JPS61107758A - GaAs集積回路及びその製造方法 - Google Patents
GaAs集積回路及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はに a As等のICの構成要素となる各素子
を絶縁分離するためビニ、素子間部分を分離する構造及
び方法に関する。
を絶縁分離するためビニ、素子間部分を分離する構造及
び方法に関する。
従来、 GaAsデバイスはFETが主流をしめ、その
構造は半絶縁性基板上にイオン注入法によりチャネル、
ソース、ドレインを形成しているため特別の素子間分離
が不用であった。しかし、近年、2次元電子ガス利用素
子やヘテロ・バイポーラ・トランジスタ(HBT)など
MBE (分子線エピタキシャル成長法)を用いるデバ
イスが試作されはじめ、基板が積層構造となったため素
子間を分離する必要が生じている。
構造は半絶縁性基板上にイオン注入法によりチャネル、
ソース、ドレインを形成しているため特別の素子間分離
が不用であった。しかし、近年、2次元電子ガス利用素
子やヘテロ・バイポーラ・トランジスタ(HBT)など
MBE (分子線エピタキシャル成長法)を用いるデバ
イスが試作されはじめ、基板が積層構造となったため素
子間を分離する必要が生じている。
素子間分離には、エツチングにより素子間部分を除去し
てしまうことが行われているが、それによって生じる段
差や素子占有面積の増大など問題点が多い。もうひとつ
の方法はHJpOなどを注入することにより不活性化を
行い、素子間を絶縁する方法である。しかし、この方法
も熱的不安定性、充分比抵抗が下らない、基板深くまで
不活性化できないなど実用化に問題がある。
てしまうことが行われているが、それによって生じる段
差や素子占有面積の増大など問題点が多い。もうひとつ
の方法はHJpOなどを注入することにより不活性化を
行い、素子間を絶縁する方法である。しかし、この方法
も熱的不安定性、充分比抵抗が下らない、基板深くまで
不活性化できないなど実用化に問題がある。
さら(:考えられるのは、シリコンICなどで用いられ
るU溝やY溝と呼ばれる方法で、これは素子の周囲を深
さ方向に除去した後S L 02などの絶紛物を埋込む
ものである。
るU溝やY溝と呼ばれる方法で、これは素子の周囲を深
さ方向に除去した後S L 02などの絶紛物を埋込む
ものである。
第6図に2次元電子ガス利用素子の分離構造の従来例を
示しており、半絶縁性G aA 、r基板(図示せず)
上に形成された非ドープ(tbncLoptd ) G
aAsバッファ層40層上0二項に、i −AIGaA
s スペーサ層46.キャリヤ供給層のn −A I
G a A 7層45.rL−G a A s層44.
ゲートの堀込みエツチングの際のストア /(とiZ
ルAlGaAs層43 、 n−GaAy :F ンタ
クト層42.ソースまたはドレイン電極のAuG a
1Att層41、素子表面C;形成された絶縁膜49.
配線層の7’ i −A u層60 、61 、62
、ゲート電極47 、48を有する。ゲート電極47は
ゲート電極48より深く堀込んで形成してあり、ゲート
47の素子はバイアスをかけてない状態では2次元電子
ガス層がスペーサ層46の下に形成さr′Lない所謂エ
ンハンスメント型であり、一方ゲート48の素子はバイ
アスがCか\らない状態でも2次元電子ガス層がスペー
サ層46下に形成されている所謂ディプレッション型で
ある。この例は素子間部分70 YエツチングC:よっ
て除去した実施例であり、段差1;よる断線等の問題や
素子占有面積の問題等かある。
示しており、半絶縁性G aA 、r基板(図示せず)
上に形成された非ドープ(tbncLoptd ) G
aAsバッファ層40層上0二項に、i −AIGaA
s スペーサ層46.キャリヤ供給層のn −A I
G a A 7層45.rL−G a A s層44.
ゲートの堀込みエツチングの際のストア /(とiZ
ルAlGaAs層43 、 n−GaAy :F ンタ
クト層42.ソースまたはドレイン電極のAuG a
1Att層41、素子表面C;形成された絶縁膜49.
配線層の7’ i −A u層60 、61 、62
、ゲート電極47 、48を有する。ゲート電極47は
ゲート電極48より深く堀込んで形成してあり、ゲート
47の素子はバイアスをかけてない状態では2次元電子
ガス層がスペーサ層46の下に形成さr′Lない所謂エ
ンハンスメント型であり、一方ゲート48の素子はバイ
アスがCか\らない状態でも2次元電子ガス層がスペー
サ層46下に形成されている所謂ディプレッション型で
ある。この例は素子間部分70 YエツチングC:よっ
て除去した実施例であり、段差1;よる断線等の問題や
素子占有面積の問題等かある。
一方、上述のび溝やV溝の方法で絶縁物を埋込む場合に
は、G a A Jの熱膨張係数が8.7±0.1X1
0−’(1/K)であるのに対し、Sin、は5〜6
X 10−’(1/ff)、S番Nは4 X 10−’
(1/K)であり大きな差違があり、問題が生ずる。
は、G a A Jの熱膨張係数が8.7±0.1X1
0−’(1/K)であるのに対し、Sin、は5〜6
X 10−’(1/ff)、S番Nは4 X 10−’
(1/K)であり大きな差違があり、問題が生ずる。
本発明は上述の従来の素子間分離の問題である段差や素
子占有面積の増大、熱的不安定性や充分比抵抗が下がら
ない問題、基板深くまで不活性化できない問題、さら(
二はSin、等をU溝やV溝に埋込んだ際C:GaAt
との熱膨張係数の大きな違いのため、後の高温プロセス
時(ニクラックが入るといった問題を解決するものであ
る。
子占有面積の増大、熱的不安定性や充分比抵抗が下がら
ない問題、基板深くまで不活性化できない問題、さら(
二はSin、等をU溝やV溝に埋込んだ際C:GaAt
との熱膨張係数の大きな違いのため、後の高温プロセス
時(ニクラックが入るといった問題を解決するものであ
る。
本発明:二おいては、GaAs等のICの素子間絶縁分
離をなすため、素子間部分を半絶縁性領域ま ・;で
深さ方向(ニエッチング等を行って除去し、その後非ド
ープの高抵抗G aA sを埋込む。この場合、p形エ
ピタキシャル層、3形工ピタキシヤル層の両方共絶縁分
離することができるし、p形とル形の積層構造も分離で
きる。またル形エピタキシャル層だけならばp形Gα、
4JFを埋込むことで可能であり、逆も成り立つ。埋込
まれたGaAsは導電形や不純物a度?無視すれば同じ
物質といえるから、同じ熱膨張率、格子定数に持つため
、高1熱処理時のストレスが小さいし、エピタキシャル
層の埋込みGaAsとの界面の物理的、電気的特性も良
好である。
離をなすため、素子間部分を半絶縁性領域ま ・;で
深さ方向(ニエッチング等を行って除去し、その後非ド
ープの高抵抗G aA sを埋込む。この場合、p形エ
ピタキシャル層、3形工ピタキシヤル層の両方共絶縁分
離することができるし、p形とル形の積層構造も分離で
きる。またル形エピタキシャル層だけならばp形Gα、
4JFを埋込むことで可能であり、逆も成り立つ。埋込
まれたGaAsは導電形や不純物a度?無視すれば同じ
物質といえるから、同じ熱膨張率、格子定数に持つため
、高1熱処理時のストレスが小さいし、エピタキシャル
層の埋込みGaAsとの界面の物理的、電気的特性も良
好である。
さらにH注入されたGaAsのごとく熱処理による比抵
抗の低下現象もないし、溝の深さを深くすることにより
絶縁分離の深さをかンより深くできる。また段差も小さ
く集積化C;も適している。
抗の低下現象もないし、溝の深さを深くすることにより
絶縁分離の深さをかンより深くできる。また段差も小さ
く集積化C;も適している。
埋込む材料としてはG a A zの他(二AIGαA
rも可能である。A I G a A sはバンドギャ
ップがG aA zより広く、比抵抗がG aA zよ
りも高い。
rも可能である。A I G a A sはバンドギャ
ップがG aA zより広く、比抵抗がG aA zよ
りも高い。
GcLAsやA I G aA sの埋込み層の成長方
法としてはMBE (分子ビームエピタキシ) 、 M
OCVD (有機金属を用いた化学蒸着法)、LPE(
液相エピタキシ) 、 VPE (気相エピタキシ)な
どが可能である。
法としてはMBE (分子ビームエピタキシ) 、 M
OCVD (有機金属を用いた化学蒸着法)、LPE(
液相エピタキシ) 、 VPE (気相エピタキシ)な
どが可能である。
第1図〜第4図に本発明をヘテロ・バイポーラ°トラン
ジスタの素子分離に連用した実施例を示す。
ジスタの素子分離に連用した実施例を示す。
第1図(二おいて半絶縁性G a A s基板6(二項
次n”GaAs層5(膜厚5oooffit 、 3σ
aAz層4(膜厚3000A ) 、 p”GaAs層
3(膜厚1000λ)y nAIGaAs層2(膜厚1
500A ) 、 n”GaAs層1(膜厚1soo、
j)%: MBE +二より形成する。次C:、第2図
(二示すように素子間分離領域l二U溝7をドライエツ
チング又はArヲ用いたイオンミリングによって形成す
る。
次n”GaAs層5(膜厚5oooffit 、 3σ
aAz層4(膜厚3000A ) 、 p”GaAs層
3(膜厚1000λ)y nAIGaAs層2(膜厚1
500A ) 、 n”GaAs層1(膜厚1soo、
j)%: MBE +二より形成する。次C:、第2図
(二示すように素子間分離領域l二U溝7をドライエツ
チング又はArヲ用いたイオンミリングによって形成す
る。
次C;、第3図C;おいてU溝7の部分を非ドープの高
抵抗のGaAs 13 によって埋込む。次(二第4図
に示すごとくヘテロ・バイポーラ・トランジスタを形成
する。5のn GaAs層はコレクタ引出し抵抗を下げ
るためのナプコレクタとなり、4のrbGaAs層はコ
レクタとして用いられ、3のp GaAs層はペース層
となり、2のn A I G a A を層はワイドギ
ャップエミッタとなり、1のn GaAs層はエミッタ
のコンタクト抵抗を下げるコンタクト層として用いる。
抵抗のGaAs 13 によって埋込む。次(二第4図
に示すごとくヘテロ・バイポーラ・トランジスタを形成
する。5のn GaAs層はコレクタ引出し抵抗を下げ
るためのナプコレクタとなり、4のrbGaAs層はコ
レクタとして用いられ、3のp GaAs層はペース層
となり、2のn A I G a A を層はワイドギ
ャップエミッタとなり、1のn GaAs層はエミッタ
のコンタクト抵抗を下げるコンタクト層として用いる。
図において、パターニングされたエミッタコンタクト層
のn GaAs層1Cニエミツタ電極9が形成され、そ
の直下のn A I G a A JPP2Oエミッタ
以外の部分はP形C:転換して核部(二ベース電極10
が形成され、成長層?掘込んで3+のサブコレクタ層5
を露出してコレクタ電極11を形成している。
のn GaAs層1Cニエミツタ電極9が形成され、そ
の直下のn A I G a A JPP2Oエミッタ
以外の部分はP形C:転換して核部(二ベース電極10
が形成され、成長層?掘込んで3+のサブコレクタ層5
を露出してコレクタ電極11を形成している。
この例では素子間分離のび溝7の幅は1〜5μ扉程度に
形成している。該U溝を埋めるGaAs 8はMBEま
たはNo CVDによって形成している。
形成している。該U溝を埋めるGaAs 8はMBEま
たはNo CVDによって形成している。
ココでGaAs1Cの熱膨張係数は8.7±o 、1x
1o−’(VK)であり、第4図の各層(2〜6)は
これと同じか、きわめて近い熱膨張係数をもつので熱処
理によるクラックの発生がなく、各成長層との界面(ニ
ストレスか作用することもないので素子特性への悪影響
が全くない。本実施例によれば、ワイドギャップエミッ
タの採用による特性、Tなわちベースの7 ドーピ
ング濃度を高くしてもベースからエミッタへの逆注入が
なく、高いエミッタ注入効率と低いペース抵抗?持つH
ETの特性を最大限ζ:生かすことができる。
1o−’(VK)であり、第4図の各層(2〜6)は
これと同じか、きわめて近い熱膨張係数をもつので熱処
理によるクラックの発生がなく、各成長層との界面(ニ
ストレスか作用することもないので素子特性への悪影響
が全くない。本実施例によれば、ワイドギャップエミッ
タの採用による特性、Tなわちベースの7 ドーピ
ング濃度を高くしてもベースからエミッタへの逆注入が
なく、高いエミッタ注入効率と低いペース抵抗?持つH
ETの特性を最大限ζ:生かすことができる。
第5図C2次元電子ガス利用素子(二本発明を適用した
例を示している。図(二おいて、非ドープのG’aAz
層60の上(二項(ニスペーサ層のi −AIGaAs
層36.キャリア供給層のn −A I G a /−
、r層35 、3−GaAs1C、エツチングストッパ
となるA I G a A s層33 、 n−GaA
s ニア :/タクト層32 、 AwGg/Awのソ
ースまたはドレイン電極61.保護絶縁膜69.Ti−
A wの配線層50,51.52が備えられている。そ
してエンハンスメント型素子を構成するゲート電極37
が深い堀込みシニ形成され、ディプレッンヨン型の素子
を構成するゲート電極68が浅い堀込み(ストッパ層6
6の深さ)(二形成されている。そして、本発明の適用
により、素子間部分を半絶縁性領域(非ドープG a
A sP6O)まで深さ方向(二二ツtング?行い除去
した後、非ドープのGcLA、r80を埋込んで絶縁分
離を行っている。
例を示している。図(二おいて、非ドープのG’aAz
層60の上(二項(ニスペーサ層のi −AIGaAs
層36.キャリア供給層のn −A I G a /−
、r層35 、3−GaAs1C、エツチングストッパ
となるA I G a A s層33 、 n−GaA
s ニア :/タクト層32 、 AwGg/Awのソ
ースまたはドレイン電極61.保護絶縁膜69.Ti−
A wの配線層50,51.52が備えられている。そ
してエンハンスメント型素子を構成するゲート電極37
が深い堀込みシニ形成され、ディプレッンヨン型の素子
を構成するゲート電極68が浅い堀込み(ストッパ層6
6の深さ)(二形成されている。そして、本発明の適用
により、素子間部分を半絶縁性領域(非ドープG a
A sP6O)まで深さ方向(二二ツtング?行い除去
した後、非ドープのGcLA、r80を埋込んで絶縁分
離を行っている。
〔発明の効果〕゛゛□
本発明【:よれば、GaAslCの素子間部分を半絶縁
性領域まで深さ方向Cニエッチング等で除去した後、非
ドープG aA s又はG a A I A z等を埋
込むこと(二より、GaAs1Cの素子間(畷ヨぼ同じ
熱膨張率、格子定数を持つ高抵抗な分離領域を形成する
ことができる。従って、高温熱処理時のストレスが小さ
く、素子と埋込まれた分離領域との界面の物理的、電気
的特性も良好(二なる。さら(二、従来のH+注入され
たG aA zのごとく熱処理による比抵抗の低下もr
x < 、溝の深さを深くすること(二より、絶縁分離
の深さもかなり深くできる。そして、段差も小さいので
本発明は集積化(;も適している。
性領域まで深さ方向Cニエッチング等で除去した後、非
ドープG aA s又はG a A I A z等を埋
込むこと(二より、GaAs1Cの素子間(畷ヨぼ同じ
熱膨張率、格子定数を持つ高抵抗な分離領域を形成する
ことができる。従って、高温熱処理時のストレスが小さ
く、素子と埋込まれた分離領域との界面の物理的、電気
的特性も良好(二なる。さら(二、従来のH+注入され
たG aA zのごとく熱処理による比抵抗の低下もr
x < 、溝の深さを深くすること(二より、絶縁分離
の深さもかなり深くできる。そして、段差も小さいので
本発明は集積化(;も適している。
第1図〜第4図は本発明の一実施例の製造工程による説
明図(断面図)、第5図はm本発明の他の実施例の断面
図、第6図は従来の2次元゛嘔子ガス利用素子の断面図
、 1…ル+GaAs層 2 ・・nAlGaAs層 5 ・= p CraAz l@ 4− n GaAs層 5−−− n GaAs層 6・・・半絶縁性G a A z基板 7・・・U溝 8・・・非ドープの高抵抗GaAsJ@9・・・エミッ
タ電極 10・・・ベース電極 11・・・コレクタ電極
明図(断面図)、第5図はm本発明の他の実施例の断面
図、第6図は従来の2次元゛嘔子ガス利用素子の断面図
、 1…ル+GaAs層 2 ・・nAlGaAs層 5 ・= p CraAz l@ 4− n GaAs層 5−−− n GaAs層 6・・・半絶縁性G a A z基板 7・・・U溝 8・・・非ドープの高抵抗GaAsJ@9・・・エミッ
タ電極 10・・・ベース電極 11・・・コレクタ電極
Claims (2)
- (1)素子間部分に、GaAsまたはGaAlAs埋込
層を備え、該埋込層は下層に備えられる半絶縁性GaA
s領域に接続し、素子間を分離することを特徴とするG
aAs集積回路。 - (2)素子間部分を下層の半絶縁性領域まで深さ方向に
除去して溝を形成し、その後GaAsまたはGaAlA
sを成長して該溝を埋込み、素子間分離領域を形成する
ことを特徴とするGaAs集積回路の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59229181A JPS61107758A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | GaAs集積回路及びその製造方法 |
EP85307819A EP0180457B1 (en) | 1984-10-31 | 1985-10-29 | Semiconductor integrated circuit device and method for producing same |
DE8585307819T DE3586525T2 (de) | 1984-10-31 | 1985-10-29 | Halbleiteranordnung mit einer integrierten schaltung und verfahren zu deren herstellung. |
KR1019850008056A KR900000585B1 (ko) | 1984-10-31 | 1985-10-30 | 반도체 집적회로 장치 및 그 제조 방법 |
US07/094,091 US4837178A (en) | 1984-10-31 | 1987-09-04 | Method for producing a semiconductor integrated circuit having an improved isolation structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59229181A JPS61107758A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | GaAs集積回路及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61107758A true JPS61107758A (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=16888064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59229181A Pending JPS61107758A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | GaAs集積回路及びその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4837178A (ja) |
EP (1) | EP0180457B1 (ja) |
JP (1) | JPS61107758A (ja) |
KR (1) | KR900000585B1 (ja) |
DE (1) | DE3586525T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02237049A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-19 | Nec Corp | 半導体集積装置及びその製造方法 |
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JPH01238161A (ja) * | 1988-03-18 | 1989-09-22 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US5041393A (en) * | 1988-12-28 | 1991-08-20 | At&T Bell Laboratories | Fabrication of GaAs integrated circuits |
US5276340A (en) * | 1989-11-21 | 1994-01-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit having a reduced side gate effect |
EP0437702B1 (en) * | 1989-11-21 | 1998-08-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor integrated circuit of compound semiconductor devices comprising isolation regions and method of making the same |
US5844303A (en) * | 1991-02-19 | 1998-12-01 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having improved electronic isolation |
DE69219236T2 (de) * | 1991-02-19 | 1997-08-07 | Fujitsu Ltd | Halbleiteranordnung mit einem mit sauerstoff angereicherten gebiet und deren herstellungsverfahren |
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FR2492167A1 (fr) * | 1980-10-14 | 1982-04-16 | Thomson Csf | Transistor a effet de champ a frequence de coupure elevee |
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JPS5944817A (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS5954271A (ja) * | 1982-09-21 | 1984-03-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体集積回路装置 |
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-
1984
- 1984-10-31 JP JP59229181A patent/JPS61107758A/ja active Pending
-
1985
- 1985-10-29 DE DE8585307819T patent/DE3586525T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-10-29 EP EP85307819A patent/EP0180457B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-30 KR KR1019850008056A patent/KR900000585B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-09-04 US US07/094,091 patent/US4837178A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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JPS594071A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
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JPH02237049A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-19 | Nec Corp | 半導体集積装置及びその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
KR900000585B1 (ko) | 1990-01-31 |
EP0180457A2 (en) | 1986-05-07 |
EP0180457A3 (en) | 1989-06-07 |
US4837178A (en) | 1989-06-06 |
DE3586525D1 (de) | 1992-09-24 |
DE3586525T2 (de) | 1993-01-14 |
KR860003666A (ko) | 1986-05-28 |
EP0180457B1 (en) | 1992-08-19 |
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