JPH05218093A - 電界効果トランジスタとその製造方法 - Google Patents

電界効果トランジスタとその製造方法

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JPH05218093A
JPH05218093A JP1606092A JP1606092A JPH05218093A JP H05218093 A JPH05218093 A JP H05218093A JP 1606092 A JP1606092 A JP 1606092A JP 1606092 A JP1606092 A JP 1606092A JP H05218093 A JPH05218093 A JP H05218093A
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JP
Japan
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layer
gate electrode
contact resistance
electron
effect transistor
Prior art date
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JP1606092A
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English (en)
Inventor
Kyoko Hori
恭子 堀
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界効果トランジスタとその製造方法におい
て困難であったウエットエッチングによるしきい値電圧
の制御を確実に行い、均一なしきい値電圧を得る。 【構成】 リセス型電界効果トランジスタの構造におい
て、リセスエッチング停止層としてAlAs層を、2D
EGFETにおいては電子供給層上に、またMESFE
Tにおいては動作層上に形成する。これにより、ウエッ
トエッチングを行う際に、コンタクト抵抗低減用キャッ
プ層下の電子供給層あるいは動作層をエッチングするこ
となく、ウェハ内均一なしきい値電圧を得ることができ
る。また、ゲート電極を形成する直前にAlAs層を簡
単に選択エッチングすることができるので、ゲート電極
から電子供給層への電子の移動を妨げることもない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リセス型電界効果トラ
ンジスタとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】2次元電子ガス電界効果トランジスタ
(以降、2DEGFETと記載する)はヘテロ接合界面
に蓄積した2次元電子ガスを利用した電界効果トランジ
スタであり、優れた高速性と低雑音性を有しており、超
低雑音高周波用増幅素子として実用化されている。ま
た、2DEGFETを用いた集積回路等の研究開発が盛
んに行われている。
【0003】図3に2DEGFETの代表的な一例とし
て従来のAlGaAs/GaAs系2DEGFETの模
式的構造図を示す。
【0004】図において、半絶縁性のGaAs基板31
上に、アンドープGaAsバッファ層32、アンドープ
GaAs電子走行層33、不純物ドープAlGaAs電
子供給層34、不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低
減用キャップ層35が、エピタキシャル成長法により、
順次積層されている。そして、電子供給層34の中央部
表面上にゲート電極36が形成され、キャップ層35上
にソースおよびドレイン電極37,38がそれぞれ設け
られている。
【0005】一方、金属・半導体電界効果トランジスタ
(以降、MESFETと記載する)は古くから研究され
ている超高周波・超高速デバイスの最も一般的な素子で
あり、現在実用化が図られているFETの大半をしめ、
大規模集積回路を研究開発するに至っている。
【0006】図4にMESFETの代表的な一例として
従来のGaAs系MESFETの模式的構造図を示す。
【0007】図において、半絶縁性のGaAs基板41
上に、アンドープGaAsバッファ層42、不純物ドー
プGaAs動作層43、不純物ドープGaAsコンタク
ト抵抗低減用キャップ層44が、エピタキシャル成長法
により、順次積層されている。そして、動作層43の中
央部表面上にゲート電極45が形成され、キャップ層4
4上にソースおよびドレイン電極46,47がそれぞれ
設けられている。
【0008】ここで、図3および図4に示されるように
2DEGFETおよびMESFETにおいては、しきい
値電圧を規定する方法としてリセス構造が用いられてい
る。図3および図4に示されるリセス構造の形成は、ゲ
ート電極形成部の不純物ドープGaAsコンタクト抵抗
低減用キャップ層34および44をフォトレジストパタ
ーン等をマスクに用いてエッチングにより除去し、ゲー
ト電極をリセス内に形成している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図3および
図4に示す2DEGFETにおけるリセス構造は、Ga
Asコンタクト抵抗低減用キャップ層の除去を行うため
に、エッチング液として例えば、H2 SO4 −H2 2
系が用いられている。しかし、エッチング液の濃度,温
度,攪拌条件等の条件によりエッチング率は変化する。
しかもGaAsとAlGaAsとのエッチング率の選択
比がとれないために、電子供給層であるAlGaAs層
までエッチングされてしまい、またMESFETにおい
ても動作層までエッチングされてしまう。このことが原
因となり、しきい値電圧の制御が均一にできず、面内に
おいて8%程度の誤差がでてきてしまうという問題があ
った。
【0010】本発明の目的は、上記問題点を解決するた
めに、AlAs層をリセスエッチング停止層として2D
EGFETにおいては電子供給層上、またMESFET
においては動作層に設けることにより、確実にエッチン
グを電子供給層上または動作層上で止め、しきい値電圧
の制御性良い半導体装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板
と、この半導体基板上に形成されたバッファ層と、この
バッファ層に隣接する真性半導体からなる電子走行層
と、この電子走行層を構成する真性半導体が有する電子
親和力より小さい電子親和力を有し不純物がドープされ
た半導体から成る、前記電子走行層上に積層された電子
供給層と、この電子供給層上に積層されたコンタクト抵
抗低減用キャップ層とで構成され、前記電子供給層上に
ショットキー接合のゲート電極を形成する際に、前記コ
ンタクト抵抗低減用キャップ層のゲート電極部分をエッ
チング除去することにより得られるリセス構造を有する
2次元電子ガス電界効果トランジスタにおいて、AlA
s層をリセスエッチング停止層として前記電子供給層と
前記コンタクト抵抗低減用キャップ層との間に形成した
ことを特徴とする。
【0012】また本発明は、半導体基板と、この半導体
基板上に形成されたバッファ層と、このバッファ層に隣
接する動作層と、この動作層上に積層されたコンタクト
抵抗低減用キャップ層とで構成され、前記動作層上にシ
ョットキー接合のゲート電極を形成する際に、前記コン
タクト抵抗低減用キャップ層のゲート電極部分をエッチ
ングにより除去することにより得られるリセス構造を有
する金属・半導体電界効果トランジスタにおいて、Al
As層をリセスエッチング停止層として前記動作層と前
記コンタクト抵抗低減用キャップ層との間に形成したこ
とを特徴とする。
【0013】本発明の電界効果トランジスタの製造方法
は、ゲート電極を形成する前にエッチング停止層を選択
的に除去する工程を含むことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明においては、例えばリセスエッチング停
止層としてAlAsを用いることにより、隣接する電子
供給層または動作層をエッチングすることなく、しきい
値電圧の面内での誤差が3%以内に抑えることができる
均一な制御が実現される。このエッチング停止層として
用いるAlAs層はGaAsやAlGaAsと格子定数
に殆ど差がないので、結晶成長において、全く問題がな
い。また、ゲート電極を形成する前に超純水により、よ
く洗浄することによって、エッチング停止層として用い
た潮解性のあるAlAs層のみを選択的に除去する工程
を含むことにより、ゲート電極から電子供給層への電子
の移動を妨げることなく実現することができる。
【0015】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0016】(実施例1)ここでは一例としてAlGa
As/GaAs系の2DEGFETについての実施例を
説明するが、この材料に限るものではなく、電子供給層
上にエッチング停止層として例えば100オングストロ
ーム程度の厚さのAlAs層を形成することにより、確
実に不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キャッ
プ層の選択エッチングを行い、能動層を削ることなくエ
ッチングを停止することができるものである。
【0017】図1に実施例の素子断面を表す。図1に示
すように、半絶縁性GaAs基板11上に次の各層がエ
ピタキシャル成長により形成されている。 12:アンドープGaAsバッファ層 13:アンドープGaAs電子走行層 14:不純物ドープAl0.3 Ga0.7 As電子供給層 15:アンドープAlAsエッチング停止層(厚さ10
0オングストローム程度) 16:不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キャ
ップ層 ここで、不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キ
ャップ層16はオーミック・コンタクトを良好になすた
めの層である。
【0018】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソースおよびドレイン電極17,1
8がリフトオフ法等により形成され、加熱などを施す合
金法により、2次元電子ガスが形成されるアンドープG
aAs電子走行層13に接触されている。次に、ソース
およびドレイン電極17および18間の不純物ドープG
aAsコンタクト抵抗低減用キャップ層16が部分的に
エッチング除去され、その部分にショットキー接合用金
属からなるゲート電極19が形成されている。このゲー
ト電極19を形成する直前に超純水により、よく洗浄す
ることによって、潮解性のあるAlAsのみを簡単に且
つ確実に選択的にエッチング除去することができる。こ
れにより、従来同様、能動層上に直接ゲート電極を形成
することができるので、ゲート電極から電子供給層への
電子の移動を妨げることもない。
【0019】以上の実施例は、AlGaAsのAl組成
比を0.3としたがこれに限らないことは言うまでもな
い。また、エッチング停止層の厚さも適宜変えることが
できる。
【0020】(実施例2)ここでは一例としてGaAs
系のMESFETについての実施例を説明するが、この
材料に限るものではなく、電子供給層上にエッチング停
止層として臨界膜厚以下の厚さのAlAs層を形成する
ことにより、確実に不純物ドープGaAsコンタクト抵
抗低減用キャップ層の選択エッチングを行うことができ
るものである。
【0021】図2に本発明の実施例の素子断面を表す。
図2に示すように、半絶縁性GaAs基板21上に次の
各層がエピタキシャル成長により形成されている。 22:アンドープGaAsバッファ層 23:不純物ドープGaAs動作層 24:AlAsエッチング停止層(厚さ100オングス
トローム程度) 25:不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キャ
ップ層 ここで、不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キ
ャップ層25はオーミック・コンタクトを良好になすた
めの層である。
【0022】次に、成長基板表面にオーミック・コンタ
クト用金属からなるソースおよびドレイン電極26,2
7がリフトオフ法等により形成され、ソースおよびドレ
イン電極26および27間の不純物ドープGaAsコン
タクト抵抗低減用キャップ層25が部分的にエッチング
除去され、その部分にショットキー接合用金属からなる
ゲート電極28が形成されている。
【0023】このゲート電極28を形成する直前に超純
水により、よく洗浄することによって、潮解性のあるA
lAsのみを簡単に且つ確実に選択的にエッチング除去
することができる。これにより、従来同様、能動層上に
直接ゲート電極を形成することができるので、ゲート電
極か電子供給層への電子の移動を妨げることもない。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来リセス構造を形成する際のウエットエッチングにお
いて問題になっていた選択エッチングを、エッチング停
止層としてAlAs層を形成することにより確実に電子
供給層上で停止させ、しきい値電圧の制御を面内誤差3
%以下に均一に行うことができる。しかも簡単にエッチ
ング停止層を選択的に除去することによりゲート電極か
ら電子供給層への電子の移動を妨げることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2DEGFETの実施例を示す素子構
造の断面図である。
【図2】本発明のMESFETの実施例を示す素子構造
の断面図である。
【図3】従来の2DEGFETの素子構造の断面図であ
る。
【図4】従来のMESFETの素子構造の断面図であ
る。
【符号の説明】
11,21 GaAs基板 12,22 アンドープGaAsバッファ層 13 アンドープGaAs電子走行層 14 不純物ドープAl0.3 Ga0.7 As電子供給層 15 アンドープAlAsエッチング停止層 16 不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キャ
ップ層 17,26 ソース電極 18,27 ドレイン電極 19,28 ゲート電極 23 不純物ドープGaAs動作層 24 アンドープAlAsエッチング停止層 25 不純物ドープGaAsコンタクト抵抗低減用キャ
ップ層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板と、この半導体基板上に形成さ
    れたバッファ層と、このバッファ層に隣接する真性半導
    体からなる電子走行層と、この電子走行層を構成する真
    性半導体が有する電子親和力より小さい電子親和力を有
    し不純物がドープされた半導体から成る、前記電子走行
    層上に積層された電子供給層と、この電子供給層上に積
    層されたコンタクト抵抗低減用キャップ層とで構成さ
    れ、前記電子供給層上にショットキー接合のゲート電極
    を形成する際に、前記コンタクト抵抗低減用キャップ層
    のゲート電極部分をエッチング除去することにより得ら
    れるリセス構造を有する2次元電子ガス電界効果トラン
    ジスタにおいて、AlAs層をリセスエッチング停止層
    として前記電子供給層と前記コンタクト抵抗低減用キャ
    ップ層との間に形成したことを特徴とする電界効果トラ
    ンジスタ。
  2. 【請求項2】半導体基板と、この半導体基板上に形成さ
    れたバッファ層と、このバッファ層に隣接する動作層
    と、この動作層上に積層されたコンタクト抵抗低減用キ
    ャップ層とで構成され、前記動作層上にショットキー接
    合のゲート電極を形成する際に、前記コンタクト抵抗低
    減用キャップ層のゲート電極部分をエッチングにより除
    去することにより得られるリセス構造を有する金属・半
    導体電界効果トランジスタにおいて、AlAs層をリセ
    スエッチング停止層として前記動作層と前記コンタクト
    抵抗低減用キャップ層との間に形成したことを特徴とす
    る電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の電界効果トランジ
    スタの製造方法において、ゲート電極を形成する前に前
    記エッチング停止層を選択的に除去する工程を含むこと
    を特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
JP1606092A 1991-12-19 1992-01-31 電界効果トランジスタとその製造方法 Pending JPH05218093A (ja)

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JP1606092A JPH05218093A (ja) 1992-01-31 1992-01-31 電界効果トランジスタとその製造方法
US07/990,343 US5352909A (en) 1991-12-19 1992-12-14 Field effect transistor and method for manufacturing the same

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07147289A (ja) * 1993-11-26 1995-06-06 Nec Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07147289A (ja) * 1993-11-26 1995-06-06 Nec Corp 電界効果トランジスタおよびその製造方法

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