JPH10173137A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH10173137A
JPH10173137A JP8328696A JP32869696A JPH10173137A JP H10173137 A JPH10173137 A JP H10173137A JP 8328696 A JP8328696 A JP 8328696A JP 32869696 A JP32869696 A JP 32869696A JP H10173137 A JPH10173137 A JP H10173137A
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gate
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gaas
fet
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一のGaAs基板上にチャネル層との間隔
が異なる2つのゲート電極を制御性よく形成できる半導
体装置およびその製造方法を得る。 【解決手段】 GaAs基板1上にi−GaAsバッフ
ァ層2、i−InGaAsチャネル層3、n−AlGa
As電子供給層4、n−InGaPゲート層5、n−G
aAsコンタクト層6を順次成長し、n−GaAsコン
タクト層6をエッチングしてn−InGaPゲート層5
表面を露出させ、次にn−InGaPゲート層5をエッ
チングしn−AlGaAs電子供給層4を露出させる。
そしてゲート金属を全面に堆積し、各FETのゲート電
極を形成する。
(57) Abstract: A semiconductor device capable of forming two gate electrodes having different distances from a channel layer on the same GaAs substrate with good controllability and a method of manufacturing the same are provided. SOLUTION: On a GaAs substrate 1, an i-GaAs buffer layer 2, an i-InGaAs channel layer 3, an n-AlGa
As electron supply layer 4, n-InGaP gate layer 5, n-G
aAs contact layer 6 is sequentially grown, and n-GaAs contact layer 6 is etched to form n-InGaP gate layer 5.
The surface is exposed, and then the n-InGaP gate layer 5 is etched to expose the n-AlGaAs electron supply layer 4.
Then, a gate metal is deposited on the entire surface to form a gate electrode of each FET.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特にGaAs化合物半導体装置
において、同一基板上にチャネル層との間隔が異なる2
つのゲート電極を制御性よく形成できるようにしたもの
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a GaAs compound semiconductor device having a different distance from a channel layer on the same substrate.
The present invention relates to a structure in which two gate electrodes can be formed with good controllability.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の分野においては、デ
バイスの高性能化の要求に伴い、高速化に有利なGaA
s基板上のヘテロ接合型のエピタキシャル結晶を用いた
ICの開発が盛んに行われている。そしてより一層の高
機能化の要求から同一基板上にしきい値電圧が相異なる
FETを形成したICや、1つのトランジスタに2つの
ゲート電極を有するFET(デュアルゲートFET)等
が必要となってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of semiconductor devices, with the demand for higher performance of devices, GaAs, which is advantageous for higher speed, has been developed.
Development of an IC using a heterojunction type epitaxial crystal on an s-substrate has been actively conducted. In response to demands for higher functionality, ICs having FETs with different threshold voltages formed on the same substrate, and FETs (dual gate FETs) having two gate electrodes in one transistor have become necessary. I have.

【0003】例えば、デジタル信号処理用のICではそ
の低消費電力化のためにしきい値電圧(Vth)がプラ
スのE−FETとマイナスのD−FETの両方を有する
ものを用いる。また、FETの利得を外部信号によりコ
ントロールできる機能を持たせるためにはデュアルゲー
トFETが必要となる。
For example, an IC for digital signal processing has both a positive E-FET and a negative D-FET with a positive threshold voltage (Vth) in order to reduce power consumption. Further, a dual gate FET is required to have a function of controlling the gain of the FET by an external signal.

【0004】ところで、これらの半導体装置ではチャネ
ル層との間隔が相異なるように2つのゲート電極を形成
する必要がある。
[0004] In these semiconductor devices, it is necessary to form two gate electrodes so that the distance from the channel layer is different.

【0005】図5にこの種の半導体装置の従来例として
の,同一基板上に形成されたE−FET及びD−FET
の断面構造の一例を示す。また表1には各結晶層の厚
み、組成及びドーピング量の一例を示す。
FIG. 5 shows an E-FET and a D-FET formed on the same substrate as a conventional example of this type of semiconductor device.
1 shows an example of the cross-sectional structure of FIG. Table 1 shows an example of the thickness, composition, and doping amount of each crystal layer.

【0006】[0006]

【表1】 [Table 1]

【0007】図5において、1は半絶縁性GaAs基
板、2はこの半絶縁性GaAs基板1上に形成されたi
−GaAsバッファ層、3はこのi−GaAsバッファ
層2上に形成されたi−InGaAsチャネル層、4は
このi−InGaAsチャネル層3上に形成されたn−
AlGaAs電子供給層、44はこのn−AlGaAs
電子供給層4上に形成されたn−GaAs層、55はこ
のn−GaAs層44上に形成されたn−AlGaAs
ゲート層、6はこのn−AlGaAsゲート層55上に
形成されたn−GaAsコンタクト層、7はこのn−G
aAsコンタクト層6の表面から半絶縁性GaAs基板
1の内部にまで達するように形成された水素注入領域、
101,102,103はそれぞれ図5中の水素注入領
域7より左側の領域に形成されたE−FET100のソ
ース電極,ドレイン電極,ゲート電極、201,20
2,203はそれぞれ図5中の水素注入領域7より右側
の領域に形成されたD−FET200のソース電極,ド
レイン電極,ゲート電極である。
In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a semi-insulating GaAs substrate, and 2 denotes an i formed on the semi-insulating GaAs substrate 1.
-GaAs buffer layer 3, 3 is an i-InGaAs channel layer formed on the i-GaAs buffer layer 2, and 4 is n-InGaAs channel layer formed on the i-InGaAs channel layer 3.
The AlGaAs electron supply layer 44 is made of n-AlGaAs.
An n-GaAs layer 55 formed on the electron supply layer 4 is an n-AlGaAs layer formed on the n-GaAs layer 44.
A gate layer 6 is an n-GaAs contact layer formed on the n-AlGaAs gate layer 55, and 7 is an n-G
a hydrogen implantation region formed to reach from the surface of the aAs contact layer 6 to the inside of the semi-insulating GaAs substrate 1;
Reference numerals 101, 102, and 103 denote a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode 201 and 20, respectively, of the E-FET 100 formed in a region on the left side of the hydrogen implantation region 7 in FIG.
Reference numerals 2203 denote a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode of the D-FET 200 formed in a region on the right side of the hydrogen implantation region 7 in FIG.

【0008】これらのFET100,200は低不純物
濃度のi−InGaAsチャネル層3の上に配置された
電子親和力の小さな比較的高濃度のn型不純物を有する
n−AlGaAs電子供給層4から供給される電子が電
子親和力の大きなチャネル層3に蓄積しチャネルとして
作用することにより動作する,いわゆるHEMT(High
Electron Mobility Transistor :高電子移動度トラン
ジスタ)であり、ゲート電極のバイアス電圧を変化させ
ることによりチャネル層3の電子濃度を変化させてトラ
ンジスタ動作を行わせる。
The FETs 100 and 200 are supplied from an n-AlGaAs electron supply layer 4 having a relatively high concentration of n-type impurities having a small electron affinity and disposed on an i-InGaAs channel layer 3 having a low impurity concentration. The so-called HEMT (High-Electro-Mechanical Transistor) that operates by accumulating electrons in the channel layer 3 having a large electron affinity and acting as a channel.
An electron mobility transistor (high electron mobility transistor), which changes the electron concentration of the channel layer 3 by changing the bias voltage of the gate electrode to perform the transistor operation.

【0009】ところで、FETのしきい値電圧Vthは
ゲート電極とチャネル層との間隔で制御され、その間隔
が短い程、しきい値Vthは大きくなる。図5のFET
に関しては、E−FET100ではn−AlGaAs電
子供給層4の層厚(d1)がその間隔に相当し、D−FET
200ではn−AlGaAs電子供給層4とn−GaA
s層44とn−AlGaAsゲート層55の層厚の和(d
2)がその間隔に相当し、それぞれの層の厚みをコントロ
ールすることでE−FETとD−FETのつくり分けを
実現している。
Incidentally, the threshold voltage Vth of the FET is controlled by the distance between the gate electrode and the channel layer, and the shorter the distance, the larger the threshold voltage Vth. FET of FIG.
As for the E-FET 100, the layer thickness (d1) of the n-AlGaAs electron supply layer 4 corresponds to the interval, and the D-FET 100
200, the n-AlGaAs electron supply layer 4 and the n-GaAs
Sum of the thicknesses of the s layer 44 and the n-AlGaAs gate layer 55 (d
2) corresponds to the interval, and the E-FET and the D-FET are separately formed by controlling the thickness of each layer.

【0010】図6には、この種の半導体装置の従来例と
しての,同一基板上に形成されたE−FET及びD−F
ETの作製法を示す。
FIG. 6 shows an E-FET and a DF formed on the same substrate as a conventional example of this type of semiconductor device.
The method for producing ET will be described.

【0011】まず図6(a) に示すように、MOCVD法
等により、半絶縁GaAs基板1の上に、エピタキシャ
ル層、即ち、i−GaAsバッファ層(厚さ5000オ
ングストローム、アンドープ)2,i−InGaAsチ
ャネル層(厚さ200オングストローム、アンドープ)
3,n−AlGaAs電子供給層(厚さ220オングス
トローム、ドーピング量2×1018cm-3)4,n−G
aAs層(厚さ200オングストローム、ドーピング量
1×1017cm-3)44,n−AlGaAsゲート層
(厚さ50オングストローム、ドーピング量2×1018
cm-3)55,n−GaAsコンタクト層(厚さ100
0オングストローム、ドーピング量3×1018cm-3
6、を順次成長させた後、各FET部を互いに電気的に
分離するため、例えば水素をイオン注入し、FETを形
成する領域の間に高抵抗領域7を形成する(図6(b) 参
照)。次にゲートを形成する領域を含む領域のn−Ga
Asコンタクト層6にレジスト(図示せず)をマスクと
して第1のリセス溝8を形成し、n−AlGaAsゲー
ト層55を露出させる(図6(c) 参照)。次に例えばS
iOのような絶縁膜9を第1のリセス溝8内に含むn−
GaAsコンタクト層6上の全面に堆積し(図6(d) 参
照)、写真製版法により、ゲート形成のための開口部1
0をこの絶縁膜9に形成する(図6(e) 参照)。
First, as shown in FIG. 6A, an epitaxial layer, that is, an i-GaAs buffer layer (5,000 angstrom thick, undoped) 2, i-type is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 by MOCVD or the like. InGaAs channel layer (thickness 200 Å, undoped)
3, n-AlGaAs electron supply layer (thickness 220 Å, doping amount 2 × 10 18 cm −3 ) 4, n-G
aAs layer (thickness 200 Å, doping amount 1 × 10 17 cm −3 ) 44, n-AlGaAs gate layer (thickness 50 Å, doping amount 2 × 10 18)
cm -3 ) 55, n-GaAs contact layer (thickness 100)
0 Å, doping amount 3 × 10 18 cm -3 )
6 are sequentially grown, for example, hydrogen is ion-implanted to electrically isolate the FET sections from each other, and high-resistance regions 7 are formed between the regions where FETs are formed (see FIG. 6B). ). Next, n-Ga in a region including a region where a gate is formed
A first recess groove 8 is formed in the As contact layer 6 using a resist (not shown) as a mask to expose the n-AlGaAs gate layer 55 (see FIG. 6C). Next, for example, S
An n− film including an insulating film 9 such as iO in the first recess groove 8.
It is deposited on the entire surface of the GaAs contact layer 6 (see FIG. 6D), and the opening 1 for gate formation is formed by photolithography.
0 is formed on the insulating film 9 (see FIG. 6E).

【0012】次に、写真製版法により、D−FET部を
形成する開口部10のみを覆うレジスト11等を形成
し、絶縁膜9をマスクとして、E−FET部を形成する
開口部におけるn−AlGaAsゲート層55及びn−
GaAs層44をエッチングして第2のリセス溝12を
形成し、n−AlGaAs電子供給層4を露出させる
(図6(f) 参照)。そしてレジスト11を除去した後、
第2のリセス溝12内およびゲート開口部10内を含む
絶縁膜9上の全面に、例えばWSi13からなるゲート
金属を堆積し(図6(g) 参照)、その後レジスト(図示
せず)をマスクとしてパターニングを行い各FETのゲ
ート電極103及び203を形成する(図6(h) 参
照)。そしてその後写真製版法によりオーミック電極形
成部に絶縁膜9の開口部を設けるとともに、その内部に
例えばAuGe/Ni/Au14からなるオーミック電
極(各FETのソース及びドレイン電極となる)101
及び102、201及び202をそれぞれ選択的に設け
てこれらのFETは完成する。
Next, by photolithography, a resist 11 or the like covering only the opening 10 for forming the D-FET portion is formed, and the insulating film 9 is used as a mask to form an n-type film on the opening for forming the E-FET portion. AlGaAs gate layer 55 and n-
The GaAs layer 44 is etched to form the second recess groove 12, exposing the n-AlGaAs electron supply layer 4 (see FIG. 6 (f)). And after removing the resist 11,
A gate metal made of, for example, WSi 13 is deposited on the entire surface of the insulating film 9 including the inside of the second recess groove 12 and the inside of the gate opening 10 (see FIG. 6G), and then a resist (not shown) is masked. And gate electrodes 103 and 203 of each FET are formed (see FIG. 6 (h)). Then, an opening of the insulating film 9 is formed in the ohmic electrode forming portion by photolithography, and an ohmic electrode (for example, a source and a drain electrode of each FET) 101 made of, for example, AuGe / Ni / Au14 is provided therein.
And 102, 201 and 202, respectively, are selectively provided to complete these FETs.

【0013】ところでこの種のFETはしきい値Vth
の制御が重要であり、プロセス的にはリセス形成時のエ
ッチングがポイントとなる。
Incidentally, this type of FET has a threshold Vth
Is important, and the etching process is important when forming the recess.

【0014】例えば、図6(c) の工程において、第1の
リセス溝のエッチングはD−FETのしきいVthを決
める工程であるため、選択的にn−GaAsコンタクト
層6のみをエッチングしn−AlGaAsゲート層55
の表面が露出するような手法が用いられる。これは例え
ば塩素系のガスを用いたドライエッチもしくはクエン酸
を用いたウェットエッチングが用いられる。
For example, in the step of FIG. 6C, since the etching of the first recess groove is a step of determining the threshold Vth of the D-FET, only the n-GaAs contact layer 6 is selectively etched to -AlGaAs gate layer 55
A method is used in which the surface is exposed. For example, dry etching using a chlorine-based gas or wet etching using citric acid is used.

【0015】次の図6(f) の工程での第2のリセス溝の
エッチングでは、まずn−AlGaAsゲート層55の
みをエッチングして、n−GaAs層44の表面を露出
させた後、図6(c) の工程と同様に、選択的にn−Ga
As層44のみをエッチングし、n−AlGaAs電子
供給層4の表面を露出させるような手法を用いることが
考えられる。
In the etching of the second recess groove in the next step of FIG. 6F, first, only the n-AlGaAs gate layer 55 is etched to expose the surface of the n-GaAs layer 44. As in the step of FIG. 6 (c), n-Ga
It is conceivable to use a method of etching only the As layer 44 to expose the surface of the n-AlGaAs electron supply layer 4.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状で
はAlGaAsのみをエッチングしGaAsで停止させ
る方法がないため、先程述べた第2のリセス溝の形成時
には、まずリン酸と過酸化水素水との混合液によりn−
AlGaAsゲート層55を完全に除去し、同じエッチ
ャントでn−GaAs層44のエッチングを進め、時間
制御によりこのn−GaAs層44の途中でエッチング
を停止させた後に、あらためて先に述べた塩素系のガス
もしくはクエン酸を用いた選択性のあるエッチングによ
りn−GaAs層44を完全に除去しn−AlGaAs
電子供給層4の表面を露出させる必要がある。従ってn
−GaAs層44はプロセス上のマージンからある程度
の厚みが必要である。
However, at present, there is no method of etching only AlGaAs and stopping it with GaAs. Therefore, when forming the second recess groove as described above, first, a mixture of phosphoric acid and hydrogen peroxide is used. N-
The AlGaAs gate layer 55 is completely removed, the etching of the n-GaAs layer 44 is advanced with the same etchant, and the etching is stopped in the middle of the n-GaAs layer 44 by time control. The n-GaAs layer 44 is completely removed by selective etching using gas or citric acid, and n-AlGaAs is removed.
It is necessary to expose the surface of the electron supply layer 4. Therefore n
The GaAs layer 44 needs to have a certain thickness from the margin in the process.

【0017】しかしながら、それぞれのFETの利得は
しきい値Vthと同様にゲートとチャネルとの間隔d
1,d2に依存しこの間隔が小さいものほど高い利得が
得られる。したがってn−GaAs層44を厚くするこ
とはD−FETにとっては特性的に不利になる。
However, the gain of each FET is equal to the distance d between the gate and the channel similarly to the threshold Vth.
1 and d2, the smaller the interval, the higher the gain. Therefore, increasing the thickness of the n-GaAs layer 44 is characteristically disadvantageous for the D-FET.

【0018】従って、上述した従来例では高い利得を有
するD−FETを実現することが困難であった。また利
得の高いD−FETを実現しようとしてn−GaAs層
44を薄くすると、第2のリセス溝形成時プロセス上の
マージンが小さくなり、E−FETのしきい値Vthを
制御することが困難であった。
Therefore, it is difficult to realize a D-FET having a high gain in the above-described conventional example. If the n-GaAs layer 44 is made thinner in order to realize a D-FET with a high gain, the margin in the process of forming the second recess groove becomes small, and it is difficult to control the threshold value Vth of the E-FET. there were.

【0019】ところで、このような問題を解決できる第
2の従来例として、特開平7−142685号公報に開
示された技術がある。この公報記載の半導体装置は、E
−FETのゲート電極の底面とD−FETのゲート電極
の底面との間に、1層のみが介在するようにしたもので
ある。
Meanwhile, as a second conventional example which can solve such a problem, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-142686. The semiconductor device described in this publication is
-Only one layer is interposed between the bottom surface of the gate electrode of the FET and the bottom surface of the gate electrode of the D-FET.

【0020】図7にこの種の半導体装置の第2の従来例
としての,同一基板上に形成されたE−FET及びD−
FETの断面構造の一例を示す。
FIG. 7 shows a second conventional example of this type of semiconductor device, in which E-FETs and D-FETs formed on the same substrate are used.
1 shows an example of a cross-sectional structure of an FET.

【0021】図7において、61はGaAs基板、62
はこのGaAs基板61上に形成されたGaAsチャネ
ル層、621はこのGaAsチャネル層62に形成され
た2次元電子ガス、63はGaAsチャネル層62上に
形成されたn−InGaP電子供給層、64はこのn−
InGaP電子供給層63上に形成されたn−GaAs
第2キャップ層、65はこのn−GaAs第2キャップ
層64上に形成されたn−InGaPエッチングストッ
プ層、66はこのn−InGaPエッチングストップ層
65上に形成されたn−GaAs第1キャップ層、67
はこのn−GaAs第1キャップ層66上に形成された
+ −InGaAsコンタクト層、68は素子間分離領
域、701はEモードHEMTのソース電極、702は
EモードHEMTのゲート電極、703はEモードHE
MTのドレイン電極とDモードHEMTのソース電極の
共通電極、704はDモードHEMTのゲート電極、7
05はDモードHEMTのドレイン電極である。
In FIG. 7, reference numeral 61 denotes a GaAs substrate;
Denotes a GaAs channel layer formed on the GaAs substrate 61; 621, a two-dimensional electron gas formed on the GaAs channel layer 62; 63, an n-InGaP electron supply layer formed on the GaAs channel layer 62; This n-
N-GaAs formed on the InGaP electron supply layer 63
The second cap layer 65 is an n-InGaP etching stop layer formed on the n-GaAs second cap layer 64, and 66 is an n-GaAs first cap layer formed on the n-InGaP etching stop layer 65. , 67
Denotes an n + -InGaAs contact layer formed on the n-GaAs first cap layer 66, 68 denotes an element isolation region, 701 denotes an E-mode HEMT source electrode, 702 denotes an E-mode HEMT gate electrode, and 703 denotes E. Mode HE
A common electrode of the drain electrode of the MT and the source electrode of the D-mode HEMT; 704, a gate electrode of the D-mode HEMT;
Reference numeral 05 denotes a drain electrode of the D-mode HEMT.

【0022】図8には、この種の半導体装置の第2の従
来例としての,同一基板上に形成されたE−FET及び
D−FETの作製法を示す。
FIG. 8 shows a method of manufacturing an E-FET and a D-FET formed on the same substrate as a second conventional example of this type of semiconductor device.

【0023】まず、GaAs基板61の上に、MOCV
D法等のエピタキシャル成長技術を用いることによっ
て、GaAsチャネル層(厚さ6000オングストロー
ム、アンドープ)62、n−InGaP電子供給層(厚
さ200オングストローム、不純物濃度2×1018cm
-3)63、n−GaAs第2キャップ層(厚さ500オ
ングストローム、不純物濃度2×1018cm-3)64、
n−InGaPエッチングストップ層(厚さ30オング
ストローム、不純物濃度2×1018cm-3)65、n−
GaAs第1キャップ層(厚さ300オングストロー
ム、不純物濃度2×1018cm-3)66を順次積層す
る。
First, an MOCV is placed on a GaAs substrate 61.
By using an epitaxial growth technique such as the D method, a GaAs channel layer (thickness of 6000 angstroms, undoped) 62, an n-InGaP electron supply layer (thickness of 200 angstroms, impurity concentration of 2 × 10 18 cm)
-3 ) 63, n-GaAs second cap layer (thickness 500 Å, impurity concentration 2 × 10 18 cm -3 ) 64,
n-InGaP etching stop layer (thickness 30 Å, impurity concentration 2 × 10 18 cm -3 ) 65, n-
A GaAs first cap layer (thickness 300 Å, impurity concentration 2 × 10 18 cm −3 ) 66 is sequentially laminated.

【0024】次いで、n−GaAs第1キャップ層66
のEモードHEMTのゲート電極を形成する予定の領域
を、フォトリソグラフィー技術を用いて選択的にドライ
エッチングすることにより除去(リセス)する。また、
このフォトリソグラフィー技術において使用したレジス
トを用いてn−InGaPエッチングストップ層65を
除去する(第1工程:図8(a) 参照)。
Next, the n-GaAs first cap layer 66
The region where the gate electrode of the E-mode HEMT is to be formed is removed (recessed) by selective dry etching using photolithography technology. Also,
The n-InGaP etching stop layer 65 is removed using the resist used in this photolithography technique (first step: see FIG. 8A).

【0025】そして、この第1工程のフォトリソグラフ
ィー技術において用いたフォトレジストを除去した後、
再びMOCVD法等によって、n−GaAs第1キャッ
プ層66の上にn+ −InGaAsコンタクト層(厚さ
600オングストローム、不純物濃度1×1019
-3)67を全面に成長する(第2工程:図8(b) 参
照)。
After removing the photoresist used in the photolithography technique of the first step,
Again by MOCVD or the like, an n + -InGaAs contact layer (600 Å thick, impurity concentration 1 × 10 19 c) is formed on the n-GaAs first cap layer 66.
m- 3 ) 67 is grown on the entire surface (second step: see FIG. 8B).

【0026】その後、EモードHEMTとDモードHE
MTを形成する領域の周囲に酸素をイオン注入し高抵抗
化して素子間分離領域68を形成した後、フォトレジス
ト69をマスクにして、DモードHEMTのゲート部の
+ −InGaAsコンタクト層67を除去し、Eモー
ドHEMTのゲート部のn+ −InGaAsコンタクト
層67を除去する(第3工程:図8(c) 参照)。
Thereafter, the E-mode HEMT and the D-mode HE
After ion implantation of oxygen around the region where the MT is to be formed to increase the resistance to form an isolation region 68, the photoresist 69 is used as a mask to form the n + -InGaAs contact layer 67 in the gate portion of the D-mode HEMT. The n + -InGaAs contact layer 67 at the gate of the E-mode HEMT is removed (third step: see FIG. 8C).

【0027】この第3工程で用いたフォトレジスト69
を再びパターニングしてオーミック電極を形成する領域
に開口を形成し、これをマスクにして、DモードHEM
Tのゲート部のn−GaAs第1キャップ層66を除去
し、EモードHEMTのゲート部のn−GaAs第2キ
ャップ層64を除去する。
The photoresist 69 used in the third step
Is patterned again to form an opening in a region where an ohmic electrode is to be formed.
The n-GaAs first cap layer 66 in the T gate portion is removed, and the n-GaAs second cap layer 64 in the E-mode HEMT gate portion is removed.

【0028】このとき、レジストの開口中に露出してい
るn+ −InGaAsコンタクト層67はエッチングさ
れない。また、DモードHEMTのゲート部のエッチン
グはn−InGaPエッチングストップ層65で停止
し、EモードHEMTのゲート部のエッチングはn−I
nGaP電子供給層63で停止する(第4工程:図8
(d) 参照)。
At this time, the n + -InGaAs contact layer 67 exposed in the opening of the resist is not etched. Further, the etching of the gate portion of the D-mode HEMT is stopped by the n-InGaP etching stop layer 65, and the etching of the gate portion of the E-mode HEMT is nI
Stop at the nGaP electron supply layer 63 (fourth step: FIG. 8)
(d)).

【0029】次に、第3工程と第4工程において形成し
た開口を含む全面にAl等の金属を蒸着あるいはスパッ
タによって形成し、リフトオフすることによって、Eモ
ードHEMTのソース電極701、EモードHEMTの
ゲート電極702、EモードHEMTのドレイン電極と
DモードHEMTのソース電極の共通電極703、Dモ
ードHEMTのゲート電極704、DモードHEMTの
ドレイン電極705を同時に形成する。なお、GaAs
チャネル層62のn−InGaP電子供給層63側に
は、n−InGaP電子供給層63の影響で2次元電子
ガス621が形成されている(第5工程:図8(e) 参
照)。
Next, a metal such as Al is formed on the entire surface including the openings formed in the third step and the fourth step by vapor deposition or sputtering, and lift-off is performed, so that the source electrode 701 of the E-mode HEMT and the E-mode HEMT are formed. The gate electrode 702, the drain electrode of the E-mode HEMT and the common electrode 703 of the source electrode of the D-mode HEMT, the gate electrode 704 of the D-mode HEMT, and the drain electrode 705 of the D-mode HEMT are formed at the same time. In addition, GaAs
On the n-InGaP electron supply layer 63 side of the channel layer 62, a two-dimensional electron gas 621 is formed under the influence of the n-InGaP electron supply layer 63 (fifth step: see FIG. 8E).

【0030】この第2の従来例においては、EモードH
EMTのソース電極701、EモードHEMTのドレイ
ン電極とDモードHEMTのソース電極の共通電極70
3、DモードHEMTのドレイン電極705としてn+
−InGaAs層を採用しているためノンアロイであ
り、これに対する金属材料の自由度が大きい。
In the second conventional example, the E mode H
A common electrode 70 of the source electrode 701 of the EMT, the drain electrode of the E-mode HEMT, and the source electrode of the D-mode HEMT
3. n + as the drain electrode 705 of the D-mode HEMT
-Since it employs an InGaAs layer, it is non-alloy, and the degree of freedom of the metal material is large.

【0031】そして、この製造方法によって製造された
第2の従来例の半導体集積回路装置は、同じレジストを
再露光して使用するため、EモードデバイスとDモード
デバイスのゲートを製造する際のマスク合わせ余裕を考
慮する必要がないため、ソースとゲートの距離を短くす
ることができ、その結果、ソース抵抗を低減することが
でき、特性の向上を図ることができる。
The semiconductor integrated circuit device of the second conventional example manufactured by this manufacturing method uses the same resist after re-exposure, so that the mask for manufacturing the gates of the E-mode device and the D-mode device is used. Since there is no need to consider the alignment margin, the distance between the source and the gate can be reduced, and as a result, the source resistance can be reduced and the characteristics can be improved.

【0032】また、この第2の従来例の半導体集積回路
装置は、EモードHEMTのゲート電極の底面とDモー
ドHEMTのゲート電極の底面との間に、n−GaAs
キャップ層64のみが存在し、このn−GaAsキャッ
プ層64とその下側のn−InGaP電子供給層63と
の選択比が大きいため、確実にこれらの界面でエッチン
グを停止でき、第1の従来例のn−GaAs層44のよ
うに、途中でエッチングを停止することなくこのn−G
aAsキャップ層64をエッチングすることができる。
このため、このn−GaAsキャップ層64を、プロセ
ス上のマージンを考慮することなく形成することができ
る。従ってこのn−GaAsキャップ層64の厚みを、
第1の従来例のn−AlGaAsゲート層55とn−G
aAs層44の層厚の和である250オングストローム
よりも薄く形成することが十分可能であり、これによ
り、EモードHEMTのしきい値の制御性を損なうこと
なくDモードHEMTの高利得を実現することができ
る。
Further, the semiconductor integrated circuit device of the second conventional example is such that n-GaAs is provided between the bottom surface of the gate electrode of the E-mode HEMT and the bottom surface of the gate electrode of the D-mode HEMT.
Since only the cap layer 64 is present and the selectivity between the n-GaAs cap layer 64 and the n-InGaP electron supply layer 63 below the cap layer 64 is large, the etching can be reliably stopped at the interface between these layers. As in the case of the n-GaAs layer 44 in the example, this n-G layer is formed without stopping the etching.
The aAs cap layer 64 can be etched.
Therefore, the n-GaAs cap layer 64 can be formed without considering the process margin. Therefore, the thickness of this n-GaAs cap layer 64 is
First conventional n-AlGaAs gate layer 55 and n-G
It is sufficiently possible to form a thinner than 250 angstroms, which is the sum of the thicknesses of the aAs layers 44, thereby realizing a high gain of the D-mode HEMT without impairing the controllability of the threshold value of the E-mode HEMT. be able to.

【0033】しかしながら、この第2の従来例の半導体
集積回路装置では、ゲート電極702,704間に位置
するn−GaAsキャップ層64がGaAsチャネル層
62と同一の結晶(GaAs)で構成されているが、こ
の構成によれば、n−InGaP電子供給層63から放
出された電子がGaAsチャネル層62との界面のみな
らずn−GaAsキャップ層64との界面にも蓄積する
可能性がある。このため、1つのHEMTの中にチャネ
ルが2層形成されたのと同様の状態になり、これにより
高いGm(利得)を得ることができず、動作上好ましい
ものが得られない,という問題があった。
However, in the semiconductor integrated circuit device of the second conventional example, the n-GaAs cap layer 64 located between the gate electrodes 702 and 704 is made of the same crystal (GaAs) as the GaAs channel layer 62. However, according to this configuration, electrons emitted from the n-InGaP electron supply layer 63 may accumulate not only at the interface with the GaAs channel layer 62 but also at the interface with the n-GaAs cap layer 64. For this reason, a state similar to that in which two layers are formed in one HEMT is obtained, whereby a high Gm (gain) cannot be obtained, and a preferable operation cannot be obtained. there were.

【0034】また、この第2の従来例では、ゲート電極
704を形成する際に、n−GaAsキャップ層66と
n−GaAsキャップ層64との界面でエッチングを停
止するためのエッチングストップ層65を設けており、
このためプロセスがやや複雑になる等の問題があった。
In the second conventional example, when forming the gate electrode 704, the etching stop layer 65 for stopping the etching at the interface between the n-GaAs cap layer 66 and the n-GaAs cap layer 64 is formed. Provided,
For this reason, there has been a problem that the process is slightly complicated.

【0035】本発明は、上記のような従来のものの問題
を解決するためになされたもので、プロセスを複雑化す
ることなく、同一基板上にチャネル層との間隔が異なる
2つのゲート電極を制御性よく形成できるとともに、動
作上好ましい,高い利得を有するものが得られる半導体
装置およびその製造方法を提供せんとするものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and controls two gate electrodes having different distances from the channel layer on the same substrate without complicating the process. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can be formed with good performance and can obtain a device having a favorable operation and a high gain, and a method of manufacturing the same.

【0036】[0036]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1の半
導体装置は、GaAs基板上に形成されたチャネル層
と、該チャネル層上に形成された,該チャネル層よりバ
ンドギャップの大きな第1のゲート層と、該第1のゲー
ト層上に該第1のゲート層とは異なる材料で形成され
た,上記チャネル層よりバンドギャップの大きな第2の
ゲート層と、上記第1のゲート層上に接触するように形
成された第1のゲート電極と、上記第2のゲート層上に
接触するように形成された第2のゲート電極とを備える
ようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a channel layer formed on a GaAs substrate; and a first layer formed on the channel layer and having a larger band gap than the channel layer. A second gate layer formed on the first gate layer with a material different from that of the first gate layer and having a larger band gap than the channel layer; and a second gate layer formed on the first gate layer. And a second gate electrode formed on the second gate layer so as to be in contact with the first gate electrode.

【0037】また、この発明の請求項2の半導体装置
は、請求項1の半導体装置において、上記第1のゲート
電極の両サイドにはオーミック電極が配置されて、しき
い値電圧が正の値を持つエンハンスメント型FET(E
−FET)が形成されており、上記第2のゲート電極の
両サイドにはオーミック電極が配置されて、しきい値電
圧が負の値を持つデプレッション型FET(D−FE
T)が形成されているものとしたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device of the first aspect, ohmic electrodes are arranged on both sides of the first gate electrode, and the threshold voltage is a positive value. Enhancement type FET (E
-FET), ohmic electrodes are arranged on both sides of the second gate electrode, and a depletion type FET (D-FE) having a negative threshold voltage is provided.
T) is formed.

【0038】また、この発明の請求項3の半導体装置
は、請求項1の半導体装置において、上記第1のゲート
電極及び上記第2のゲート電極が2つのオーミック電極
の間に形成されて、デュアルゲートFETが形成されて
いるものとしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device of the first aspect, the first gate electrode and the second gate electrode are formed between two ohmic electrodes, and It is assumed that a gate FET is formed.

【0039】また、この発明の請求項4の半導体装置
は、請求項1ないし3のいずれかの半導体装置におい
て、上記チャネル層はGaAsもしくはInGaAsか
らなるものとしたものである。
A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein the channel layer is made of GaAs or InGaAs.

【0040】また、この発明の請求項5の半導体装置
は、請求項1ないし4のいずれかの半導体装置におい
て、上記第1のゲート層はAlGaAsからなり、上記
第2のゲート層はInGaPからなるものとしたもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, the first gate layer is made of AlGaAs, and the second gate layer is made of InGaP. It is something that was taken.

【0041】また、この発明の請求項6の半導体装置
は、請求項1ないし4のいずれかの半導体装置におい
て、上記第1のゲート層はInGaPからなり、上記第
2のゲート層はAlGaAsからなるものとしたもので
ある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, the first gate layer is made of InGaP, and the second gate layer is made of AlGaAs. It is something that was taken.

【0042】また、この発明の請求項7の半導体装置の
製造方法は、GaAs基板上にチャネル層を形成する工
程と、該チャネル層上に、該チャネル層よりバンドギャ
ップの大きな第1のゲート層を形成する工程と、該第1
のゲート層上に該第1のゲート層とは異なる材料で,上
記チャネル層よりバンドギャップの大きな第2のゲート
層を形成する工程と、上記第1のゲート層上に接触する
ように第1のゲート電極を形成する工程と、上記第2の
ゲート層上に接触するように第2のゲート電極を形成す
る工程とを含むようにしたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a channel layer on a GaAs substrate; and forming a first gate layer having a larger band gap than the channel layer on the channel layer. Forming the first, and the first
Forming a second gate layer having a bandgap larger than that of the channel layer using a material different from that of the first gate layer on the first gate layer; and forming a first gate layer on the first gate layer so as to contact the first gate layer. And forming a second gate electrode so as to be in contact with the second gate layer.

【0043】また、この発明の請求項8の半導体装置の
製造方法は、請求項7の半導体装置の製造方法におい
て、上記第1のゲート電極の両サイドにオーミック電極
を配置して、しきい値電圧が正の値を持つエンハンスメ
ント型FET(E−FET)を形成する工程と、上記第
2のゲート電極の両サイドにオーミック電極を配置し
て、しきい値電圧が負の値を持つデプレッション型FE
T(D−FET)を形成する工程とをさらに含むように
したものである。
According to a eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect, an ohmic electrode is disposed on both sides of the first gate electrode, and Forming an enhancement-type FET (E-FET) having a positive voltage; and arranging ohmic electrodes on both sides of the second gate electrode to form a depletion-type FET having a negative threshold voltage. FE
And forming a T (D-FET).

【0044】また、この発明の請求項9の半導体装置の
製造方法は、請求項7の半導体装置の製造方法におい
て、上記第1のゲート電極及び上記第2のゲート電極が
その間に位置するように2つのオーミック電極を配置し
て、デュアルゲートFETを形成する工程をさらに含む
ようにしたものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect, wherein the first gate electrode and the second gate electrode are located therebetween. The method further includes a step of forming a dual gate FET by arranging two ohmic electrodes.

【0045】また、この発明の請求項10の半導体装置
の製造方法は、請求項7ないし9のいずれかの半導体装
置の製造方法において、上記チャネル層をGaAsもし
くはInGaAsにより形成するようにしたものであ
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the channel layer is formed of GaAs or InGaAs. is there.

【0046】また、この発明の請求項11の半導体装置
の製造方法は、請求項7ないし10のいずれかの半導体
装置の製造方法において、上記第1のゲート層をAlG
aAsにより形成し、上記第2のゲート層をInGaP
により形成するようにしたものである。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11 of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 7 to 10, the first gate layer may be formed of AlG.
aAs, and the second gate layer is formed of InGaP.
Is formed.

【0047】また、この発明の請求項12の半導体装置
の製造方法は、請求項7ないし10のいずれかの半導体
装置の製造方法において、上記第1のゲート層をInG
aPにより形成し、上記第2のゲート層をAlGaAs
により形成するようにしたものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the seventh to tenth aspects, the first gate layer is formed of InG.
aP, and the second gate layer is formed of AlGaAs.
Is formed.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1に本発明の実施の形態1による半導
体装置の断面構造を示す。図において、1は半絶縁性の
GaAs基板、2はこのGaAs基板1上に形成された
高抵抗のi−GaAsバッファ層、3はこのi−GaA
sバッファ層2上に形成されたアンドープのi−InG
aAsチャネル層、4はこのi−InGaAsチャネル
層3上に形成された、チャネル層3よりバンドギャップ
が大きいn−AlGaAsからなる電子供給層、5はこ
の電子供給層4上に形成された、チャネル層3よりバン
ドギャップが大きいn−InGaPからなるゲート層、
6はこのゲート層5上に形成されたn−GaAsからな
るコンタクト層、7はE−FET100とD−FET2
00を互いに電気的に分離するための高抵抗領域であ
り、例えば水素をイオン注入することにより形成した領
域である。また、101,102,103はそれぞれE
−FET100のソース電極、ドレイン電極、ゲート電
極を示し、201,202,203はそれぞれD−FE
T200のソース電極,ドレイン電極,ゲート電極を示
す。また表2には各結晶層の厚み、組成及びドーピング
量の一例を示す。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is a high-resistance i-GaAs buffer layer formed on the GaAs substrate 1, and 3 is this i-GaAs buffer layer.
Undoped i-InG formed on s buffer layer 2
The aAs channel layer 4 is an electron supply layer made of n-AlGaAs having a larger band gap than the channel layer 3 formed on the i-InGaAs channel layer 3, and the channel 5 is formed on the electron supply layer 4. A gate layer made of n-InGaP having a larger band gap than the layer 3;
6 is a contact layer made of n-GaAs formed on the gate layer 5, and 7 is an E-FET 100 and a D-FET 2
00 is a high-resistance region for electrically isolating them from each other, for example, a region formed by ion implantation of hydrogen. Also, 101, 102 and 103 are E
-A source electrode, a drain electrode, and a gate electrode of the FET 100, and 201, 202, and 203 represent D-FE, respectively.
5 shows a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode of T200. Table 2 shows an example of the thickness, composition, and doping amount of each crystal layer.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】これらのFETは低不純物濃度のi−In
GaAsチャネル層3の上に配置された電子親和力の小
さな比較的高濃度のn型不純物を有するn−AlGaA
s電子供給層4から供給される電子が電子親和力の大き
なチャネル層3に蓄積しチャネルとして作用する,いわ
ゆるHEMT(High Electron Mobility Transistor:
高電子移動度トランジスタ)であり、ゲート電極のバイ
アス電圧を変化させることによりチャネル層3の電子濃
度を変化させてトランジスタ動作をおこなわせるもので
ある。
These FETs have a low impurity concentration of i-In.
N-AlGaAs having a relatively high concentration of n-type impurities having a small electron affinity and disposed on the GaAs channel layer 3
The electrons supplied from the s-electron supply layer 4 accumulate in the channel layer 3 having a large electron affinity and act as a channel, so-called HEMT (High Electron Mobility Transistor:
A high electron mobility transistor) that changes the electron concentration of the channel layer 3 by changing the bias voltage of the gate electrode to perform the transistor operation.

【0051】図2にはこれらFETの作製法を示す。ま
ず例えばMOCVD法により半絶縁性のGaAs基板1
上にi−GaAsバッファ層(厚さ5000オングスト
ローム、アンドープ)2、i−InGaAsチャネル層
(厚さ200オングストローム、アンドープ)3、n−
AlGaAs電子供給層(厚さ220オングストロー
ム、ドーピング量2×1018cm-3)4、n−InGa
Pゲート層(厚さ200オングストローム、ドーピング
量1×1018cm-3)5、n−GaAsコンタクト層
(厚さ1000オングストローム、ドーピング量3×1
18cm-3)6を順次エピタキシャル成長する(図2
(a) 参照)。次に各FET部を電気的に分離するため、
例えば水素をイオン注入し、FET間に高抵抗領域7を
形成する(図2(b) 参照)。次にゲートを形成する領域
を含む領域に、通常の写真製版と酒石酸系のエッチャン
トによりn−GaAsコンタクト層6をエッチングして
第1のリセス溝8を形成し、n−InGaPゲート層5
を露出させる(図2(c) 参照)。酒石酸系のエッチャン
トはn−InGaPゲート層5をエッチングしないため
制御性良くこのn−InGaPゲート層5表面を露出さ
せることができる。
FIG. 2 shows a method of manufacturing these FETs. First, a semi-insulating GaAs substrate 1 by MOCVD, for example.
An i-GaAs buffer layer (5000 angstrom thick, undoped) 2, an i-InGaAs channel layer (200 angstrom thick, undoped) 3, n-
AlGaAs electron supply layer (thickness 220 Å, doping amount 2 × 10 18 cm −3 ) 4, n-InGa
P-gate layer (thickness 200 Å, doping amount 1 × 10 18 cm −3 ) 5, n-GaAs contact layer (thickness 1000 Å, doping amount 3 × 1)
0 18 cm −3 ) 6 are epitaxially grown in sequence (FIG. 2).
(a)). Next, in order to electrically isolate each FET unit,
For example, hydrogen is ion-implanted to form a high resistance region 7 between the FETs (see FIG. 2B). Next, in a region including a region where a gate is to be formed, the n-GaAs contact layer 6 is etched by ordinary photolithography and a tartaric acid-based etchant to form a first recess groove 8, and the n-InGaP gate layer 5 is formed.
Is exposed (see FIG. 2 (c)). Since the tartaric acid-based etchant does not etch the n-InGaP gate layer 5, the surface of the n-InGaP gate layer 5 can be exposed with good controllability.

【0052】次に例えばSiOのような絶縁膜9を第1
のリセス溝8内部を含むn−GaAsコンタクト層6の
全面に堆積し(図2(d) 参照)、通常の写真製版とドラ
イエッチングによりゲート形成のための開口部10を絶
縁膜9に形成する(図2(e)参照)。
Next, an insulating film 9 made of, for example, SiO
2D is deposited on the entire surface of the n-GaAs contact layer 6 including the inside of the recess groove 8 (see FIG. 2D), and an opening 10 for forming a gate is formed in the insulating film 9 by ordinary photolithography and dry etching. (See FIG. 2 (e)).

【0053】次にD−FET部の開口部10をレジスト
11等で被い、絶縁膜9をマスクとして例えば塩酸系の
エッチング液によりE−FETのゲート開口部における
n−InGaPゲート層5をエッチングしn−AlGa
As電子供給層4を露出させる(図2(f) 参照)。塩酸
系のエッチングはn−AlGaAs電子供給層4をエッ
チングしないため制御性良くn−AlGaAs電子供給
層4の表面を露出させることが可能である。
Next, the opening 10 of the D-FET portion is covered with a resist 11 or the like, and the n-InGaP gate layer 5 in the gate opening of the E-FET is etched with a hydrochloric acid-based etchant using the insulating film 9 as a mask. N-AlGa
The As electron supply layer 4 is exposed (see FIG. 2 (f)). Since the hydrochloric acid-based etching does not etch the n-AlGaAs electron supply layer 4, the surface of the n-AlGaAs electron supply layer 4 can be exposed with good controllability.

【0054】そしてレジストを除去した後、全面に例え
ばWSi13からなるゲート金属をスパッタ法により全
面に堆積し(図2(g) 参照)、その後写真製版でパター
ニングしたレジストをマスクにWSiの加工を行い各F
ETのゲート電極を形成する(図2(h) 参照)。その後
オーミック電極形成部に写真製版法により絶縁膜の開口
部を設け、例えばAuGe/Ni/Au14からなるオ
ーミック電極(各FETのソース及びドレイン電極とな
る)をその開口部に設けてこれらのFETは完成する
(図2(i) 参照)。
After removing the resist, a gate metal made of, for example, WSi13 is deposited on the entire surface by sputtering (see FIG. 2 (g)), and then the WSi is processed using the resist patterned by photolithography as a mask. Each F
An ET gate electrode is formed (see FIG. 2 (h)). Thereafter, an opening portion of the insulating film is provided in the ohmic electrode forming portion by photolithography, and an ohmic electrode (for example, a source and drain electrode of each FET) made of, for example, AuGe / Ni / Au14 is provided in the opening portion. It is completed (see FIG. 2 (i)).

【0055】このように、本実施の形態1による半導体
装置およびその製造方法によれば、上述のように、チャ
ネル層としてi−InGaAsチャネル層を、E−FE
Tのゲート層としてn−AlGaAs電子供給層を、D
−FETのゲート層としてn−InGaPゲート層を、
コンタクト層としてn−GaAsコンタクト層を、それ
ぞれ用いる結晶構造から構成されているため、n−In
GaPゲート層がn−GaAsコンタクト層のエッチン
グストッパ層となり、かつn−AlGaAs電子供給層
がn−InGaPゲート層のエッチングストッパ層とな
るため、それぞれのリセスエッチが制御性よく行え、か
つ、2つのゲート電極の底面間に介在する層が1層のみ
であるため、2つのゲート電極がチャネル層との間隔が
相異なる位置に制御性良く、プロセスを複雑化すること
なく形成できるため、しきい値が相異なる2つのFET
(E−FET,D−FET)を形成する際にしきい値V
thの制御性が格段に改善され、しかも、E−FETの
しきい値Vthの制御性を損なうことなく、利得の高い
D−FETを実現することができる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the first embodiment, as described above, the i-InGaAs channel layer is used as the channel layer, and the E-FE
An n-AlGaAs electron supply layer as a T gate layer
An n-InGaP gate layer as a gate layer of the FET,
Since an n-GaAs contact layer is used as a contact layer and has a crystal structure used, n-In
Since the GaP gate layer serves as an etching stopper layer for the n-GaAs contact layer and the n-AlGaAs electron supply layer serves as an etching stopper layer for the n-InGaP gate layer, the recess etching can be performed with good controllability and the two gates can be formed. Since only one layer is interposed between the bottom surfaces of the electrodes, the two gate electrodes can be formed at positions having different distances from the channel layer with good controllability and without complicating the process. Two different FETs
(E-FET, D-FET)
The controllability of th is remarkably improved, and a D-FET with a high gain can be realized without impairing the controllability of the threshold value Vth of the E-FET.

【0056】さらに、電子供給層及びゲート層が両者と
もチャネル層よりも大きなバンドギャップを有する材料
系から構成されているため、チャネル層が2層形成され
ることなく、利得が大きく動作上好ましい2つのFET
およびその製造方法を得ることができる。
Further, since both the electron supply layer and the gate layer are made of a material having a bandgap larger than that of the channel layer, two channel layers are not formed and the gain is large and the operation is preferable. Two FETs
And a method for producing the same.

【0057】実施の形態2.図3には本発明の実施の形
態2によるデュアルゲートFETの断面構造図を示す。
図において、1は半絶縁性のGaAs基板、2はこのG
aAs基板1上に形成された高抵抗のi−GaAsバッ
ファ層、3はこのi−GaAsバッファ層2上に形成さ
れたアンドープのi−InGaAsチャネル層、4はこ
のi−InGaAsチャネル層3上に形成された、チャ
ネル層3よりバンドギャップが大きいn−AlGaAs
からなる電子供給層、5はこの電子供給層4上に形成さ
れた、チャネル層3よりバンドギャップが大きいn−I
nGaPからなるゲート層、6はこのゲート層5上に形
成されたn−GaAsからなるコンタクト層、301,
302はこのコンタクト層6上に形成されたソース電極
及びドレイン電極、303,333はそれぞれ第1及び
第2ゲート電極を示す。
Embodiment 2 FIG. 3 is a sectional structural view of a dual gate FET according to the second embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is this G
High resistance i-GaAs buffer layer 3 formed on aAs substrate 1, undoped i-InGaAs channel layer 3 formed on i-GaAs buffer layer 2, 4 on i-InGaAs channel layer 3 The formed n-AlGaAs having a larger band gap than the channel layer 3
The electron supply layers 5 and 5 formed on the electron supply layer 4 have a band gap of n−I larger than that of the channel layer 3.
a gate layer 6 made of nGaP; 6 a contact layer made of n-GaAs formed on the gate layer 5;
Reference numeral 302 denotes a source electrode and a drain electrode formed on the contact layer 6, and 303 and 333 denote first and second gate electrodes, respectively.

【0058】このFETは実施の形態1と類似したHE
MTであり、チャネル層3に蓄積した電子がキャリアと
なりトランジスタ動作を行うものである。しかしなが
ら、このFETはデュアルゲートであり、可変利得増幅
器として用いるためその動作は実施の形態1のものとは
異なる。即ち、第1ゲート電極303を所望の電圧にバ
イアスして、増幅器として動作させるとともに、第2ゲ
ート電極333のバイアス電圧を変化させることにより
その利得を制御することができる。
This FET has an HE similar to that of the first embodiment.
MT, in which electrons accumulated in the channel layer 3 become carriers and perform transistor operation. However, since this FET is a dual gate and is used as a variable gain amplifier, its operation is different from that of the first embodiment. That is, the first gate electrode 303 is biased to a desired voltage to operate as an amplifier, and the gain can be controlled by changing the bias voltage of the second gate electrode 333.

【0059】図4にはこのデュアルゲートFETの作製
法を示す。まず例えばMOCVD法により半絶縁性のG
aAs基板1上にi−GaAsバッファ層2、i−In
GaAsチャネル層3、n−AlGaAs電子供給層
4、n−InGaPゲート層5、n−GaAsコンタク
ト層6を順次エピタキシャル成長する(図4(a) 参
照)。次にゲートを形成する領域を含む領域に通常の写
真製版と酒石酸系のエッチャントによりn−GaAsコ
ンタクト層6をエッチングして第1のリセス溝88を形
成しn−InGaPゲート層5を露出させる(図4(b)
参照)。酒石酸系のエッチャントはn−InGaPゲー
ト層5をエッチングしないため制御性良くn−InGa
Pゲート層5表面を露出させることができる。
FIG. 4 shows a method of manufacturing this dual gate FET. First, semi-insulating G by MOCVD, for example.
a-GaAs buffer layer 2, i-In
A GaAs channel layer 3, an n-AlGaAs electron supply layer 4, an n-InGaP gate layer 5, and an n-GaAs contact layer 6 are sequentially epitaxially grown (see FIG. 4A). Next, the n-GaAs contact layer 6 is etched in a region including a region where a gate is to be formed by ordinary photolithography and a tartaric acid-based etchant to form a first recess groove 88 to expose the n-InGaP gate layer 5 ( Fig. 4 (b)
reference). The tartaric acid-based etchant does not etch the n-InGaP gate layer 5 so that the n-InGa
The surface of the P gate layer 5 can be exposed.

【0060】次に例えばSiOのような絶縁膜9を第1
のリセス溝88の内部を含むn−GaAsコンタクト層
6の全面に堆積し(図4(c) 参照)、通常の写真製版と
ドライエッチングにより絶縁膜9をエッチングしてゲー
ト形成のための開口部10を形成する(図4(d) 参
照)。
Next, an insulating film 9 made of, for example, SiO
Is deposited on the entire surface of the n-GaAs contact layer 6 including the inside of the recess groove 88 (see FIG. 4C), and the insulating film 9 is etched by ordinary photolithography and dry etching to form an opening for gate formation. 10 are formed (see FIG. 4D).

【0061】次に第2ゲート電極を形成するためのゲー
ト開口部をレジスト11等で被い、第1ゲート電極を形
成するためのゲート開口部を絶縁膜をマスクとして例え
ば塩酸系のエッチング液によりn−InGaPゲート層
5をエッチングしn−AlGaAs電子供給層4を露出
させる(図4(e) 参照)。塩酸系のエッチング液はn−
AlGaAs電子供給層4をエッチングしないため制御
性良くn−AlGaAs電子供給層4の表面を露出させ
ることが可能である。
Next, the gate opening for forming the second gate electrode is covered with a resist 11 or the like, and the gate opening for forming the first gate electrode is covered with, for example, a hydrochloric acid-based etchant using the insulating film as a mask. The n-InGaP gate layer 5 is etched to expose the n-AlGaAs electron supply layer 4 (see FIG. 4E). Hydrochloric acid type etchant is n-
Since the AlGaAs electron supply layer 4 is not etched, the surface of the n-AlGaAs electron supply layer 4 can be exposed with good controllability.

【0062】そしてレジストを除去した後、全面に例え
ばWSiからなるゲート金属13をスパッタ法により全
面に堆積し(図4(f) 参照)、その後写真製版でパター
ニングしたレジストをマスクにWSiの加工を行いそれ
ぞれのゲート電極を形成する(図4(g) 参照)。その後
オーミック電極形成部に絶縁膜の開口部を設け、例えば
AuGe/Ni/Au14からなるオーミック電極(ソ
ース及びドレイン電極となる)を設けることにより、こ
のデュアルゲートFETは完成する(図4(h)参照)。
After the resist is removed, a gate metal 13 made of, for example, WSi is deposited on the entire surface by sputtering (see FIG. 4F), and then the WSi is processed using the resist patterned by photolithography as a mask. Then, respective gate electrodes are formed (see FIG. 4 (g)). Thereafter, an opening portion of the insulating film is provided in the ohmic electrode forming portion, and an ohmic electrode (which becomes a source and drain electrode) made of, for example, AuGe / Ni / Au14 is provided, whereby the dual gate FET is completed (FIG. 4 (h)). reference).

【0063】このように、本実施の形態2による半導体
装置およびその製造方法によれば、上述のように、チャ
ネル層としてi−InGaAsチャネル層を、第1ゲー
ト電極に対応するゲート層としてn−AlGaAs電子
供給層を、第2ゲート電極に対応するゲート層としてn
−InGaPゲート層を、コンタクト層としてn−Ga
Asコンタクト層を、それぞれ用いる結晶構造から構成
されているため、n−InGaPゲート層がn−GaA
sコンタクト層のエッチングストッパ層となり、かつn
−AlGaAs電子供給層がn−InGaPゲート層の
エッチングストッパ層となるため、それぞれのリセスエ
ッチが制御性よく、プロセスを複雑化することなく行
え、かつ、2つのゲート電極の底面間に介在する層が1
層のみであるため、2つのゲート電極がチャネル層との
間隔が相異なる位置に制御性良く形成できるため、しき
い値Vthの制御性が格段に改善される。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the second embodiment, as described above, the i-InGaAs channel layer is used as the channel layer, and the n-type channel layer is used as the gate layer corresponding to the first gate electrode. An AlGaAs electron supply layer is formed as a gate layer corresponding to the second gate electrode by n.
-InGaP gate layer is used as a contact layer with n-Ga
Since the As contact layer has a crystal structure used, the n-InGaP gate layer is formed of n-GaAs.
n serves as an etching stopper layer for the s contact layer and n
-Since the AlGaAs electron supply layer serves as an etching stopper layer for the n-InGaP gate layer, each recess etch can be performed with good controllability and without complicating the process, and a layer interposed between the bottom surfaces of the two gate electrodes is formed. 1
Since only two layers are provided, the two gate electrodes can be formed at positions having different distances from the channel layer with good controllability, so that controllability of the threshold value Vth is remarkably improved.

【0064】さらに、電子供給層及びゲート層が両者と
もチャネル層よりも大きなバンドギャップを有する材料
系から構成されているため、チャネル層が2層形成され
ることなく、利得の大きい,動作上好ましいデュアルゲ
ートFETおよびその製造方法を得ることができる。
Further, since both the electron supply layer and the gate layer are made of a material having a band gap larger than that of the channel layer, two channel layers are not formed, and a large gain is obtained. A dual gate FET and a method for manufacturing the same can be obtained.

【0065】実施の形態3.実施の形態1では第1のゲ
ート層にn−AlGaAsを用い、第2のゲート層にn
−InGaPを用いたが、第1のゲート層にn−InG
aPを用い、第2のゲート層にn−AlGaAsを用い
ても、同様に制御性良くゲート電極を形成できる。但し
この場合は第1のリセス溝形成時(n−GaAsエッチ
ング)にはクエン酸系のエッチング、及び第2のリセス
形成時には酒石酸系のエッチングを用いる。
Embodiment 3 In the first embodiment, n-AlGaAs is used for the first gate layer, and n-AlGaAs is used for the second gate layer.
-InGaP was used, but n-InG
Even if aP is used and n-AlGaAs is used for the second gate layer, a gate electrode can be similarly formed with good controllability. However, in this case, citric acid etching is used when forming the first recess groove (n-GaAs etching), and tartaric acid etching is used when forming the second recess.

【0066】図9に本発明の実施の形態3による半導体
装置の断面構造を示す。図において、1は半絶縁性のG
aAs基板、2はこのGaAs基板1上に形成された高
抵抗のi−GaAsバッファ層、3はこのi−GaAs
バッファ層2上に形成されたアンドープのi−InGa
Asチャネル層、24はこのi−InGaAsチャネル
層3上に形成された、チャネル層3よりバンドギャップ
が大きいn−InGaPからなる電子供給層、25はこ
の電子供給層24上に形成された、チャネル層3よりバ
ンドギャップが大きいn−AlGaAsからなるゲート
層、6はこのゲート層25上に形成されたn−GaAs
からなるコンタクト層、7はE−FET100とD−F
ET200を互いに電気的に分離するための高抵抗領域
であり、例えば水素をイオン注入することにより形成し
た領域である。また、101,102,103はそれぞ
れE−FET100のソース電極、ドレイン電極、ゲー
ト電極を示し、201,202,203はそれぞれD−
FET200のソース電極,ドレイン電極,ゲート電極
を示す。また表3には各結晶層の厚み、組成及びドーピ
ング量の一例を示す。
FIG. 9 shows a sectional structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semi-insulating G
An aAs substrate 2 is a high-resistance i-GaAs buffer layer formed on the GaAs substrate 1, and 3 is an i-GaAs buffer layer.
Undoped i-InGa formed on buffer layer 2
An As channel layer 24 is an electron supply layer made of n-InGaP formed on the i-InGaAs channel layer 3 and having a band gap larger than that of the channel layer 3. A channel 25 is formed on the electron supply layer 24. A gate layer 6 made of n-AlGaAs having a band gap larger than that of the layer 3, and n-GaAs 6 formed on the gate layer 25.
A contact layer 7 consisting of E-FET 100 and DF
This is a high resistance region for electrically separating the ETs 200 from each other, and is a region formed by, for example, hydrogen ion implantation. Reference numerals 101, 102, and 103 denote a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode of the E-FET 100, respectively, and reference numerals 201, 202, and 203 denote D-FETs, respectively.
2 shows a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode of the FET 200. Table 3 shows an example of the thickness, composition, and doping amount of each crystal layer.

【0067】[0067]

【表3】 [Table 3]

【0068】これらのFETは低不純物濃度のi−In
GaAsチャネル層3の上に配置された電子親和力の小
さな比較的高濃度のn型不純物を有するn−InGaP
電子供給層24から供給される電子が電子親和力の大き
なチャネル層3に蓄積しチャネルとして作用する,いわ
ゆるHEMT(High Electron Mobility Transistor:
高電子移動度トランジスタ)であり、ゲート電極のバイ
アス電圧を変化させることによりチャネル層3の電子濃
度を変化させてトランジスタ動作をおこなわせるもので
ある。
These FETs have a low impurity concentration of i-In.
N-InGaP having a relatively high concentration of n-type impurities having a small electron affinity and disposed on the GaAs channel layer 3
The electrons supplied from the electron supply layer 24 accumulate in the channel layer 3 having a high electron affinity and act as a channel, that is, a so-called HEMT (High Electron Mobility Transistor: HEMT).
A high electron mobility transistor) that changes the electron concentration of the channel layer 3 by changing the bias voltage of the gate electrode to perform the transistor operation.

【0069】図10にはこれらFETの作製法を示す。
まず例えばMOCVD法により半絶縁性のGaAs基板
1上にi−GaAsバッファ層(厚さ5000オングス
トローム、アンドープ)2、i−InGaAsチャネル
層(厚さ200オングストローム、アンドープ)3、n
−InGaP電子供給層(厚さ200オングストロー
ム、ドーピング量1×1018cm-3)24、n−AlG
aAsゲート層(厚さ220オングストローム、ドーピ
ング量2×1018cm-3)25、n−GaAsコンタク
ト層(厚さ1000オングストローム、ドーピング量3
×1018cm-3)6を順次エピタキシャル成長する(図
10(a) 参照)。次に各FET部を電気的に分離するた
め、例えば水素をイオン注入し、FET間に高抵抗領域
7を形成する(図10(b) 参照)。次にゲートを形成す
る領域を含む領域に、通常の写真製版とクエン酸系のエ
ッチャントによりn−GaAsコンタクト層6をエッチ
ングして第1のリセス溝8を形成し、n−AlGaAs
ゲート層25を露出させる(図10(c) 参照)。クエン
酸系のエッチャントはn−AlGaAsゲート層25を
エッチングしないため制御性良くこのn−AlGaAs
ゲート層25表面を露出させることができる。
FIG. 10 shows a method of manufacturing these FETs.
First, an i-GaAs buffer layer (thickness 5000 angstrom, undoped) 2, an i-InGaAs channel layer (thickness 200 angstrom, undoped) 3, n on a semi-insulating GaAs substrate 1 by MOCVD, for example.
-InGaP electron supply layer (thickness 200 Å, doping amount 1 × 10 18 cm −3 ) 24, n-AlG
aAs gate layer (thickness 220 Å, doping amount 2 × 10 18 cm −3 ) 25, n-GaAs contact layer (thickness 1000 Å, doping amount 3)
× 10 18 cm −3 ) 6 are sequentially epitaxially grown (see FIG. 10A). Next, in order to electrically isolate each FET unit, for example, hydrogen is ion-implanted to form a high-resistance region 7 between the FETs (see FIG. 10B). Next, in a region including a region where a gate is to be formed, the n-GaAs contact layer 6 is etched by normal photolithography and a citric acid-based etchant to form a first recess groove 8, and n-AlGaAs is formed.
The gate layer 25 is exposed (see FIG. 10C). Since the citric acid-based etchant does not etch the n-AlGaAs gate layer 25, the n-AlGaAs is well controlled.
The surface of the gate layer 25 can be exposed.

【0070】次に例えばSiOのような絶縁膜9を第1
のリセス溝8内部を含むn−GaAsコンタクト層6の
全面に堆積し(図10(d) 参照)、通常の写真製版とド
ライエッチングによりゲート形成のための開口部10を
絶縁膜9に形成する(図10(e) 参照)。
Next, an insulating film 9 made of, for example, SiO
Is deposited on the entire surface of the n-GaAs contact layer 6 including the inside of the recess groove 8 (see FIG. 10D), and an opening 10 for forming a gate is formed in the insulating film 9 by ordinary photolithography and dry etching. (See FIG. 10 (e)).

【0071】次にD−FET部の開口部10をレジスト
11等で被い、絶縁膜9をマスクとして例えば酒石酸系
のエッチング液によりE−FETのゲート開口部におけ
るn−AlGaAsゲート層25をエッチングしn−I
nGaP電子供給層24を露出させる(図10(f) 参
照)。酒石酸系のエッチングはn−InGaP電子供給
層24をエッチングしないため制御性良くn−InGa
P電子供給層24の表面を露出させることが可能であ
る。
Next, the opening 10 of the D-FET part is covered with a resist 11 or the like, and the n-AlGaAs gate layer 25 in the gate opening of the E-FET is etched with a tartaric acid-based etchant using the insulating film 9 as a mask. Shi n-I
The nGaP electron supply layer 24 is exposed (see FIG. 10 (f)). Tartaric acid-based etching does not etch the n-InGaP electron supply layer 24, so that n-InGa has good controllability.
The surface of the P electron supply layer 24 can be exposed.

【0072】そしてレジストを除去した後、全面に例え
ばWSi13からなるゲート金属をスパッタ法により全
面に堆積し(図10(g) 参照)、その後写真製版でパタ
ーニングしたレジストをマスクにWSiの加工を行い各
FETのゲート電極を形成する(図10(h) 参照)。そ
の後オーミック電極形成部に写真製版法により絶縁膜の
開口部を設け、例えばAuGe/Ni/Au14からな
るオーミック電極(各FETのソース及びドレイン電極
となる)をその開口部に設けてこれらのFETは完成す
る(図10(i) 参照)。
After removing the resist, a gate metal made of, for example, WSi13 is deposited on the entire surface by sputtering (see FIG. 10 (g)), and then the WSi is processed using the resist patterned by photolithography as a mask. A gate electrode of each FET is formed (see FIG. 10 (h)). Thereafter, an opening portion of the insulating film is provided in the ohmic electrode forming portion by photolithography, and an ohmic electrode (for example, a source and drain electrode of each FET) made of, for example, AuGe / Ni / Au14 is provided in the opening portion. It is completed (see FIG. 10 (i)).

【0073】このように、本実施の形態3による半導体
装置およびその製造方法によれば、上述のように、チャ
ネル層としてi−InGaAsチャネル層を、E−FE
Tのゲート層としてn−InGaP電子供給層を、D−
FETのゲート層としてAlGaAsゲート層を、コン
タクト層としてn−GaAsコンタクト層を、それぞれ
用いる結晶構造から構成されているため、n−AlGa
Asゲート層がn−GaAsコンタクト層のエッチング
ストッパ層となり、かつn−InGaP電子供給層がn
−AlGaAsゲート層のエッチングストッパ層となる
ため、それぞれのリセスエッチが制御性よく行え、か
つ、2つのゲート電極の底面間に介在する層が1層のみ
であるため、2つのゲート電極がチャネル層との間隔が
相異なる位置に制御性良く、プロセスを複雑化すること
なく形成できるため、しきい値が相異なる2つのFET
(E−FET,D−FET)を形成する際にしきい値V
thの制御性が格段に改善され、しかも、E−FETの
しきい値Vthの制御性を損なうことなく、利得の高い
D−FETを実現することができる。
As described above, according to the semiconductor device and the method for fabricating the same according to the third embodiment, as described above, the i-InGaAs channel layer is used as the channel layer and the E-FE
An n-InGaP electron supply layer was formed as a T gate layer,
Since the FET has a crystal structure using an AlGaAs gate layer as a gate layer and an n-GaAs contact layer as a contact layer, n-AlGa is used.
The As gate layer serves as an etching stopper layer for the n-GaAs contact layer, and the n-InGaP electron supply layer serves as an n-GaAs contact layer.
-Since it serves as an etching stopper layer for the AlGaAs gate layer, each recess etch can be performed with good controllability, and since only one layer is interposed between the bottom surfaces of the two gate electrodes, the two gate electrodes are connected to the channel layer. Can be formed at different positions with good controllability and without complicating the process.
(E-FET, D-FET)
The controllability of th is remarkably improved, and a D-FET with a high gain can be realized without impairing the controllability of the threshold value Vth of the E-FET.

【0074】さらに、電子供給層及びゲート層が両者と
もチャネル層よりも大きなバンドギャップを有する材料
系から構成されているため、チャネル層が2層形成され
ることなく、利得が大きく動作上好ましい2つのFET
およびその製造方法を得ることができる。
Further, since both the electron supply layer and the gate layer are made of a material having a band gap larger than that of the channel layer, two channel layers are not formed and the gain is large and the operation is preferable. Two FETs
And a method for producing the same.

【0075】実施の形態4.実施の形態2では実施の形
態1と同様、第1のゲート層にn−AlGaAsを用
い、第2のゲート層にn−InGaPを用いたが、実施
の形態3と同様、第1のゲート層にn−InGaPを用
い、第2のゲート層にn−AlGaAsを用いても、同
様に制御性良くゲート電極を形成できる。なお、この場
合も実施の形態3と同様、第1のリセス溝形成時(n−
GaAsエッチング)にはクエン酸系のエッチング、及
び第2のリセス形成時には酒石酸系のエッチングを用い
る。
Embodiment 4 In the second embodiment, n-AlGaAs is used for the first gate layer and n-InGaP is used for the second gate layer, as in the first embodiment. Similarly, even if n-InGaP is used for the second gate layer and n-AlGaAs is used for the second gate layer, the gate electrode can be formed with good controllability. In this case, as in the third embodiment, when forming the first recess groove (n−
Citric acid-based etching is used for GaAs etching, and tartaric acid-based etching is used for forming the second recess.

【0076】図11には本発明の実施の形態4によるデ
ュアルゲートFETの断面構造図を示す。図において、
1は半絶縁性のGaAs基板、2はこのGaAs基板1
上に形成された高抵抗のi−GaAsバッファ層、3は
このi−GaAsバッファ層2上に形成されたアンドー
プのi−InGaAsチャネル層、24はこのi−In
GaAsチャネル層3上に形成された、チャネル層3よ
りバンドギャップが大きいn−InGaPからなる電子
供給層、25はこの電子供給層24上に形成された、チ
ャネル層3よりバンドギャップが大きいn−AlGaA
sからなるゲート層、6はこのゲート層25上に形成さ
れたn−GaAsからなるコンタクト層、301,30
2はこのコンタクト層6上に形成されたソース電極及び
ドレイン電極、303,333はそれぞれ第1及び第2
ゲート電極を示す。
FIG. 11 is a sectional structural view of a dual gate FET according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure,
1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is this GaAs substrate 1
The high-resistance i-GaAs buffer layer 3 formed on the undoped i-InGaAs channel layer 3 formed on the i-GaAs buffer layer 2 and the i-In GaAs buffer layer 24 formed on the i-GaAs buffer layer 2
An electron supply layer 25 formed on the GaAs channel layer 3 and made of n-InGaP having a larger band gap than the channel layer 3 is an n- layer formed on the electron supply layer 24 and having a larger band gap than the channel layer 3. AlGaAs
a gate layer 6 made of n-GaAs formed on the gate layer 25;
2 is a source electrode and a drain electrode formed on the contact layer 6, and 303 and 333 are first and second electrodes, respectively.
3 shows a gate electrode.

【0077】このFETは実施の形態3と類似したHE
MTであり、チャネル層3に蓄積した電子がキャリアと
なりトランジスタ動作を行うものである。しかしなが
ら、このFETはデュアルゲートであり、可変利得増幅
器として用いるためその動作は実施の形態3のものとは
異なる。即ち、第1ゲート電極303を所望の電圧にバ
イアスして、増幅器として動作させるとともに、第2ゲ
ート電極333のバイアス電圧を変化させることにより
その利得を制御することができる。
This FET has an HE similar to that of the third embodiment.
MT, in which electrons accumulated in the channel layer 3 become carriers and perform transistor operation. However, since this FET is a dual gate and used as a variable gain amplifier, its operation is different from that of the third embodiment. That is, the first gate electrode 303 is biased to a desired voltage to operate as an amplifier, and the gain can be controlled by changing the bias voltage of the second gate electrode 333.

【0078】図12にはこのデュアルゲートFETの作
製法を示す。まず例えばMOCVD法により半絶縁性の
GaAs基板1上にi−GaAsバッファ層2、i−I
nGaAsチャネル層3、n−InGaP電子供給層2
4、n−AlGaAsゲート層25、n−GaAsコン
タクト層6を順次エピタキシャル成長する(図12(a)
参照)。次にゲートを形成する領域を含む領域に通常の
写真製版とクエン酸系のエッチャントによりn−GaA
sコンタクト層6をエッチングして第1のリセス溝88
を形成しn−AlGaAsゲート層25を露出させる
(図12(b) 参照)。クエン酸系のエッチャントはn−
AlGaAsゲート層25をエッチングしないため制御
性良くn−AlGaAsゲート層25表面を露出させる
ことができる。
FIG. 12 shows a method of manufacturing this dual gate FET. First, an i-GaAs buffer layer 2 and an i-I buffer layer 2 are formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 by MOCVD, for example.
nGaAs channel layer 3, n-InGaP electron supply layer 2
4. The n-AlGaAs gate layer 25 and the n-GaAs contact layer 6 are sequentially epitaxially grown (FIG. 12A).
reference). Next, n-GaAs is formed in a region including a region for forming a gate by ordinary photolithography and a citric acid-based etchant.
The s-contact layer 6 is etched to form a first recess groove 88.
Is formed to expose the n-AlGaAs gate layer 25 (see FIG. 12B). Citric acid etchant is n-
Since the AlGaAs gate layer 25 is not etched, the surface of the n-AlGaAs gate layer 25 can be exposed with good controllability.

【0079】次に例えばSiOのような絶縁膜9を第1
のリセス溝88の内部を含むn−GaAsコンタクト層
6の全面に堆積し(図12(c) 参照)、通常の写真製版
とドライエッチングにより絶縁膜9をエッチングしてゲ
ート形成のための開口部10を形成する(図12(d) 参
照)。
Next, an insulating film 9 of, for example, SiO
Is deposited on the entire surface of the n-GaAs contact layer 6 including the inside of the recess groove 88 (see FIG. 12C), the insulating film 9 is etched by ordinary photolithography and dry etching, and an opening for forming a gate is formed. 10 are formed (see FIG. 12D).

【0080】次に第2ゲート電極を形成するためのゲー
ト開口部をレジスト11等で被い、第1ゲート電極を形
成するためのゲート開口部を絶縁膜をマスクとして例え
ば酒石酸系のエッチング液によりn−AlGaAsゲー
ト層25をエッチングしn−InGaP電子供給層24
を露出させる(図12(e) 参照)。酒石酸系のエッチン
グ液はn−InGaP電子供給層24をエッチングしな
いため制御性良くn−InGaP電子供給層24の表面
を露出させることが可能である。
Next, the gate opening for forming the second gate electrode is covered with a resist 11 or the like, and the gate opening for forming the first gate electrode is covered with, for example, a tartaric acid-based etchant using the insulating film as a mask. The n-AlGaAs gate layer 25 is etched to form the n-InGaP electron supply layer 24.
Is exposed (see FIG. 12 (e)). Since the tartaric acid-based etchant does not etch the n-InGaP electron supply layer 24, the surface of the n-InGaP electron supply layer 24 can be exposed with good controllability.

【0081】そしてレジストを除去した後、全面に例え
ばWSiからなるゲート金属13をスパッタ法により全
面に堆積し(図12(f) 参照)、その後写真製版でパタ
ーニングしたレジストをマスクにWSiの加工を行いそ
れぞれのゲート電極を形成する(図12(g) 参照)。そ
の後オーミック電極形成部に絶縁膜の開口部を設け、例
えばAuGe/Ni/Au14からなるオーミック電極
(ソース及びドレイン電極となる)を設けることによ
り、このデュアルゲートFETは完成する(図12(h)
参照)。
After removing the resist, a gate metal 13 made of, for example, WSi is deposited on the entire surface by sputtering (see FIG. 12F), and then the WSi is processed using the resist patterned by photolithography as a mask. Then, respective gate electrodes are formed (see FIG. 12 (g)). Thereafter, an opening portion of the insulating film is provided in the ohmic electrode forming portion, and an ohmic electrode (which becomes a source and drain electrode) made of, for example, AuGe / Ni / Au14 is provided, whereby the dual gate FET is completed (FIG. 12 (h)).
reference).

【0082】このように、本実施の形態4による半導体
装置およびその製造方法によれば、上述のように、チャ
ネル層としてi−InGaAsチャネル層を、第1ゲー
ト電極に対応するゲート層としてn−InGaP電子供
給層を、第2ゲート電極に対応するゲート層としてn−
AlGaAsゲート層を、コンタクト層としてn−Ga
Asコンタクト層を、それぞれ用いる結晶構造から構成
されているため、n−AlGaAsゲート層がn−Ga
Asコンタクト層のエッチングストッパ層となり、かつ
n−InGaP電子供給層がn−AlGaAsゲート層
のエッチングストッパ層となるため、それぞれのリセス
エッチが制御性よく、プロセスを複雑化することなく行
え、かつ、2つのゲート電極の底面間に介在する層が1
層のみであるため、2つのゲート電極がチャネル層との
間隔が相異なる位置に制御性良く形成できるため、しき
い値Vthの制御性が格段に改善される。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the fourth embodiment, as described above, the i-InGaAs channel layer is used as the channel layer and the n-type n-type channel layer is used as the gate layer corresponding to the first gate electrode. The InGaP electron supply layer is formed as an n- layer as a gate layer corresponding to the second gate electrode.
An AlGaAs gate layer is formed as n-Ga as a contact layer.
Since each of the As contact layers has a crystal structure used, the n-AlGaAs gate layer has an n-Ga
Since the etching stopper layer of the As contact layer and the n-InGaP electron supply layer serve as the etching stopper layer of the n-AlGaAs gate layer, each recess etch can be performed with good controllability and without complicating the process. Layer intervening between the bottom surfaces of the two gate electrodes
Since only two layers are provided, the two gate electrodes can be formed at positions having different distances from the channel layer with good controllability, so that controllability of the threshold value Vth is remarkably improved.

【0083】さらに、電子供給層及びゲート層が両者と
もチャネル層よりも大きなバンドギャップを有する材料
系から構成されているため、チャネル層が2層形成され
ることなく、利得の大きい,動作上好ましいデュアルゲ
ートFETおよびその製造方法を得ることができる。
Further, since both the electron supply layer and the gate layer are made of a material having a bandgap larger than that of the channel layer, two channel layers are not formed, the gain is large, and operation is preferable. A dual gate FET and a method for manufacturing the same can be obtained.

【0084】なお、実施の形態1,2,3,4ではチャ
ネル層にInGaAsを用いたが、GaAsを用いた構
造にも適用できる。これは半絶縁性GaAs基板上にエ
ピタキシャル成長技術を用いて各層を順次成長する際
に、InGaAsチャネル層を形成する代わりに、Ga
Asチャネル層を形成すればよく、この構造によって
も、実施の形態1,2,3,4と同様な効果が得られ
る。
In the first, second, third and fourth embodiments, InGaAs is used for the channel layer. However, the present invention can be applied to a structure using GaAs. This is because, when each layer is sequentially grown on a semi-insulating GaAs substrate by using the epitaxial growth technique, instead of forming an InGaAs channel layer, Ga is used.
What is necessary is just to form an As channel layer, and with this structure, the same effects as those of the first, second, third, and fourth embodiments can be obtained.

【0085】また、以上の説明ではチャネル層をアンド
ープとしたが、アンドープである必要はなくドーピング
した構造にも適用できる。これは半絶縁性GaAs基板
上にエピタキシャル成長技術を用いて各層を順次成長す
る際に、InGaAsチャネル層もしくはGaAsチャ
ネル層を形成するにあたって、これをドーピングしたチ
ャネル層とすればよく、この構造によっても、実施の形
態1,2,3,4と同様な効果が得られる。
In the above description, the channel layer is undoped. However, the channel layer need not be undoped, and the present invention can be applied to a doped structure. This is because, when each layer is sequentially grown on a semi-insulating GaAs substrate by using the epitaxial growth technique, an InGaAs channel layer or a GaAs channel layer may be formed as a doped channel layer. The same effects as in the first, second, third, and fourth embodiments can be obtained.

【0086】さらに、以上の説明では第1及び第2のゲ
ート層にはn型層を用いているが、上述のように、チャ
ネル層にドーピングした構造ではアンドープ層を用いた
構造にも適用できる。これは半絶縁性GaAs基板上に
エピタキシャル成長技術を用いて各層を順次成長する際
に、n−AlGaAs電子供給層,n−InGaPゲー
ト層を形成する代わりにi−AlGaAs電子供給層,
i−InGaPゲート層を形成するか、あるいはn−I
nGaP電子供給層,n−AlGaAsゲート層を形成
する代わりにi−InGaP電子供給層,i−AlGa
Asゲート層を形成すればよく、この構造によっても、
実施の形態1,2,3,4と同様な効果がある。
Further, in the above description, n-type layers are used for the first and second gate layers. However, as described above, the structure in which the channel layer is doped can be applied to the structure using the undoped layer. . This is because, when each layer is sequentially grown on a semi-insulating GaAs substrate using an epitaxial growth technique, an i-AlGaAs electron supply layer is formed instead of forming an n-AlGaAs electron supply layer and an n-InGaP gate layer.
forming an i-InGaP gate layer or n-I
Instead of forming an nGaP electron supply layer and an n-AlGaAs gate layer, an i-InGaP electron supply layer and an i-AlGa
What is necessary is just to form an As gate layer. With this structure,
The same effects as in the first, second, third, and fourth embodiments are obtained.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1の半
導体装置によれば、GaAs基板上に形成されたチャネ
ル層と、該チャネル層上に形成された,該チャネル層よ
りバンドギャップの大きな第1のゲート層と、該第1の
ゲート層上に該第1のゲート層とは異なる材料で形成さ
れた,上記チャネル層よりバンドギャップの大きな第2
のゲート層と、上記第1のゲート層上に接触するように
形成された第1のゲート電極と、上記第2のゲート層上
に接触するように形成された第2のゲート電極とを備え
るようにしたので、チャネル層との距離が相異なる,制
御性よく形成した2つのゲート電極を有する半導体装置
が得られる効果がある。
As described above, according to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, the channel layer formed on the GaAs substrate and the band gap formed on the channel layer with respect to the channel gap are formed. A first gate layer having a larger size, and a second gate layer formed on the first gate layer with a material different from that of the first gate layer and having a larger band gap than the channel layer.
, A first gate electrode formed to be in contact with the first gate layer, and a second gate electrode formed to be in contact with the second gate layer Thus, there is an effect that a semiconductor device having two gate electrodes formed with good controllability and having different distances from the channel layer can be obtained.

【0088】また、この発明の請求項2の半導体装置に
よれば、請求項1の半導体装置において、上記第1のゲ
ート電極の両サイドにはオーミック電極が配置されて、
しきい値電圧が正の値を持つエンハンスメント型FET
(E−FET)が形成されており、上記第2のゲート電
極の両サイドにはオーミック電極が配置されて、しきい
値電圧が負の値を持つデプレッション型FET(D−F
ET)が形成されているものとしたので、チャネル層と
の距離が相異なる,制御性よく形成した2つのゲート電
極を有し、しきい値が相異なる、高い利得の2つのFE
Tを有する半導体装置が得られる効果がある。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device of the first aspect, ohmic electrodes are arranged on both sides of the first gate electrode,
Enhancement type FET with positive threshold voltage
(E-FET) is formed, ohmic electrodes are disposed on both sides of the second gate electrode, and a depletion type FET (DF) having a negative threshold voltage is provided.
ET), two FEs with different distances to the channel layer, two gate electrodes formed with good controllability, different thresholds, and high gains.
There is an effect that a semiconductor device having T can be obtained.

【0089】また、この発明の請求項3の半導体装置に
よれば、請求項1の半導体装置において、上記第1のゲ
ート電極及び上記第2のゲート電極が2つのオーミック
電極の間に形成されて、デュアルゲートFETが形成さ
れているものとしたので、チャネル層との距離が相異な
る、制御性よく形成した2つのゲート電極を有する,高
い利得のデュアルゲートFETを有する半導体装置が得
られる効果がある。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device of the first aspect, the first gate electrode and the second gate electrode are formed between two ohmic electrodes. Since a dual-gate FET is formed, the effect of obtaining a semiconductor device having a high-gain dual-gate FET having two gate electrodes formed with good controllability and having different distances from the channel layer is obtained. is there.

【0090】また、この発明の請求項4の半導体装置に
よれば、請求項1ないし3のいずれかの半導体装置にお
いて、上記チャネル層はGaAsもしくはInGaAs
からなるものとしたので、チャネル層との距離が相異な
る,制御性よく形成した2つのゲート電極を有するとと
もに、上記チャネル層としてGaAsもしくはInGa
Asからなるものを有する半導体装置が得られる効果が
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, the channel layer is made of GaAs or InGaAs.
Therefore, it has two gate electrodes formed with good controllability and having different distances from the channel layer, and GaAs or InGa as the channel layer.
There is an effect that a semiconductor device having As is obtained.

【0091】また、この発明の請求項5の半導体装置に
よれば、請求項1ないし4のいずれかの半導体装置にお
いて、上記第1のゲート層はAlGaAsからなり、上
記第2のゲート層はInGaPからなるものとしたの
で、チャネル層との距離が相異なり,それぞれAlGa
As,InGaPからなる、制御性よく形成した第1,
第2のゲート層を有する半導体装置が得られる効果があ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device of any one of the first to fourth aspects, the first gate layer is made of AlGaAs, and the second gate layer is made of InGaP. , The distance from the channel layer is different, and
The first and the first layers formed of As and InGaP with good controllability.
There is an effect that a semiconductor device having the second gate layer can be obtained.

【0092】また、この発明の請求項6の半導体装置に
よれば、請求項1ないし4のいずれかの半導体装置にお
いて、上記第1のゲート層はInGaPからなり、上記
第2のゲート層はAlGaAsからなるものとしたの
で、チャネル層との距離が相異なり,それぞれInGa
P,AlGaAsからなる、制御性よく形成した第1,
第2のゲート層を有する半導体装置が得られる効果があ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device of any one of the first to fourth aspects, the first gate layer is made of InGaP, and the second gate layer is made of AlGaAs. , The distance from the channel layer is different, and InGa
The first and the first, which are formed of P and AlGaAs and have good controllability.
There is an effect that a semiconductor device having the second gate layer can be obtained.

【0093】また、この発明の請求項7の半導体装置の
製造方法によれば、GaAs基板上にチャネル層を形成
する工程と、該チャネル層上に、該チャネル層よりバン
ドギャップの大きな第1のゲート層を形成する工程と、
該第1のゲート層上に該第1のゲート層とは異なる材料
で,上記チャネル層よりバンドギャップの大きな第2の
ゲート層を形成する工程と、上記第1のゲート層上に接
触するように第1のゲート電極を形成する工程と、上記
第2のゲート層上に接触するように第2のゲート電極を
形成する工程とを含むようにしたので、チャネル層との
距離が相異なる2つのゲート電極が制御性よく形成され
る半導体装置の製造方法が得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the seventh aspect of the present invention, a step of forming a channel layer on a GaAs substrate and a step of forming a first layer having a larger band gap than the channel layer on the channel layer. Forming a gate layer;
Forming a second gate layer having a larger band gap than the channel layer on the first gate layer using a material different from that of the first gate layer; and forming a second gate layer on the first gate layer so as to be in contact with the first gate layer. The step of forming the first gate electrode and the step of forming the second gate electrode so as to be in contact with the above-mentioned second gate layer. There is an effect that a method for manufacturing a semiconductor device in which two gate electrodes are formed with good controllability can be obtained.

【0094】また、この発明の請求項8の半導体装置の
製造方法によれば、請求項7の半導体装置の製造方法に
おいて、上記第1のゲート電極の両サイドにオーミック
電極を配置して、しきい値電圧が正の値を持つエンハン
スメント型FET(E−FET)を形成する工程と、上
記第2のゲート電極の両サイドにオーミック電極を配置
して、しきい値電圧が負の値を持つデプレッション型F
ET(D−FET)を形成する工程とをさらに含むよう
にしたので、チャネル層との距離が相異なる2つのゲー
ト電極が制御性よく形成され、しきい値が相異なる高い
利得の2つのFETが得られる半導体装置の製造方法が
得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of claim 8 of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device of claim 7, ohmic electrodes are arranged on both sides of the first gate electrode. Forming an enhancement type FET (E-FET) having a positive threshold voltage, and arranging ohmic electrodes on both sides of the second gate electrode so that the threshold voltage has a negative value. Depletion type F
Forming an ET (D-FET), two gate electrodes having different distances from the channel layer are formed with good controllability, and two FETs having different thresholds and high gain are formed. There is an effect that a method of manufacturing a semiconductor device that can obtain the above is obtained.

【0095】また、この発明の請求項9の半導体装置の
製造方法によれば、請求項7の半導体装置の製造方法に
おいて、上記第1のゲート電極及び上記第2のゲート電
極がその間に位置するように2つのオーミック電極を配
置して、デュアルゲートFETを形成する工程をさらに
含むようにしたので、チャネル層との距離が相異なる2
つのゲート電極が制御性よく形成され、しきい値が相異
なる高い利得のデュアルゲートFETが得られる半導体
装置の製造方法が得られる効果がある。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of the seventh aspect, the first gate electrode and the second gate electrode are located therebetween. The method further includes the step of forming a dual gate FET by arranging two ohmic electrodes as described above, so that the distance from the channel layer differs.
There is an effect that a method of manufacturing a semiconductor device in which two gate electrodes are formed with good controllability and a high gain dual gate FET having different thresholds can be obtained.

【0096】また、この発明の請求項10の半導体装置
の製造方法によれば、請求項7ないし9のいずれかの半
導体装置の製造方法において、上記チャネル層をGaA
sもしくはInGaAsにより形成するようにしたの
で、チャネル層との距離が相異なる2つのゲート電極を
制御性よく形成できるとともに、上記チャネル層として
GaAsもしくはInGaAsからなるものを有する半
導体装置の製造方法が得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of claim 10 of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device of any one of claims 7 to 9, the channel layer is formed of GaAs.
Since the gate electrode is formed of s or InGaAs, two gate electrodes having different distances from the channel layer can be formed with good controllability, and a method of manufacturing a semiconductor device having GaAs or InGaAs as the channel layer can be obtained. Has the effect.

【0097】また、この発明の請求項11の半導体装置
の製造方法によれば、請求項7ないし10のいずれかの
半導体装置の製造方法において、上記第1のゲート層を
AlGaAsにより形成し、上記第2のゲート層をIn
GaPにより形成するようにしたので、それぞれAlG
aAs,InGaPからなり、チャネル層との距離が相
異なる第1,第2のゲート層を制御性よく形成できる半
導体装置の製造方法が得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of claim 11 of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device of any of claims 7 to 10, the first gate layer is formed of AlGaAs. The second gate layer is made of In
Since they were formed by GaP, each of them was made of AlG
This has the effect of providing a method of manufacturing a semiconductor device that can form first and second gate layers made of aAs and InGaP with different distances from the channel layer with good controllability.

【0098】また、この発明の請求項12の半導体装置
の製造方法によれば、請求項7ないし10のいずれかの
半導体装置の製造方法において、上記第1のゲート層を
InGaPにより形成し、上記第2のゲート層をAlG
aAsにより形成するようにしたので、それぞれInG
aP,AlGaAsからなり、チャネル層との距離が相
異なる第1,第2のゲート層を制御性よく形成できる半
導体装置の製造方法が得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device of any one of the seventh to tenth aspects, the first gate layer is formed of InGaP. AlG for the second gate layer
Since it was formed by aAs, each of InG
There is an effect that a method of manufacturing a semiconductor device in which first and second gate layers made of aP and AlGaAs and having different distances from the channel layer can be formed with good controllability can be obtained.

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

【図1】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
断面構造図である。
FIG. 1 is a sectional structural view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態2による半導体装置の
断面構造図である。
FIG. 3 is a sectional structural view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態2による半導体装置の
製造方法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図5】 従来のこの種の半導体装置の断面構造図であ
る。
FIG. 5 is a sectional structural view of a conventional semiconductor device of this type.

【図6】 従来のこの種の半導体装置の製造方法を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a conventional method for manufacturing this type of semiconductor device.

【図7】 他の従来のこの種の半導体装置の断面構造図
である。
FIG. 7 is a sectional structural view of another conventional semiconductor device of this type.

【図8】 他の従来のこの種の半導体装置の製造方法を
示す図である。
FIG. 8 is a view showing another conventional method of manufacturing this type of semiconductor device.

【図9】 この発明の実施の形態3による半導体装置の
断面構造図である。
FIG. 9 is a sectional structural view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention;

【図10】 この発明の実施の形態3による半導体装置
の製造方法を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態4による半導体装置
の断面構造図である。
FIG. 11 is a sectional structural view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;

【図12】 この発明の実施の形態4による半導体装置
の製造方法を示す図である。
FIG. 12 is a view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板、2 i−GaAsバッファ
層、3 i−InGaAsチャネル層、4 n−AlG
aAs電子供給層、5 n−InGaPゲート層、6
n−GaAsコンタクト層、7 水素注入領域、8 第
1のリセス溝、9 SiO膜、10 ゲート開口部、1
1 レジスト、12 第2のリセス溝、13 WSi、
14 AuGe/Ni/Au、24 n−InGaP電
子供給層、25 n−AlGaAsゲート層、100
E−FET、200 D−FET、101,201,3
01 ソース電極、102,202,302 ドレイン
電極、103,203 ゲート電極、303 第1ゲー
ト電極、333 第2ゲート電極。
1 semi-insulating GaAs substrate, 2 i-GaAs buffer layer, 3 i-InGaAs channel layer, 4 n-AlG
aAs electron supply layer, 5 n-InGaP gate layer, 6
n-GaAs contact layer, 7 hydrogen implantation region, 8 first recess groove, 9 SiO film, 10 gate opening, 1
1 resist, 12 second recess groove, 13 WSi,
14 AuGe / Ni / Au, 24 n-InGaP electron supply layer, 25 n-AlGaAs gate layer, 100
E-FET, 200 D-FET, 101, 201, 3
01 source electrode, 102, 202, 302 drain electrode, 103, 203 gate electrode, 303 first gate electrode, 333 second gate electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/812 29/80 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/812 29/80

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板上に形成されたチャネル層
と、 該チャネル層上に形成された,該チャネル層よりバンド
ギャップの大きな第1のゲート層と、 該第1のゲート層上に該第1のゲート層とは異なる材料
で形成された,上記チャネル層よりバンドギャップの大
きな第2のゲート層と、 上記第1のゲート層上に接触するように形成された第1
のゲート電極と、 上記第2のゲート層上に接触するように形成された第2
のゲート電極とを備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A channel layer formed on a GaAs substrate, a first gate layer formed on the channel layer and having a larger band gap than the channel layer, and a first gate layer formed on the first gate layer. A second gate layer formed of a material different from that of the first gate layer and having a larger band gap than the channel layer; and a first gate layer formed so as to be in contact with the first gate layer.
And a second gate electrode formed so as to be in contact with the second gate layer.
And a gate electrode.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記第1のゲート電極の両サイドにはオーミック電極が
配置されて、しきい値電圧が正の値を持つエンハンスメ
ント型FET(E−FET)が形成されており、 上記第2のゲート電極の両サイドにはオーミック電極が
配置されて、しきい値電圧が負の値を持つデプレッショ
ン型FET(D−FET)が形成されていることを特徴
とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein ohmic electrodes are arranged on both sides of said first gate electrode, and an enhancement-type FET (E-FET) having a positive threshold voltage. Ohmic electrodes are arranged on both sides of the second gate electrode to form a depletion type FET (D-FET) having a negative threshold voltage. Semiconductor device.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 上記第1のゲート電極及び上記第2のゲート電極が2つ
のオーミック電極の間に形成されて、デュアルゲートF
ETが形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first gate electrode and said second gate electrode are formed between two ohmic electrodes to form a dual gate electrode.
A semiconductor device, wherein an ET is formed.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の半
導体装置において、 上記チャネル層はGaAsもしくはInGaAsからな
ることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said channel layer is made of GaAs or InGaAs.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の半
導体装置において、 上記第1のゲート層はAlGaAsからなり、 上記第2のゲート層はInGaPからなることを特徴と
する半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first gate layer is made of AlGaAs, and said second gate layer is made of InGaP.
【請求項6】 請求項1ないし4のいずれかに記載の半
導体装置において、 上記第1のゲート層はInGaPからなり、上記第2の
ゲート層はAlGaAsからなることを特徴とする半導
体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first gate layer is made of InGaP, and said second gate layer is made of AlGaAs.
【請求項7】 GaAs基板上にチャネル層を形成する
工程と、 該チャネル層上に、該チャネル層よりバンドギャップの
大きな第1のゲート層を形成する工程と、 該第1のゲート層上に該第1のゲート層とは異なる材料
で,上記チャネル層よりバンドギャップの大きな第2の
ゲート層を形成する工程と、 上記第1のゲート層上に接触するように第1のゲート電
極を形成する工程と、 上記第2のゲート層上に接触するように第2のゲート電
極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
7. A step of forming a channel layer on a GaAs substrate; a step of forming a first gate layer having a larger band gap than the channel layer on the channel layer; Forming a second gate layer having a band gap larger than that of the channel layer using a material different from that of the first gate layer; forming a first gate electrode so as to be in contact with the first gate layer; And a step of forming a second gate electrode so as to be in contact with the second gate layer.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のゲート電極の両サイドにオーミック電極を配
置して、しきい値電圧が正の値を持つエンハンスメント
型FET(E−FET)を形成する工程と、 上記第2のゲート電極の両サイドにオーミック電極を配
置して、しきい値電圧が負の値を持つデプレッション型
FET(D−FET)を形成する工程とをさらに含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein ohmic electrodes are arranged on both sides of said first gate electrode, and an enhancement type FET (E-type) having a positive threshold voltage is provided. Forming a depletion type FET (D-FET) having a negative threshold voltage by arranging ohmic electrodes on both sides of the second gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項9】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1のゲート電極及び上記第2のゲート電極がその
間に位置するように2つのオーミック電極を配置して、
デュアルゲートFETを形成する工程をさらに含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein two ohmic electrodes are arranged such that the first gate electrode and the second gate electrode are located therebetween.
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of forming a dual gate FET.
【請求項10】 請求項7ないし9のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 上記チャネル層をGaAsもしくはInGaAsにより
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the channel layer is formed of GaAs or InGaAs.
【請求項11】 請求項7ないし10のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法において、 上記第1のゲート層をAlGaAsにより形成し、 上記第2のゲート層をInGaPにより形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the first gate layer is formed of AlGaAs, and the second gate layer is formed of InGaP. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項12】 請求項7ないし10のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法において、 上記第1のゲート層をInGaPにより形成し、 上記第2のゲート層をAlGaAsにより形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the first gate layer is formed of InGaP, and the second gate layer is formed of AlGaAs. Semiconductor device manufacturing method.
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