JPH06267992A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor device and its manufactureInfo
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- JPH06267992A JPH06267992A JP5050390A JP5039093A JPH06267992A JP H06267992 A JPH06267992 A JP H06267992A JP 5050390 A JP5050390 A JP 5050390A JP 5039093 A JP5039093 A JP 5039093A JP H06267992 A JPH06267992 A JP H06267992A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は特に通信、情報処理の分
野において信号の高速処理に使用される半導体装置およ
びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention particularly relates to a semiconductor device used for high-speed signal processing in the fields of communication and information processing, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】化合物半導体GaAsを用いた電界効果
トランジスタ(FET)は、マイクロ波領域の周波数帯
域において、Siを用いたトランジスタよりも高速な信
号処理が可能であり、現在までに衛星放送受信用の低雑
音増幅素子として普及しはじめている。また、光通信の
分野では、半導体レーザの直接変調用素子として,Ga
AsFETが使用されている。2. Description of the Related Art A field effect transistor (FET) using a compound semiconductor GaAs can perform signal processing at a higher speed than a transistor using Si in a frequency band of a microwave region, and has been used so far for satellite broadcasting reception. Is beginning to become popular as a low-noise amplifier device. In the field of optical communication, Ga is used as a direct modulation element for semiconductor lasers.
AsFET is used.
【0003】従来のFETの一例が、テクニカル ダイ
ジェスト インターナショナル エレクトロン デバイ
ス ミーチング サンフランシスコ、米国、11月11
日−14日、1988年、692頁(Technica
l digest international el
ectron devices meeting Sa
n Francisco,USA,December
11−14,1988p.692”)(以下第1の従来
技術という)に記載されている。これに記載された素子
図と説明文を基に図面化した製造工程図を図8に示す。One example of a conventional FET is the Technical Digest International Electron Device Meeting San Francisco, USA, November 11
Sun-14, 1988, p.692 (Technica
l digest international el
electron devices meeting Sa
n Francisco, USA, December
11-14, 1988 p. 692 ") (hereinafter referred to as" first conventional technology "). FIG. 8 shows a manufacturing process drawing based on the element drawing and the explanatory text described therein.
【0004】図8(a):半絶縁性GaAs基板100
上にノンドープGaAsバッファ101、n型GaAs
チャネル102、ノンドープAlGaAs103,ノン
ドープGaAs104の順にMBE法でエピタキシャル
成長する。ノンドープGaAs104上にスパッタ法等
を用いてタングステンやタングステンシリサイド等の融
点の高い金属105を被着する。更に、フォトレジスト
パタン106を形成する。FIG. 8A: Semi-insulating GaAs substrate 100
Undoped GaAs buffer 101, n-type GaAs
The channel 102, non-doped AlGaAs 103, and non-doped GaAs 104 are epitaxially grown in this order by the MBE method. A metal 105 having a high melting point such as tungsten or tungsten silicide is deposited on the non-doped GaAs 104 by using a sputtering method or the like. Further, a photoresist pattern 106 is formed.
【0005】図8(b):上記フォトレジストパタン1
06をマスクにして金属105を加工して、ゲート電極
107を形成する。このゲート電極をマスクにして、イ
オン注入により、Mg,Siを順に打ち込んでp型導電
層108、n’型導電層109を形成する。FIG. 8B: The above photoresist pattern 1
The metal 105 is processed using 06 as a mask to form the gate electrode 107. Using this gate electrode as a mask, Mg and Si are sequentially implanted by ion implantation to form a p-type conductive layer 108 and an n′-type conductive layer 109.
【0006】図8(c):フォトレジストパタンを用い
たプロセスにより、ノンドープGaAs104の一部、
ノンドープAlGaAs103の一部、n型GaAsチ
ャネル102の一部をエッチングで除去し、ここに、n
型GaAs選択成長部110をMOCVD法により形成
する。最後に、ソース電極113、及びドレイン電極1
12をn型GaAs選択成長部111上に形成する。FIG. 8 (c): A part of the undoped GaAs 104 is formed by a process using a photoresist pattern.
A part of the undoped AlGaAs 103 and a part of the n-type GaAs channel 102 are removed by etching.
The type GaAs selective growth portion 110 is formed by the MOCVD method. Finally, the source electrode 113 and the drain electrode 1
12 is formed on the n-type GaAs selective growth portion 111.
【0007】従来のFETの他の例が、インスチチュー
ト オブ フィジクス コンファレンス シリーズ ナ
ンバー 120 第4章 207頁、プロシーヂングス
オブ インターナショナル シンポジウム オン ガ
リウムアルセナイド アンドリレイテッド コンパウン
ド、シアトル、米国、9月9日−12日、1991年
(Institute of Physics Con
ference Series Number 12
0:Chapter 4 p.207; Procee
dings of the Eighteenth I
nternational Symposium on
Gallium Arsenide and Rel
ated Compounds, Seattle,U
SA,9−12 September 1991 p.
207)(以下第2の従来技術という)に記載されてい
る。これに記載された素子図と説明文を基に図面化した
製造工程図を図3に示す。Another example of a conventional FET is the Institute of Physics Conference Series No. 120, Chapter 4, p. -12th, 1991 (Institute of Physics Con
ference series number 12
0: Chapter 4 p. 207; Procee
ings of the Eightenth I
international Symposium on
Gallium Arsenide and Rel
arated Compounds, Seattle, U
SA, 9-12 September 1991 p.
207) (hereinafter referred to as the second related art). FIG. 3 shows a manufacturing process diagram based on the element diagram and the explanatory text described therein.
【0008】図3(a):半絶縁性InPを用いた基板
21上にInAlAsバッファ22、InGaAsチャ
ネル23、InAlAs24,InGaAsキャップ2
5の各層を分子線エピタキシー(MBE)法や、有機金
属気相成長(MOCVD)法によりエピタキシャル成長
する。次に、フォトレジストパタン26を形成する。FIG. 3 (a): InAlAs buffer 22, InGaAs channel 23, InAlAs 24, InGaAs cap 2 on a substrate 21 made of semi-insulating InP.
Each layer of 5 is epitaxially grown by a molecular beam epitaxy (MBE) method or a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Next, a photoresist pattern 26 is formed.
【0009】図3(b):上記フォトレジストパタンを
マスクにして、基板上に成長したエピタキシャル膜をエ
ッチングして、メサエッチング部27を形成する。FIG. 3B: Using the photoresist pattern as a mask, the epitaxial film grown on the substrate is etched to form a mesa etching portion 27.
【0010】図3(c):フォトレジストパタン26を
取り除き、InGaAsキャップ25上にソース電極2
9及びドレーン電極28をフォトリソグラフィーと金属
の蒸着とを組合せて作製する。FIG. 3C: The photoresist pattern 26 is removed, and the source electrode 2 is placed on the InGaAs cap 25.
9 and the drain electrode 28 are produced by combining photolithography and vapor deposition of metal.
【0011】図3(d):最後にゲート電極31を金属
の蒸着とエッチングで形成する。FIG. 3D: Finally, the gate electrode 31 is formed by vapor deposition and etching of metal.
【0012】また、化合物半導体素子として,バイポー
ラトランジスタが使用されている。従来のバイポーラト
ランジスタの一例が、応用物理学会 応用電子物性分科
会研究報告 No.419 第25頁から30頁(昭和
62年7月17日)(以下第3の従来技術という)に記
載されている。これを図7により説明する。A bipolar transistor is used as a compound semiconductor device. An example of a conventional bipolar transistor is No. 419, pages 25 to 30 (July 17, 1987) (hereinafter referred to as the third prior art). This will be described with reference to FIG.
【0013】図7(a):半絶縁性GaAs基板71上
にMBE法により、n型GaAs72、n型GaAsコ
レクタ層73,p型GaAsベース層74、n型AlG
aAs75,n型GaAs76の順にエピタキシャル成
長する。次に、絶縁膜マスク77をn型GaAs76上
に形成する。FIG. 7A: n-type GaAs 72, n-type GaAs collector layer 73, p-type GaAs base layer 74, and n-type AlG are formed on the semi-insulating GaAs substrate 71 by the MBE method.
Epitaxial growth of aAs75 and n-type GaAs76 is performed in this order. Next, the insulating film mask 77 is formed on the n-type GaAs 76.
【0014】図7(b):n型GaAs76を絶縁膜マ
スク77の下部を残してエッチングする。次に、Mgイ
オンを基板表面に一様にイオン注入する。イオン注入後
は基板を800℃でアニールすることにより、Mgイオ
ンが活性化しp型ベース部78が形成される。FIG. 7B: The n-type GaAs 76 is etched leaving the lower part of the insulating film mask 77. Next, Mg ions are uniformly ion-implanted on the substrate surface. After the ion implantation, the substrate is annealed at 800 ° C. to activate Mg ions and form the p-type base portion 78.
【0015】図7(c):基板表面全面に絶縁膜マスク
81を付着し、イオン注入によりBイオンを注入する。
これにより、高抵抗部80が形成される。FIG. 7C: An insulating film mask 81 is attached to the entire surface of the substrate, and B ions are implanted by ion implantation.
Thereby, the high resistance part 80 is formed.
【0016】図7(d):絶縁膜マスク81の一部を除
去し、p型ベース部78にAuZn電極82を形成し、
ベース電極とする。また、絶縁膜マスク81の一部は絶
縁膜側壁83として残る。FIG. 7D: A part of the insulating film mask 81 is removed, and an AuZn electrode 82 is formed on the p-type base portion 78.
Use as a base electrode. Further, part of the insulating film mask 81 remains as the insulating film sidewall 83.
【0017】図7(e):絶縁膜マスク77と絶縁膜側
壁83を除去し、次に、絶縁膜マスク85を形成しn型
GaAsエミッタ部79上にAuGeNi電極84を形
成しエミッタ電極とする。FIG. 7 (e): The insulating film mask 77 and the insulating film side wall 83 are removed, then the insulating film mask 85 is formed, and the AuGeNi electrode 84 is formed on the n-type GaAs emitter portion 79 to serve as an emitter electrode. .
【0018】この様にして作製したバイポーラトランジ
スタの断面模式図を図12に示す。FIG. 12 shows a schematic sectional view of the bipolar transistor thus manufactured.
【0019】従来のバイポーラトランジスタの他の例
が、アプライド・フィジクス・レターズ、61巻(19
92年)第592頁から594頁(Applied P
hysics Letters 61(1992) p
p592−594)(以下第4の従来技術という)に記
載されている。Another example of a conventional bipolar transistor is Applied Physics Letters, Vol. 61 (19).
1992, pp. 592-594 (Applied P)
hysics Letters 61 (1992) p
p592-594) (hereinafter referred to as the fourth prior art).
【0020】この従来技術には、化合物半導体InP基
板上にSiO2パタンを形成し、SiO2パタンの開口部
のInPをエッチングで掘り、ここにヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ(HBT)の能動領域を選択的に形成
する技術が記載されている。能動領域は、ガスソースM
BEにより、SiO2パタン開口部内にn型InPバッ
ファー層、n型InGaAsコレクター層、p型InG
aAsベース層、n型InGaAs,n型InP,n型
InGaAsエミッター層の順に選択成長させて形成す
る。その後、通常の方法で電極を形成しHBT素子構造
とする。In this conventional technique, a SiO 2 pattern is formed on a compound semiconductor InP substrate, InP in an opening of the SiO 2 pattern is etched, and an active region of a heterojunction bipolar transistor (HBT) is selectively formed therein. The technique for forming the same is described. The active area is the gas source M
By BE, an n-type InP buffer layer, an n-type InGaAs collector layer, and a p-type InG are formed in the SiO 2 pattern opening.
The aAs base layer, n-type InGaAs, n-type InP, and n-type InGaAs emitter layer are selectively grown in this order. After that, electrodes are formed by a usual method to form an HBT element structure.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】第1の従来技術のFE
Tにおいては、ゲート電極用の金属105を加工してゲ
ート電極107を形成する工程でゲート電極用金属10
5の下のエピタキシャル膜に損傷(ダメージ)が入る場
合がある。特に、耐熱性のゲート電極材料であるWSi
やW、ないしはシリサイド化物をエピタキシャル膜上に
スパッター法で付着し、付着した電極材料をドライエッ
チングで加工する場合にダメージの程度が大きい。この
ダメージは素子を作製した後も、ゲート電極107の下
側に残り、素子の電流駆動能力や、利得の良さを示す相
互コンダクタンスを小さくする作用をする。従って、望
ましい素子特性が得られない。このように、第1の従来
技術のFETには、イオン衝撃によりエピタキシャル層
に損傷が生じるという製造方法上の問題が有る。First prior art FE
At T, in the process of processing the gate electrode metal 105 to form the gate electrode 107, the gate electrode metal 10 is formed.
The epitaxial film under 5 may be damaged. In particular, WSi, which is a heat-resistant gate electrode material
When W or W or a silicide is deposited on the epitaxial film by a sputtering method and the deposited electrode material is processed by dry etching, the degree of damage is large. This damage remains under the gate electrode 107 even after the device is manufactured, and acts to reduce the current driving capability of the device and the mutual conductance indicating good gain. Therefore, desired device characteristics cannot be obtained. As described above, the first prior art FET has a manufacturing method problem that the epitaxial layer is damaged by ion bombardment.
【0022】第2の従来技術のFETは、メサエッチン
グにより素子の平面形状を定めている(図3(e))。
したがって、第2の従来技術のFETには高集積化に不
向きという構造上の問題が有る。また、ゲート電極31
の一部がメサ部27でInGaAsチャネル23と近接
する構造(図3(e))となっている。図3(e)のゲ
ート幅方向の断面図を図4に示す。ゲート電極31とI
nGaAsチャネル23とは符号32の所で近接してお
り、両者が接触した場合には接触部にリーク電流が流
れ、正常な素子特性が得られないという問題が有る。ま
た、メサ部斜面の段差部でのゲート電極31自体の断線
の確率が極めて高いという問題も有る。さらには、ゲー
ト電極31が基板21と接触しているので、本従来技術
のFETを用いて集積回路を構成した場合、ゲート電極
31に印加された電圧が基板21にも印加され、他の素
子へ影響を与えるという問題が有る。上記集積化におけ
る高集積化および他の素子への影響の問題は、第1およ
び第2の従来技術のヘテロ接合FETに限らず、MES
FETにおいても存在する。In the second prior art FET, the planar shape of the element is determined by mesa etching (FIG. 3 (e)).
Therefore, the second prior art FET has a structural problem that it is not suitable for high integration. In addition, the gate electrode 31
Is partially adjacent to the InGaAs channel 23 at the mesa portion 27 (FIG. 3E). FIG. 4 shows a sectional view in the gate width direction of FIG. Gate electrode 31 and I
It is close to the nGaAs channel 23 at the reference numeral 32, and when they contact each other, there is a problem that a leak current flows in the contact portion and normal device characteristics cannot be obtained. There is also a problem that the probability of disconnection of the gate electrode 31 itself at the step portion of the slope of the mesa portion is extremely high. Further, since the gate electrode 31 is in contact with the substrate 21, when the integrated circuit is formed by using the FET of the conventional technique, the voltage applied to the gate electrode 31 is also applied to the substrate 21 and other elements are formed. There is a problem of affecting. The problem of high integration and influence on other elements in the above integration is not limited to the first and second prior art heterojunction FETs,
It also exists in FET.
【0023】また、第3の従来技術のバイポーラトラン
ジスタは、イオン注入法を使用するため(図7
(b))、イオン注入後のアニール処理に伴いエピタキ
シャル膜中の不純物拡散が起こる。すなわち、エピタキ
シャル膜のドーピングプロファイルが素子設計の構造と
は異なったものになり、所望の素子特性が得られない。
このように、第3の従来技術のFETには、イオン衝撃
によりエピタキシャル層に損傷が生じるという製造方法
上の問題が有る。また、図12のp型ベース部78とそ
の直下にあるn型GaAsコレクタ層73との間にp−
n接合の界面にできる空乏層に起因する寄生容量、すな
わち、ベース・コレクタ間寄生容量部89がある。この
部分の寄生容量は、素子の高周波特性を引き上げる際の
大きな妨げとなるので、p−n接合の界面の面積は小さ
い方が良いが、本従来技術の方法ではこれ以上小さくす
ることは難しい。したがって、第3の従来技術のバイポ
ーラトランジスタには寄生容量の問題ひいては高集積化
に不向きという構造上の問題が有る。The third prior art bipolar transistor uses an ion implantation method (see FIG. 7).
(B)) Impurity diffusion in the epitaxial film occurs with the annealing treatment after ion implantation. That is, the doping profile of the epitaxial film becomes different from the device design structure, and desired device characteristics cannot be obtained.
As described above, the third prior art FET has a manufacturing method problem that the epitaxial layer is damaged by ion bombardment. Further, between the p-type base portion 78 and the n-type GaAs collector layer 73 immediately below the p-type base portion 78 shown in FIG.
There is a parasitic capacitance due to a depletion layer formed at the n-junction interface, that is, a base-collector parasitic capacitance portion 89. Since the parasitic capacitance of this portion greatly hinders the high frequency characteristics of the device, it is preferable that the area of the interface of the pn junction is small, but it is difficult to further reduce it by the method of the prior art. Therefore, the bipolar transistor of the third prior art has a structural problem that it is unsuitable for high integration, and thus is not suitable for high integration.
【0024】第4の従来技術のバイポーラトランジスタ
の電極形成方法は通常の方法によるものである。通常の
方法とは、n型InGaAsエミッター層,n型InP
層,n型InGaAs層を除去してp型InGaAsベ
ース層を露出させ、そこにベース電極を形成する方法と
考えるのが妥当である。この除去工程があるため、第4
の従来技術は微細化の点で不利である。したがって、第
4の従来技術のバイポーラトランジスタには高集積化に
不向きという構造上の問題が有る。The electrode forming method of the fourth prior art bipolar transistor is a usual method. The usual method is n-type InGaAs emitter layer, n-type InP
It is appropriate to consider a method in which the p-type InGaAs base layer is exposed by removing the layer and the n-type InGaAs layer and the base electrode is formed there. Because of this removal step,
The conventional technique of is disadvantageous in terms of miniaturization. Therefore, the fourth conventional bipolar transistor has a structural problem that it is not suitable for high integration.
【0025】本発明の第1の目的は、イオン衝撃により
エピタキシャル層に損傷が生じるという製造方法上の問
題のない半導体装置の製造方法を提供することにある。A first object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which does not have a problem in the manufacturing method that an epitaxial layer is damaged by ion bombardment.
【0026】第2の目的は、高集積化に有利な素子構造
を持つ半導体装置を提供することにある。A second object is to provide a semiconductor device having an element structure advantageous for high integration.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、能動
領域のパターンを有するマスクを用いる半導体材料の選
択成長法により能動領域を形成する工程と、この能動領
域と電極金属を接続する半導体層のパターンを有するマ
スクを用いる半導体材料の選択成長法により半導体層を
形成する工程を有する半導体装置の製造方法により達成
できる。A first object of the present invention is to form an active region by a selective growth method of a semiconductor material using a mask having a pattern of the active region, and a semiconductor for connecting the active region and an electrode metal. This can be achieved by a method for manufacturing a semiconductor device, which has a step of forming a semiconductor layer by a selective growth method of a semiconductor material using a mask having a layer pattern.
【0028】また上記第2の目的は、高抵抗基板上に第
1の電界効果トランジスタと絶縁膜を並置し、第1の電
界効果トランジスタのゲート電極をそのゲート幅方向で
絶縁膜上まで延在した構造の半導体装置により達成でき
る。A second object is to arrange a first field effect transistor and an insulating film side by side on a high resistance substrate, and extend a gate electrode of the first field effect transistor in the gate width direction onto the insulating film. This can be achieved by the semiconductor device having the above structure.
【0029】さらに上記第2の目的は、高抵抗基板上に
第1のバイポーラトランジスタと絶縁膜を並置し、第1
のバイポーラトランジスタのベース層を絶縁膜上まで延
在した構造の半導体装置により達成できる。Further, the second object is to arrange the first bipolar transistor and the insulating film side by side on the high resistance substrate,
This can be achieved by a semiconductor device having a structure in which the base layer of the bipolar transistor is extended to above the insulating film.
【0030】ここで、能動領域とは半導体素子本来の動
作が行われる場所を指し、電界効果トランジスタではチ
ャネルの部分がこれに相当し、バイポーラトランジスタ
ではエミッタ,ベース,コレクタ領域がこれに相当す
る。また、ソース,ドレーンコンタクト層やエミッタ,
ベース,コレクタ引出し層が、能動領域と電極金属を接
続する半導体層に相当する。Here, the active region refers to a place where the semiconductor element originally operates. The field effect transistor corresponds to the channel portion, and the bipolar transistor corresponds to the emitter, base and collector regions. In addition, the source and drain contact layers and the emitter,
The base and collector extraction layers correspond to the semiconductor layer connecting the active region and the electrode metal.
【0031】[0031]
【作用】本発明の作用を、具体例により説明する。The operation of the present invention will be described with reference to specific examples.
【0032】MOCVD法による選択成長を使用したF
ETの製造工程を図2に示す。F using selective growth by MOCVD method
The manufacturing process of ET is shown in FIG.
【0033】図2(a):基板1上に絶縁膜であるSi
O2とSiNを順に積層し、次に、フォトリソグラフィ
ーにより上記SiO2とSiNをマスクパタン2,3化
する。FIG. 2A: Si that is an insulating film on the substrate 1.
O 2 and SiN are laminated in order, and then the SiO 2 and SiN are patterned into mask patterns 2 and 3 by photolithography.
【0034】図2(b):MOCVD法により、SiO
2マスク2とSiNマスク3の開口部12にGaAsバ
ファー層4、GaAsチャネル5、AlGaAs6,G
aAsキャップ7の順に選択的に成長する。FIG. 2B: SiO is formed by MOCVD.
2 In the openings 12 of the mask 2 and the SiN mask 3, a GaAs buffer layer 4, a GaAs channel 5, AlGaAs 6, G
It grows selectively in the order of the aAs cap 7.
【0035】図2(c):最上部に金属を付着し、付着
した金属をフォトリソグラフィーとエッチングにより加
工し、ゲート電極8を形成する。この時、ゲート電極8
はMOCVD法で成長した選択成長層4、5、6、7を
完全に覆い、かつ、SiNマスク3の端部も覆うように
する。FIG. 2C: A metal is deposited on the uppermost portion, and the deposited metal is processed by photolithography and etching to form the gate electrode 8. At this time, the gate electrode 8
Completely covers the selectively grown layers 4, 5, 6, 7 grown by the MOCVD method and also covers the end of the SiN mask 3.
【0036】図2(d):ゲート電極8をマスクにし
て、SiO2マスク2およびSiNマスク3を加工す
る。FIG. 2D: Using the gate electrode 8 as a mask, the SiO 2 mask 2 and the SiN mask 3 are processed.
【0037】図2(e):ウエットエッチングにより、
ゲート電極8の下に残っているSiO2マスク2を除去
する。SiNマスク3は残しておく。FIG. 2E: By wet etching,
The SiO 2 mask 2 remaining under the gate electrode 8 is removed. The SiN mask 3 is left.
【0038】図2(f):MOCVD法によりGaAs
9を選択的に成長し、ドレーンコンタクト層とソースコ
ンタクト層を形成する。次に、これらの層上に各々ドレ
ーン電極10とソース電極11を形成することにより所
望のFETが完成する。本実施例のFETの斜視図を図
1に示す。FIG. 2 (f): GaAs by MOCVD method
9 is selectively grown to form a drain contact layer and a source contact layer. Next, the drain electrode 10 and the source electrode 11 are formed on these layers, respectively, to complete the desired FET. A perspective view of the FET of this embodiment is shown in FIG.
【0039】本発明は能動領域とこの能動領域と電極金
属を接続する半導体層の選択成長を各々のパターンを有
するマスクを用いて行うので、本実施例から明らかなよ
うに、ゲート電極8を形成のための金属材加工の際に、
加工部が選択成長用のマスク材3の上に来るようにする
ことが可能であり(図2(c))、イオン衝撃によるゲ
ート電極直下のエピタキシャル層の損傷の発生を防ぐこ
とができる。According to the present invention, the selective growth of the active region and the semiconductor layer connecting the active region and the electrode metal is carried out by using the masks having the respective patterns. Therefore, as is apparent from this embodiment, the gate electrode 8 is formed. When processing metal materials for
The processed portion can be placed on the mask material 3 for selective growth (FIG. 2C), and damage to the epitaxial layer immediately below the gate electrode due to ion bombardment can be prevented.
【0040】また、本実施例のゲート電極8の形状を詳
細に示す斜視図を図9(a)に、ゲート幅方向(A−B
方向)の断面図を図9(b)に示す。図9(a)(b)
から明らかなように、本発明の電界効果トランジスタに
はメサ部がなく、ゲート電極8はそのゲート幅方向で能
動領域とほぼ同じ高さの絶縁膜上にありプレーナ化され
ているので、集積回路の高集積化に有利である。絶縁膜
で電界効果トランジスタ全体を平面的に囲むことによ
り、絶縁膜を集積回路におけるFET相互のアイソレー
ションとして使用できる。さらには、図9(b)に示し
た断面図から明らかなように、ゲート電極8とGaAs
チャネル5とは電気的に接触しない。従って、ゲート電
極8とGaAsチャネルとの間にリーク電流が生じな
い。Further, a perspective view showing the shape of the gate electrode 8 of this embodiment in detail is shown in FIG. 9 (a) in the gate width direction (AB).
FIG. 9B shows a cross-sectional view of the (direction). 9 (a) (b)
As is apparent from the above, the field effect transistor of the present invention has no mesa portion, and the gate electrode 8 is on the insulating film having substantially the same height as the active region in the gate width direction and is planarized. Is advantageous for high integration. When the field effect transistor is entirely surrounded by the insulating film, the insulating film can be used as isolation between FETs in an integrated circuit. Furthermore, as is clear from the sectional view shown in FIG. 9B, the gate electrode 8 and the GaAs
There is no electrical contact with the channel 5. Therefore, no leak current is generated between the gate electrode 8 and the GaAs channel.
【0041】次に、MOCVD法による選択成長を使用
したバイポーラトランジスタの製造工程を図5に示す。Next, FIG. 5 shows a manufacturing process of a bipolar transistor using selective growth by MOCVD.
【0042】図5(a):半絶縁性GaAs基板41上
にSiNパタン42を形成しパタン開口部にMOCVD
法によりn型GaAsコレクタコンタクト層43を選択
成長する。次に、再びSiNパタン44を形成しパタン
開口部にn型GaAsコレクタ層45、p型AlGaA
sベース層46の順にMOCVD法で選択成長する。こ
こで、p型AlGaAsベース層46は上半分がSiN
パタン44の縁に乗り上げて横方向に成長するようにす
る。FIG. 5A: SiN pattern 42 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 41, and MOCVD is performed on the pattern opening.
The n-type GaAs collector contact layer 43 is selectively grown by the method. Next, the SiN pattern 44 is formed again, and the n-type GaAs collector layer 45 and the p-type AlGaA are formed in the pattern opening.
The s base layer 46 is selectively grown by MOCVD in this order. The upper half of the p-type AlGaAs base layer 46 is SiN.
Ride on the edge of the pattern 44 to grow laterally.
【0043】図5(b):更にSiO2パタン47を形
成し、パタン開口部にn型AlGaAsエミッタ層4
8、n型GaAs層49、n型InGaAsコンタクト
層50をMOCVDにより選択成長する。この場合に
も、n型InGaAsコンタクト層50はSiO2パタ
ン47の開口部の縁に乗り上げて横方向に成長させる。FIG. 5B: A SiO 2 pattern 47 is further formed, and the n-type AlGaAs emitter layer 4 is formed in the pattern opening.
8, n-type GaAs layer 49 and n-type InGaAs contact layer 50 are selectively grown by MOCVD. Also in this case, the n-type InGaAs contact layer 50 rides on the edge of the opening of the SiO 2 pattern 47 and grows laterally.
【0044】図5(c):SiO2パタン47をエッチ
ングで除去し、次に、SiNパタン51を形成する。S
iNパタン51の開口部にp型GaAsベース引き出し
部52をMOCVDにより選択成長する。次に、Au/
Znを真空蒸着してベース電極57を形成する。FIG. 5C: The SiO 2 pattern 47 is removed by etching, and then the SiN pattern 51 is formed. S
A p-type GaAs base lead-out portion 52 is selectively grown in the opening of the iN pattern 51 by MOCVD. Next, Au /
The base electrode 57 is formed by vacuum-depositing Zn.
【0045】図5(d):SiO2パタン53、SiN
パタン51及び47の開口部にn型GaAsコレクタ引
き出し部54をMOCVDにより選択成長する。FIG. 5D: SiO 2 pattern 53, SiN
An n-type GaAs collector lead-out portion 54 is selectively grown in the openings of the patterns 51 and 47 by MOCVD.
【0046】図5(e):SiO2パタン53、SiN
パタン51の内n型InGaAsコンタクト層50の上
部にフォトレジストパタンにより開口部を設け、SiO
2パタン58とする。表面に露出した半導体部n型In
GaAsエミッタコンタクト層50、n型GaAsコレ
クタ引き出し部54上にAu/Geからなる金属を蒸着
して、エミッタ電極55、コレクタ電極56を形成す
る。FIG. 5 (e): SiO 2 pattern 53, SiN
An opening is formed by a photoresist pattern on the n-type InGaAs contact layer 50 in the pattern 51, and SiO 2 is formed.
2 pattern 58. Semiconductor part n-type In exposed on the surface
A metal of Au / Ge is vapor-deposited on the GaAs emitter contact layer 50 and the n-type GaAs collector lead portion 54 to form an emitter electrode 55 and a collector electrode 56.
【0047】本発明は、本実施例から明らかなように、
能動領域とこの能動領域と電極金属を接続する半導体層
を選択成長により形成する。このように、イオン注入法
を使用しないので、イオン注入後のアニール処理が不用
になる。従って、アニール処理に伴うエピタキシャル膜
中の不純物拡散をなくすことができ、イオン衝撃による
能動領域のエピタキシャル層の損傷の発生を防ぐことが
できる。The present invention, as is clear from this embodiment,
An active region and a semiconductor layer connecting the active region and the electrode metal are formed by selective growth. As described above, since the ion implantation method is not used, the annealing process after the ion implantation is unnecessary. Therefore, it is possible to eliminate the impurity diffusion in the epitaxial film due to the annealing treatment, and prevent the epitaxial layer in the active region from being damaged by ion bombardment.
【0048】また、選択成長法を使用することにより、
ベース層46の面積を小さくできるので高集積化に有利
である。By using the selective growth method,
The area of the base layer 46 can be reduced, which is advantageous for high integration.
【0049】また、ベース層46を絶縁膜44上まで延
在させて、この部分をベース引出し層の一部としている
ので、ベース層の能動領域部分の上部を除去せずにベー
ス引出し層を形成することができ、高集積化に有利であ
る。さらには、ベース層46とコレクタコンタクト層4
3との間に絶縁膜44が存在する構造となり、ベース層
46とコレクタコンタクト層43との間のp−n接合の
界面にできる空乏層に起因する寄生容量もない。従っ
て、図12にて説明した従来のバイポーラトランジスタ
の課題であるベース・コレクタ間寄生容量部を大幅に減
らすことができる。Further, since the base layer 46 is extended to above the insulating film 44 and this portion is used as a part of the base extraction layer, the base extraction layer is formed without removing the upper portion of the active region of the base layer. Can be achieved, which is advantageous for high integration. Furthermore, the base layer 46 and the collector contact layer 4
The insulating film 44 exists between the base layer 46 and the collector contact layer 43, and there is no parasitic capacitance due to the depletion layer formed at the interface of the pn junction between the base layer 46 and the collector contact layer 43. Therefore, the base-collector parasitic capacitance portion, which is a problem of the conventional bipolar transistor described in FIG. 12, can be significantly reduced.
【0050】[0050]
【実施例】本発明の基本になるMOCVD法による選択
成長の特性を図13にて説明する。図13はGaAs/
AlGaAs選択成長部付近の断面構造を結晶面方位が
相異なる方向から見た模式図である。図13(a)は結
晶面方位が[1,1,0]方向から見た断面図であり、
図13(b)は結晶面方位が[1,−1,0]方向から
見た断面図である。図で160は基板であり、例えばG
aAsを用いる。基板160上にSiO2パタン161
を形成した後、MOCVD法にて例えば、AlGaAs
161,GaAs163,AlGaAs164,GaA
s165の順に結晶成長する。結晶成長の過程で用いる
原料ガスをIII族原料ガスとしてトリメチルガリウム
(TMG),トリメチルアルミニウム(TMA),及び
V族原料ガスとしてアルシン(AsH3)とした場合、
V族原料ガスとIII族原料ガスの供給比V/IIIが例えば
30以上で結晶成長の温度が500℃から700℃の範
囲にある時は図13(a),(b)に示した様な断面形
状の異なる結晶成長が実現できる。EXAMPLE The characteristics of selective growth by the MOCVD method which is the basis of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 13 shows GaAs /
It is a schematic diagram which looked at the cross-sectional structure near the AlGaAs selective growth part from the direction from which a crystal plane orientation differs. FIG. 13A is a cross-sectional view in which the crystal plane orientation is viewed from the [1,1,0] direction,
FIG. 13B is a cross-sectional view when the crystal plane orientation is viewed from the [1, -1,0] direction. In the figure, 160 is a substrate, for example G
aAs is used. The SiO 2 pattern 161 is formed on the substrate 160.
After the formation of the
161, GaAs 163, AlGaAs 164, GaA
Crystals grow in the order of s165. When the source gas used in the process of crystal growth is trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA) as the group III source gas, and arsine (AsH 3 ) as the group V source gas,
When the supply ratio V / III of the group V source gas and the group III source gas is 30 or more and the crystal growth temperature is in the range of 500 ° C. to 700 ° C., as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). Crystal growth with different cross-sectional shapes can be realized.
【0051】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明
する。The present invention will be described in detail below with reference to examples.
【0052】実施例1 本発明の実施例1のGaAs/AlGaAsヘテロ接合
FETを図2により説明する。Example 1 A GaAs / AlGaAs heterojunction FET of Example 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
【0053】図2(a):半絶縁性GaAs基板1上に
CVD法により、SiO2,SiNの膜を順にそれぞれ
200nm,および100nm堆積させる。次に、フォ
トリソグラフィーとエッチングによりSiO2,SiN
の膜にパターンを形成する。FIG. 2A: A SiO 2 film and a SiN film are sequentially deposited on the semi-insulating GaAs substrate 1 by the CVD method at 200 nm and 100 nm, respectively. Next, by photolithography and etching, SiO 2 , SiN
Forming a pattern on the film.
【0054】図2(b):SiO2,SiNのパターン
2、3の開口部(幅300nm,長さ10μm)12に
MOCVD法によりGaAsバッファー層(150n
m)4,GaAsチャネル(15nm)5,AlGaA
s(15nm)6,GaAsキャップ層(10nm)7
を選択成長する。選択成長の際、GaAsの成長にはト
リメチルガリウム((CH3)3Ga:TMG)とアルシ
ン(AsH3)を原料ガスに用い、AlGaAsの成長
には、TMG、AsH3、およびトリメチルアルミニウ
ム((CH3)3Al:TMA)を原料ガスとして用い
た。また、GaAsチャネル用のドーピング原料には、
ジシラン(Si2H6)を用いた。これらの原料ガスは、
水素をキャリヤガスとして原料容器より成長室へ流量制
御して搬送した。選択成長は、600から700℃の範
囲でおこなった。AlGaAs126は元素組成がA
l:0.3,Ga:0.7,As:1.0を簡略化して
示してある。また、GaAsチャネル5におけるSiの
ドーピング濃度は約3x1018/cm3である。FIG. 2B: SiO 2 and SiN patterns 2 and 3 have openings (width 300 nm, length 10 μm) 12 formed by GaAs buffer layer (150 n) by MOCVD method.
m) 4, GaAs channel (15 nm) 5, AlGaA
s (15 nm) 6, GaAs cap layer (10 nm) 7
Select to grow. During the selective growth, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga: TMG) and arsine (AsH 3 ) were used as source gases for the growth of GaAs, and TMG, AsH 3 , and trimethylaluminum ((( CH 3) 3 Al: TMA) was used as the raw material gas. In addition, as a doping raw material for the GaAs channel,
Disilane (Si 2 H 6 ) was used. These source gases are
Hydrogen was used as a carrier gas from the raw material container to the growth chamber for flow rate control. The selective growth was performed in the range of 600 to 700 ° C. AlGaAs126 has an elemental composition of A
l: 0.3, Ga: 0.7, As: 1.0 are shown in a simplified manner. Further, the doping concentration of Si in the GaAs channel 5 is about 3 × 10 18 / cm 3 .
【0055】図2(c):次に、真空蒸着法により、基
板上にAlを付着し、フォトリソグラフィーとドライエ
ッチング法により、Alのゲート電極8を形成する。こ
こで、Alのゲート電極8は幅400nmであり、選択
成長の開口部12よりもその幅が端部で50nm広くと
ってある。FIG. 2C: Next, Al is deposited on the substrate by a vacuum evaporation method and an Al gate electrode 8 is formed by photolithography and dry etching. Here, the Al gate electrode 8 has a width of 400 nm, and the width thereof is 50 nm wider at the end portion than the opening portion 12 for selective growth.
【0056】図2(d):Alのゲート電極8をマスク
にして絶縁膜SiO22,SiN3の一部をドライエッ
チングで除去する。FIG. 2D: Using the Al gate electrode 8 as a mask, the insulating films SiO 2 2 and SiN 3 are partially removed by dry etching.
【0057】図2(e):ゲート電極8の下に残った絶
縁膜SiO22,SiN3の内、SiO22のみをウエッ
トエッチングで除去する。ウエットエッチングには、S
iNよりもSiO2の方が約6倍のエッチング速度を持
つフッ酸系のエッチング液を用いた。FIG. 2E: Of the insulating films SiO 2 2 and SiN 3 remaining under the gate electrode 8, only SiO 2 2 is removed by wet etching. For wet etching, S
A hydrofluoric acid-based etching solution having an etching rate about 6 times that of SiO 2 than that of iN was used.
【0058】図2(f):再びMOCVD法により、ソ
ースおよびドレーン領域となるn型GaAs9を選択成
長する。選択成長は温度500から600℃の範囲で行
ない、n型GaAsにはSi2H6をドーピング原料とし
て添加し、キャリヤ濃度は約3x1018/cm3であ
る。FIG. 2F: Again, the MOCVD method is used to selectively grow the n-type GaAs 9 serving as the source and drain regions. The selective growth is performed in the temperature range of 500 to 600 ° C., Si 2 H 6 is added to n-type GaAs as a doping material, and the carrier concentration is about 3 × 10 18 / cm 3 .
【0059】その後、図1に示すように、n型GaAs
9上にAu/Ge/Niの金属電極部を真空蒸着と過熱
合金化処理で形成し、ドレーン電極10、ソース電極1
1とする。なお、ソースおよびドレーン領域となる選択
成長層には、Asをドープしてn型にしたGeを用いて
もよい。このような構造の選択成長部を、ソースおよび
ドレーン領域に採用することにより、ソース部の電気抵
抗を大幅に低減でき、素子の駆動能力を高めることがで
きる。Thereafter, as shown in FIG. 1, n-type GaAs
A metal electrode portion of Au / Ge / Ni is formed on 9 by vacuum vapor deposition and superheat alloying treatment, and the drain electrode 10 and the source electrode 1 are formed.
Set to 1. In addition, as the selective growth layer to be the source and drain regions, Ge doped with As to be n-type may be used. By adopting the selective growth portion having such a structure for the source and drain regions, the electric resistance of the source portion can be significantly reduced and the driving capability of the device can be enhanced.
【0060】本実施例によるGaAsチャネルFETと
図3および図4にて説明した従来構造のGaAsチャネ
ルFETとで作製したゲート長0.3μm,ゲート幅1
0μmの製品素子1万個でゲート電極部のリーク電流発
生素子数を比較すると以下のようになった。A gate length of 0.3 μm and a gate width of 1 made by the GaAs channel FET according to this embodiment and the GaAs channel FET of the conventional structure described with reference to FIGS. 3 and 4.
The following is a comparison of the number of leak current generating elements in the gate electrode portion of 10,000 product elements of 0 μm.
【0061】 すなわち、本実施例によれば製品の不良個数を大幅に減
らすことができる。[0061] That is, according to this embodiment, the number of defective products can be significantly reduced.
【0062】次に、本実施例のGaAsチャネルFET
と図8に示した従来のGaAsFET(ゲート電極の加
工時にエピタキシャル膜にダメージが発生しやすい工程
を経た素子)とで製品素子1万個でゲート耐圧と相互コ
ンダクタンスを比較した。Next, the GaAs channel FET of this embodiment
The gate breakdown voltage and the transconductance of 10,000 product elements were compared between the conventional GaAs FET shown in FIG. 8 (an element that has undergone a process in which the epitaxial film is likely to be damaged during processing of the gate electrode).
【0063】 ゲート耐圧 相互コンダクタンス (単位:ボルト) (単位:ミリシーメンス/ミリメートル) 本実施例のFET: 5から7 600から800 従来のFET: 3から5 300から450 以上のように本発明のFETによれば耐圧が高く、かつ
大きい電流駆動能力を有するFETを作製することがで
きる。Gate breakdown voltage Transconductance (unit: Volt) (Unit: millisiemens / mm) FET of the present embodiment: 5 to 7 600 to 800 Conventional FET: 3 to 5 300 to 450 FET of the present invention as described above According to the method, an FET having a high breakdown voltage and a large current driving capability can be manufactured.
【0064】本実施例の更なる特徴は素子構造のプレー
ナ化による高集積化が可能という点にある。これは素子
間の電気的分離にメサエッチングを採用していた従来の
ICに比較して素子間配線の段ぎれ不良が大幅に減少す
る結果を生んだ。以下に示す結果はFET素子数10万
個を有する2万ゲートの論理集積回路の製品1000個
について素子間配線の段ぎれ不良個所を比較したもので
ある。A further feature of this embodiment is that high integration is possible by making the device structure planar. This resulted in a significant reduction in the disconnection failure of the inter-element wiring as compared with the conventional IC which employed mesa etching for electrical isolation between elements. The following results are obtained by comparing the defective parts of the inter-element wiring with respect to 1000 products of 20,000-gate logic integrated circuits having 100,000 FET devices.
【0065】 素子間配線の段ぎれ不良個所 本実施例のIC: 2 個所 従来のIC: 76 個所 実施例2 本発明の実施例2のInGaAsチャネルFETを図1
0により説明する。Defects of Step Defects in Inter-Element Wiring ICs of this Example: 2 places Conventional IC: 76 places Example 2 An InGaAs channel FET of Example 2 of the present invention is shown in FIG.
The description will be made using 0.
【0066】図10(a):半絶縁性GaAs基板12
0上にSiO2マスク(200nm)121、SiNマ
スク(100nm)122を形成する。この時形成され
たマスク開口部123は幅300nm,長さ10μmで
ある。FIG. 10A: Semi-insulating GaAs substrate 12
A SiO 2 mask (200 nm) 121 and a SiN mask (100 nm) 122 are formed on the substrate 0. The mask opening 123 formed at this time has a width of 300 nm and a length of 10 μm.
【0067】図10(b):MOCVD法による選択成
長でマスク開口部123にGaAsバッファー層(15
0nm)124,InGaAsチャネル(5nm)12
5,AlGaAs(20nm)126,GaAsキャッ
プ(10nm)127を順に成長する。ここで、InG
aAsチャネル125の元素組成はIn:0.2,G
a:0.8,As:1.0を簡略化して示してある。ま
た、チャネルにはSiをドープしてあり、その濃度は約
1x1019/cm3である。選択成長の温度は650℃
でおこない、Inの原料には、トリメチルインジウム
((CH3)3In:TMI)を用いた。FIG. 10B: The GaAs buffer layer (15) is formed in the mask opening 123 by selective growth by MOCVD.
0 nm) 124, InGaAs channel (5 nm) 12
5, AlGaAs (20 nm) 126, and GaAs cap (10 nm) 127 are sequentially grown. Where InG
The elemental composition of the aAs channel 125 is In: 0.2, G
a: 0.8 and As: 1.0 are shown in a simplified manner. The channel is doped with Si and its concentration is about 1 × 10 19 / cm 3 . Selective growth temperature is 650 ℃
Then, trimethyl indium ((CH 3 ) 3 In: TMI) was used as a raw material of In.
【0068】図10(c)から図10(e)までの工程
は実施例1と同様である。The steps from FIG. 10C to FIG. 10E are the same as those in the first embodiment.
【0069】図10(f):再びMOCVDにより、n
型GaAs131を選択成長する。選択成長は500℃
で行った。n型GaAs131上にソース電極132、
ドレーン電極133を形成して所望のFETができる。FIG. 10 (f): By MOCVD again, n
Type GaAs 131 is selectively grown. Selective growth is 500 ℃
I went there. a source electrode 132 on the n-type GaAs 131,
By forming the drain electrode 133, a desired FET can be formed.
【0070】実施例3 本発明の実施例3のInPに格子整合するInGaAs
チャネルFETを図11により説明する。Example 3 InGaAs lattice-matched to InP of Example 3 of the present invention
The channel FET will be described with reference to FIG.
【0071】図11(a):InP基板を用いて、実施
例2と同様にSiO2マスク(200nm)141、S
iNマスク(100nm)142を形成する。FIG. 11A: Using an InP substrate, SiO 2 mask (200 nm) 141, S as in the second embodiment.
An iN mask (100 nm) 142 is formed.
【0072】図11(b):マスク開口部143にIn
Pバッファー層(150nm)144、InGaAsチ
ャネル(15nm)145、InAlAs(30nm)
146,GaAsキャップ(10nm)147の順にM
OCVD法で選択成長する。ここで、InPのP原料に
はPH3を使用した。選択成長の温度は600℃であ
る。FIG. 11B: In the mask opening 143
P buffer layer (150 nm) 144, InGaAs channel (15 nm) 145, InAlAs (30 nm)
146, GaAs cap (10 nm) 147 in this order M
Selective growth is performed by the OCVD method. Here, PH 3 was used as the P raw material of InP. The selective growth temperature is 600 ° C.
【0073】図11(c)から(e)までは前記実施例
1、2と同じである。11 (c) to 11 (e) are the same as those in the first and second embodiments.
【0074】図11(f):InP選択成長部151を
二回目のMOCVDで成長する。更に、ソース電極15
2、ドレーン電極153を形成してFETが完成する。FIG. 11F: The InP selective growth portion 151 is grown by the second MOCVD. Further, the source electrode 15
2. The drain electrode 153 is formed to complete the FET.
【0075】実施例4 本発明の実施例4のGaAs/AlGaAs系HEMT
を図15により説明する。Example 4 GaAs / AlGaAs HEMT of Example 4 of the present invention
Will be described with reference to FIG.
【0076】図15では、素子が完成した後の断面構造
図を示してある。選択成長による結晶成長の工程は実施
例1から3に示したものとほぼ同じである。ここでは、
トランジスタのチャネルに二次元電子ガスを用いてい
る。FIG. 15 shows a sectional structural view after the element is completed. The process of crystal growth by selective growth is almost the same as that shown in Examples 1 to 3. here,
Two-dimensional electron gas is used for the channel of the transistor.
【0077】半絶縁性GaAs基板260上に絶縁膜パ
タンを利用して、GaAs/AlGaAs多重層261
を300nm、ノンドープGaAs262を200n
m,ノンドープAlGaAs265を10nm,n型A
lGaAs266を100nm,ノンドープGaAs2
67を10nmの順に選択的に結晶成長する。A GaAs / AlGaAs multi-layer 261 is formed on the semi-insulating GaAs substrate 260 using an insulating film pattern.
Is 300 nm and undoped GaAs262 is 200 n
m, non-doped AlGaAs 265 to 10 nm, n-type A
lGaAs266 to 100 nm, undoped GaAs2
67 is selectively grown in the order of 10 nm.
【0078】次に、ゲート電極273を形成し、二回目
の結晶成長でソース及びドレイン部のn型GaAs27
0を選択的に成長する。Next, the gate electrode 273 is formed, and the n-type GaAs 27 of the source and drain portions is formed by the second crystal growth.
0 grows selectively.
【0079】その後、ソース電極271、ドレイン電極
272を形成してHEMTが完成する。After that, the source electrode 271 and the drain electrode 272 are formed to complete the HEMT.
【0080】ここで、二次元電子ガス263のシート濃
度は1x1012/cm2であり、チャネル長は100n
mである。ドレイン電圧1ボルトで素子を動作させ、1
1GHzにおける雑音指数0.5デシベルを得た。Here, the sheet concentration of the two-dimensional electron gas 263 is 1 × 10 12 / cm 2 , and the channel length is 100 n.
m. Operate the device with a drain voltage of 1 volt, and
A noise figure of 0.5 dB at 1 GHz was obtained.
【0081】上記実施例1、2、3、4では、それぞれ
InGaAsチャネル、GaAsチャネルFETの作製
工程を説明した。用いる結晶材料としては上記実施例に
示した材料の他に、次の様な材料を選ぶこともできる。In the above-described first, second, third, and fourth embodiments, the manufacturing process of the InGaAs channel and GaAs channel FETs has been described. As the crystal material to be used, the following materials can be selected in addition to the materials shown in the above embodiment.
【0082】(1)GaAs基板を用いた場合、チャネ
ルを含む上下の選択成長層にGaAsバッファー、Ga
Asチャネル、InGaPまたはInAlGaPキャッ
プを用い、ソース、ドレイン部の選択成長層にはGaA
sまたはInGaAsを用いる。(2)GaAs基板を
用いた場合、チャネルを含む上下の選択成長層にGaA
sバッファー、InAsチャネル、GaAsキャップを
用い、ソース、ドレイン部の選択成長層にはGaAs,
または、InGaAsとGaAsの順次積層構造を用い
る。この場合、InAsチャネルの厚さは10nm程度
以下であればGaAsとInAsの格子定数の差による
結晶歪や、結晶転位から生じる素子特性の劣化を無視で
きる程度に抑えることができる。なお、InAsチャネ
ルのかわりにInSbチャネルを用いてもよい。(1) When a GaAs substrate is used, a GaAs buffer and Ga are formed in the upper and lower selective growth layers including the channel.
An As channel, InGaP or InAlGaP cap is used, and GaA is used for the selective growth layers of the source and drain portions.
s or InGaAs is used. (2) When a GaAs substrate is used, GaA is formed in the upper and lower selective growth layers including the channel.
s buffer, InAs channel, and GaAs cap are used.
Alternatively, a sequentially laminated structure of InGaAs and GaAs is used. In this case, if the thickness of the InAs channel is about 10 nm or less, the crystal strain due to the difference in the lattice constant between GaAs and InAs and the deterioration of the device characteristics caused by the crystal dislocation can be suppressed to a negligible level. Note that an InSb channel may be used instead of the InAs channel.
【0083】実施例5 本発明の実施例5のバイポーラトランジスタを図5によ
り説明する。Example 5 A bipolar transistor of Example 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
【0084】図5(a):半絶縁性GaAs基板41上
にSiNパタン42を形成しパタン開口部にMOCVD
法によりn型GaAs43を選択成長する。この時、S
iO2は厚さ0.5μmであり、n型GaAs43の厚
さもほぼ同じ厚さの0.5μmである。次に、再びSi
Nパタン44を形成しパタン開口部にn型GaAsコレ
クタ層45、p型AlGaAsベース層46の順にMO
CVD法で選択成長する。ここで、SiNパタン44の
厚みは0.3μmであり、n型GaAsコレクタ層45
は0.25μm、p型AlGaAsベース層46は0.
1μmである。従って、p型AlGaAsベース層46
は上半分がSiNパタン44の縁に乗り上げて成長す
る。FIG. 5A: SiN pattern 42 is formed on semi-insulating GaAs substrate 41, and MOCVD is performed on the pattern opening.
N-type GaAs 43 is selectively grown by the method. At this time, S
The thickness of iO 2 is 0.5 μm, and the thickness of the n-type GaAs 43 is 0.5 μm, which is almost the same. Then again Si
An N pattern 44 is formed, and an n-type GaAs collector layer 45 and a p-type AlGaAs base layer 46 are sequentially formed in the opening of the pattern MO.
Selective growth is performed by the CVD method. The SiN pattern 44 has a thickness of 0.3 μm, and the n-type GaAs collector layer 45 has a thickness of 0.3 μm.
Is 0.25 μm, and the p-type AlGaAs base layer 46 is 0.
It is 1 μm. Therefore, the p-type AlGaAs base layer 46
The upper half grows on the edge of the SiN pattern 44.
【0085】図5(b):更にSiO2パタン(厚さ2
50nm)47を形成し、パタン開口部にn型AlGa
Asエミッタ層48を厚さ50nm、n型GaAs層4
9を厚さ100nm、n型InGaAsエミッタコンタ
クト層50を厚さ200nmMOCVDにより選択成長
する。この場合にも、n型InGaAsエミッタコンタ
クト層50はSiO2パタン47の開口部の縁に乗り上
げて成長する。FIG. 5B: Further SiO 2 pattern (thickness 2
50 nm) 47 is formed, and n-type AlGa is formed in the pattern opening.
The As emitter layer 48 has a thickness of 50 nm and the n-type GaAs layer 4 is formed.
9 and 100 nm in thickness, and an n-type InGaAs emitter contact layer 50 is selectively grown by MOCVD to a thickness of 200 nm. Also in this case, the n-type InGaAs emitter contact layer 50 grows on the edge of the opening of the SiO 2 pattern 47.
【0086】図5(c):SiO2パタン47をエッチ
ングで除去し、次に、SiNパタン51を形成する。S
iNパタン51の開口部にp型GaAsベース引出し層
52をMOCVDにより選択成長する。次に、Au/Z
nを真空蒸着してベース電極57を形成する。FIG. 5C: The SiO 2 pattern 47 is removed by etching, and then the SiN pattern 51 is formed. S
A p-type GaAs base extraction layer 52 is selectively grown in the opening of the iN pattern 51 by MOCVD. Next, Au / Z
The base electrode 57 is formed by vacuum-depositing n.
【0087】図5(d):SiO2パタン53、SiN
パタン51及び47の開口部にn型GaAsコレクタ引
出し層54をMOCVDにより選択成長する。FIG. 5D: SiO 2 pattern 53, SiN
An n-type GaAs collector extraction layer 54 is selectively grown in the openings of the patterns 51 and 47 by MOCVD.
【0088】図5(e):SiO2パタン53、SiN
パタン51の内n型InGaAsエミッタコンタクト層
50の上部にフォトレジストパタンにより開口部を設
け、SiO2パタン58とする。次に、表面に露出した
n型InGaAsエミッタコンタクト層50およびn型
GaAsコレクタ引出し層54上にAu/Geからなる
金属を蒸着して、各々エミッタ電極55、コレクタ電極
56を形成する。FIG. 5E: SiO 2 pattern 53, SiN
An opening is formed by a photoresist pattern above the n-type InGaAs emitter contact layer 50 in the pattern 51 to form a SiO 2 pattern 58. Next, a metal of Au / Ge is vapor-deposited on the n-type InGaAs emitter contact layer 50 and the n-type GaAs collector extraction layer 54 exposed on the surface to form an emitter electrode 55 and a collector electrode 56, respectively.
【0089】図6はかかる工程にて作製したバイポーラ
トランジスタの平面図である。図6でコレクタ電極は6
1、ベース電極は57、エミッタ電極は63である。FIG. 6 is a plan view of the bipolar transistor manufactured in this step. In FIG. 6, the collector electrode is 6
1, the base electrode is 57, and the emitter electrode is 63.
【0090】また、本実施例によれば、バイポーラトラ
ンジスタにおいて、寄生容量の小さい、従って高速動作
に適した素子構造が実現できる。以下にバイポーラトラ
ンジスタの高速性の指標となる最大発振周波数(fma
x)の値を図5に示した本実施例による構造と図7に示
した従来構造とで比較して示す。Further, according to this embodiment, in the bipolar transistor, an element structure having a small parasitic capacitance and therefore suitable for high speed operation can be realized. Below, the maximum oscillation frequency (fma
The value of x) is shown in comparison between the structure according to the present embodiment shown in FIG. 5 and the conventional structure shown in FIG.
【0091】 最大発振周波数(fmax)(単位:ギガヘルツ) 本実施例の素子: 150から180 従来の素子: 70から100 なお、本実施例で示した結晶材料の他に以下に示す結晶
の組合せを基本として素子を作製することもできる。Maximum oscillation frequency (fmax) (unit: gigahertz) Element of this example: 150 to 180 Conventional element: 70 to 100 In addition to the crystal materials shown in this example, the following combinations of crystals are available. Basically, the device can be manufactured.
【0092】(1)基板;GaAs,コレクタ層;Ga
As,ベース層;GaAs,エミッタ層;InGaP、
コンタクト層;InGaAs. (2)基板;InP,コレクタ層;InGaAsまたは
InP,ベース層;InGaAs,エミッタ層;InA
lAs,コンタクト層;InGaAs。(1) Substrate; GaAs, collector layer; Ga
As, base layer; GaAs, emitter layer; InGaP,
Contact layer; InGaAs. (2) Substrate; InP, collector layer; InGaAs or InP, base layer; InGaAs, emitter layer; InA
lAs, contact layer; InGaAs.
【0093】(3)基板;GaAs,コレクタ層;Ga
As,ベース層;Ge,エミッタ層;GaAs。(3) Substrate; GaAs, collector layer; Ga
As, base layer; Ge, emitter layer; GaAs.
【0094】(4)基板;GaAs,コレクタ層;Ga
As,ベース層;InGaAs,エミッタ層;GaAs
またはAlGaAs,コンタクト層;GaAsまたはI
nGaAs。(4) Substrate; GaAs, collector layer; Ga
As, base layer; InGaAs, emitter layer; GaAs
Or AlGaAs, contact layer; GaAs or I
nGaAs.
【0095】また、基板上のコレクタ層、ベース層、エ
ミッタ層の積層順序は、エミッタ層、ベース層、コレク
タ層の順序でもよいことは云うまでもない。Needless to say, the order of stacking the collector layer, the base layer, and the emitter layer on the substrate may be the order of the emitter layer, the base layer, and the collector layer.
【0096】実施例6 本発明の実施例6のゲート金属の形成にタングステンの
選択成長を利用したFETを図14により説明する。Example 6 An FET using selective growth of tungsten for forming a gate metal of Example 6 of the present invention will be described with reference to FIG.
【0097】図14(a):半絶縁性GaAs基板12
0上にSiO2マスク121、SiNマスク122の順
にCVD法で形成し、マスク開口部123を設ける。FIG. 14A: Semi-insulating GaAs substrate 12
A SiO 2 mask 121 and a SiN mask 122 are formed in this order by CVD on the substrate 0, and a mask opening 123 is provided.
【0098】図14(b):図10(b)と同様な手順
でマスク開口部123にGaAsバッファー層124、
InGaAsチャネル125、AlGaAs126,G
aAsキャップ127をMOCVD法にて選択成長す
る。次に、Si170をGaAsキャップ127上に選
択成長する。Si170の選択成長には、SiCl
4や、SiCl2H2,等の塩素を含むSi原料、ないし
は、Si2H6,やSiH4のようなSiの水素化物を用
いる。また、成長したSi膜に導電性を持たせるため、
リンをホスフィン(PH3)として添加する。FIG. 14B: The GaAs buffer layer 124 is formed in the mask opening 123 by the same procedure as in FIG. 10B.
InGaAs channel 125, AlGaAs 126, G
The aAs cap 127 is selectively grown by MOCVD. Next, Si 170 is selectively grown on the GaAs cap 127. For selective growth of Si170, SiCl
4 , a Si raw material containing chlorine such as SiCl 2 H 2 , or a Si hydride such as Si 2 H 6 or SiH 4 is used. Further, in order to give the grown Si film conductivity,
Phosphorus is added as phosphine (PH 3).
【0099】次に、タングステンのCVD法により、S
i170上にのみ選択的にタングステン171を成長さ
せる。ここで、SiNマスク122よりも上に成長した
タングステンは横方向にも成長する。Next, by the CVD method of tungsten, S
Tungsten 171 is selectively grown only on i170. Here, the tungsten grown above the SiN mask 122 also grows laterally.
【0100】図14(c):タングステン選択成長部1
71をマスクにして、SiO2マスク121及びSiN
マスク122の一部をドライエッチングで除去し、Si
O2マスク172及びSiNマスク173を形成する。FIG. 14C: Tungsten selective growth part 1
71 as a mask, the SiO 2 mask 121 and SiN
A part of the mask 122 is removed by dry etching, and Si
An O 2 mask 172 and a SiN mask 173 are formed.
【0101】図14(d):SiO2マスク172をウ
エットエッチングで除去する。FIG. 14D: The SiO 2 mask 172 is removed by wet etching.
【0102】図14(e):MOCVDによりGaAs
選択成長部174を形成する。FIG. 14 (e): GaAs by MOCVD
The selective growth portion 174 is formed.
【0103】次に、ドレーン電極175、ソース電極1
76をGaAs選択成長部174上に形成してFETが
完成する。Next, the drain electrode 175 and the source electrode 1
The FET is completed by forming 76 on the GaAs selective growth portion 174.
【0104】実施例7 本発明の実施例7のインバータ回路を有する集積回路
(IC)を図16により説明する。Seventh Embodiment An integrated circuit (IC) having an inverter circuit according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0105】インバータ回路の断面図を図16(a)と
回路構成図を図16(b)に示す。 図16(a):基板190上に形成されたエンハンスメ
ント型FET(EFET)とデイップレッション型FE
T(DFET)は前述の実施例1で述べたFETの構造
と基本的には同じ構成である。本実施例ではGaAsチ
ャネル195と196の厚みが異なっており、EFET
はDFETよりもチャネル厚さが薄い。チャネル部の厚
さの制御には、MOCVDによるチャネル部の選択成長
で開口部の寸法La,Lbを図16(a)に示す様にL
aの方をLbよりも大きくとる。Laとして例えば、5
00ナノメートルの時、Lbは250ナノメートルにす
と、EFETではGaAsチャネル部の厚さが15ナノ
メートルとなり、DFETではGaAsチャネル部の厚
みが30ナノメートルとなる。この場合、EFETとD
FETのチャネル部のエピタキシャル膜は選択成長で同
時に成長することができる。A cross-sectional view of the inverter circuit is shown in FIG. 16 (a), and a circuit configuration diagram is shown in FIG. 16 (b). FIG. 16A: Enhancement type FET (EFET) and depletion type FE formed on the substrate 190.
The T (DFET) has basically the same structure as the structure of the FET described in the first embodiment. In this embodiment, the GaAs channels 195 and 196 have different thicknesses, and
Has a thinner channel thickness than DFET. The thickness of the channel portion is controlled by selectively growing the channel portion by MOCVD so that the dimensions La and Lb of the opening are L as shown in FIG.
Let a be larger than Lb. As La, for example, 5
When Lb is 250 nanometers at 00 nanometers, the EFET has a GaAs channel section thickness of 15 nanometers, and the DFET has a GaAs channel section thickness of 30 nanometers. In this case, EFET and D
The epitaxial film of the channel portion of the FET can be grown simultaneously by selective growth.
【0106】図16(b):EFETとDFETから構
成されるインバータ回路の基本構成単位を第1段目、第
2段目として示す。第1段目で、Vddは電源電圧を示
し、VinはEFETへの入力電圧、Voutは第1段
目インバータからの出力電圧を示す。FIG. 16B: The basic constitutional units of the inverter circuit composed of the EFET and the DFET are shown as the first stage and the second stage. In the first stage, Vdd represents the power supply voltage, Vin represents the input voltage to the EFET, and Vout represents the output voltage from the first stage inverter.
【0107】実施例8 本発明の実施例8のインバータ回路を有する集積回路
(IC)のパターンレイアウトを図18により説明す
る。Example 8 A pattern layout of an integrated circuit (IC) having an inverter circuit of Example 8 of the present invention will be described with reference to FIG.
【0108】本実施例では、インバータ回路を構成する
DFETとEFETをゲートの向きを互いに直角となる
ように配置することにより、DFETとEFETの配置
は全体として正方形のパターンになる。In this embodiment, by arranging the DFETs and EFETs constituting the inverter circuit so that their gates are oriented at right angles to each other, the arrangement of the DFETs and EFETs becomes a square pattern as a whole.
【0109】本実施例のこのような配置は、本発明の選
択成長を利用すれば、FETのゲート電極の向きがオリ
エンテーションフラットに平行な場合と垂直な場合と
で、閾値電圧等素子の特性に差がないことを見出したこ
とに基づいている。With the arrangement of this embodiment, by utilizing the selective growth of the present invention, the characteristics of the element such as the threshold voltage are different depending on whether the direction of the gate electrode of the FET is parallel to the orientation flat or perpendicular to it. It is based on finding that there is no difference.
【0110】ここで、本実施例のパターンの縦と横の寸
法をそれぞれL3,L4とすると、L3=L4=10μ
mとなり、面積は100μm2となる。Here, assuming that the vertical and horizontal dimensions of the pattern of this embodiment are L3 and L4, respectively, L3 = L4 = 10 μm.
m, and the area is 100 μm 2 .
【0111】一方、従来の化合物半導体集積回路におけ
るインバータ回路のパターン配置を図17に示す。イン
バータ回路を構成するDFETとEFETは、そのゲー
トの幅方向が互いに平行になるように、かつ、ウエハ
(基板)上でオリエンテーションフラットに平行になる
ように配置されている。ここで、化合物半導体GaA
s,InP等の基板ではこのオリエンテーションフラッ
トの方向が図13に示す[−1,1,0]方向(また
は、[1,−1,0]方向)に平行な方向と一致する。
このように、従来の化合物半導体集積回路におけるイ
ンバータ回路のDFETとEFETのパターン配置は、
互いのゲートの向きが平行になっているため、DFET
とEFETの配置の自由度がなく、両FET全体として
のパターン面積を意図的に小さくすることは不可能であ
った。On the other hand, FIG. 17 shows the pattern arrangement of the inverter circuit in the conventional compound semiconductor integrated circuit. The DFET and the EFET forming the inverter circuit are arranged such that the width directions of the gates thereof are parallel to each other and also parallel to the orientation flat on the wafer (substrate). Here, the compound semiconductor GaA
In the case of a substrate made of s, InP or the like, the direction of this orientation flat coincides with the direction parallel to the [-1,1,0] direction (or [1, -1,0] direction) shown in FIG.
Thus, the pattern arrangement of the DFET and EFET of the inverter circuit in the conventional compound semiconductor integrated circuit is
Since the directions of the gates are parallel to each other, the DFET
Since there is no freedom in arranging the EFET and the EFET, it is impossible to intentionally reduce the pattern area of both FETs as a whole.
【0112】従来パターンの縦と横の寸法L1,L2
は,L1=10μm,L2=15μmとなり、面積は1
50μm2となる。Vertical and horizontal dimensions L1 and L2 of the conventional pattern
Is L1 = 10 μm, L2 = 15 μm, and the area is 1
It becomes 50 μm 2 .
【0113】従って、本実施例によりパターンの面積が
約3分の2になる。これにより、集積回路におけるイン
バータ回路のDFETとEFETはゲート電極の向きが
互いに直角とすることができ、従って、素子面積の縮小
が可能となる。Therefore, according to this embodiment, the area of the pattern becomes about two thirds. As a result, the DFET and EFET of the inverter circuit in the integrated circuit can have their gate electrodes oriented at right angles to each other, and therefore the element area can be reduced.
【0114】実施例9 本発明の実施例9のFETを含むメモリーICのパター
ンレイアウトを図19により説明する。図19で、チャ
ネル層領域220はn型GaAs,または、n型InG
aAsを含む層を基板上に選択的に結晶成長した部分で
あり、その上に、ゲート電極パタンが形成してある。ゲ
ート電極223、224、225は基板のオリエンテー
ションフラットの方向に対して必ずしも平行でなく、斜
め、あるいは直角に折り曲げた部分を有する。従来のメ
モリーICでは、ゲート電極は、折り曲げた部分を持た
なかったのに対して、本発明の選択成長を採用すること
により、ゲート電極を折り曲げても、素子の特性に不都
合がないことがわかり、レイアウト面積を約20%縮小
できた。Example 9 A pattern layout of a memory IC including an FET according to Example 9 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 19, the channel layer region 220 is n-type GaAs or n-type InG.
This is a portion where a layer containing aAs is selectively crystal-grown on a substrate, and a gate electrode pattern is formed thereon. The gate electrodes 223, 224, and 225 are not necessarily parallel to the direction of the orientation flat of the substrate, and have a portion bent at an angle or at a right angle. In the conventional memory IC, the gate electrode did not have a bent portion, but by adopting the selective growth of the present invention, it was found that there is no inconvenience in the characteristics of the element even if the gate electrode is bent. The layout area could be reduced by about 20%.
【0115】実施例10 集積回路(IC)の実施例として、IC内の素子間距
離、あるいは、アイソレーション間隔について、本発明
と従来法との違いを詳細に説明する。図20は従来のF
ETを使ったICの一部分を示す。また、図21は本発
明のFETを使ったICの実施例、図22は本発明のH
BTを使ったICの実施例を示す。Embodiment 10 As an embodiment of an integrated circuit (IC), the difference between the present invention and the conventional method regarding the distance between elements in the IC or the isolation interval will be described in detail. FIG. 20 shows a conventional F
A part of IC using ET is shown. FIG. 21 shows an embodiment of an IC using the FET of the present invention, and FIG. 22 shows the H of the present invention.
An example of an IC using BT will be shown.
【0116】図20で、(a)は二つのFET1とFE
T2の平面図、(b)はその断面図である。図20
(a)で二つのFETのチャネル層237はメサエッチ
ング部230により示した段差で互いに分離してある。
ここでは、この分離した距離をアイソレーション間隔と
呼ぶ。ゲート電極232はこのメサエッチング部の段差
にかかっており、その断面のようすは同図(b)にて示
されている。ゲート電極はメサエッチングの段差部で金
属パタンに形状不整や切断などの不良を発生しやすい。
また、FET1のゲート電極にバイアス電圧を印加した
時、バッファー層236や基板235を通してFET2
の電圧対電流特性が影響を受け、望ましい素子特性が得
られない等の課題がある。そのため、従来のICのアイ
ソレーション間隔L1は30μm以上確保する必要があ
った。In FIG. 20, (a) shows two FETs 1 and FE.
The top view of T2, (b) is the sectional drawing. Figure 20
In (a), the channel layers 237 of the two FETs are separated from each other by the step shown by the mesa etching portion 230.
Here, this separated distance is called an isolation interval. The gate electrode 232 lies on the step of the mesa etching portion, and its cross section is shown in FIG. The gate electrode is liable to cause defects such as irregular shape and cutting in the metal pattern at the step portion of the mesa etching.
Further, when a bias voltage is applied to the gate electrode of the FET1, the FET2 is passed through the buffer layer 236 and the substrate 235.
However, there is a problem that the desired element characteristics cannot be obtained due to the influence of the voltage-current characteristics of the above. Therefore, it is necessary to secure the isolation interval L1 of the conventional IC of 30 μm or more.
【0117】次に、FETを使った本発明のICの実施
例を図21により説明する。図21はICの断面構造の
一部分を示しており、二つのFET1とFET2はアイ
ソレーション間隔L2により分離されている。FETの
チャネル層を含む結晶成長部242および243は絶縁
膜241のパタン開口部に選択的に形成してある。本実
施例では、ゲート電極244および245の一部は絶縁
膜上に結晶成長部との段差がないように平面的に形成さ
れる。このような構造を採用することにより、FET1
のゲート電極245にバイアス電圧を印加しても、FE
T2の電気特性が影響を受けないことが見出された。本
実施例では、アイソレーション間隔L2は1μmであ
る。これにより、FETを500個含むICのチップ面
積が約30%縮小できた。Next, an embodiment of the IC of the present invention using the FET will be described with reference to FIG. FIG. 21 shows a part of the cross-sectional structure of the IC, and the two FET1 and FET2 are separated by an isolation distance L2. The crystal growth portions 242 and 243 including the FET channel layer are selectively formed in the pattern opening of the insulating film 241. In this embodiment, part of the gate electrodes 244 and 245 is formed on the insulating film in a plane so that there is no step with the crystal growth portion. By adopting such a structure, FET1
Even if a bias voltage is applied to the gate electrode 245 of the
It was found that the electrical properties of T2 were not affected. In this embodiment, the isolation interval L2 is 1 μm. As a result, the chip area of the IC including 500 FETs could be reduced by about 30%.
【0118】次に、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
(HBT)を使った本発明のICの実施例を図22によ
り説明する。図22はかかるICの一部分におけるHB
Tの平面レイアウトを示す。各HBT1からHBT3の
素子では基板上に形成した結晶成長部からなるHBT素
子領域250がアイソレーション間隔L3で分離されて
いる。図21の実施例と同様、アイソレーションには絶
縁膜を用いている。本実施例ではアイソレーション間隔
L3は1μmである。一方、従来のHBTを用いたIC
ではエピタキシャル層をメサエッチングにより部分的に
除去することでアイソレーションを確保していた。その
ため、アイソレーション間隔は5μm以上にする必要が
あった。本実施例により、HBTを200個含むICで
チップ面積を従来の2x2mm2から1x1mm2に縮小
できた。また、素子間の距離が五分の一に短縮できたこ
とで素子間配線容量も五分の一に低減でき、高周波にお
ける信号伝送速度が向上した。Next, an embodiment of the IC of the present invention using a heterojunction bipolar transistor (HBT) will be described with reference to FIG. FIG. 22 shows HB in a part of such IC
The plane layout of T is shown. In each of the HBT1 to HBT3 elements, an HBT element region 250 formed of a crystal growth portion formed on a substrate is separated by an isolation interval L3. As in the embodiment of FIG. 21, an insulating film is used for isolation. In this embodiment, the isolation distance L3 is 1 μm. On the other hand, IC using conventional HBT
However, isolation was secured by partially removing the epitaxial layer by mesa etching. Therefore, the isolation interval needs to be 5 μm or more. According to this embodiment, the chip area of the IC including 200 HBTs can be reduced from the conventional 2 × 2 mm 2 to 1 × 1 mm 2 . In addition, since the distance between the elements can be shortened to one fifth, the inter-element wiring capacitance can also be reduced to one fifth and the signal transmission speed at high frequencies is improved.
【0119】[0119]
【発明の効果】以上の実施例で説明したように、本発明
の主たる特徴はプレーナ化による素子の高集積化、高い
製造歩留まりが可能なところにある。As described in the above embodiments, the main features of the present invention are that high integration of elements and high manufacturing yield can be achieved by planarization.
【図1】本発明の実施例1のGaAs/AlGaAsヘ
テロ接合FETの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a GaAs / AlGaAs heterojunction FET according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例1のGaAs/AlGaAsヘ
テロ接合FETの製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a GaAs / AlGaAs heterojunction FET of Example 1 of the present invention.
【図3】従来のFETの製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a conventional FET.
【図4】従来のFETの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional FET.
【図5】本発明の実施例5のバイポーラトランジスタの
製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a bipolar transistor of Example 5 of the present invention.
【図6】本発明の実施例5のバイポーラトランジスタの
平面図である。FIG. 6 is a plan view of a bipolar transistor of Example 5 of the present invention.
【図7】従来のバイポーラトランジスタの製造工程図で
ある。FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a conventional bipolar transistor.
【図8】従来のFETの製造工程図である。FIG. 8 is a manufacturing process diagram of a conventional FET.
【図9】本発明の実施例1のGaAs/AlGaAsヘ
テロ接合FETの斜視図(a)およびA−B断面図
(b)である。FIG. 9 is a perspective view (a) and an AB sectional view (b) of a GaAs / AlGaAs heterojunction FET according to the first embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施例2のInGaAsチャネルF
ETの製造工程図である。FIG. 10 is an InGaAs channel F according to a second embodiment of the present invention.
It is a manufacturing-process figure of ET.
【図11】本発明の実施例3のInPに格子整合するI
nGaAsチャネルFET本発明によるFET製造工程
図。FIG. 11: I that is lattice-matched to InP of Example 3 of the present invention
nGaAs channel FET FIG.
【図12】従来のバイポーラトランジスタの断面図であ
る。FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional bipolar transistor.
【図13】本発明の選択成長部の断面形状の結晶方位依
存性を示す図で、図13(a)は結晶面方位が[1,
1,0]方向から見た断面図であり、図13(b)は結
晶面方位が[1,−1,0]方向から見た断面図であ
る。。FIG. 13 is a diagram showing the crystal orientation dependence of the cross-sectional shape of the selectively grown portion of the present invention. In FIG. 13 (a), the crystal plane orientation is [1,
FIG. 13B is a sectional view seen from the [1,0] direction, and FIG. 13B is a sectional view seen from the [1, -1,0] direction of the crystal plane orientation. .
【図14】本発明の実施例6のゲート金属の形成にタン
グステンの選択成長を利用したFETの製造工程図であ
る。FIG. 14 is a manufacturing process diagram of an FET in which selective growth of tungsten is used for forming a gate metal in Example 6 of the present invention.
【図15】本発明の実施例4のGaAs/AlGaAs
系HEMTの断面図である。FIG. 15: GaAs / AlGaAs of Example 4 of the present invention
It is sectional drawing of system HEMT.
【図16】本発明の実施例7のインバータ回路を有する
集積回路(IC)の断面図(a)および回路構成図
(b)である。FIG. 16 is a cross-sectional view (a) and a circuit configuration diagram (b) of an integrated circuit (IC) including an inverter circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
【図17】従来のFETを含むICの平面配置図であ
る。FIG. 17 is a plan layout view of an IC including a conventional FET.
【図18】本発明の実施例8のインバータ回路を有する
ICの平面配置図である。FIG. 18 is a plan layout view of an IC having an inverter circuit according to an eighth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の実施例9のFETを含むメモリーI
Cの平面配置図である。FIG. 19 is a memory I including the FET according to the ninth embodiment of the present invention.
It is a plane layout drawing of C.
【図20】従来のFETを使ったICのアイソレーショ
ン部を示す図で、図21(a)は平面図であり、図21
(b)は断面図である。FIG. 20 is a view showing an isolation part of an IC using a conventional FET, and FIG. 21 (a) is a plan view.
(B) is a sectional view.
【図21】本発明の実施例10のFETを含むICのア
イソレーション部を示す断面図である。FIG. 21 is a sectional view showing an isolation portion of an IC including an FET according to Example 10 of the present invention.
【図22】本発明の実施例10のHBTを含むICのア
イソレーション部を示す平面図である。FIG. 22 is a plan view showing an isolation part of an IC including an HBT of Example 10 of the present invention.
1…基板、2…SiO2、3…SiN、4…GaAsバ
ッファー層、5…GaAsチャネル、6…AlGaA
s、7…GaAs、8…ゲート電極、9…GaAs、1
0…ドレーン電極、11…ソース電極、12…開口部、
21…基板、22…InAlAsバッファ、23…In
GaAsチャネル、24…InAlAs、25…InG
aAsキャップ、26…フォトレジストパタン、27…
メサエッチング部、28…ドレーン電極、29…ソース
電極、30…溝型エッチング部、31…ゲート電極、3
2…ゲート電極とチャネルとの近接部、41…基板、4
2…SiNパタン、43…n型GaAs、44…SiN
パタン、45…n型GaAsコレクタ層、46…p型A
lGaAsベース層、47…SiO2、48…n型Al
GaAsエミッタ、49…n型GaAs、50…n型I
nGaAsエミッタコンタクト層、51…SiNパタ
ン、52…p型GaAsベース引出し層、53…SiO
2パタン、54…n型GaAsコレクタ引出し層、55
…エミッタ電極、56…コレクタ電極、57…ベース電
極、58…SiO2パタン、61…コレクタ電極、62
…ベース電極引き出し部、63…エミッタ電極、64…
ベース・コレクタ接合面、71…基板、72…n型Ga
As、73…n型GaAsコレクタ層、74…p型ベー
ス層、75…n型AlGaAs、76…n型GaAs、
77…絶縁膜マスク、78…p型ベース部、79…n型
GaAsエミッタ部、80…高抵抗部、81…絶縁膜マ
スク、82…AuZn電極、83…絶縁膜側壁、84…
AuGeNi電極、85…絶縁膜マスク、86…エミッ
タ、87…ベース、88…コレクタ、89…絶縁膜、9
0…ベース・コレクタ間寄生容量発生部、100…基
板、101…ノンドープGaAsバッファ、102…n
型GaAsチャネル、103…ノンドープAlGaA
s、104…ノンドープGaAs、105…金属膜、1
06…フォトレジストパタン、107…ゲート電極、1
08…p型導電層、109…n’型導電層、110…n
型GaAs選択成長部、112…ドレーン電極、113
…ソース電極、120…基板、121…SiO2マス
ク、122…SiNマスク、123…マスク開口部、1
24…GaAsバッファー層、125…InGaAsチ
ャネル、126…AlGaAs、127…GaAsキャ
ップ、128…ゲート電極、129…SiO2マスク、
130…SiNマスク、131…GaAs選択成長部、
132…ソース電極、133…ドレーン電極、140…
基板、141…SiO2マスク、142…SiNマス
ク、143…マスク開口部、144…InPバッファー
層、145…InGaAsチャネル、146…InAl
As、147…GaAsキャップ、148…ゲート電
極、149…SiO2マスク、150…SiNマスク、
151…InP選択成長部、152…ソース電極、15
3…ドレーン電極、160…基板、161…SiO2パ
タン、162…AlGaAs、163…GaAs、16
4…AlGaAs、165…GaAs、170…Si、
171…タングステン選択成長部、172…SiO2マ
スク、173…SiNマスク、174…GaAs選択成
長部、175…ドレーン電極、176…ソース電極、1
90…基板、191…ソース電極、192…ドレーン電
極、193,194…ゲート電極、195…GaAsチ
ャネル、196…GaAsチャネル、197…GaAs
選択成長部、198…絶縁膜、199…絶縁膜、200
…ウエファ、201…集積回路チップ、202…オリエ
ンテーションフラット(OF)、203…集積回路チッ
プの中の領域、204…集積回路中のEFETとDFE
Tの平面配置枠、205…ドレインD1、206…ゲー
トG1、207…ソースS1/ドレインD2、208…
ゲートG2、209…ソースS2、210…ドレーンD
1、211…ゲートG1、212…ソースS1/ドレー
ンD2、213…ゲートG2、214…ソースS2、2
15…EFETとDFETの平面配置枠、220…チャ
ネル層領域、221…ゲート電極1、222…ゲート電
極2、223…ゲート電極3、224…ゲート電極4、
225…ゲート電極5、226…ゲート電極6、230
…メサエッチング部、231…ゲート電極、232…ゲ
ート電極、233…ソース電極、234…ドレイン電
極、235…基板、236…バッファー層、237…チ
ャネル層、238…キャップ層、240…基板、241
…絶縁膜、242…結晶成長部、243…結晶成長部、
244…ゲート電極、245…ゲート電極、246…ソ
ース電極、247…ソース電極、250…HBT素子領
域、251…コレクタ電極、252…ベース電極、25
3…エミッタ電極、254…配線、260…基板、26
1…GaAs/AlGaAs多重層、262…ノンドー
プGaAs、263…2次元電子ガス、264…Si
N、265…ノンドープAlGaAs、266…n型A
lGaAs、267…ノンドープGaAs、268…S
iO2、269…SiN、270…n型GaAs、27
1…ソース、272…ドレイン、273…ゲート。1 ... Substrate, 2 ... SiO 2 , 3 ... SiN, 4 ... GaAs buffer layer, 5 ... GaAs channel, 6 ... AlGaA
s, 7 ... GaAs, 8 ... Gate electrode, 9 ... GaAs, 1
0 ... Drain electrode, 11 ... Source electrode, 12 ... Opening part,
21 ... Substrate, 22 ... InAlAs buffer, 23 ... In
GaAs channel, 24 ... InAlAs, 25 ... InG
aAs cap, 26 ... Photoresist pattern, 27 ...
Mesa etching part, 28 ... Drain electrode, 29 ... Source electrode, 30 ... Groove type etching part, 31 ... Gate electrode, 3
2 ... Proximity portion of gate electrode and channel, 41 ... Substrate, 4
2 ... SiN pattern, 43 ... n-type GaAs, 44 ... SiN
Pattern, 45 ... n-type GaAs collector layer, 46 ... p-type A
1 GaAs base layer, 47 ... SiO 2 , 48 ... n-type Al
GaAs emitter, 49 ... N-type GaAs, 50 ... N-type I
nGaAs emitter contact layer, 51 ... SiN pattern, 52 ... p-type GaAs base extraction layer, 53 ... SiO
2 pattern, 54 ... n-type GaAs collector extraction layer, 55
... emitter electrode, 56 ... collector electrode, 57 ... base electrode, 58 ... SiO 2 pattern, 61 ... collector electrode, 62
... Base electrode lead portion, 63 ... Emitter electrode, 64 ...
Base-collector junction surface, 71 ... Substrate, 72 ... N-type Ga
As, 73 ... n-type GaAs collector layer, 74 ... p-type base layer, 75 ... n-type AlGaAs, 76 ... n-type GaAs,
77 ... Insulating film mask, 78 ... P-type base part, 79 ... N-type GaAs emitter part, 80 ... High resistance part, 81 ... Insulating film mask, 82 ... AuZn electrode, 83 ... Insulating film side wall, 84 ...
AuGeNi electrode, 85 ... Insulating film mask, 86 ... Emitter, 87 ... Base, 88 ... Collector, 89 ... Insulating film, 9
0 ... Base-collector parasitic capacitance generating portion, 100 ... Substrate, 101 ... Non-doped GaAs buffer, 102 ... N
Type GaAs channel, 103 ... Undoped AlGaA
s, 104 ... Non-doped GaAs, 105 ... Metal film, 1
06 ... Photoresist pattern, 107 ... Gate electrode, 1
08 ... p-type conductive layer, 109 ... n′-type conductive layer, 110 ... n
Type GaAs selective growth part, 112 ... Drain electrode, 113
Source electrode, 120 substrate, 121 SiO 2 mask, 122 SiN mask, 123 mask opening, 1
24 ... GaAs buffer layer, 125 ... InGaAs channel, 126 ... AlGaAs, 127 ... GaAs cap, 128 ... Gate electrode, 129 ... SiO 2 mask,
130 ... SiN mask, 131 ... GaAs selective growth part,
132 ... Source electrode, 133 ... Drain electrode, 140 ...
Substrate, 141 ... SiO 2 mask, 142 ... SiN mask, 143 ... Mask opening, 144 ... InP buffer layer, 145 ... InGaAs channel, 146 ... InAl
As: 147 ... GaAs cap, 148 ... Gate electrode, 149 ... SiO 2 mask, 150 ... SiN mask,
151 ... InP selective growth part, 152 ... Source electrode, 15
3 ... Drain electrode, 160 ... Substrate, 161 ... SiO 2 pattern, 162 ... AlGaAs, 163 ... GaAs, 16
4 ... AlGaAs, 165 ... GaAs, 170 ... Si,
171 ... Tungsten selective growth portion, 172 ... SiO 2 mask, 173 ... SiN mask, 174 ... GaAs selective growth portion, 175 ... Drain electrode, 176 ... Source electrode, 1
90 ... Substrate, 191 ... Source electrode, 192 ... Drain electrode, 193 ... 194 ... Gate electrode, 195 ... GaAs channel, 196 ... GaAs channel, 197 ... GaAs
Selective growth portion, 198 ... Insulating film, 199 ... Insulating film, 200
... wafer, 201 ... integrated circuit chip, 202 ... orientation flat (OF), 203 ... area in integrated circuit chip, 204 ... EFET and DFE in integrated circuit
T plane arrangement frame, 205 ... Drain D1, 206 ... Gate G1, 207 ... Source S1 / Drain D2, 208 ...
Gate G2, 209 ... Source S2, 210 ... Drain D
1, 211 ... Gate G1, 212 ... Source S1 / Drain D2, 213 ... Gate G2, 214 ... Source S2, 2
15 ... Planar arrangement frame of EFET and DFET, 220 ... Channel layer region, 221 ... Gate electrode 1, 222 ... Gate electrode 2, 223 ... Gate electrode 3, 224 ... Gate electrode 4,
225 ... Gate electrodes 5, 226 ... Gate electrodes 6, 230
... Mesa etching part, 231, ... Gate electrode, 232 ... Gate electrode, 233 ... Source electrode, 234 ... Drain electrode, 235 ... Substrate, 236 ... Buffer layer, 237 ... Channel layer, 238 ... Cap layer, 240 ... Substrate, 241
... Insulating film, 242 ... Crystal growth part, 243 ... Crystal growth part,
244 ... Gate electrode, 245 ... Gate electrode, 246 ... Source electrode, 247 ... Source electrode, 250 ... HBT element region, 251, ... Collector electrode, 252 ... Base electrode, 25
3 ... Emitter electrode, 254 ... Wiring, 260 ... Substrate, 26
1 ... GaAs / AlGaAs multi-layer, 262 ... Undoped GaAs, 263 ... Two-dimensional electron gas, 264 ... Si
N, 265 ... Non-doped AlGaAs, 266 ... N-type A
lGaAs, 267 ... Undoped GaAs, 268 ... S
iO 2 , 269 ... SiN, 270 ... n-type GaAs, 27
1 ... Source, 272 ... Drain, 273 ... Gate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 29/784 9054−4M H01L 29/78 301 X (72)発明者 宮崎 勝 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 29/73 29/784 9054-4M H01L 29/78 301 X (72) Inventor Masaru Miyazaki Tokyo 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji City, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.
Claims (20)
形成された第1の電界効果トランジスタおよび絶縁膜を
有し、上記第1の電界効果トランジスタのゲート電極が
ゲート幅方向に上記絶縁膜上まで延在して形成されてい
ることを特徴とする半導体装置。1. A high-resistance substrate, a first field-effect transistor and an insulating film formed side by side on the high-resistance substrate, wherein a gate electrode of the first field-effect transistor is arranged in a gate width direction. A semiconductor device, which is formed so as to extend onto the insulating film.
1の電界効果トランジスタのゲート電極のゲート幅方向
は上記高抵抗基板の[−1,1,1]軸方位に向いてい
る請求項1記載の半導体装置。2. The high resistance substrate is a single crystal, and the gate width direction of the gate electrode of the first field effect transistor is oriented in the [-1,1,1] axis direction of the high resistance substrate. The semiconductor device according to claim 1.
動領域の側面にソース・ドレインコンタクト層が接して
いる請求項1記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the source / drain contact layer is in contact with the side surface of the active region of the first field effect transistor.
ンタクト層との間に絶縁体が介在している請求項3記載
の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 3, wherein an insulator is interposed between the gate electrode and the source / drain contact layer.
InGaAs,InAlAs,InP,InGaP,I
nAlGaP,InAs,InSbから成る群の中から
選ばれた半導体材料で構成されており、上記ソース・ド
レインコンタクト層はGaAs,InGaAs,In
P,InAs,InSb,Geから成る群の中から選ば
れた半導体材料で構成されている請求項3又は4に記載
の半導体装置。5. The active region is GaAs, AlGaAs,
InGaAs, InAlAs, InP, InGaP, I
It is made of a semiconductor material selected from the group consisting of nAlGaP, InAs and InSb, and the source / drain contact layers are made of GaAs, InGaAs and In.
5. The semiconductor device according to claim 3, which is made of a semiconductor material selected from the group consisting of P, InAs, InSb, and Ge.
1の電界効果トランジスタのゲート電極と上記高抵抗基
板上に形成された第2の電界効果トランジスタのゲート
電極とはそれらのゲート幅方向が異なっている請求項1
記載の半導体装置。6. The high resistance substrate is a single crystal, and the gate electrode of the first field effect transistor and the gate electrode of the second field effect transistor formed on the high resistance substrate have their gates. The width direction is different.
The semiconductor device described.
スタの周囲を平面的に包囲して形成されており、上記第
1の電界効果トランジスタと隣接して上記高抵抗基板上
に形成された第3の電界効果トランジスタとの間を電気
的に分離している請求項1記載の半導体装置。7. The insulating film is formed so as to planarly surround the periphery of the first field effect transistor, and is formed on the high resistance substrate adjacent to the first field effect transistor. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is electrically isolated from the third field effect transistor.
スタの他に上記高抵抗基板上に形成された第4の電界効
果トランジスタを平面的に包囲しており、上記第1の電
界効果トランジスタはエンハンスメント型であり、上記
第4の電界効果トランジスタはデプレッション型であ
り、両トランジスタでインバータ回路を構成している請
求項3記載の半導体装置。8. The insulating film planarly surrounds, in addition to the first field effect transistor, a fourth field effect transistor formed on the high resistance substrate. 5. The semiconductor device according to claim 3, wherein is an enhancement type, the fourth field effect transistor is a depletion type, and both transistors form an inverter circuit.
スタと上記第3の電界効果トランジスタとの間の長さが
1μm以上で30μmより小さい部分を有する請求項7
又は8に記載の半導体装置。9. The insulating film has a portion having a length between the first field effect transistor and the third field effect transistor of 1 μm or more and less than 30 μm.
Or the semiconductor device according to 8.
て形成された第1のバイポーラトランジスタおよび絶縁
膜を有し、上記第1のバイポーラトランジスタのベース
層が上記絶縁膜上まで延在して形成されていることを特
徴とする半導体装置。10. A high-resistance substrate, a first bipolar transistor and an insulating film formed side by side on the high-resistance substrate, wherein a base layer of the first bipolar transistor extends onto the insulating film. A semiconductor device characterized by being formed locally.
ミッタ,ベースおよびコレクタ層からなる能動領域およ
び該能動領域と金属電極を接続する半導体を有し、上記
能動領域および半導体は、GaAs,AlGaAs,I
nGaAs,InP、InGaP、InAsおよびGe
から成る群の中から選ばれた半導体材料で構成されてい
る請求項10記載の半導体装置。11. The first bipolar transistor has an active region composed of an emitter, a base and a collector layer and a semiconductor connecting the active region and a metal electrode, and the active region and the semiconductor are GaAs, AlGaAs and I.
nGaAs, InP, InGaP, InAs and Ge
11. The semiconductor device according to claim 10, which is made of a semiconductor material selected from the group consisting of:
ンジスタの周囲を平面的に包囲して形成されており、上
記第1のバイポーラトランジスタと隣接して上記高抵抗
基板上に形成された第2のバイポーラトランジスタとの
間を電気的に分離している請求項10記載の半導体装
置。12. The insulating film is formed by planarly surrounding the periphery of the first bipolar transistor, and is formed on the high resistance substrate adjacent to the first bipolar transistor. 11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the bipolar transistor is electrically isolated from the bipolar transistor.
び上記第2のバイポーラトランジスタは上記高抵抗基板
上に形成されたコレクタもしくはエミッタコンタクト層
と、該コレクタもしくはエミッタコンタクト層上に形成
されたコレクタもしくはエミッタ層を有し、該コレクタ
もしくはエミッタ層上にベース層が形成されている請求
項12記載の半導体装置。13. The first bipolar transistor and the second bipolar transistor are a collector or emitter contact layer formed on the high resistance substrate, and a collector or emitter layer formed on the collector or emitter contact layer. 13. The semiconductor device according to claim 12, further comprising: a base layer formed on the collector or emitter layer.
ンジスタと上記第2のバイポーラトランジスタとの間の
長さが両トランジスタの上記コレクタもしくはエミッタ
コンタクト層の間において1μm以上で5μmより小さ
い部分を有する請求項13記載の半導体装置。14. The insulating film has a portion where the length between the first bipolar transistor and the second bipolar transistor is 1 μm or more and less than 5 μm between the collector or emitter contact layers of both transistors. The semiconductor device according to claim 13.
いる半導体材料の選択成長法により該能動領域を形成す
る工程と、上記能動領域と電極金属を接続する半導体層
のパターンを有するマスクを用いる半導体材料の選択成
長法により該半導体層を形成する工程を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。15. A step of forming an active region by a selective growth method of a semiconductor material using a mask having a pattern of an active region, and a semiconductor material using a mask having a pattern of a semiconductor layer connecting the active region and an electrode metal. 2. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises the step of forming the semiconductor layer by the selective growth method.
蒸気を利用した気相成長法、または分子線エピタキシー
法を用いる請求項15記載の半導体装置の製造方法。16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the selective growth method is a vapor phase growth method using vapor of a gas or a liquid source, or a molecular beam epitaxy method.
であり、上記能動領域と電極金属を接続する半導体層は
ソース・ドレインコンタクト層であり、高抵抗半導体基
板上に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、該絶縁
膜の開口部に上記能動領域を形成する工程と、上記能動
領域上にゲート電極を上記絶縁膜上まで延在して形成す
る工程と、上記絶縁膜を上記能動領域の側面が露出する
ように、かつソース・ドレイン方向の少なくとも一方の
側の上記ゲート電極下の部分が残るように開口して上記
ソース・ドレインコンタクト層を形成するための領域を
形成する工程と、該ソース・ドレインコンタクト層形成
領域に上記ソース・ドレインコンタクト層を形成する工
程を有する請求項15記載の半導体装置の製造方法。17. The semiconductor device is a field effect transistor, the semiconductor layer connecting the active region and the electrode metal is a source / drain contact layer, and an insulating film having an opening is formed on a high resistance semiconductor substrate. A step of forming the active region in the opening of the insulating film, a step of forming a gate electrode on the active region so as to extend over the insulating film, and forming the insulating film on a side surface of the active region. Forming a region for forming the source / drain contact layer so that the source / drain contact layer is exposed, and a portion under the gate electrode on at least one side in the source / drain direction remains. 16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, further comprising the step of forming the source / drain contact layer in a drain contact layer formation region.
る絶縁膜を形成する工程は、上記高抵抗半導体基板上に
第1の絶縁膜を形成する工程と、該第1の絶縁膜上に該
第1の絶縁膜とは材料の異なる第2の絶縁膜を形成する
工程と、上記第1および第2の絶縁膜を開口する工程を
有する請求項17記載の半導体装置の製造方法。18. The step of forming an insulating film having an opening on the high resistance semiconductor substrate includes the step of forming a first insulating film on the high resistance semiconductor substrate and the step of forming a first insulating film on the first insulating film. 18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising: a step of forming a second insulating film made of a material different from that of the first insulating film; and a step of opening the first and second insulating films.
タであり、上記能動領域はエミッタ,ベースおよびコレ
クタ層であり、上記能動領域と電極金属を接続する半導
体層はベースコンタクト層,コレクタもしくはエミッタ
コンタクト層,ベース引出し層およびコレクタもしくは
エミッタ引出し層であり、高抵抗半導体基板上に開口部
を有する第1の絶縁膜を形成する工程と、該第1の絶縁
膜の開口部に上記コレクタもしくはエミッタコンタクト
層を形成する工程と、上記コレクタもしくはエミッタコ
ンタクト層上に開口部を有する第2の絶縁膜を形成する
工程と、該第2の絶縁膜の開口部に上記コレクタもしく
はエミッタ層を形成する工程と、上記コレクタもしくは
エミッタ層上に上記ベース層を上記第2の絶縁膜上まで
延在して形成する工程と、上記ベース層上に開口部を有
する第3の絶縁膜を形成する工程と、該第3の絶縁膜の
開口部に上記エミッタもしくはコレクタ層を形成する工
程と、上記エミッタもしくはコレクタ層上に上記エミッ
タもしくはコレクタコンタクト層を形成する工程と、上
記ベース層上に開口部を有する第4の絶縁膜を形成する
工程と、該第4の絶縁膜の開口部に上記ベース引出し層
を形成する工程と、上記高抵抗半導体基板上に形成され
た上記コレクタもしくはエミッタコンタクト層上に開口
部を有する第5の絶縁膜を形成する工程と、該第5の絶
縁膜の開口部に上記コレクタもしくはエミッタ引出し層
を形成する工程を有する請求項15記載の半導体装置の
製造方法。19. The semiconductor device is a bipolar transistor, the active region is an emitter, a base and a collector layer, and the semiconductor layer connecting the active region and an electrode metal is a base contact layer, a collector or emitter contact layer, a base. Forming a first insulating film having an opening on the high resistance semiconductor substrate, which is an extraction layer and a collector or emitter extraction layer; and forming the collector or emitter contact layer on the opening of the first insulation film And a step of forming a second insulating film having an opening on the collector or emitter contact layer, a step of forming the collector or emitter layer in the opening of the second insulating film, Alternatively, the base layer is formed on the emitter layer so as to extend onto the second insulating film. A step of forming a third insulating film having an opening on the base layer, a step of forming the emitter or collector layer on the opening of the third insulating film, and a step of forming the emitter or collector layer on the emitter or collector layer. A step of forming the emitter or collector contact layer, a step of forming a fourth insulating film having an opening on the base layer, and a step of forming the base lead layer in the opening of the fourth insulating film. A step of forming a fifth insulating film having an opening on the collector or emitter contact layer formed on the high resistance semiconductor substrate, and the collector or the emitter at the opening of the fifth insulating film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, further comprising the step of forming a lead layer.
上記エミッタもしくはコレクタコンタクト層の形成工程
は、上記エミッタもしくはコレクタコンタクト層を上記
第3の絶縁膜上まで延在して形成する請求項19記載の
半導体装置の製造方法。20. The step of forming the emitter or collector contact layer on the emitter or collector layer, wherein the emitter or collector contact layer is formed to extend onto the third insulating film. Manufacturing method of semiconductor device.
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JPH06267992A true JPH06267992A (en) | 1994-09-22 |
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