MBE method while forming a large number of such deep unit carrier traps.

低い基板温度でノンドープGaAsのバッファ層22a
を成長した後、第2図(B)に示すように、基板温度を
連続的に上昇しつつノンドープaaAsJ!22bを成
長し、基板温度を680℃で一定としさらにノンドープ
GaAs層22cを成長する。 GaAs層22b、2
2cを合計5500人の厚さ形成する。 つぎに、基板
温度を680℃に保ったまま、Siを2 X 101−
−3ドープしたn型At、3Ga。
Non-doped GaAs buffer layer 22a at low substrate temperature
After growing non-doped aaAsJ!, as shown in FIG. 2(B), the substrate temperature is continuously increased. Then, a non-doped GaAs layer 22c is grown while keeping the substrate temperature constant at 680°C. GaAs layer 22b, 2
2c with a total thickness of 5,500 people. Next, while keeping the substrate temperature at 680°C, Si was
-3 doped n-type At, 3Ga.

7へS層23を厚さ400人、同様にSiをドーフ。7, the S layer 23 has a thickness of 400 mm, and Si is doped in the same way.

したn型GaAs層24を1000人成長する。1000 n-type GaAs layers 24 are grown.

ノンドープGaAs層22cとn型AIGaAS層23
との接触電位と不純物濃度との差等により、ノンドープ
GaAs層22cの表面近傍に2次元キャリア(この場
合は電子)ガス25が生成する。
Non-doped GaAs layer 22c and n-type AIGaAS layer 23
A two-dimensional carrier (electron in this case) gas 25 is generated near the surface of the non-doped GaAs layer 22c due to the difference between the contact potential and the impurity concentration.

第2図(C)に示すように、まず、2つのトランジスタ
T r 1とTr2との間に、0+イオンを打ち込んで
、素子分離領域26を形成する。素子分離領域26は能
動層23.24を貫通し、その下のi型GaAs層22
c表面の2次元キャリアガス25の下まで到達する6次
に、n型GaAS層24の上にソース電極27、ドレイ
ン電極28を形成し、n型GaAs層24をリセスエッ
チングして、ゲート電極29を形成する。ソース電極2
7、ドレイン電極28は、たとえばn型GaAs層24
に450℃で合金化された厚さ約4000人のAuGe
およびAu層であり、ゲート電極2つは、たとえば厚さ
約4000人のA1層である。
As shown in FIG. 2C, first, 0+ ions are implanted between the two transistors Tr1 and Tr2 to form an element isolation region 26. The element isolation region 26 penetrates through the active layers 23 and 24 and connects to the i-type GaAs layer 22 below.
c Next, a source electrode 27 and a drain electrode 28 are formed on the n-type GaAs layer 24, and the n-type GaAs layer 24 is recessed and etched to form a gate electrode 29. form. Source electrode 2
7. The drain electrode 28 is, for example, an n-type GaAs layer 24
Approximately 4,000 thick AuGe alloyed at 450℃ to
and Au layer, and the two gate electrodes are, for example, an A1 layer with a thickness of about 4000 nm.

この構造の上にS i O2などの層間絶縁膜、電極間
を接続する配線金属層など(図示せず)か形成されて集
積回路を構成する。
On this structure, an interlayer insulating film such as S i O 2 and a wiring metal layer (not shown) for connecting between electrodes are formed to constitute an integrated circuit.

一方GaAs層22c、n型AlGaAs層23、n型
GaAs層24をMBE成長する温度は、結晶欠陥を積
極的に作るノンドープのGaAsのバッファHI22a
の成長と異なり、良好な結晶性の半導体層をMBE成長
するものであるや680℃に限らず500〜700℃の
範囲から選ぶことができる。
On the other hand, the temperature at which the GaAs layer 22c, the n-type AlGaAs layer 23, and the n-type GaAs layer 24 are grown by MBE is a non-doped GaAs buffer HI22a that actively creates crystal defects.
Unlike the growth method shown in FIG. 2, when a semiconductor layer with good crystallinity is grown by MBE, the temperature is not limited to 680°C, but can be selected from the range of 500 to 700°C.

第3図に他の実施例による化合物半導体装置の断面図を
示す、第2図(B)においては、まず基板温度を所定基
板温度まで連続的に上昇させつつi型GaAs層22b
をMBE成長した後、さらに所定基板温度でGaAs層
22cをMBE成長したが、第3図の実施例では、低い
基板温度200°C″′C″i型GaAs層22aを成
長した後、段階的に680℃まで昇温し、i型GaAs
層22cを約0.5μmMBE成長する。その他は第2
図の実施例と同様である。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a compound semiconductor device according to another embodiment. In FIG. 2(B), first, while the substrate temperature is continuously raised to a predetermined substrate temperature,
After growing the GaAs layer 22c by MBE at a predetermined substrate temperature, in the embodiment shown in FIG. 3, after growing the i-type GaAs layer 22a at a low substrate temperature of 200° The temperature was raised to 680℃, and the i-type GaAs
Layer 22c is grown by MBE to about 0.5 μm. Others are second
This is similar to the embodiment shown in the figure.

第3図に示す構成の化合物半導体装1において、第1の
トランジスタTriのソース電圧、ドレイン電圧をそれ
ぞれo、ivとして、第2のトランジスタTr2のソ〜
ス$極に印加した電圧を変化させ、第1のトランジスタ
Triの闇値を測定した。ここで、測定に用いた半導体
装置の素子分離幅は1μmであった。測定結果を第4図
に示す。
In the compound semiconductor device 1 having the configuration shown in FIG. 3, the source voltage and drain voltage of the first transistor Tri are o and iv, respectively, and the second transistor Tri
The dark value of the first transistor Tri was measured by changing the voltage applied to the S$ pole. Here, the element isolation width of the semiconductor device used in the measurement was 1 μm. The measurement results are shown in Figure 4.

第4図において、横軸は第2のトランジスタのソース電
極に印加した電圧を表し、縦軸は第1のトランジスタの
闇値を表す、第6図の従来技術による例の場合には、第
2のトランジスタのソース電圧の大きさが0から大きく
なると直ちにサイドゲート効果がfI!察されたか、第
4図の場合は第2のトランジスタのソース電圧か約−4
Vまでは闇値は変化を示さず、はとんどサイドゲート効
果を示していない、従来例と比較したとき、上記実施例
によりサイドゲート効果を大巾に低減できることが判る
In FIG. 4, the horizontal axis represents the voltage applied to the source electrode of the second transistor, and the vertical axis represents the dark value of the first transistor. As soon as the magnitude of the source voltage of the transistor increases from 0, the side gate effect fI! As you may have guessed, in the case of Figure 4, the source voltage of the second transistor is approximately -4
When compared with the conventional example, in which the dark value does not show any change up to V, and hardly any side gate effect is shown, it can be seen that the above embodiment can greatly reduce the side gate effect.

なお、単独のトランジスタとしての性能の低下は見られ
ず、ノンドーグGaAs層22aを200℃で成長した
ことによる影響は、その上に昇温した基板温度でi型G
aAs層22cを成長した後、能動層23.24を形成
することによって、防止できたものと考えられる。
Note that no deterioration in performance as a single transistor was observed, and the effect of growing the non-doped GaAs layer 22a at 200°C is that the i-type G
It is thought that this could be prevented by forming the active layers 23 and 24 after growing the aAs layer 22c.

酸素イオン0+打ち込みによる素子分離領域の深さを2
次元キャリアガス25の下までとできたので、素子分離
領域の幅も約1μmとすることができた。
The depth of the element isolation region due to oxygen ion implantation is 2
Since the width of the element isolation region could be set to below the dimensional carrier gas 25, the width of the element isolation region could also be set to about 1 μm.

また、能動層下のi型GaAS、Iji22 cに、短
チヤネル効果を防止するためのp型GaAs層あるいは
へ1GaAs層を挿入することも可能であるし、基板2
1とI型GaAs層にバッファ層としてi型GaAs層
を挿入することも可能である。
Furthermore, it is also possible to insert a p-type GaAs layer or a 1-GaAs layer into the i-type GaAs under the active layer, Iji22c, to prevent the short channel effect.
It is also possible to insert an i-type GaAs layer as a buffer layer between the 1 and I-type GaAs layers.

なお、HEMTの場合を説明したが、本発明がこれに限
らないのは自明であろう。たとえば、通常のFETを作
ることもできる。この場合は、たとえばGaAs基板上
に低い基板温度でノンドープi型GaAs層をMBE成
長し、さらに基板温度を上げてi型GaAs層を成長し
、さらにn型GaAs層を成長してチャネルを形成する
活性層とすることができる。
Although the case of HEMT has been described, it is obvious that the present invention is not limited to this. For example, a normal FET can be made. In this case, for example, a non-doped i-type GaAs layer is grown on a GaAs substrate by MBE at a low substrate temperature, an i-type GaAs layer is grown by raising the substrate temperature, and an n-type GaAs layer is further grown to form a channel. It can be an active layer.

以上、いくつかの実施例にそって本発明を説明したが、
本発明の精神から逸脱することなく、種々の組み合わせ
、変更、修正等ができることは当業者に自明であろう。
The present invention has been described above according to several embodiments, but
It will be obvious to those skilled in the art that various combinations, changes, modifications, etc. can be made without departing from the spirit of the invention.

[発明の効果] 素子の性能劣化を伴わずに、制限した素子分離領域でサ
イドゲート効果を低減した、素子分離の良好な半導体装
置が得られる。
[Effects of the Invention] A semiconductor device with good element isolation in which the side gate effect is reduced in a limited element isolation region without deteriorating element performance can be obtained.

集積回路化した時に、高集積度を実現できる。High degree of integration can be achieved when it is integrated into an integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の原理図、 第2図(A)、(B)、(C)は本発明の実施例による
半導体装置の製造方法を示す断面図、第3図は、本発明
の他の実施例による半導体装置の断面図、 第4図は第3図の構成の具体例によるサイドゲー効果低
減の程度を表す測定データを示すグラフ、 第5図は、従来技術による半導体装置の断面図、第6図
は、第5図の従来例の構成例による半導体装置のサイド
ゲート効果を表す測定データを示すグラフ、 第7図は第5図の半導体装置の素子分離領域を深くシた
場合の構成を示す断面図である。 図において 半絶縁性半導体基板 低い基板温度でMBE法によって成長 したノンドーグ化合物半導体のバッフ ァ層 3.23.24  化合物半導体の能動層6.26  
  素子分離領域 12 、22b、 22c化合物半導体の中間層25 
  2次元キャリアガス 1.21 2.22a 2  ノンドープ化合物半導体のバッファ層78.9 
電極 本発明の原理図 第  1  図 21  半絶縁恰髄酩基板 22a  ノンドーアーνくツファ層 (A)低い温度のバッファ層成長 本発明の実施例 第  2  図 2b 22C 昇温成長ノンドープ”GaASN 窩温成長ノンドーフ’GaAs層 n−AlGaAs層 n  GaAS1! (B)温度を上げた中間層、バッファ層の成長26  
0゛注入素子分離領域 27、28.29  電 極 (C)3、素子分離領域の形成 本発明の実施例 第  2  図(続き) 従来例の半導体装1 第  5  図 第52の構成yρンナイドゲート効果 第  6  図 本発明の他の実施例 第  3  図 第3図の構成例によるサイドゲート効果筒  4  図
FIG. 1 is a diagram of the principle of the present invention. FIGS. 2(A), (B), and (C) are sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram of the principle of the present invention. A cross-sectional view of a semiconductor device according to another embodiment; FIG. 4 is a graph showing measurement data representing the degree of reduction in the side game effect according to a specific example of the configuration shown in FIG. 3; FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a conventional technique. , FIG. 6 is a graph showing measurement data representing the side gate effect of the semiconductor device according to the conventional configuration example shown in FIG. 5, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration. In the figure, a semi-insulating semiconductor substrate, a non-doped compound semiconductor buffer layer 3.23.24 and a compound semiconductor active layer 6.26 grown by the MBE method at a low substrate temperature.
Element isolation regions 12, 22b, 22c compound semiconductor intermediate layer 25
Two-dimensional carrier gas 1.21 2.22a 2 Buffer layer 78.9 of non-doped compound semiconductor
Electrode Principle diagram of the present invention No. 1 Fig. 21 Semi-insulating semi-insulating doped substrate 22a Non-doped layer (A) Buffer layer growth at low temperature Example of the invention No. 2 Fig. 2b 22C Temperature raised growth Non-doped GaASN Cavity temperature growth Nondorf' GaAs layer n-AlGaAs layer n GaAS1! (B) Growth of intermediate layer and buffer layer at elevated temperature 26
0゛Implemented element isolation regions 27, 28.29 Electrode (C) 3, Formation of element isolation regions Embodiment of the present invention Fig. 2 (continued) Conventional semiconductor device 1 Fig. 5 Structure of Fig. 52 yρnide gate effect Fig. 6 Another embodiment of the present invention Fig. 3 Side gate effect tube according to the configuration example shown in Fig. 3 Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)、半絶縁性化合物半導体の基板(1)上にノンド
ープ化合物半導体のバッファ層(2)をサイドゲート効
果を低減する低い基板温度で分子線エピタキシャル成長
する工程と、 基板温度を連続的あるいは段階的に所定温度まで上げて
、該バッファ層(2)上に化合物半導体の中間層(12
)および化合物半導体の能動層(3)を分子線エピタキ
シャル成長する工程と、 該能動層(3)を貫通して、下の該中間層 (12)の途中まで達する素子分離領域(6)を形成す
る工程と、 を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
[Claims] (1) A step of molecular beam epitaxial growth of a non-doped compound semiconductor buffer layer (2) on a semi-insulating compound semiconductor substrate (1) at a low substrate temperature that reduces side gate effects; The temperature is raised continuously or stepwise to a predetermined temperature, and a compound semiconductor intermediate layer (12) is formed on the buffer layer (2).
) and a compound semiconductor active layer (3) by molecular beam epitaxial growth, and forming an element isolation region (6) penetrating the active layer (3) and reaching halfway into the intermediate layer (12) below. A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising the steps of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH033336A (en) * 1989-05-31 1991-01-09 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPH07130769A (en) * 1993-10-26 1995-05-19 Nec Corp Manufacture of semiconductor device
US7717224B2 (en) 2005-01-11 2010-05-18 Fuji Jukogyo Kabashiki Kaisha Power steering device for four-wheel drive vehicle
CN111243953A (en) * 2020-01-15 2020-06-05 新磊半导体科技(苏州)有限公司 Method and semiconductor device for preparing semiconductor device by molecular beam epitaxy

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